Стивен Петранек - Как мы будем жить на Марсе
Эти первопроходцы вступили на путь, который ведет далеко в будущее. В более глобальном смысле их задача заключается в создании межпланетной цивилизации, которая будет управлять целой системой космических портов, позволяющих легко стартовать с планет с низкой гравитацией. Из этих портов люди отправятся в путешествие к дальним пределам Солнечной системы.
Когда пилотируемые корабли сядут на Марс – будь то в 2038 или даже в 2028 году, – это будет не просто великий момент в истории научных исследований. Марсианская колония станет настоящим страховым полисом для всего человечества. Ведь сегодня существует реальная угроза того, что род человеческий на Земле вымрет, и причиной тому может стать наша неспособность спасти от разрушения окружающую среду родной планеты и постоянно существующая возможность ядерной войны. Большую часть живых существ может стереть с лица земли столкновение с огромным астероидом, да и в любом случае наше расширяющееся Солнце в конце концов неизбежно поглотит Землю. Но задолго до того, как это случится, мы обязаны стать космической расой, способной расселиться не только на других планетах, но и в других звездных системах. Первые земляне, отправившиеся на Марс, станут главной надеждой на выживание для нашего вида. Их крошечная база вырастет в колонию, в которой, возможно, родится и начнет стремительно расти новая человеческая раса. Компания, разработавшая первый марсианский корабль, построит еще сотни таких же кораблей, необходимых для выполнения начальной задачи: в течение нескольких десятилетий создать на Марсе жизнеспособное население численностью 50 000 человек. Эти люди и их потомки сохранят совокупную мудрость и достижения человечества, даже если те, кто останется на Земле, не сумеют этого сделать или погибнут.
Печальная истина заключается в том, что технически полет на Марс реален уже по крайней мере три десятилетия. Мы могли бы отправить астронавтов на Красную планету примерно через десять лет после того, как “Аполлон-11” доставил первых людей на Луну. Почти все технологии, необходимые для путешествия на Марс, нам давно доступны. Мы просто отказались от использования этих возможностей.
История этой ошибки заслуживает того, чтобы в ней разобраться: одно-единственное решение одного президента США на многие десятилетия затормозило космические путешествия. Если бы не это, уже у двух поколений землян был бы перед глазами вдохновляющий пример поистине безграничных возможностей человечества. Подумать только, какой необыкновенной способностью мы могли бы овладеть за последние полвека – способностью путешествовать по всей Солнечной системе и за ее пределами.
Сегодня частные космические компании открывают нам новые пути к звездам. Возможно, страсть к познанию дальних рубежей, к путешествию в неизведанное встроена в нашу ДНК; неслучайно человек разумный около 60 000 лет назад начал выбираться из Африки, покоряя все новые горизонты, пока его домом не стал весь мир. Но эти исследования и путешествия вели в том числе к захвату уже населенных земель, разрушению иных культур и разграблению ресурсов.
Заселение Марса может начаться гораздо раньше, чем думает большинство из нас, и, возможно, это будет совершенно хаотический и не поддающийся регулированию процесс. В этой книге пойдет речь о потрясающих возможностях, которые открываются сейчас перед нами. Но эта книга также и предупреждение. Потенциальные возможности огромны, но и скрытых опасностей множество. Сейчас самое время задуматься об этом.
1. Das Marsprojekt
Когда Роберт Годдард в 1926 году поднял свою первую жидкотопливную ракету на небывалую высоту в сорок один фут, разве мог он предположить, что всего сто два года спустя мы посадим корабль на Марс? И все же путь от одного из этих событий к другому был на удивление простым и последовательным. Точно так же от первых четырех астронавтов, которые высадятся на Марсе в 2028 году, можно провести прямую линию в прошлое, во времена Второй мировой, к офицеру СС по имени Вернер фон Браун. Когда изделия фон Брауна, в основе конструкции которых лежали открытия Годдарда, смертельным дождем обрушились на Лондон, гений немецкого ракетчика стал очевиден для всех: именно он подарил Адольфу Гитлеру страшное оружие, потрясшее мир. Однако в 1948-м, всего через четыре года после того, как модернизированная ракета фон Брауна под названием “Фау-2” впервые пронеслась над Северным морем, тридцатишестилетний инженер вместе с группой своих коллег, немецких ракетчиков, уже находился на военной базе Форт-Блисс, штат Техас. Все они считались военнопленными.
Тот же отряд американских военных, который тайно вывез фон Брауна и его инженеров из Германии, охранял их на базе, которую они не могли покидать без сопровождения. Так что фон Брауну и его людям ничего не оставалось, кроме как передавать свои невероятные знания американцам, которые пытались построить межконтинентальную баллистическую ракету. Но очень часто им все же нечем было убить время. Поэтому бывший глава самой передовой ракетной программы в мире решил написать книгу на свою любимую тему – о космических путешествиях. Эта книга была опубликована только в 1952 году, да и то лишь на немецком языке, под названием Das Marsprojekt. Однако уже в следующем году издательство Университета штата Иллинойс выпустило “Марсианский проект” по-английски, и по сей день эта 91-страничная брошюра остается наиболее авторитетным руководством по космическим путешествиям из когда-либо написанных. Она до сих пор не устарела и по большей части все еще может служить полезной инструкцией в вопросе пилотируемого полета на Марс.
Размах фон Брауна поражает. Он рассказывает об экспедиции, состоящей из десяти космических кораблей. Семь из них будут пилотируемыми (на каждом полетят десять человек), еще три – грузовыми (они останутся на Марсе навсегда).
“Я считаю, что пора раз и навсегда избавиться от представления об одной-единственной космической ракете и маленьком отряде межпланетных авантюристов у нее на борту, – пишет фон Браун. – Этот жалкий одинокий космический термос никогда не сумеет вырваться из плена земного тяготения и устремиться к Марсу”.
Согласно плану фон Брауна, корабли предстояло строить на космической станции, находящейся на орбите Земли. Оборудование и материалы предполагалось доставить туда на сорока шести трехступенчатых многоразовых ракетах. Первые две ступени каждой такой ракеты должны были возвращаться обратно на Землю на парашютах, а третья – спланировать на крыльях. Идеи фон Брауна, высказанные в 1948 (!) году – именно тогда ученый сделал большую часть своих расчетов, – во многом предвосхитили программу космических челноков NASA, а также нынешние попытки компании Space Exploration Technologies (,SpaceX) построить орбитальную ракету многоразового использования, которую можно было бы заново заправить и снова запустить в течение двадцати четырех часов после приземления. В 1953 году фон Браун подсчитал, что для постройки и заправки десяти космических кораблей потребуется совершить 950 запусков транспортных ракет.
Немецкий инженер предложил использовать для межпланетного полета на Марс гомановскую траекторию – то есть половину эллиптической орбиты, которую можно использовать для перехода с орбиты Земли на орбиту Марса. Суть этого орбитального маневра заключается в том, что космический корабль, находящийся на орбите Земли, кратковременно включает двигатели и при помощи этого импульса разгоняется и переходит на более вытянутую эллиптическую орбиту, которая в определенной точке пересекается с орбитой Марса.
По гомановской траектории корабль будет двигаться по инерции, не расходуя топливо, пока не достигнет орбиты Марса. Затем с помощью второго импульса работы двигателя корабль разгонится еще раз и перейдет на эту орбиту. Этот маневр немного похож на прыжки Тарзана: тот использует длинную лиану, чтобы перелететь на дальнее дерево, а потом короткую, чтобы оказаться на нужной ветке. Для выполнения всех этих маневров требуется точно вычислить нужное положение Марса и Земли на орбитах.
Хорошее окно для старта к Марсу открывается примерно каждые двадцать пять месяцев, но полет по гомановской траектории хотя и экономичен, но тоже имеет свою цену – каждое такое путешествие занимает около восьми месяцев в одну сторону. Зато примерно каждые пятнадцать лет орбиты Марса и Земли оказываются в таком положении относительно друг друга, что расстояние между планетами значительно уменьшается. Следовательно, можно сократить и продолжительность полета.
Существуют и другие идеи полета на Марс с как можно меньшим количеством топлива на борту. Одна из схем предлагает, потратив сразу много топлива, спрямить маршрут, сделав его более коротким, чем эллиптическая гомановская траектория. Еще не испытанные (и по большей части существующие лишь в теории) реактивные системы, в основе которых – энергия ядерного синтеза или электроэнергия, полученная при помощи ядерного реактора, обещают сократить полет до неполных пятидесяти дней в один конец.
