Когда человек полетит на Марс?

Ещё недавно Илон Маск утверждал, что полёт человека на Марс состоится совсем скоро – в начале 2020-х годов. Он планировал отправить туда космический корабль в 2022, а потом в 2029 годах… На мой взгляд, это не реальность, а какие-то рекламные заявления. Теперь же Маск утверждает, что предпочтительнее лететь на Луну, а на Марс полетим попозже – в начале 2030-х годов. НАСА планирует полёт на 2035 год, и это неслучайно, потому что именно тогда будет великое противостояние Земли и Марса, когда расстояние между планетами станет минимальным – около 57 млн км, лететь гораздо ближе. Вообще орбитальные противостояния двух планет бывают каждые 26 месяцев, но расстояние всякий раз отличается, обычно оно составляет около 90-100 млн км. Однако директор НАСА говорил уже о полёте в 2040-х годах. Словом, полёт астронавтов на Марс все время отодвигается. И пока даже не представилась возможность забрать и доставить на Землю контейнер с пробами марсианского грунта, собранными одним из американских марсоходов.

Так в чем же дело, ведь есть опыт мягкой посадки на эту планету станций с марсоходами и их многолетней работы там, опыт исследований искусственными спутниками на околомарсианской орбите. Действительно, сейчас по Марсу катаются и исследуют его в разных местах американские марсоходы Curiosity («Любопытство») и Perseverance («Настойчивость»), а марсоход Opportunity («Возможность») в 2018 году погубила длительная пылевая буря (такие бури на Марсе обычное дело). В 2021 году успешно примарсился китайский аппарат «Тяньвень-1», с которого съехал марсоход «Чжужун», он работал примерно 1 год, но в 2022 году из-за пылевой бури был переведён в спящий режим и пока не проснулся. Марсоходы фотографируют поверхность, передают на Землю различные данные, анализируют марсианский грунт и делают многое другое, например, ищут следы древнейшей бактериальной жизни. На околомарсианской орбите работает сейчас 7 искусственных спутников, принадлежащих разным странам (США, Китаю, Индии, ОАЭ, Евросоюзу и России совместно с Евросоюзом).

Однако пилотируемый космический корабль, который потом вернётся на Землю, отправить в полёт к Марсу гораздо сложнее, чем автоматическую станцию в один конец. И надо сказать, ранее ни один аппарат с Марса на Землю возвращать даже не планировалось, тут опыта нет. Масса автоматической станции с марсоходом – это обычно несколько тонн (не больше 5-6), а ракета с экипажем из 4 человек, запасом воды, продуктов питания и воздуха на все время экспедиции, с аппаратурой и топливом для старта к Марсу, торможения у Марса, посадки и взлета марсианского модуля и возвращения на Землю с учетом защиты от космической радиации будет иметь массу при отлёте с околоземной орбиты 400-500 т. Для запуска нужна очень тяжёлая ракета, выводящая корабль, и отдельная ракета для вывода марсианского модуля сначала на околоземную орбиту. Затем после пристыковки марсианского модуля к кораблю, он должен стартовать к Марсу и желательно превысить 3-ю космическую скорость (около 16,7 км в секунду), чтобы долететь до Марса как можно быстрее в период противостояния планеты с Землёй.

Надёжных тяжёлых ракет и сверхмощных двигателей такого класса (по всей видимости, ядерных) пока ещё нет, они на стадии разработки и точно неизвестно, когда появятся. С такими двигателями достичь Марса в период великого противостояния можно будет за 45-70 дней по так называемой гиперболической траектории. По гораздо менее энергозатратной длинной эллиптической траектории на второй космической скорости (около 11,2 км в секунду) аппараты достигали Марса за 4-7 месяцев. И это в настоящее время. А вообще вся экспедиция на Марс и обратно по эллиптической траектории может длиться от 15 до 24 месяцев с нахождением на Марсе или орбите вокруг него 3-6 месяцев в ожидании удобного расположения планет для старта к Земле. Если же удастся лететь по параболической траектории, то время экспедиции сократится до 153 дней, а на Марсе у экипажа будет только 13 дней – в сумме на поверхности и на околомарсианской орбите.

Дальность и длительность полёта это далеко не единственные сложности. Астронавтам даже при самом коротком перелёте надо после посадки некоторое время, чтобы привыкнуть к гравитации на Марсе, которая составляет 39,4% от земной. Несколько дней на это точно понадобится. На Земле такая адаптация дольше, целую неделю вернувшихся с орбиты космонавтов буквально «колбасит», а полное восстановление занимает столько времени, сколько космонавт находился в космосе. А уж что будет после длительного путешествия на Марс и обратно, предугадать трудно. Пока рекорд длительности пребывания человека на околоземной орбите составляет 474 дня – как раз 15 месяцев.

Ещё одна опасность – космическая радиация во время полёта и на самом Марсе, от которой сложно полностью защититься. Эту проблему предстоит решить.

Техническое обеспечение мягкой посадки на Марс, у которого очень разреженная атмосфера с постоянной пылевой взвесью, дело непростое и опасное, как и последующий старт марсианского модуля. Астронавтам понадобятся специальные скафандры, защищающие в том числе и от космической радиации. Их тоже надо создавать и испытывать. Может случиться и неприятная ситуация с длительной песчаной бурей в месте планируемой посадки. Тогда нужно будет менять это место и искать новое. Марс ведь сухая холодная холмистая пустыня с потухшими огромными вулканами, каньонами и руслами древних высохших рек и котлованами таких же высохших миллиарды лет назад озёр.. Климат там суровый. В общем, сложностей и опасностей очень много в пилотируемом путешествии на Марс и обратно.
 
А что будут делать астронавты на Марсе? Наверное, то же, что и на Луне в конце 1960-х – начале 1970-х годов: сделают снимки и видеосъемки, установят и наладят исследовательское оборудование, соберут грунт в разных местах с использованием электромобиля…  В общем немногим больше и быстрее, чем это делают сейчас марсоходы.

И не зря директор НАСА называет срок полёта 2040-е годы. К тому времени в НАСА рассчитывают создать сверхмощный ядерный космический двигатель, чтобы лететь на Марс по короткой траектории. Великое противостояние Земли и Марса будет 14 августа 2050 года. Время есть подготовиться и накопить средства, ведь экспедиция будет баснословно дорогостоящей. 2050 год – это, пожалуй, реальный срок возможной космической пилотируемой экспедиции Земля – Марс – Земля. А перед этим в годы обычных противостояний (например, в 2046 и 2048 годах) целесообразно отправить беспилотные испытательные миссии с манекенами и последующим возвращением на Землю. Без такого опыта астронавты могут и не вернуться с Марса.

Конечно, пилотируемый полёт на Марс состоится только после того, как будут решены все связанные с ним проблемы, описанные выше, в том числе финансовые.

В 2035 году в период великого противостояния двух планет стоит запустить к Марсу автоматические станции и новые марсоходы. В экономическом смысле это гораздо выгоднее, а в научном – информативнее, скорее всего, по сравнению с пилотируемой экспедицией. И я надеюсь, что на Марсе в 2035 году приземлится наконец и российский марсоход, а лучше сразу два и вместе с лёгоньким коптером для аэросъёмок и измерений.

Иллюстрация с сайта https://www.humanmars.net