Луна или Марс: следующий логический шаг НАСА

Технический перевод статьи журнала ROOM, № 3(9) 2016

В то время, кажется, мало кто сомневался, что Луна будет следующим логическим скачком НАСА за пределы околоземной орбиты, и, по мере того как тикают часы, приближая нас к свёртыванию работ Международной космической станции, приходит время приступить к планированию нашего возвращения на Луну. Эллисон Рено считает, что новая концепция возвращения на Луну должна учитывать наше желание остаться и научиться жить в подобных экстремальных условиях. Она станет полигоном для отработки множества технологий, которые в конечном итоге будут необходимы для путешествия в открытом космосе вглубь Солнечной системы.

20 июля 1969 года астронавты Нил Армстронг и Базз Олдрин ступили на поверхность Луны и осуществили одно из самых больших достижений в истории человечества. Последовали другие миссии по изучению лунной поверхности, и в декабре 1972 года последний след на Луне оставил астронавт Джин Сернан. С того времени «космический челнок» США совершил более 100 космических полётов, а человечество подтверждало своё непрерывное присутствие в космосе, развивая Международную космическую станцию (МКС). Это весьма серьёзные успехи, когда речь идёт о полётах человека в космическое пространство, однако на самом деле на протяжении более 40 лет мы оставались в ловушке циклической повторяемости на низкой околоземной орбите. Если мы хотим исследовать Солнечную Систему, мы должны поставить точку в этом нескончаемом сценарии.

Изыскательская деятельность вдохновляла человечество на протяжении всей истории, что является одним из признаков прогрессирующего общества. Когда нация исследует неизвестное, это приводит к новаторским решениям, открытиям и, в конечном счёте, процветанию. Кроме того, такая деятельность способствует развитию национального престижа и вдохновляет граждан, молодых и старых, чтобы и далее поддерживать высокий уровень развития.

Так каким, на самом деле, будет следующий логический шаг НАСА? Следует нам вернуться на Луну или двигаться вперёд на Марс? В условиях сокращения космических бюджетов, отсутствия политической воли и нехватки технологических и медицинских знаний компас показывает НАСА вернуться на Луну. Для НАСА наступил важный переломный момент. Решения, который примет следующий президент и Конгресс США, станут определяющими в процессе будущих исследований человеком нашей Солнечной системы на десятилетия вперёд.

Наша Луна, безусловно, помогает в оценке жизни на Земле. Помимо научных ценностей, она даёт возможность использовать богатые сырьевые ресурсы, которые могли бы принести пользу жизни на Земле. Марс может стать нашей перспективной целью: всего только – высокая цена вопроса и уникальный набор проблем, которые должны быть решены для успешного завершения пилотируемого полёта на Марс и обратно.

Ничего общего

Путешествие на Луну занимает около трёх дней при расстоянии 239 000 миль, и, благодаря близкому расположению к Земле, люди могут относительно легко «прилетать и улетать». Лунная гравитация составляет одну шестую часть земной гравитации (не идеально подходит для поддержания костей и мышц человеческого тела), Луна не имеет атмосферы или метеорологических условий, и на Луне отсутствует какая-либо защита от космической радиации. Суточный цикл составляет около 14 земных суток, при этом лунные исследователи столкнутся с чрезвычайно высокими температурами во время лунного «дня» (250 F или около 122 С) и очень холодными температурами (-380 F или около -229 С) в течение лунной «ночи». Лунная пыль, называемая реголит, в свою очередь будет представлять серьёзную опасность для космонавтов и их оборудования.

Вместе с тем Луна обещает большие объёмы природного льда в своих ледниковых полярных регионах; и в связи с тем, чтобы добраться до пункта назначения, понадобится всего три дня; аварийно-спасательные мероприятия и быстрый возврат представляются практически осуществимыми в случае чрезвычайной ситуации.

Марс, с другой стороны, находится на расстоянии около 46 миллионов миль, и чтобы добраться до него, потребуется по крайней мере восемь месяцев и только на тот момент, когда Земля и Марс выстраиваются на одной орбите. Любой экипаж, прибывший на красную планету, с большой вероятностью, вынужден будет остаться там на срок до одного года, когда Земля и Марс вновь встанут на одну орбиту, по этой причине, вне всякого сомнения, шансы для осуществления срочной спасательной операции с Земли отсутствуют.

Гравитация Марса составляет около 38 процентов гравитации Земли, что физиологически более приемлемо для человеческого организма, по сравнению с Луной. Его атмосфера состоит из углекислого газа, и он имеет наиболее эквивалентный с Землёй дневной и ночной циклы (марсианский день равняется 24 часам и 39 минутам). Дневная температура может достигать около 80 F (около 25 ^оС), но опускается до минимума – минус 200 F (около минус 93 ^оС) – на полюсах. Марс также имеет подобие водяного льда, который может стать источником ракетного топлива, помимо этого существует вероятность изменения состава марсианского грунта, чтобы выращивать пищу. Между тем, как и на Луне, условия усложняются наличием пыли.

Изначально посчитали, что Марс может оказаться более дружественной планетой по отношению к человеку и наиболее целесообразной территорией для поселения. Вместе с тем большое расстояние остаётся решающим неблагоприятным фактором. Только одна эта проблема порождает другие проблемы, такие как психологический стресс, потеря костной массы и мышечную атрофию, и воздействие онкогенного галактического излучения.

В миссии с участием человека любая система входа в атмосферу, спуска и посадки (EDL) должна быть способна доставить, по меньшей мере, в 10 раз больше груза по массе и объёму по сравнению с существующими роботами, исследующими Марс. Достижение этой цели связанно с издержками и вызывает большие проблемы – технические и политические препятствия по ходу дела. Люди, путешествующие на Марс, будут нуждаться в пище, воде, защитном укрытии, предметах медицинского назначения, развлечениях, дружбе и обратном билете на Землю – это уникальный набор задач для решения.

Психологические эффекты

Разобщение, длительная изоляция и динамика жизни в непосредственной близости в течение продолжительных периодов времени соединяются в одну из самых больших проблем. Лунные миссии Аполлона длились около недели или более, экипажи были в состоянии всё ещё видеть Землю и знали, что находятся всего в трёх днях пути от неё. И хотя обычный срок пребывания на МКС составляет около шести месяцев, астронавты на орбите Земли имеют возможность выглянуть из иллюминатора и посмотреть на знакомую родную планету, осознавая, что находятся в двух шагах от безопасного возвращения домой. Всё будет происходить совершенно по-другому при полёте на Марс, принимая во внимание, что круговой маршрут полёта займёт от двух до трёх лет. Экипаж будет наблюдать, как Земля становится маленькой светящейся точкой на фоне звёздного фона.

По большому счёту человечество не собирается на Марс, чтобы просто установить флаг на поверхности и собрать несколько образцов. В связи с чем с 2007 по 2011 год, преследуя более масштабные цели, в рамках подготовки к моменту психологической изоляции на поверхности продолжительностью до 18 месяцев Россия, ЕКА и Китай провели эксперимент «Марс 500». Для этого исследования были смоделированы условия 520-дневного полёта туда и обратно на Марс, во время которого добровольцы жили и работали в обстановке имитации полёта, предоставляя полезные данные о психологических и социальных последствиях для людей, помещённых в ограниченные жизненные условия на длительную перспективу. Связь с внешним миром претерпевала задержки в двадцать пять минут в реальном режиме времени, присутствовал лишь ограниченный запас продуктов питания и других расходных материалов. В целом сообщений о конфликтах и трудностях не поступало, всё преодолевали вместе, как одна команда. Культурные и языковые различия не создавали значительных проблем, но влияние космической радиации и невесомости, что вполне очевидно, невозможно заложить в такой эксперимент.

Физиологические эффекты

МКС продолжает поддерживать полезную платформу для тестирования и выявления некоторых неблагоприятных последствий, которые – проживание и работа в космическом пространстве – оказывают на человеческое тело. Между те космический полёт на Марс будет сильно отличаться из-за воздействия космического излучения. В то время как астронавт на МКС сталкивается примерно в 20 раз большим количеством радиации, по сравнению с Землёй, путешествие к красной планете увеличивает излучение более чем в 300 раз, в отличие от обычного воздействия на Земле.

Используя данные, полученные от детекторов излучения, принятых марсоходом Curiosity на пути к Марсу, учёные подсчитали, что риск возникновения рака возрастает на пять процентов, что выше, чем пороговый предел НАСА для космонавта.

Технологические проблемы

Лунная среда может быть хорошим местом для технического полигона, местом проверки технологий для использования в глубоком космосе, оставаясь при этом в непосредственной близости от Земли. Специалисты НАСА определили перечень технологий, которые, как они считают, необходимо отработать для путешествия на Марс. К ним относятся: наземные операции; тяжёлая ракета-носитель; капсула для экипажа; космический корабль для перемещения в глубоком космосе с высокоэффективным двигателем для работы в космическом пространстве и силовая установка; защита от излучения; оптическая связь; система навигации и сближения в открытом космосе.

Силовые генераторы будут играть ключевую роль для выработки энергии на поверхности, при этом для астронавтов потребуются жилые модули для проживания в течение длительного времени, которые включают системы жизнеобеспечения, радиационной безопасности, защиты от климатических условий, а также медицинское оборудование. В противоположность сказанному выше, МКС полностью зависит от Земли и от снабженческих рейсов. В рамках космического полёта на Марс, продолжительностью от двух или более лет, астронавты должны будут стать самодостаточными и Земля-независимыми.

В силу этих обстоятельств использование природных ресурсов на месте естественного залегания является предусматриваемым освоением территории, а также удобные скафандры для работы в открытом космосе и экологически безопасные, рассчитанные на долгосрочную перспективу, системы питания и водоснабжения. Также необходимы подвижные разведочные транспортные средства и ракетная система для обеспечения взлёта для возвращения обратно на Землю. Конечно, это не полный список необходимых технологий, однако, на самом деле, среди них самые ключевые, которые должны быть разработаны, отработаны и оптимизированы со временем.

Освоение Луны в ближайшие годы будет иметь важное значение для подготовки длительных путешествий по всей нашей Солнечной системе, разработки и демонстрации возможностей, которые не зависят от Земли. Наше возвращение на Луну станет, таким образом, краеугольным камнем будущих исследований человеком глубокого космоса.

Международная перспектива

Международная космическая станция является данью изобретательности человечества наряду с коллективным сотрудничеством многих стран – венчающим триумфом на арене мирового сотрудничества. Учитывая, что более 80 стран участвуют в проекте, МКС отметила 16 лет непрерывного присутствия человечества на низкой околоземной орбите. Значительные научные прорывы уже трансформируют жизнь человеческих существ на Земле, а также содействуют новаторским исследованиям в области влияния микрогравитации на организм человека в течение длительного периода времени.

По мере ускорения научно-технической революции многие страны становятся партнёрами, чтобы иметь возможность использовать различные технологии; и мы должны найти способ продолжить направление развития, сформированное на МКС, чтобы гарантировать, что конкуренция не станет преградой на пути международного сотрудничества.

Dr David Kendall

Американская перспектива

Несмотря на, казалось бы, неотложные приоритеты, ежедневное давление и проблемы, с которыми сталкиваются все страны на Земле, Соединённые Штаты должны сохранять приверженность освоению человеком космического пространства.

Космическое пространство вдохновляет наших детей, подпитывает изобретения и инновации, а также обеспечивает ощутимые преимущества. Оно улучшает здоровье, безопасность, обеспечивает экологически чистую энергию, технологии и наше общее качество жизни.

В будущей перспективе пилотируемые исследовательские миссии НАСА должны оставаться независимыми от старт-стоп циклов США или любого правительства, смещая политические пристрастия. В США мы неоднократно становились свидетелями запуска смелой космической программы, только чтобы она нашла свой конец в играх, когда республиканцы отменяют инициативы демократов, и демократы отменяют республиканские инициативы. В 2017 году вступающий в свою должность президент США должен будет учесть все геополитические и финансовые факторы, найти формулу успеха, а затем вдохновенно сообщить об этом НАСА и американскому народу.

Дэвид Кендалл, генеральный директор Канадского космического агентства (CSA) и председатель Комитета Организации Объединённых Наций по мирному использованию космического пространства (COPOUS ООН), считает, что, если НАСА пригласит партнёров присоединиться к программе исследования Луны, такая инициатива непременно вызвала бы большой интерес.

«Я даже думаю, что Китай не будет возражать. Людям требуется вдохновение, и я считаю, что люди по-прежнему черпают его в освоении космоса. Следующим шагом будет Луна – это самый консервативный шаг за пределами НОО, который имеет смысл. Но это должно быть реализовано надлежащим образом, и на данный момент Соединённые Штаты не занимают ведущего положения, вместо того чтобы сделать это реальностью».

НАСА следует разработать поэтапный логический график прогрессивных и реалистичных целей. Каждая веха должна быть интересной для общественности, даже в то время как НАСА постепенно наращивает свои космические возможности. Реализуемые краткосрочные космические цели будут формировать долгосрочную и непреходящую космическую политику и обеспечивать неизменное доверие со стороны налогоплательщиков США, Конгресса и международных партнёров. Луна также является доступной и устойчивой долгосрочной перспективой, которая может оставаться неизменной на протяжении пребывания нескольких американских администраций.

Рациональный в долгосрочной перспективе путь к глубокому космосу, разведочные работы с участием человека зависят от стратегии, когда заинтересованные стороны, представляющие государства, промышленность, международных партнёров и общественность, привержены успеху программы. Сила партнёрства будет поддерживать амбициозные планы человеческих исследований через взлёты и падения, что подтверждается сотрудничеством многих стран и частных компаний, способствующих достижениям МКС. Полёты на Луну, Марс или за их пределы – не имеет значения.      

Автор материала:

Эллисон Рено,

Управление 

по  международным и 

межведомственным 

отношениям, 

НАСА, Вашингтон 

округ Колумбия, США 

 

Эллисон Рено является соискателем степени магистра в области международных отношений Гарвардского университета и амбициозным профессионалом в области космического пространства. Она работает в Управлении международных и межведомственных отношений в НАСА, штаб-квартира которого находится в Вашингтоне, округ Колумбия. Статья подготовлена на основе диссертации автора, которая получила самые высокие отзывы, и не отражает официальную точку зрения НАСА.

Технический перевод статьи журнала ROOM

Оригинал статьи можно прочитать по этой ссылке
Moon or Mars - NASA’s next logical step?
 журнал ROOM №3 (9) 2016