Розділи
Матеріали

Побачити Марс і померти. Як NASA зі SpaceX будуть доставляти людей на Червону планету

Ксенія Коваленко
Фото: NASA

Перші місії на Марс повинні вирішити п'ять основних проблем, від яких залежатиме майбутнє колонізації планети.

Людству належить подолати безліч перешкод, перш ніж запустити першу пілотовану місію на Марс. Двома основними гравцями є NASA і SpaceX, які вже тісно співпрацюють в місіях на МКС, пише SciTechDaily.

Розмір має значення

Фото: SpaceX

Найбільша проблема — це маса корисного навантаження, необхідного для подорожі. Запуск в космос кожного кілограма — на вагу золота. Маса корисного навантаження зазвичай становить лише невеликий відсоток від загальної маси ракети-носія.

Наприклад, ракета "Сатурн V", яка запустила Apollo 11 на Місяць, важила 3 тис. тонн. Тому могла вивести лише 140 тонн (5% від початкової стартової маси) на низьку навколоземну орбіту і 50 тонн (менше 2% від початкової стартової маси) на Місяць.

Жорсткі вимоги до маси обмежують розмір корабля на Марс і його можливості в космосі. Кожен маневр вимагає витрат палива для запуску ракетних двигунів, і це паливо зараз необхідно брати з собою в космос.

План SpaceX полягає у тому, щоб його пілотований корабель Starship заправлявся в космосі за допомогою паливозаправника, який запускається окремо. Це означає, що на орбіту можна вивести набагато більше палива.

Час має значення

Фото: NASA

Ще одна проблема, тісно повʼязана з паливом, стосується часу.

Під час місій без екіпажу, космічні кораблі часто проходять по складних траєкторіях навколо Сонця. Вони використовують так звані гравітаційні маневри, щоб ефективно досягати інших планет і набирати достатній імпульс.

Такі маневри економлять багато палива, але можуть затягувати місії на роки. Подібний варіант не підходить для місій з людьми.

І Земля, і Марс мають (майже) кругові орбіти, і маневр, відомий як перехідна орбіта Хомана, є найбільш економічним способом переміщення між двома планетами. Перехідна орбіта Хомана — це еліптична орбіта, яка використовується для переходу між двома круговими орбітами різного радіусу.

Перехідна орбіта Хомана між Землею і Марсом займає близько 259 днів (від 8 до 9 місяців), вона можлива тільки кожні 2 роки через різні орбіти Сонця, Землі і Марса.

Космічний корабель може досягти Марса і за коротший час (SpaceX планує за 6 місяців), але для цього знадобиться більше палива.

Безпечна посадка

Приземлення на Марс

Припустимо, що космічний корабель з екіпажем успішно досягають Марса. Наступне завдання — приземлення.

Космічні кораблі, що сідають на Землі, можуть використовувати опір, що виникає при взаємодії з атмосферою, щоб сповільнитися. Це дозволяє апарату безпечно приземлятися на поверхню Землі (за умови, що він витримає відповідний нагрів).

Але атмосфера Марса приблизно в 100 разів тонша, ніж на Землі. Це означає менше уповільнення, тому безпечна посадка без будь-якої допомоги малоймовірна.

Деякі місії приземляються за допомогою "подушок безпеки" (місія NASA Pathfinder), інші — використовують двигуни (місія NASA Phoenix). Останній варіант вимагає більше палива.

Життя на Марсі

Фото: NASA

Марсіанський день триває 24 години 37 хвилин, але на цьому схожість Червоної планети з Землею закінчується.

Тонка атмосфера Марса означає, що він не може утримувати тепло також добре, як і Земля. Тому марсіанська погода характерна різкими перепадами температури протягом дня і ночі.

Максимальна температура на Марсі становить 30 градусів за Цельсієм, що звучить досить прийнятно, але мінімальна температура опускається до -140 градусів за Цельсієм, водночас середня температура становить — 63 градуси за Цельсієм. Для порівняння, середня температура взимку на Південному полюсі Землі становить близько -49 градусів за Цельсієм.

Тому доведеться вкрай вибірково підходити до вибору місця для бази на Марсі і того, як забезпечувати прийнятну температуру в нічний час.

Гравітація на Марсі становить 38% від земної, але повітря переважно складається з вуглекислого газу з кількома відсотками азоту. Тому марсіанським поселенцям доведеться побудувати базу з поповнюваними запасами кисню.

SpaceX планує здійснити кілька вантажних рейсів, включаючи доставку частин критично важливої інфраструктури, таких як теплиці, сонячні батареї, а також обʼєкт для виробництва палива. Останній дозволить астронавтам повертатися назад на Землю.

Дорога додому

Фото: NASA

Останнє завдання — благополучне повернення на Землю.

Apollo 11 увійшов в атмосферу Землі зі швидкістю близько 40 тис. км/год, що трохи нижче швидкості, необхідної виходу з орбіти Землі.

Космічні апарати, що повертаються з Марса, будуть входити в атмосферу зі швидкістю від 47 тис. км/год до 54 тис. км/год, залежно від використовуваної орбіти для повернення.

Вони можуть сповільнитися на низькій орбіті навколо Землі приблизно до 28 800 км/год, перш ніж увійти в атмосферу планети, але для цього знову буде потрібно додаткове пальне.

Якщо корабель просто увійде в атмосферу, звичайно, він сповільниться. Але тоді необхідно переконатися, що астронавти не загинуть від надмірного навантаження або сильного нагріву.