[Перевод] Люди на орбите Марса
The Planetary Society представило отчет о планах NASA по миссии на Марс. Ниже перевод секции вопросов и ответов с сайта hom.planetary.org
Вопросы касательно программы.
Я не хочу читать отчёт, в чем его суть?
Марс — цель для пилотируемой космонавтики. Но из-за лимитированного бюджета, NASA должно минимизировать затраты на разработку нового оборудования и сформулировать чёткую стратегию долгосрочного исследования Марса, для получения всесторонней поддержки. Чтобы осуществить полет к Марсу, программа будет разделена на две миссии: первая ограничится орбитой Марса и будет изучать его луну Фобос, а вторая совершит посадку на планету.
Где можно прочесть в деталях о концепции изучения Марса, которой хотят воспользоваться в JPL?
Много информации есть в этой секции hom.planetary.org/further-reading. Отчет так же представляет хороший источник информации.
Зачем лететь на Марс и не совершать посадку? Зачем сначала выходить на орбиту?
Причина прагматична — у NASA лимитирован бюджет. Разделив миссию на Марс на две части, NASA может распределить риски и затраты связанные с посадкой и при этом продвигать исследования Марса.
Посадка на Марс сложна. Самое тяжёлое что NASA когда либо сажало на Марс, это ровер Curiosity — около тонны. Пилотируемая миссия на Марс потребует посадки нескольких тонн оборудования на поверхность, не говоря уже о разработке технологий поддержания жизни и последующего возвращения людей на орбиту. Разработка, проверка и постройка такого оборудования требует времени и денег.
Выход на орбиту позволяет сперва продемонстрировать и отработать процедуры необходимые для всех последующих пилотируемых миссий на Марс. Человечество ещё никогда не путешествовало так далеко, как люди которые полетят на Марс, поэтому снижение рисков абсолютно необходимо.
Подобный подход уже использовался при планировании других миссий. Apollo 8 и Apollo 10 так же выходили на орбиту для проверки процедур посадки и других операций, прежде чем NASA предприняло саму посадку.
Не слишком ли дорогой этот Марс? Как мы можем себе это позволить?
Есть много ошибочных представлений о стоимости пилотируемой миссии на Марс. Многие из них мы опровергаем в разделе 3 нашего доклада.
NASA уже тратит около восьми миллиардов долларов в год на свою пилотируемую программу. Мы считаем что NASA должно придерживаться этой суммы, с учетом инфляции, разрабатывая свою стратегию полёта к Марсу.
Если бы бюджет NASA удвоился мы попали бы на Марс гораздо раньше…
Да, так и есть.
Является ли радиация препятствием?
Радиационная угроза для астронавтов, это решаемая проблема. NASA заявило: ¨На текущий момент нет рисков для здоровья экипажа, которые могли бы отменить миссию¨. [April 2015 presentation to the NASA Advisory Council, PDF, slide 3]
Радиация на данный момент больше этический вопрос: каков процент увеличения вероятности рака NASA предложит своим астронавтам?
Зачем ждать 2030х годов? Не слишком ли это долго?
Выбор 2033 года как времени для выхода на орбиту Марса, это прагматичный ответ на лимитированные бюджеты NASA. Любые потенциальные партнёры не должны рассчитывать на решение всех технических проблем в течении более короткого периода времени, без значительного (и маловероятного) увеличения бюджета на пилотируемую космонавтику.
Пилотируемые полёты исторически готовятся десятилетиями. Программа Space Shuttle началась в 1972 и закончилась в 2011. Программа МКС началась в 90х и продлится до 2024. Сжатые сроки выполнения программы Apollo были результатом выделения огромных ресурсов правительством США.
2033 наступит через 18 лет. Достаточно ли времени?
Может быть. Концептуальный план, представленный в нашей организации опирается на использование большого количества оборудования, которое на данный момент находится в разработке (SLS, Orion и Solar Electric Propulsion). Это теоретически должно помочь уложиться в график, так как с некоторыми проблемами уже пришлось столкнуться.
Как мы подчёркиваем в отчёте, работа должна начаться сейчас, чтобы успешно разрабатывать и тестировать остальные, ещё не разработанные, аппараты, такие как Deep Space Habitat и верхняя ступень SLS, а также методов и операций для поддержания человеческой жизни в течение длительного срока путешествия. Но космос, как они говорят, это сложно, и есть множество сложных проблем, таящихся в деталях. Чем раньше мы начнём, тем лучше.
Важным фактором для выполнения программы в срок является наличие финансирования, когда это необходимо. Для этого потребуется не только убеждать конгресс и Белый дом, в том что пилотируемая программа NASA должна получать адекватное ежегодное финансирование (не простая задача), но также, сформировать такую гибкую структуру бюджета самой программы, чтобы она была устойчива к потенциальным неудачам. Руководители программы, как правило, справляются с этим закладывая дополнительные средства на покрытие непредвиденных проблем. Наличие этих средств является важной частью разработки и успешного выполнения миссии в срок.
Что такого интересного именно в 2033 году?
Орбиты Земли и Марса периодически предоставляют стартовые окна, которые благоприятны с точки зрения топлива, необходимого для перемещения с одной планеты на другую. Они случаются примерно каждые 26 месяцев. Пилотируемый запуск к Марсу обязательно будет привязан к подобному окну. 2033 год особенно благоприятен, для запуска массивного объекта.
Зачем использовать Space Launch System и Orion?
NASA разработала ракету Space Launch System (SLS) и капсулу Orion, чтобы обеспечить возможность отправлять людей в космос. Конгресс поручил создание SLS в NASA Authorization Act за 2010 год, хотя и не уточнил, как именно SLS и Orion должны быть использованы, и куда и когда NASA должно отправить астронавтов. Имеет смысл воспользоваться этими разработками, которые развиваются уже несколько лет. Какую пилотируемую программу можно создать, используя инфраструктуру разрабатываемую NASA? Орбитальная миссия на Марс — это потенциальный ответ.
Отмена обеих программ сейчас и создание новой потребует массовой реструктуризации нескольких крупных центров на местах и, вероятно, столкнётся со значительной оппозицией в Конгрессе (см 2010 сражение между администрацией Обамы и Конгресса, когда Белый дом отменил программу Constellation). Нам кажется, что направленность разработки SLS и Orion, в сторону поддержки пилотируемых исследований Марса является более эффективным использованием времени и усилий, чем борьба за их отмену.
Нельзя так же забывать об основных проблемах, связанных с затратами на разработку, поддержание и полёты как SLS и Orion. Необходимо найти способ увеличить количество полетов и снизить расходы, чтобы сделать обе программы актуальными в течении десятилетий. Использование SLS для запуска автоматических зондов в глубокий космос (что резко снижает их время транзита) является одним из способов увеличить количество запусков SLS в течение 2020-х годов, но это не решает всех проблем.
Многие коммерческие предприятия в настоящее время пытаются путешествовать в космосе с помощью различных технических и финансовых стратегий. Так как эти компании в состоянии доказать свои новые возможности, NASA получает новые возможности для усовершенствования своих стратегий пилотируемого полёта. Очень важно понимать различия в возможностях кораблей и ракетоносителей, для точной оценки того момента, когда новые технологии станут станут достаточно безопасными для пилотируемой космонавтики. Тем не менее, как мы обсудили в докладе, NASA должно активно изучать лучшие доступные разработки, для успешного включения их в миссию к Марсу, но для этого агентство должно лучше проработать свои цели и стратегию.
Не доберётся ли SpaceX до Марса раньше?
Это будет классно, не так ли? Если SpaceX с помощью или наряду с NASA, доберётся до Марса, то так будет даже лучше. Мы все за тех, кто пытается попасть туда.
В разделе 6 нашего отчёта обсуждается роль SapceX и других компаний, которые могут предложить NASA свои услуги в миссии к Марсу. В общем мы прихли к выводу, что если NASA станет организацией, которая возглавит полет к Марсу, то она должна сформулировать свою стратегию таким образом, чтобы индустрия и зарубежные партнёры могли определить свои места в этой миссии. Для компаний вроде SpaceX было бы логичным предоставлять услуги по фиксированной цене как часть программы полёта к Марсу.
Не будет ли публика разочарована орбитальной миссией или миссией исключительно к Фобосу?
Участие общественности освещается в разделе 5 нашего отчёта. Участники семинара в целом согласились, что для посадки на Марс любой план должен придерживаться концепции промежуточных этапов, таких как тестовая миссия к луне в 2020-х годах и потенциальная Миссия к Фобосу в 2033. Подобный план довольно легко объяснить, так как люди постепенно увеличивают своё присутствие в космосе. Мы считаем, что миссия на Фобос только подогреет аппетит публики к следующему шагу — посадке.
Так же не стоит забывать, что промежуточный шаг в виде полёта к Фобосу будет самым дальним путешествием человечества в истории. Это бесспорно будет самой дерзкой, рискованной и амбициозной миссией в истории пилотируемой космонавтики. И подобная постановка, на наш взгляд, будет хорошо воспринята публикой.
Почему бы просто не полететь на Луну?
Planetary Society верит, что целью пилотируемой космической программы NASA должен быть Марс. Богатая и загадочная история это планеты делает её основной целью для поиска внеземной жизни. Его условия наиболее комфортны для человека, чем условия других доступных нам миров.
Хотя очень вероятно, что любая долгосрочная программа по освоению Марса, будет использовать Луну и окололунное пространство как тестовый полигон.
Исследовательская концепция команды JPL, которую мы обсуждаем в нашем докладе, предлагает несколько миссий в непосредственной близости от Луны на протяжении 2020-х годов и демонстрацию посадки на поверхность Луны в середине 2030-х годов.
Важно отметить, что полет на Луну без чёткой, Марс-направленной стратегии станет ловушкой из долгосрочных затрат на инфраструктуру. Это оттянет средства, которые могли бы быть направлены на Марс. Тем не менее, предыдущая программа NASA по освоению Луны может предоставить возможность для международных или коммерческих партнёров, по использованию наработок NASA и позволит проводить свои независимые Лунные программы. Опять же, это область, из которой NASA может извлечь выгоду, если детализирует свои стратегии и планы.
Не находится ли NASA уже на пути на Марс?
Да, и это очень важно. Агентство ставит Марс целью пилотируемой космонавтики. Такого прежде ещё не было и это похвально.
Тем не менее, NASA ещё предстоит определить чёткую стратегию отправки людей на Марс в 2030-х. Следующей крупной пилотируемой миссией НАСА является Asteroid Redirection Mission (АРМ), которая заключается в полете астронавтов к астероиду, захваченному роботом и направленному на лунную орбиту. Миссия способствует развитию технологий ионных двигателей (которая может быть использована для предварительной отправки груза на орбиту Марса). Но кроме заявления об ARM, NASA не дало никаких обязательств, возможно, чтобы избежать критики, связанных с этой миссией расходов или каких-то временных рамок.
Выступает ли Planetary Society за план JPL по полету на Марс?
Не в том смысле, что это должен быть тот самый «план» по исследованию Марса. Концепция предложенная JPL призвана служить в качестве демонстрации того, что программа может быть осуществленна в рамках бюджета. Это ответ на выводы сделанные в 2014 году National Research Council's на доклад об исследовании космоса, который установил, что NASA не сможет реализовать Марсианские планы до середины 2040-х годов. Исследовательская группа Лаборатория реактивного движения, используя те же самые стоимости и график, установили, что отправить человека на орбиту Марса можно в 2033, а высадить на поверхность в 2039. Орбитальная миссия даёт множество преимуществ в плане сохранения средств и мы считаем, что NASA стоит придерживаться это концепции.
Мы признаем, что детали любого Марсианского плана обязательно изменятся, так как инженерам придётся сесть и разобраться со всеми трудностями, появляющимися в любой программе освоения космоса.
Мы верим, однако, что NASA должны по крайней мере сформулировать свою стратегию, как добраться до Марса. Есть много хороших причин, чтобы сделать это: предоставление метрик, позволяющих судить о прогрессе; помощь в расстановке приоритетов инвестиций в развитие технологий; и создание коалиции для поддержания усилий на протяжении десятилетий. Концепция аналитической группы JPL является хорошей отправной точкой для определения этой стратегии.
Почему NASA необходимо отказаться от Международной космической станции? Вы против МКС?
Опять же, это следствие стеснённых бюджетов. В настоящее время NASA не может позволить себе исследовательскую программу пилотируемых полётов и программу околоземных пилотируемых полётов (по крайней мере в настоящее время).
Поставки и работа на МКС стоит примерно 3 млрд долларов в год. Это почти половина всего бюджета NASA для полётов человека в космос. Если NASA рассчитывает бюджет, который, в лучшем случае, растёт с инфляцией, то МКС должен быть передан или оставлена, и тогда значительные ресурсы могут быть потрачены на пилотируемую миссию на Марс.
Нынешняя политика NASA состоит в эксплуатации МКС до 2024 года. Многие сторонники МКС хотите расширить этот период до 2028 года. Aerospace Corporation рассмотрела оба сценария, их стоимость и проанализировала график освоения Марса от исследовательской группы JPL. Сценарий, в котором NASA завершает свою руководящую роль на МКС в 2024 году, как вы могли бы ожидать, делает миссию на Марс доступнее. Оставив МКС в 2028 году, так же позволяет не мешает миссии на Марс, но потребует более тщательного планирования бюджета со слишком малыми запасами. Это более рискованный сценарий с точки зрения стоимости и планирования.
Фобос
Что такое Фобос?
Фобос является большей из двух лун Марса (меньшая луна называется Деймос). Она в разы меньше, чем луна Земли, с диаметром 27 × 22 × 18 км.
Почему Фобос стоит посетить?
Есть ряд неотложных научных причин, чтобы исследовать Фобос. Мы подробно изложили некоторые из них в нашем докладе (раздел 4.4: Научный потенциал на орбите Марса и Фобосе).
Никто на самом деле не знает происхождение Фобоса (как и Деймоса). Был ли он сформирован из обломков крупного удара по Марсу (как наша Луна)? Или это захваченный астероид? Есть аргументы в пользу обоих точек зрения, и любая из них представляет ценность для науки.
Кроме того, Фобос находится достаточно близко к Марсу, поэтому он может собирать мусор выброшенный вверх сильными ударами метеоритов по поверхности Марса. Фобос летает через эти поля мусора и накапливает частички Марса. Эти образцы скорее всего находятся на глубине метра от поверхности Фобоса. Для роботов сложно попасть на такую глубину, но легко для человека. По сути, так астронавты могли бы собрать образцы как Фобоса так и Марса в одном месте. В этом плане Фобос выгоден вдвойне.
NASA и Brown University представляют бесплатный курс изучения обоих:
Наука и исследование Фобоса и Деймоса
Бесплатный, интерактивный курс изучения научного потенциала лун Марса. Предоставлено NASA's Solar System Exploration Research Virtual Institute:
sservi.nasa.gov/event/planetary-evolution-phobos-and-deimos
Разве Фобос не глубоко в гравитационном колодце Марса? Это не идеальное место, чтобы использовать его в качестве базы для исследования.
В концепции команды JPL, астронавты не вернутся на Фобос в последующих миссиях. Фобос не станет основой последующих миссий, но хорошо подходит на роль первой.
Не проще ли попасть на орбиту вокруг Марса, чем лететь на Фобос?
Да. Выход на орбиту потребует меньше оборудования. Астронавты, скорее всего будут, избегать путешествий в глубь гравитационного колодца Марса, пожплуй кроме как для изучения Фобоса. Хотя это и даёт меньше информации для науки.
Примечание от переводчика: Перевод может быть не очень хорошим в лексическом плане, а так же орфографической, пунктуационной и филологической точек зрения. Прошу сообщать о найденных недочетах в личку. Спасибо!
