[Перевод] Проект «Исход»: что стоит за мечтой колонизации Марса?
27 марта американский космонавт Скотт Келли отправился с Земли на МКС. С тех пор он находится именно там. Каждый день МКС делает 15,5 оборотов вокруг планеты, что означает, что за месяц Келли совершает более 450 оборотов вокруг Земли.
Келли 51 год, его рост всего 167 см, он коренастый человек с круглым лицом и тонкой улыбкой. Если всё пойдёт по плану, на уровень моря он не вернётся до марта 2016-го. К тому времени он установит рекорд по пребыванию в космосе среди американцев.
Космос плохо влияет на организм даже за короткие периоды времени. Изменения внутричерепного давления отрицательно влияют на глаза. Отсутствие веса приводит к головокружениям. Жидкости собираются не в тех частях организма, где должны. Мускулы атрофируются, а кости становятся тоньше. Внутренние органы перемещаются выше по телу, позвоночник удлиняется. К моменту возвращения Келли станет на 5 см выше.
НАСА назвало миссию Келли "Годовой миссией". Учёные отслеживают его физическое и эмоциональное состояние, сон, пульс, реакции иммунной системы, координацию движений, метаболизм и микрофлору кишечника. У Келли есть брат-близнец, Марк, также космонавт. В течение года Марк будет проходить те же самые когнитивные и физиологические тесты, что и Скотт, но уже на Земле. Это поможет исследовать эффекты, оказываемые космическими путешествиями, на всех уровнях вплоть до молекулярного.
Годовая миссия Келли – это репетиция более долгого и тяжёлого путешествия. Это первый шаг «к Марсу и далее». Минимальное расстояние до Марса – 56 млн. км. от Земли, и в самом лучшем случае долететь до него можно за девять месяцев. Из-за взаимного движения планет космонавтам, добравшимся до Марса, придётся прохлаждаться там ещё месяца три перед тем, как лететь обратно. То, что удастся узнать про Келли, может помочь предсказать и преодолеть трудности межпланетных путешествий.
Но пока НАСА репетируют свои путешествия до Марса и далее, реальные возможности агентства постоянно уменьшаются. В последний раз хотя бы до Луны американцы долетали в 1972 году. Со времён администрации Никсона ни один американец не вышел за пределы низкой околоземной орбиты. Средняя высота орбиты МКС составляет 350 км. А сегодня даже на такую высоту НАСА подняться самостоятельно не может.
После ухода космических шаттлов в 2011 году, у агентства нет денег на доставку космонавтов на околоземную орбиту. Келли сначала пришлось лететь до Байконура в Казахстане, провести некоторое время в отеле для космонавтов, а затем отправиться в космос с двумя русскими космонавтами на ракете «Союз».
Конечно, и путешествие длиною в 56 млн. км. должно где-то начинаться. Но стоит спросить – а куда мы отправляемся? На Марс или только до Казахстана?
Подобные вопросы задаются в нескольких книжках: в некоторых напрямую, в иных – косвенно. Крис Импи [Chris Impey] — астроном из Аризонского университета, изучающий структуру и эволюцию Вселенной. В книге «За пределами: наше будущее в космосе» [Beyond: Our Future in Space] он предвидит светлое будущее вне Земли. Он предсказывает, что в течение 20 лет сильно разовьётся индустрия космического туризма и появятся секс-мотели нулевой гравитации. Через тридцать лет небольшие, но жизнеспособные колонии появятся на Марсе и Луне. А через сто лет в них начнут появлятся дети. В 2115 году появится поколение людей, родившихся не на Земле, и никогда не посещавших родину.
Импи не скрывает текущих сложностей НАСА. В книге, например, есть график изменения бюджета агентства по годам. С 1950-х по 1960-е он рос вверх, а за год-два до прилунения в 1969 году, он составлял почти 5% от всех государственных трат. А затем он пошёл вниз. Сегодня НАСА получает порядка 0,5% от бюджета.
Импи также не забывает про неудачи, завершившиеся двумя катастрофами – потеря Челленджера и Коламбии, и жизней четырнадцати космонавтов вместе с ними. И даже когда ракеты не взрывались, шаттлы не выполняли возложенных на них обязанностей. «Количество запусков было в 10 раз меньше планируемого, а стоимость запусков – в 20 раз выше».
Импи отмечает, что кроме НАСА на поле выходят другие игроки — частные коммерческие космические компании. Он цитирует смелые планы нидерландского предпринимателя Баса Лэнсдорпа, который рекламирует путешествия на Марс в один конец через интернет. Он планирует финансировать своё предприятие, сделав из него реалити-шоу. Другие коммерческие предприятия – это Джефф Безос и его Blue Origin, Ричард Брэнсон и его Virgin Galactic, и Эрик Андерсон и его Space Adventures. Последнее уже нашло себе нишу, предлагая туры состоятельным клиентам. Они договорились с британской певицей Сарой Брайтман, которая, впрочем, отложила свою поездку – судя по всему, вместо неё полетит японский предприниматель Сатоши Такамацу. «Космос разогревается после многих лет депрессии»,- пишет Импи.
Стивен Петранек, автор книги «Как мы будем жить на Марсе» [How We’ll Live on Mars] ещё более оптимистичен. По его расчётам первые колонисты должны появиться на Марсе уже в течение десяти лет. Петранек – журналист, работавший главредом журнала This Old House, откуда перешёл в Discover. Возможно, это объясняет то, почему в его книгах большое место уделяется наличию нужных инструментов у колонистов-строителей. «Неприемлемо будет при бурении водной скважины обнаружить, например, что вы не предусмотрели наличие на вашем пути какого-либо минерала, требующего специального сверла».
Петранек представляет себе многоступенчатую программу создания поселения. Первым колонистам нужно будет бороться за выживание. Даже для добычи питьевой воды им придётся разработать поверхность планеты и растапливать лёд. Для получения кислорода необходимо будет добывать кислород из воды и смешивать его с инертным газом, который тоже нужно будет где-то брать. Постепенно от подстройки своей жизни к условиям планеты колонисты перейдут к подстройке планеты под свои нужды. На планете снова появятся реки, всё больше людей станет переселяться на Марс, и, в конце концов, там появятся целые города.
Он пишет, что Марс «превратится в новый фронтир, новую надежду и новую судьбу миллионов землян, которые сделают всё, чтобы воспользоваться возможностями, открывающимися на Красной планете».
Ещё один взгляд на будущее человечества в космосе – книга «Исследование и инженерные решения: лаборатория реактивного движения и поиски Марса» [Exploration and Engineering: The Jet Propulsion Laboratory and the Quest for Mars] за авторством Эрика Конвея. Конвей занимается историей науки в лаборатории реактивного движения Калтеха. Его авторский стиль сух так же, как лунный ландшафт. Он интересуется конкретными техническими деталями, которые опускают в своих книгах Импи и Петранек.
НАСА уже провело несколько миссий, достигших Марса, а несколько – провалило. Поскольку это не были пилотируемые миссии, в представлении общественности успехи и неудачи несколько смешаны. Конвэй хочет понять, какие ошибки были сделаны, и какие уроки извлечены. Судя по его анализу, спешить становиться членом первой экспедиции на Марс не нужно.
Рассмотрим Mars Climate Orbiter. Этот аппарат напоминал гигантский телевизор. Он должен был собрать данные об атмосфере Марса и служить передатчиком для других зондов. Зонд стоимостью $125 млн. был запущен с мыса Канаверал в декабре 1998 года. Следующие 9,5 месяцев он путешествовал по Солнечной системе, и в сентябре 1999 он должен был выйти на назначенную орбиту, обогнув Марс и временно прервав связь с центром. Он должен был выйти на связь через двадцать минут после того, как обогнёт планету – но не вышел. Он сгорел в атмосфере планеты. Расследование установило, что в провале была виновата компания-подрядчик Lockheed Martin. Всё произошло из-за ошибки программиста, который не перевёл английские меры длины и веса в метрические. В результате мощность маневровых двигателей в 4,5 раза превысила необходимую. Все шансы исправить ситуацию были упущены – как пишет Конвей, из-за комбинации «ошибок, недосмотров и недоукомплектации персонала».
Лаборатория реактивного движения обслуживает марсианские миссии для НАСА. У Конвея есть связи как с людьми, участвовавшими в миссии Mars Climate Orbiter, так и с людьми из более успешных проектов – например, Mars Exploration Rover Opportunity, или MER-1. В январе 2004 он приземлился недалеко от экватора в месте, в котором, возможно, ранее была жидкая вода. Opportunity уже отработал в 40 раз дольше, чем рассчитывалось, и до сих пор продолжает отсылать данные. Конвей переживает за проблемы агентства и относит их, не в последнюю очередь, на счёт уменьшившегося бюджета. Однако Конвей считает, что люди не должны сломя голову бросаться на исследование дальнего космоса.
Конвей считает, что существует разница между желанием людей отправиться в космос и желанием понять его. И эта разница имеет большее влияние, чем уменьшающийся бюджет. Это противоречие существует в самой структуре компании, с одной стороны, включающей программу по пилотируемым исследованиям космоса, а с другой – научные программы. Планирование марсианских миссий обычно относят к научному типу, но иногда пилотируемые миссии тоже хотят участвовать в планировании. И в случае пересечения двух этих направлений появляется, по выражению Конвея, «хаос».
Конвей склоняется в сторону научных миссии, и с его точки зрения люди не подходят для их выполнения. Им вообще не надо стремиться попасть на другую планету. Они хрупкие, требовательные и очень дорогие в плане пересылки.
«У людей есть внутренний и внешний биомы – даже если НАСА сумеет стерилизовать марсианские аппараты, мы не сможем стерилизовать себя». Если люди доберутся до Красной планеты (а Конвей, которому сейчас 49 лет, считает, что при его жизни этого не случится), они загрязнят поверхность планеты, просто появившись на ней. «Учёным нужен чистый Марс, не загрязнённый Землёй». Не говоря уже о том случае, когда люди начнут заниматься терраформированием. «В этом случае Марс, который хотят изучить учёные, перестанет существовать. Марс станет другим».
Через пару недель после того, как Скотт Келли добрался до МКС, частная компания SpaceX запустила ракету с грузом для МКС. В грузе была электроника, еда, и двадцать живых мышей для опытов. Специально для космонавтки Саманты Кристофоретти там даже была эспрессо-машина, созданная для работы в условиях низкой гравитации. Как написали на сайте «Daily Coffee News», это будет «один небольшой глоток для человека, но гигантский глоток для всего человечества».
Ракета была многоразовой. Её первая ступень должна была вернуться на Землю и нежно приземлиться на корабль в Атлантическом океане. Но этого не случилось – ступень перевернулась и взорвалась. Илон Маск, основатель SpaceX, объяснил в своём твиттере, что это случилось из-за слишком медленной работы клапана двигателя.
SpaceX, несмотря на все неудачи, больше всех сделала для того, чтобы доказать, что частный космос может оторваться от Земли. Маск стал иконой энтузиастов Марса. И хотя пока SpaceX не доставил ни одного человека на околоземную орбиту (это планируется сделать в 2017 году), Маск сказал, что ведутся серьёзные работы над кораблём для полёта на Марс, «Mars Colonial Transporter». Детали проекта станут известны ближе к концу года.
Для Маска освоение Марса – это не просто крутой проект. «Собираемся ли мы стать мультипланетным видом?»,- спрашивает он. «Если нет, то будущее наше не такое уж и светлое. Мы просто будем тусоваться на Земле, пока какая-нибудь катастрофа нас не уничтожит».
Импи говорит о том же. «Человечество эволюционировало миллионы лет. Но за последние 60 лет атомное оружие создало возможность полного самоуничтожения. Рано или поздно мы должны выйти за пределы сине-зелёного шарика, или погибнуть». Ему вторит Петранек. «Для продолжения существования человечества есть реальные угрозы – в частности, невозможность спасти нашу планету от экологического уничтожения, и возможность ядерной войны. Первые люди, эмигрировавшие на Марс – это лучшая надежда на выживание вида».
Почему же люди, верящие, что можно жить вне Земли, считают, что нельзя жить на ней? В каком-то смысле связь между этими двумя идеями можно проследить ещё со времён Энрико Ферми. В 1950-м Ферми, один из отцов атомной бомбы, повернулся к Эдварду Теллеру, отцу водородной бомбы, и спросил: «А где же все?». Расширенная формулировка этого вопроса, известная, как «парадокс Ферми», звучит так:
Земля – ничем не примечательная планета, вращающаяся вокруг ничем не примечательной звезды. Учитывая возраст Вселенной и скорость нашего технического развития, можно было бы ожидать, что какая-нибудь разумная форма жизни с другой части галактики уже добралась бы до Земли. Но о таких случаях нам неизвестно. Так где же они?
Через десять лет выпускник Гарварда, астроном Фрэнк Дрейк, думая над схожим вопросом, сформулировал задачу в числовых терминах. Ключевая переменная в уравнении Дрейка – как долго цивилизация, способная производить ракеты и эспрессо-кофеварки для невесомости, может существовать. Если существует множество пригодных для жизни планет, а жизнь в конце концов порождает разум, и если разумные существа с одной планеты могут догадаться, как общаться с существами с другой – значит, то, что мы не получаем от них весточек, говорит о том, что такие цивилизации долго не живут.
«Посмотрев на наш текущий технологический уровень развития, можно подумать, что с цивилизациями обязательно случается что-то странное, в плохом смысле этого слова»,- сказал Маск в интервью. «Может быть и так, что существует очень много мёртвых цивилизаций, живших на одной планете». Конечно, в галактике, содержащей «очень много мёртвых цивилизаций, живших на одной планете», могут встречаться и мёртвые цивилизации, жившие на двух.
В 1965 году в НАСА готовились к отправке человека на Луну, и одновременно профинансировали исследование вопроса о том, что случится с собаками, помещёнными в безвоздушное пространство. Подопытные группы по три собаки были закрыты в камерах, из которых откачали воздух.
Собаки адаптированы к давлению, существующему на уроне моря. Газы, находящиеся внутри их организма, находятся в равновесии с внешним давлением. В вакууме этот баланс нарушается. Подопытные собаки в вакууме распухали, как надувные шары, или, как было описано в отчёте, как «надутые мешки из козьей кожи». Интересно, что глазные яблоки не были подвержены такому раздутию, хотя мягкие ткани вокруг них, а также языки, сильно раздулись.
Разница давлений привела и к плохим последствиям для желудочно-кишечного тракта. У раздутых собак вышел воздух и из кишок. Это приводило к дефекации, мочеиспусканию и рвоте. Состояние собак было похоже на эпилептический припадок, а их языки замёрзли из-за охлаждения вследствие быстрого испарения. В сумме 126 собак было протестировано в этой камере, на различных временных промежутках. Треть из тех, кто провёл две минуты в вакууме, умерла. Остальные сдулись, и, в конце концов, выздоровели. Из тех, кто провёл в вакууме три минуты, погибло уже две третьих.
Я наткнулась на работу «Проверка животных на декомпрессию в околовакуумной среде» во время поиска материалов по Годовой миссии. И я внезапно осознала, что несмотря на все свои тренировки и смелость, Келли – по сути, ещё одно подопытное млекопитающее. Как и собак, его закрыли в воздухонепроницаемой камере, чтобы выяснить, сколько его тело сможет выдержать. И в обоих экспериментах результаты довольно предсказуемые.
Любое встреченное нами пока что существо, от собак, людей и мышей до черепах, пауков и морских коньков, приспособлено эволюцией к существованию на такой космической случайности, как планета Земля. Идея, что мы можем взять эти прекрасные и удивительные формы жизни, и зашвырнуть их в космос, и что это действие будет нашей «наилучшей надеждой» – либо слишком фантастична, либо слишком депрессивна.
Как упомянул Импи, уже 60 лет существует возможность взорвать всё человечество. И такой день может наступить. По меньшей мере, мы и так уже уничтожаем множество разных существ. Но проблема, связанная с рассмотрением Марса как планеты для отступления, пропускает одну очевидную вещь (кроме отсутствия там кислорода, давления воздуха, еды и жидкой воды). Куда бы мы ни отправились, мы берём с собой нас самих. Либо мы можем справиться с угрозами, связанными с нашей разумностью, либо нет. Возможно, мы не встретили ещё ни одной инопланетной расы потому, что выживающие расы не относятся к расам, носящимся по всей галактике. Может быть, они тихонько сидят по домам и ухаживают за садами.
