Проект «Исход». Что кроется за мечтой о колонизации Марса?

От переводчика: В последнее время регулярно встречаются публикации о разнообразных технических аспектах грядущей космической экспансии. Я хочу поделиться с вами статьей, рассматривающей концептуальные вопросы, возникающие перед человечеством, которое уже вышло в космос, но еще не сделало его своим домом.

27 марта американский астронавт Скотт Келли ^[1] стартовал с Земли и шестью часами позже поднялся на борт Международной Космической Станции. С тех пор он остается там. Ежедневно МКС совершает вокруг Земли пятнадцать с половиной оборотов, это означает что за месяц Келли облетел Землю 450 раз. На данный момент это уже около тысячи.

Келли 51 год, он невысокого роста (170 см), коренастый, с круглым лицом и едва заметной улыбкой. Если все пойдет гладко, он не вернется на Землю до марта 2016 года, установив тем самым рекорд по длительности пребывания в космосе среди американцев.

Даже кратковременное пребывание в космосе — тяжелое испытание для человеческого тела. Изменения внутричерепного давления могут спровоцировать проблемы с глазами. Невесомость вызывает головокружение. Жидкости скапливаются там, где их не должно быть. Мышцы атрофируются, а кости становятся хрупкими. Внутренние органы астронавтов перемещаются вверх, а их позвоночник вытягивается. Согласно ожиданиям, к тому времени когда Келли спустится на Землю, его рост увеличится до 175 см.

NASA определяет одиссею Келли как «однолетнюю миссию». По мере того, как он будет описывать круги вокруг Земли, ученые из Агентства будут отслеживать ухудшение его физического и эмоционального состояния, вести наблюдения за режимом сна, сердечным ритмом, имунной реакцией, мелкой моторикой, метаболизмом и кишечными бактериями. У Келли есть брат-близнец Марк, который тоже был астронавтом. (Марк Келли более известен как муж Габриэль Гиффордс, бывшего конгрессмена от штата Аризона.) В течение года Марк будет проходить множество тех же когнитивных и физиологических тестов, что и Скотт, но не покидая Землю. Это даст представление о влиянии космических путешествий на человека вплоть до молекулярного уровня.

Однолетняя миссия Келли представляет собой репетицию перед более длинным, беспрерывным и изнурительным путешествием. Согласно формулировке NASA в стиле Базза Лайтера ^[2], это ступенька на пути к миссии «Марс не предел». По самой близкой траектории Марс находится в 56 миллионах километров от Земли и, согласно наиболее вероятному сценарию, полет туда займет 9 месяцев. Вследствие относительного движения планет, любой астронавт, который достигнет Марса, вынужден будет ждать 3 месяца, прежде чем отправиться обратно домой. То, что NASA узнает о Келли, по крайней мере теоретически, поможет предсказать и преодолеть трудности межпланетного путешествия.

Но, даже несмотря на подготовку NASA к миссии «Марс не предел», его фактические достижения сократились. Последний раз, когда американцы летали на Луну, был в 1972 году. Фактически, со времен администрации Никсона ни один американец не летал дальше низкой околоземной орбиты (LEO). (Международная Космическая Станция, которая находится на низкой околоземной орбите, поддерживает среднюю высоту 354 км.) Сейчас даже это расстояние больше, чем NASA может преодолеть.

После закрытия программы космических шаттлов в 2011, Агентство не имеет достаточных средств для отправки астронавтов на LEO. Поэтому, прежде чем приступить к выполнению миссии, Келли пришлось лететь на Байконур в степях Казахстана. Там он провел несколько ночей в отеле для космонавтов, ожидая полета с двумя россиянами на корабле Союз.

Вне всякого сомнения даже путешествие длиною в 56 миллионов километров должно где-то начинаться. Тем не менее, разумный человек может спросить: Куда мы направляемся? В самом деле на Марс? Или всего лишь в Казахстан?

В некоторых книгах последних лет авторы поднимают эти вопросы, некоторые прямо, другие более туманно. Крис Импи ^[3], астроном из университета Аризоны, изучает структуру и эволюцию вселенной. В книге «За пределами: наше будущее в космосе» (издательство Norton) он предсказывает яркое «внеземное» будущее. По его словам через 20 лет индустрия космического туризма будет процветать вкупе с секс-мотелями в невесомости. Через тридцать лет появятся небольшие, но жизнеспособные колонии на Марсе и Луне. Через сто лет в этих колониях появится поколение малышей, рожденных в космосе. В 2115, как он пишет, достигнут совершеннолетия те, кто был рожден вне Земли и никогда не был дома.

Импи осознает нынешние проблемы NASA. В книге «За пределами» он уделил значительное внимание графику, показывающему как менялся бюджет Агентства с течением времени. С конца пятидесятых до конца шестидесятых годов он увеличивался, пока, за год-два до первой высадки на луну в 1969 году, не достиг уровня 5% всех федеральных расходов. Затем, подобно космическому мусору, несущемуся к Земле, он резко сократился. Сегодня ассигнования NASA составляют менее 0,5% федерального бюджета.

«Нет баксов, нет Бака Роджерса ^[4]», отмечает Импи. Он откровенен насчет неудач программы космических шаттлов, которая закончилась двумя катастрофами — потерей шаттлов Челленджер и Колумбия, а с ними жизней четырнадцати астронавтов. Даже когда аппараты не взрывались, шаттлы никогда не функционировали как было заявлено: «количество запусков в итоге было в десять раз меньше изначально запланированного, а стоимость одного пуска в двадцать раз выше».

Но NASA не единственный игрок на сцене. Импи воодушевлен всплеском количества частных компаний в сфере космического бизнеса. Он упоминает «смелые» планы датского предпринимателя Баса Лансдорпа, который продвигает в интернете путешествия на Марс в один конец. Лансдорп планирует финансировать свой проект, сделав из него реалити-шоу — представьте себе смесь из фильмов «Оставшийся в живых» (Survivor), «Шоу Трумэна» (The Truman Show) и «Марсианских хроник» (Martian Chronicles). Среди других коммерческих проектов упоминаются Blue Origin Джефа Безоса, Virgin Galactic Ричарда Брэнсона и Space Adventures Эрика Андерсона. Space Adventures уже нашли свою нишу, договорившись о визитах на МКС для обеспеченных людей. (Последним утвержденным полетом стал полет английской певицы Сары Брайтман стоимостью 52 млн.долларов; певица отложила полет, однако, японский предприниматель Сатоши Такамацу полетит вместо неё.) «После многих лет застоя интерес к космосу возродился», пишет Импи.

Стивен Петранек, автор книги «Как мы будем жить на Марсе ^[5]», ожидаемой к выходу в издательстве Simon & Schuster, выдвигает еще более смелые гипотезы. По его версии, люди появятся на Марсе чуть больше чем через десять лет. Петранек — журналист, до работы в журнале Discover был главным редактором журнала This Old House, возможно такой карьерный путь объясняет почему основные темы книги посвящены тому, какие инструменты необходимо иметь на марсианских стройках. «Нельзя допустить, чтобы процесс бурения воды был остановлен на полпути только потому, что не предвидели проблему наличия залежей минералов, для бурения которых необходим другой тип бура», указывает он.

Петранек описывает многоступенчатую программу заселения. Первопроходцам Марса, в отличие от американских колонистов, придется бороться за выживание. Чтобы добыть воду, им нужно будет взрывать почву планеты, известную как реголит, растапливать лед и дистиллировать полученную воду. Чтобы дышать, придется расщеплять воду на водород и кислород, затем смешивать кислород с инертным газом, скорее всего аргоном, который они будут получать, ну, откуда-нибудь. В конечном итоге, по версии Петранека, произойдет смещение баланса. Вместо того, чтобы приспособиться к условиям жизни на Марсе, люди приспособят Марс под свои нужды. Они изменят атмосферу и нагреют планету. По мере таяния реголита древние реки потекут вновь и жизнь возродится на их красных берегах. Все больше и больше людей будет прибывать на Марс, пока не появятся целые города.

Марс, пишет он, станет новым рубежом, новой надеждой и новой судьбой для миллионов жителей Земли, готовых на многое, чтобы воспользоваться новыми возможностями, ожидающими на красной планете.

Другой взгляд на будущее человека в космосе предлагает Эрик Конвей в книге «Разведка и разработка: Лаборатория реактивного движения и загадки Марса ^[6]» (изд. Johns Hopkins). Конвей — историк науки в Лаборатории реактивного движения в Калифорнийском техническом университете, пишущий сухим языком, подобным поверхности Луны. Конвей особое внимание уделяет как раз тем техническим вопросам, которые обошли своим вниманием Импи и Петранек. (Значительная часть «Исследований и разработок» посвящена вентилям и навигационному программному обеспечению.)

NASA уже совершило несколько миссий на Марс. Некоторые из них окончились неудачно. Из-за отсутствия людей на борту успехи и неудачи не привлекают большого внимания публики. Конвей хочет понять какие ошибки были совершены и какие уроки удалось из них извлечь. Результат этого анализа наводит на мысль о том, что вряд ли кто-то захочет участвовать в первом пилотируемом путешествии.

Вспомним случай с орбитальным аппаратом, исследовавшим атмосферу Марса. Это был аппарат, похожий на огромный телевизор. Он предназначался для сбора данных об атмосфере Марса и как средство коммуникации для других зондов. Аппарат стоимостью 125 миллионов долларов был запущен с мыса Канаверал 11 декабря 1998 года. Он провел девять с половиной месяцев путешествуя через Солнечную систему, пока 23 сентября 1999 года не наступил, выражаясь космической терминологией, момент выведения на орбиту. Казалось все шло по плану до того как аппарат залетел за Марс и связь с ним оборвалась. Он должен был появиться вновь через 20 минут, но так и не появился. Вместо этого, он сгорел в атмосфере Марса. Последующее расследование аварии вывело на компанию Lockheed Martian, подрядчика NASA. Инженер компании забыл перевести английские единицы измерения в метрическую систему. Вследствие этого, при оценке силы маневрового реактивного двигателя ошиблись в расчетах в 4,5 раза. Шансы заметить этот просчет были, но все они, по словам Конвея, были упущены из-за «ошибок, недосмотра и нехватки кадров».

Лаборатория реактивного движения, в которой работает Конвей, разрабатывает миссии на Марс для NASA. Это означает, что он имел доступ к официальным лицам, причастным к неудаче, связанной с этим орбитальным аппаратом, так же как и к тем, кто участвовал в более успешных проектах, например Mars Exploration Rover Opportunity или MER-1, который в январе 2004 года высадился на Марсе возле экватора в месте предположительно содержавшем воду. (Срок эксплуатации аппарата Opportunity длится уже в сорок раз дольше, чем ожидалось, и марсоход продолжает высылать данные по сей день.) Конвей сочувствует проблемам Агентства и, так же как Импи, связывает их, по крайней мере частично, с сокращением бюджета. Но насколько сильно Импи и Петранек торопят события по освоению Марса людьми, настолько Конвей надеется, что это произойдет не скоро.

По словам Конвея, существует разрыв между желанием путешествовать в космосе и желанием понять его. Этот «разрыв» является гораздо более существенной проблемой для NASA, чем сокращение бюджета, длившегося десятилетиями. Это противоречие является неотъемлемой частью структуры NASA, которая включает программу освоения космоса человеком с одной стороны и научную программу с другой. Планируемые миссии на Марс до сих пор носили научный характер, но иногда по настоянию к ним примешивались человекоориентированные миссии. Как только это случалось, результатом был полный «хаос».

Конвей придерживается научного характера миссий и по его мнению человекоориентированность в данном случае неправильный путь. Людям не стоит даже пытаться попасть на другую планету. Не столько потому что они хрупкие, уязвимые и транспортировка их дорого обходится, а потому, что они сами по себе «полная катастрофа».

«Люди создают биомы как вокруг себя, так и внутри», пишет он. NASA настаивает, что посадочные модули корабля должны быть стерильны, но «мы не можем стерилизовать себя». Если люди доберутся до красной планеты — событие, которое, как утверждает сорокадевятилетний Конвей, вряд ли случится при его жизни — они немедленно загубят планету, просто появившись там: «Ученым нужен нетронутый Марс, не подвергшийся пагубному влиянию Земли». Если люди начнут изменять атмосферу и растапливать реголит, им же хуже.

«Того Марса, который интересен ученым, больше не будет», пишет Конвей. «Это будет уже другой Марс».

Через пару недель после того, как Скотт Келли достиг МКС, частная аэрокосмическая компания SpaceX запустила ракету с грузом, предназначенным для станции. Груз содержал электронное оборудование и продукты для команды, а также 20 живых мышей для проведения исследований. Кроме того, для итальянской астронавтки Саманты Кристофоретти была отправлена кофемашина для приготовления эспрессо в условиях микрогравитации. «Это маленький глоток для человека и огромный глоток для всего человечества», сообщалось на сайте журнала Daily Coffee News.

Ракета, доставившая груз, была сконструирована для многоразового использования. После запуска первая ступень ракеты-носителя должна была вернуться на Землю и мягко приземлиться на корабль в Атлантическом океане. Эта часть запуска прошла не так, как планировалось; вместо плавного спуска ступень опрокинулась и взорвалась. Основать SpaceX Илон Маск в твиттере сообщил своим 2 миллионам подписчиков, что неудача связана с «со скоростью реакции дроссельной заслонки, которая оказалась ниже ожидаемой».

Несмотря на ряд неудач, получивших широкую огласку, SpaceX достиг большего, чем любая другая компания, доказав, что частные космические компании могут совершать полеты. Это сделало Маска, на счету которого другие бизнес-проекты, включая PayPal и Tesla, фаворитом среди энтузиастов по освоению Марса. («Как мы будем жить на Марсе» по сути это продолжение истории о достижениях Маска.) Несмотря на то, что SpaceX пока не отправила ни одного человека хотя бы до низкой околоземной орбиты (полет первых астронавтов планируется в 2017 году) Маск заявил, что упорно работает над планом по созданию «транспортного корабля для колонизации Марса». Недавно он сообщил, что рассчитывает посвятить в детали разработок транспортного корабля к концу этого года.

Для Маска полет на Марс является не просто крутым событием. «Стоим ли мы на пути к тому, чтобы стать мультипланетным видом или нет?», спрашивает он. «Если нет, ну тогда это не радостное будущее. Мы просто будем тусоваться на Земле, пока очередная катастрофа не погубит нас».

Импи придерживается похожего мнения. «Человечество эволюционировало миллионы лет», заметил он. «Но за последние 60 лет атомное оружие создало потенциальную угрозу уничтожения нас самих. Рано или поздно нам придется покинуть этот зелено-голубой шар, иначе нас ждет вымирание». Так же говорит и Петранек. «Существуют реальные угрозы продолжения жизни человеческой расы на Земле, включая неспособность защитить свою планету от экологического разрушения и вероятность ядерной войны», пишет он. «Первые поселенцы на Марсе — это лучшая надежда на выживание нашего вида».

Почему одни и те же люди верят в то, что мы сможем жить вне Земли, но не верят в то что мы можем жить на ней? Связь между двумя этими идеями можно проследить еще от Энрико Ферми. В 1950 году Ферми, один из отцов атомной бомбы, повернулся к Эдварду Теллеру, отцу водородной бомбы, и спросил «Где все?». Дальнейшее обсуждение этого вопроса породило так называемый парадокс Ферми ^[7] следующего содержания:

Земля — обычная планета, вращающаяся вокруг обычной звезды. Учитывая возраст вселенной и скорость нашего технологического развития, разумные формы жизни с другой части галактики должны были бы уже объявиться на Земле. Но ни их самих, ни их следов замечено не было. Так где же они?

Десятилетием позже Фрэнк Дрэйк, окончивший курс астрономии в Гарварде, размышлял над подобным вопросом и сумел сформулировать эту проблему в числовом виде. Ключевая переменная в ставшем известным «уравнении Дрэйка» — как долго цивилизация способная строить ракеты и антигравитационные эспрессо-машины просуществует. Если есть множество планет пригодных для жизни и эта жизнь представляет из себя разумную форму и если разумные существа на одной планете способны установить связь с разумными существами на другой планете, тогда тот факт, что с нами никто не связался означает, что такой цивилизации не существует.

«Если вы посмотрите на текущий уровень нашего технологического развития, то что-то необычное должно произойти с цивилизацией, и это «необычное» в плохом смысле слова», заявил Маск в недавнем интервью журналу Aeon. «Вполне вероятно, что существует уйма вымерших однопланетных цивилизаций». Конечно, галактика, в которой есть «уйма вымерших однопланетных цивилизаций», может содержать и уйму двупланетных.

В 1965 году, во время подготовки к запуску человека на Луну, NASA финансировало исследование над лучшими друзьями человека. Агентство интересовало, что произойдет с собаками, выпущенными в открытый космос. Группами по трое испытуемые животные были помещены в камеры, из которых выкачали воздух.

Собаки приспособлены (более или менее) к давлению воздуха на уровне моря. Это означает, что газы растворенные в их телах уравновешены с давлением снаружи. Поместив собаку в вакуум, этот живительный баланс будет нарушен. Камеры, установленные в отсеках, показали, что собаки раздулись как воздушные шары или, выражаясь словами официальных результатов исследования, «надутые пакеты из козьей шкуры». (Интересно отметить, что на глазные яблоках собак этот феномен не отразился, хотя мягкая ткань вокруг них сильно раздулась, так же как и язык).

Перепад давления также отрицательно повлиял на желудочно-кишечный тракт. Надутые собаки выпускали воздух через кишечник; это приводило к частым и одновременным актам дефекации, мочеиспускания и интенсивной рвоты. У животных немел язык и они страдали от припадков, похожих на эпилептические. (Этот эффект был результатом потери тепла из-за быстрого испарения влаги). В общей сложности испытаниям в камере подверглись 126 собак с различным временем пребывания в ней. Из тех, кто пробыл в искусственном космосе две минуты, погибла треть. Остальные сдулись и в конечном итоге восстановились. Среди тех, кто находился в вакууме 3 минуты, уровень смертности составил две трети.

Я натолкнулась на «Эксперименты по декомпрессии над животными в безвоздушной среде ^[8]» во время изучения однолетней миссии на Марс. Возможно это всего лишь моя геоцентрическая предвзятость, но я была поражена аналогией. Несмотря на всю его подготовку и мужество, Келли, в сущности, еще одно подопытное млекопитающее. Как и собаки, он помещен в герметичную камеру, чтобы посмотреть сколько может выдержать его тело. И в обоих экспериментах результаты, по крайней мере в общих чертах, совершенно предсказуемы.

Каждое живое существо, наделенное чувствами, встречавшееся нам во вселенной до сих пор — от собак, людей и мышей до черепах, пауков и морских коньков — эволюционировали, чтобы приспособиться к космическому телу под названием Земля. Мысль о том, что мы можем взять эти формы, самые прекрасные и чудесные, и забросить их в космос, и это по словам Петранека, станет «нашей лучшей надеждой», настолько же фантастически надумана, насколько и глубоко депрессивна.

Как указывает Импи, уже шесть десятилетий у нас есть возможность разнести себя в щепки. Однажды мы действительно себя погубим, ведь мы уже уничтожаем массу видов. Но проблема в восприятии Марса как запасной планеты (помимо недостатка кислорода, давления воздуха, еды и питьевой воды) в том, что мы упускаем из виду главное. Куда бы мы ни направились, мы возьмем с собой нас. Либо мы в состоянии справиться с проблемами порождаемыми нашим собственным разумом, либо нет. Может быть причина, по которой мы не встретили ни одного внеземного существа, состоит в том, что те, кто выжили, не носятся по галактике. Может они спокойно сидят дома и ухаживают за своими садами.

Автор: nastia_zhe

Источник ^[9]