Предположим, что мы добрались до Марса и классно провели там свой отпуск.
Какие проблемы стоят на этапе возвращения на Землю?
Все те же, что и при полёте на Марс!
1. Энергетика.
Нужны ракета и топливо для взлета с планеты.
2. Корабль.
Нужен большой возвращаемый аппарат. Возможно, это будет тот же аппарат, на котором мы долетели до Марса.
3. Радиация.
На обратном пути тоже надо спасаться от радиации.
4. И еще одна нетривиальная проблема:
Перегрузки.
При возвращении скорости будут очень большими, поэтому нужно либо тратить топливо (а значит и деньги) и снижать скорость, либо бороться с перегрузками.
Давайте в этой статье поговорим о каждой из проблем подробнее.
Вопросы энергетики решаемы, идей, как сделать топливо того или иного типа, придумано немало даже для условий Марса, вопрос в экспериментах и доступных ресурсах.
Кстати, компания SpaceX планирует добывать топливо для своей марсианской ракеты Starship и генерировать его напрямую из атмосферы. Компоненты топлива для этой ракеты - метан и жидкий кислород, содержатся в марсианской атмосфере.
Для космических полётов нужны огромные скорости. Для получения таких скоростей используются принцип реактивного движения - движение тела за счет того, что от него отделяются частицы. По той же причине у оружия есть отдача, пожарные должны крепко держать пожарный рукав, а воздушный шарик, надутый воздухом, улетает в сторону, если его развязать.
Вот уже без малого столетие меняются лишь конструктивные решения и компоненты топлива, а физика - одна и та же. До Марса лететь в одну сторону примерно полгода. До других планет - несколько лет, а то и десятилетия. Очевидно, что человечеству для комфортных пилотируемых путешествий до ближайшей планеты и дальше, требуются как двигатели, спроектированные на новых физических принципах, так и более совершенные конструктивные решения.
Много скептиков полетов на Марс говорят о радиации.
Этот вопрос действительно один из самых сложных. Когда речь идет о полете на МКС, он не стоит так остро, так как вокруг Земли нас спасает магнитное поле, на Марсе оно гораздо слабее.
Астронавты на МКС получают облучение и у каждого из них есть шкала предельно допустимого уровня радиации, полученного за время полетов. Кстати, полет на Марс и обратно при нынешних скоростях заполнит эту шкалу полностью с нуля.
Получается, при полете к Марсу и обратно - мы не получим урона здоровью в результате облучения, это будет как раз максимально допустимая для космонавта доза радиации. Но если вам понравилось, второй раз в полет вас не пустят. Так же, пока не учитывается радиация полученная непосредственно на поверхности Марса.
Из школьного курса мы знаем, что радиация состоит из нескольких лучей.
Альфа-лучи губительны для организма, но обладают слабой проникающей способностью. От них защищает даже обычная одежда. Бета-излучение остановит обшивка корабля. Гамма-излучение наносит меньше всего вреда организму, но в то же время обладает наибольшей проникающей способностью. На Земле мы ограничиваем влияние гамма-лучей толстым слоем бетона и свинцовыми плитами.
Это школьный курс, теперь перейдем к реальности. На данный момент все исследования по защите экипажа космического корабля носят теоретический или лабораторный характер. Ведется работа по использованию новых материалов для корпуса корабля, которые лучше рассеивают вредное излучение. А так же предлагаются и необычные решения. Например, предлагают использовать гибернацию.
Ученым из Лаборатории криоконсервации и гипобиоза (совместный проект ИБК РАН и Фонда перспективных исследований) удалось ввести крыс в состояние гибернации на семь суток. Специалисты считают, что использование ксенона действительно может дать хороший результат без побочных эффектов. На реализацию проекта по разработке препарата для ввода в гибернацию крыс и кроликов ушло 40 месяцев. Следующая цель – разработка препарата для людей. И в то же время, проблему полетов на Марс можно решить, ускорив движение космического аппарата. Создание аппаратов, способных двигаться в космосе быстрее, решает множество задач и проблем, но так же создает новые.
Для возвращения на Землю космическому кораблю нужно существенно снизить скорость. Это можно сделать с помощью ракетных двигателей - однако такой вариант сложный и дорогой (нужно тащить кучу топлива, чтобы использовать его для торможения корабля). Для снижения скорости можно использовать естественный физический процесс - торможение об атмосферу. Однако тут возникает еще одна проблема - из-за больших скоростей при входе в атмосферу возникают существенные перегрузки (больше 25-30 единиц, которые могут быть смертельны для человека).
Решить эту проблему помогает эффект рикошетирования об атмосферу (мой диплом) - торможения по схеме с несколькими погружениями. При определенных углах входа, космический аппарат будет отскакивать от атмосферы - как камешек от воды, когда мы кидаем «блинчики» на водоеме. Тем самым корабль будет постепенно снижать свою скорость на каждом погружении, а уровень перегрузки будет гораздо ниже. Получается, вместо одного перегруженного спуска, мы делим его на несколько погружений с небольшими перегрузками.
Этот эффект я и изучаю в своей научной деятельности, если вам будет интересно, расскажу подробнее.
Есть еще множество задач, которые необходимо решить прежде чем отправляться на Марс и возвращаться с него. Больших и малых, с которыми столкнутся первые покорители Красной планеты.
Технологии не стоят на месте. Разрабатываются новые ракеты, исследуются способы защиты от радиации. Мне представляется, как весь мир наблюдал за полетом первого человека в космос в 1961 году, высадкой астронавтов на Луну в 80е, так и наше поколение живет в не менее интересное время. Совсем скоро мы всей Землей будем наблюдать за тем, как первые люди полетят на Марс. И очень хочется быть причастным к этому событию.