Как человеку освоить Солнечную систему: новые миры
В первую очередь надо продолжать летать туда, куда уже слетали, но так ничего толком и не узнали. Сегодня для освоения Луны есть все технические предпосылки и нет препятствий — кроме финансовых. Луна близко, но мы слабо себе представляем, что полезное могли бы там найти. Да, уже известно, что на нашем спутнике есть водяной лед, и это хорошо для организации в будущем лунных баз. Там есть гелий-3 — вещество, которого почти нет на Земле. Правда, потребность в нем будет определяться прогрессом в области термоядерной энергетики. Но мы совершенно не знаем, что происходит в недрах Луны глубже трех метров. А ведь известно, что там существуют условия для выживания земных микроорганизмов. И кто знает — возможно, наше ночное светило прячет в недрах свою собственную оригинальную жизнь. Это предстоит выяснить.
Луна на всякий случай
Кроме чисто научных задач освоение Луны могло бы принести человечеству и практическую пользу. Мы могли бы создать там резервное хранилище важной для человечества информации. Сейчас на Шпицбергене есть хранилище семян, где на глубине 130 м сберегается от катаклизмов семенной фонд основных сельскохозяйственных культур. Но каким бы глубоким ни был бункер, все его содержимое может погибнуть в случае глобальной катастрофы, например, столкновения Земли с астероидом. Если мы создадим еще одно такое хранилище на Луне, вероятность не утратить семенной фонд повысится.
Любая угроза из космоса, которая затронет Землю, наверняка обойдет Луну. Мощная вспышка на Солнце может стереть все компьютерные данные со всех твердых носителей, и человечество потеряет бездну информации, которую потом чрезвычайно трудно будет восстановить. А если создать несколько резервных хранилищ данных на Луне, хоть одно наверняка уцелеет: Луна, в отличие от Земли, вращается вокруг своей оси медленно, и на противоположной от Солнца стороне эффекты вспышки не будут ощущаться.
Марс — ближайшая после Луны цель для освоения землянами. И, хотя туда пока не ступала нога человека, работающие десятилетиями на Красной планете беспилотные зонды собрали огромное количество научной информации.
В пекло на дирижабле
Следующим по важности объектом для освоения, конечно, является Марс. Полеты туда намного дороже, чем к Луне, и обживание несколько сложнее, но в целом условия похожи на лунные. Поверхность Венеры из-за высокой температуры и колоссального давления атмосферы плохо доступна для исследований, однако уже давно существует проработанный проект изучения этой планеты с помощью аэростатов. Аэростаты могли бы размещаться в таких слоях венерианской атмосферы, где и температура, и давление вполне приемлемы для работы исследовательских станций. Меркурий — планета температурных контрастов. На полюсах там царит лютый холод (-200°), в экваториальной области в зависимости от времени меркурианских суток (58,5 земного дня) колебания температуры составляют от +350 до -150°. Меркурий, безусловно, интересен ученым, но создание баз на этой планете потребует зарыться в грунт на глубину 1−2 м, где уже не будет резких перепадов страшной жары и лютого холода, а температура окажется в приемлемых для человека рамках.
Спутники Сатурна В то время как пилотируемая экспедиция на газовые планеты невозможна, их спутники представляют для полетов с Земли большой интерес — особенно Титан с его плотной атмосферой, защищающей человека от космической радиации.
Где спрятаться от радиации
Большой интерес представляют спутники планет-гигантов, где есть океаны. Такие, как луна Юпитера Европа и луны Сатурна Титан и Энцелад. Можно сказать, что Титан — божественный подарок землянам. Атмосфера там почти как у Земли — азотная, но гораздо плотнее. И это единственное небесное тело, кроме Земли, где можно находиться продолжительное время, не опасаясь радиации. На Луне и Марсе, где практически нет атмосфер, радиация убьет любое незащищенное живое существо года за полтора. Радиационные пояса Юпитера обладают убийственной силой, и на Ио, Европе, Ганимеде и Каллисто человек проживет максимум пару суток.
Сатурн тоже обладает мощными радиационными поясами, но, находясь на Титане, беспокоиться не о чем — атмосфера надежно защищает от вредоносных лучей. Поскольку сила гравитации на спутнике в семь раз меньше земной, то давление плотной атмосферы лишь в 1,45 раза выше, чем земной. Сочетание низкой силы тяжести с высокой плотностью газовой среды делало бы полеты в небе Титана малоэнергозатратными, там каждый мог бы спокойно передвигаться на педальном мускулолете (на Земле поднять такую штуку в воздух удается только тренированным спортсменам). И еще на Титане есть озера, правда, наполнены они не водой, а смесью жидких углеводородов (при освоении Титана они бы пригодились). Жидкая вода на Титане, очевидно, есть только в недрах. На поверхности она неминуемо превратилась бы в лед, поскольку там очень холодно: средняя температура -179°. Однако согреться на Титане гораздо проще, чем обеспечить прохладу на Венере.
Железо, но не золото
Еще одно важное направление исследований — астероиды. Они угрожают Земле, и потому мы должны точнее узнать их орбиты, определить их состав, изучить как потенциальных врагов. Но главное, что астероиды — самый доступный в Солнечной системе строительный материал для баз, станций и т. д. Подъем килограмма вещества с Земли на орбиту стоит десятки тысяч долларов. Взять вещество с астероида не стоит ничего, так как сила его гравитации пренебрежимо мала. Астероиды очень разнообразны. Есть металлические, содержащие железо и никель. А железо — наш самый ходовой конструкционный материал. Есть астероиды из плотных минералов типа скальной породы. Есть и те, что состоят из рыхлого «первородного» материала — исходного вещества для формирования планет. Не исключено, что существуют астероиды, содержащие большое количество цветных металлов, а также золота и платины. Их «опасность» в том, что, если их однажды включат в экономический оборот, все эти металлы на Земле обесценятся, что может сказаться на судьбе многих государств.
Астероиды Астероиды — наши ближайшие соседи и потенциальные враги. Именно поэтому они стали объектом пристального изучения, к ним посланы японский и американский зонды. В 2020 году зонд OSIRIS-REx (США) доставит на Землю пробу грунта с астероида Бену.
Человек и сомнения
Основные направления изучения небесных тел Солнечной системы понятны. Остается главный вопрос. Должны ли мы стремиться к тому, чтобы во все эти космические миры обязательно ступила нога человека? Многие ученые моего поколения, детство и юность которых проходили в атмосфере космической романтики во времена полета Гагарина и американской высадки на Луну, обеими руками за пилотируемую космонавтику. Но, если говорить о научных результатах, которые хочется получить с минимальными затратами, надо признать: отправка человека в космос в десятки раз дороже запуска робота, притом что научного смысла в этом нет. Присутствие человека на околоземной орбите или на Луне не принесло ни одного значимого открытия, а космические аппараты типа телескопа Hubble или марсианских роверов дали бездну научной информации. Да, американские астронавты привезли с Луны образцы грунта, но это было по силам и автомату, что было доказано с помощью советской станции «Луна-24».
Технологически человечество уже достаточно близко подошло к полету на Марс. В течение ближайших 5−10 лет должны появиться корабли и сверхтяжелые ракеты-носители, пригодные для выполнения этой миссии. Но есть проблемы другого рода. До сих пор не ясно, как защитить человеческий организм от радиации в течение долгого полета за пределы земной атмосферы. Способен ли человек психологически вынести дальнее космическое путешествие без всякой надежды на помощь в экстренной ситуации? Ведь даже находящийся долгие месяцы на борту МКС космонавт знает, что до Земли всего 400 км и в случае чего оттуда придет помощь или можно будет экстренно эвакуироваться в капсуле. На полпути от Земли до Марса ни на что такое надеяться не приходится.
Роботы в космосе Как показывает опыт, беспилотные космические платформы внесли в науку и технологии гораздо больший вклад, чем пилотируемая космонавтика. Топтать «пыльные тропинки далеких планет» спешить не стоит, лучше сначала доверить роботам узнать побольше о нашем космическом окружении.
Заповедники чужой жизни?
Есть и еще один важный аргумент против пилотируемых полетов: возможность заражения космических миров земными живыми организмами. До сих пор нигде в Солнечной системе жизнь не обнаружена, но это не значит, что она не может быть найдена в недрах планет и спутников в будущем. Например, наличие метана в атмосфере Марса может объясняться жизнедеятельностью микроорганизмов в грунте планеты. Если бы автохтонную марсианскую жизнь удалось найти, это была бы настоящая революция в биологии. Но надо ухитриться не заразить недра Марса земными бактериями. Иначе мы просто не сможем понять, имеем ли мы дело с местной жизнью, так похожей на нашу, или с потомками бактерий, привезенных с Земли. А поскольку американский исследовательский аппарат InSight уже пытался исследовать грунт Марса на несколько метров в глубину, риск заражения стал реальным фактором. Но космические аппараты, садящиеся на Марс или Луну, сейчас в обязательном порядке дезинфицируют. Человека же дезинфицировать невозможно. Через вентиляцию скафандра космонавт обязательно «обогатит» планету обитающей внутри организма микрофлорой. Так стоит ли спешить с пилотируемыми полетами?
С другой стороны, пилотируемая космонавтика, не давая ничего особенного для науки, много значит для государственного престижа. Поиск бактерий в недрах Марса в глазах большинства — это куда менее амбициозная задача, чем отправка героя на «пыльные тропинки далеких планет». И в этом смысле пилотируемая космонавтика может играть позитивную роль как средство повысить интерес властей и крупного бизнеса к исследованию космоса вообще, в том числе к проектам, интересным науке.
Автор: Владимир Георгиевич Сурдин — астроном, к. ф.-м. н., доцент физического факультета МГУ, старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга, ведущий научный сотрудник Института проблем передачи информации РАН
