У своїй інавгураційній промові 20 січня 2025 року президент Дональд Трамп оголосив про намір відправити американських астронавтів на Марс, назвавши це “нашою очевидною долею” і підкресливши прагнення США розширити свої досягнення у космосі. Він заявив, що США зосередяться на “своїй очевидній долі у зірках” та встановлять американський прапор на Марсі. Ця заява – свідчення про можливу зміну федеральної космічної політики з акцентом на Червону планету замість Місяця.
Варто зазначити, що NASA вже має плани щодо дослідження Марса, зокрема місію марсохода Perseverance, який наразі збирає зразки на поверхні планети. Однак відправлення людей на Марс залишається складним завданням, що вимагає значних ресурсів та часу. 24 Канал розповідає, чи зможуть Штати висадитися на Марсі під час другого терміну Дональда Трампа.
Плани, які здивували всіх
Президент США Дональд Трамп нещодавно заявив, що США працюватимуть над висадкою астронавтів на Марс, яку бажано здійснити протягом наступних чотирьох років – тобто до завершення його президентського терміну.
Ця амбітна заява викликала чимало скепсису. Адже людство досі не повернулося на Місяць після численних затримок місії “Артеміда-2” від NASA. Чи реально за такий короткий час перейти від нинішнього рівня космічних технологій до висадки людей на Червоній планеті?
“Місія на Марс стане найбільшою справою, яку коли-небудь здійснювали люди”, – зазначив в коментарі Space.com інженер-аерокосмонавт Фолькер Майвальд з Німецького аерокосмічного центру (DLR).
Конкретних деталей про плани місії Трамп не наводить, але, ймовірно, значною мірою покладається на компанію SpaceX, засновану Ілоном Маском. Маск був активним прихильником передвиборчої кампанії Трампа і, схоже, став одним із його довірених радників.
SpaceX планує використовувати надважку ракету Starship, яка все ще перебуває на стадії розробки. 16 січня Starship здійснила свій сьомий тестовий запуск, який мав частковий успіх: перший ступінь Super Heavy вдалося вперше зловити “паличками для їжі” (спеціальними маніпуляторами на стартовій вежі “Мехазілла”), але верхній ступінь ракети вибухнув через витік пального наприкінці основного етапу польоту.
Очевидно, що Starship потребує ще значного доопрацювання. Водночас Маск запевняє, що SpaceX планує відправити безпілотні місії на Марс уже у 2026 році. Якщо ці польоти будуть успішними, компанія має намір здійснити висадку астронавтів у 2028-му.
Проблема маси та замкнутих систем: чи може Starship доставити людей на Марс
Темпи розробки Starship – далеко не головне занепокоєння для німецького аерокосмічного інженера Фолькера Майвальда. У травні 2024 року він разом із чотирма колегами опублікував дослідження в журналі Nature’s Scientific Reports, в якому поставив під сумнів реалістичність пілотованої місії на Марс на борту Starship.
Головна проблема, на думку Майвальда та його команди, – це маса. Спираючись на всі доступні публічні дані щодо планів SpaceX, дослідники дійшли висновку, що необхідна корисна маса для марсіанської місії – разом з астронавтами, обладнанням, інфраструктурою, паливом, їжею, водою, киснем тощо – перевищує вантажопідіймальність Starship в межах одного польоту.
Основний аспект цієї проблеми Майвальд називає “рівнем відновлення витратних матеріалів” – тобто здатністю систем забезпечення життєдіяльності переробляти та повторно використовувати їжу, воду та повітря. Чим більше ресурсів можна відновити, тим менше запасів потрібно брати з собою. Наприклад, рослини можуть відігравати важливу роль у замкненому циклі: вони виробляють кисень, споживають вуглекислий газ, а також можуть рости на відходах, забезпечуючи додаткове джерело їжі.
Однак навіть за 100% рівня відновлення ресурсів, згідно з розрахунками команди, це не зменшить масу вантажу до прийнятного рівня.
Стовідсоткове відновлення витратних матеріалів означало б повністю замкнуту екосистему. Але 100% відновлення практично неможливе, адже навіть у найдосконаліших процесах завжди є втрати,– пояснює Майвальд.
Чи можливо виробляти ракетне паливо на Марсі
Ще один критично важливий ресурс для місії на Марс – ракетне паливо. Щоб зменшити масу корабля, Starship може взяти на борт лише необхідний запас пального для польоту до Червоної планети. А вже на Марсі планується виробництво нового пального за допомогою технологій in situ resource utilization (ISRU) – використання місцевих ресурсів.
Однак це завдання виявляється не таким простим. Starship працює на рідкому метані та кисні, які можна було б добувати з марсіанської атмосфери та водяного льоду. Проте на практиці ця технологія ще далека від реалізації.
Наскільки мені відомо, єдиний експеримент ISRU за межами Землі проводив MOXIE на марсоході Perseverance, – пояснює аерокосмічний інженер Фолькер Майвальд.
MOXIE (Mars Oxygen In-situ Resource Utilization Experiment) у 2021 році вперше успішно добув кисень із вуглекислого газу, що переважає в марсіанській атмосфері.
Але для зльоту чотирьох астронавтів із поверхні Марса, за підрахунками NASA, знадобиться 7 000 кілограмів ракетного палива та 25 000 кілограмів кисню. Плюс – ще кисень для дихання астронавтів під час перебування на планеті.
Для порівняння, MOXIE спочатку зміг виробляти лише 5 грамів кисню – цього вистачило б одній людині на 10 хвилин дихання. До моменту завершення експерименту у 2023 році установка MOXIE загалом виробила лише 122 грами кисню. Очевидно, що для повноцінної марсіанської місії знадобиться набагато ефективніша технологія.
Це не така проста задача, як здається, зазначає Майвальд. Ще складнішим є виробництво метану з марсіанського водяного льоду та атмосферного CO2. “Я не знаю жодної технології, яка хоча б наблизилася до тестування цього в умовах, подібних до марсіанських”, – додає вчений.
Чи можна довірити місію роботам
Ще один виклик – те, що виробництво кисню та пального, ймовірно, доведеться запускати завчасно, без участі людей. Роботи мають самостійно підготувати запаси ще до прибуття астронавтів. Це створює проблему надійності: якщо система зламається, на Марсі не буде екіпажу, щоб її відремонтувати.
Подібні труднощі стосуються й Місяця. Проте різниця в тому, що він знаходиться всього за три дні польоту від Землі, а доставлення вантажів не є серйозною проблемою. У випадку з Марсом мова йде про щонайменше шестимісячну подорож, а іноді й більше – залежно від положення Землі та Марса на орбіті.
Радіаційні ризики: ще одна серйозна перешкода для місії на Марс
Окрім технічних викликів, існує ще одна серйозна загроза для астронавтів – радіація. Космос є вкрай небезпечним середовищем, і під час польоту на Марс екіпаж буде під постійним впливом космічних променів та сонячного випромінювання.
За оцінками Європейського космічного агентства, астронавти, які вирушать на Марс, отримають у 700 разів вищу дозу радіації, ніж на Землі. Дані з європейського апарата ExoMars Trace Gas Orbiter свідчать, що лише шестимісячний переліт до Марса піддасть екіпаж 60% від максимально рекомендованої дози опромінення за все життя.
Навіть після прибуття на Червону планету ситуація не стане набагато безпечнішою. Марс не має щільної атмосфери та магнітного поля, які захищають Землю від космічної радіації.
Звісно, у Starship можуть бути захищені зони, куди астронавти ховатимуться під час сонячних бур, але це лише знизить ризики, а не усуне їх. Для порівняння: навіть на борту Міжнародної космічної станції (МКС), яка ще перебуває в межах магнітного поля Землі, астронавти отримують у 200 разів більше радіації, ніж звичайний пілот авіалайнера.
Вчені активно шукають способи поліпшення радіаційного захисту для космічних кораблів. В експериментах на прискорювачах частинок біологічні клітини піддають впливу космічного випромінювання, після чого тестують різні матеріали для їх захисту. Попередні дослідження показали, що літій є одним із найефективніших матеріалів для захисту від радіації, однак потрібні подальші випробування.
Окрім радіації, мікрогравітація завдає значної шкоди організму, який еволюціонував у земних умовах. Одним із найпоширеніших наслідків є атрофія м’язів, хоча спеціальні препарати допомагають частково зменшити її ефекти. Однак останні дослідження виявили ще одну загрозу – погіршення зору.
Згідно з недавнім науковим звітом, 70% астронавтів, які провели на МКС від шести до дванадцяти місяців, зіткнулися з синдромом SANS (Spaceflight-Associated Neuro-Ocular Syndrome), що впливає на зір через тиск рідин на мозкову тканину в умовах мікрогравітації.
Хоча після повернення на Землю зір астронавтів нормалізувався, наслідки тривалих місій, наприклад польоту на Марс, залишаються невідомими. Також зафіксовано підвищений ризик раннього розвитку катаракти через вплив космічної радіації. Отже, навіть якщо технічні проблеми Starship будуть вирішені, ризики для здоров’я астронавтів залишаються одним із головних бар’єрів для висадки людей на Марс.
Чи не знищить людство Марс
Окрім загроз для здоров’я астронавтів, існує ще одна проблема – контамінація Марса земними мікробами. За правилами Комітету з космічних досліджень (COSPAR), ймовірність випадкового занесення мікроорганізмів під час роботизованих місій має бути менш як 1 на 10 000.
Однак люди є носіями безлічі мікроорганізмів, і будь-яка пілотована місія неминуче призведе до забруднення Марса. Це ускладнить пошуки позаземного життя, оскільки буде важко відрізнити місцеві мікроби від завезених із Землі.
Попри оптимістичні заяви, наука ще не готова до виправлення людей на Марс. Команда Фолькера Майвальда пропонує кілька кроків для прискорення процесу:
- попередні безпілотні місії для тестування виробництва кисню, пального та вирощування рослин;
- доставлення вантажних Starship із запасами та інфраструктурою заздалегідь, щоб астронавти могли використовувати їх як житлові модулі;
- розробка ефективних систем життєзабезпечення з максимальним рівнем утилізації ресурсів;
- міжнародне співробітництво для спільної розробки технологій та фінансування місії.
Проте залишається питання, чи захочуть США ділитися цією місією, враховуючи заяву Трампа, що підкорення Марса – це доля американців.
Тож коли ми реально зможемо висадитися на Марсі? Попри амбітні плани відправити людей на Червону планету до 2029 року, Майвальд налаштований скептично.
“Розробка необхідних технологій потребує величезних зусиль і часу. Я був би радий, якби це сталося хоча б за мого життя”, – підсумував вчений.
Джерело: 24 канал
Читайте також, ШІ-компанії США та Китаю обговорюють ризики розвитку технологій
