Проблемы марсианских долгостроев

В Японии разрабатывают дом для будущих покорителей Луны и Марса. Постройку для жизни на других планетах хотят спроектировать исследователи Киотского университета в сотрудничестве со строительной компанией Kajima. Разработчики поставили перед собой задачу создать внутри базы что-то похожее на земную гравитацию.

Для решения этой проблемы дом решено делать в форме перевернутого конуса. Он будет вращаться вокруг своей оси, и благодаря центробежной силе возникнет гравитационное притяжение. Гравитация на разных небесных телах сильно различается: на Марсе она составляет 38% от земной, а на Луне всего 0,16%. Здание будет высотой от 200 до 400 метров, его диаметр составит 200 метров. Основные материалы разработчики планируют добывать на месте строительства.

Однако, как рассказал «Стимулу» старший научный сотрудник отдела ядерной планетологии Института космических исследований РАН Алексей Малахов, «подобные заявления — это, скорее, теоретические рассуждения на тему “хорошо бы построить на других планетах вот такую базу”. Жилые объекты с постоянным пребыванием людей — это пока туманная перспектива, в лучшем случае после 2030 года»

Старший научный сотрудник отдела ядерной планетологии Института космических исследований РАН Алексей Малахов

Фото предоставлено А. Малаховым

Внеземные сооружения

Создание объектов на Луне есть в планах космических держав. «Роскосмос» и Национальное космическое управление Китая разрабатывают Международную лунную исследовательскую станцию (International Lunar Research Station, ILRS). ILRS будет включать в себя как орбитальную станцию, так и лунный сегмент. На нее планируется ежегодно отправлять экспедиции.

Строительство хотели начать уже в 2026 году, но сроки, похоже, сильно сдвигаются. Еще весной Дмитрий Рогозин, в то время глава «Роскосмоса», заявил, что планы организовать пилотируемую экспедицию на Луну потеряли свою актуальность из-за конфликта на Украине.

У NASA тоже есть своя пилотируемая космическая программа по отправке людей на Луну, она называется Artemis («Артемида»). Планируется, что с вводом в эксплуатацию лунной базы миссии будут длиться по месяцу. Строительство объекта, рассчитанное на 15 лет, собирались начать после 2028 года. Но в нынешней ситуации, скорее всего, эти планы тоже сильно скорректируют.

«Роскосмос» и Национальное космическое управление Китая разрабатывают Международную лунную исследовательскую станцию (International Lunar Research Station, ILRS)

cnsa.gov.cn

Не до искусственной гравитации

К пребыванию в невесомости человек приспособлен плохо. Многие системы организма зависимы от силы притяжения, поэтому отсутствие гравитации сказывается на здоровье космонавтов. Возникают проблемы с работой опорно-двигательного аппарата, сердечно-сосудистой системы, ослабевают мышцы, зрение, ухудшается состояние кожи.

Так, давно доказано, что сердце при отсутствии гравитации становится слабее и теряет объем. Поддаются пагубному влиянию невесомости и кости. Происходит это по нескольким причинам, среди них недостаток костного материала, нарушение обмена фосфора, снижение количества кальция. Организм понимает, что поддерживать тело нет необходимости, и все эти процессы приостанавливаются. В результате за месяц нахождения в космосе человек может потерять 1‒2% костной массы.

Путем экспериментов и исследований ученые также выяснили, что пребывание в невесомости сказывается на иммунной системе организма. Иммунитет космонавтов, которые работали на МКС полгода, значительно ухудшился по сравнению с остальными участниками исследований.

Когда космонавты возвращаются на Землю, их здоровье удается восстановить. Но люди находятся на МКС не больше года. Самая длительная экспедиция одного человека — 355 суток, а абсолютный рекорд пребывания в космосе принадлежит Валерию Полякову: он стартовал в январе 1994 года и провел на станции «Мир» 437 суток.

Как говорят специалисты, наличие гравитации критически важно в том случае, если космонавты будут находиться за пределами Земли очень долго, намного больше года. По мнению ученых, за несколько лет невесомость может вызвать необратимые изменения в организме. Но таких длительных экспедиций пока не предвидится даже в долгосрочной перспективе. Кроме того, прежде чем приступать к созданию искусственной гравитации, необходимо решить несколько других насущных проблем.

Радиация, климат и масса

Первая из задач, которые предстоит решить, — защита от радиации. Люди на МКС подвергаются космическому излучению в очень небольшой степени, потому что станция находится внутри магнитного кокона Земли. Проблемы начнутся, как только мы улетим в дальний космос, а это все, что находится за пределами земной магнитосферы.

По подсчетам ученых, человек получит предельную дозу облучения за несколько месяцев пребывания в космосе. Поэтому для длительных экспедиций нужна серьезная радиационная защита.

«А защищаться от радиации мы сейчас умеем единственным способом — строить защитное укрытие со стенами в метр толщиной, — говорит Алексей Малахов. — Но проблема в том, что возводить на поверхности других планет что-то настолько тяжелое, с такими толстыми стенами мы пока точно не можем. Решением может стать использование водных барьеров аналогичной толщины, но встает вопрос добычи такого количества воды и возведения конструкций, которые она заполнит».

По словам ученого, никаких тонких защитных экранов пока еще не придумали, космические частицы прошивают любые материалы. Есть вариант создавать искусственное магнитное поле, но сразу возникает проблема обеспечения энергией таких устройств активной защиты. Солнечными батареями или радиоизотопным источником не обойтись. Можно пытаться закапываться, но для этого нужна мощная техника.

Проблема номер два — климат. На Марсе он один, на Луне — другой, но и там и там без защитных устройств мы существовать не можем: очень высокая или очень низкая температура, непригодная для жизни атмосфера или ее отсутствие, безводность. Как минимум надо как-то научиться добывать воду, получать воздух для дыхания.

А третья — это проблема под общим названием «масса».

Чтобы долго находиться на другой планете, нужна какая-то инфраструктура, те же приборы, которые будут создавать воздух, добывать воду — в общем, заниматься обеспечением жизнедеятельности. Плюс строительная техника.

«Ведь если мы, допустим, захотим закопаться от радиации под землю, нам понадобится как минимум экскаватор, — поясняет Алексей Малахов. — А теперь вспомним, сколько весит экскаватор и сколько весит, к примеру, какой-нибудь марсоход, который делается десять лет и стоит миллиарды долларов. Его вес — всего 900 килограммов».

Так вот, чтобы создать обитаемую среду на Луне или тем более на Марсе, нужно отправить туда большее количество техники, чем просто один ровер. А она стоит колоссально дорого, весит очень много, ее надо будет выводить ракетами и считать каждый килограмм, который обходится в очень большие деньги.

«К тому же, — отмечает исследователь, — такую технику надо разработать и испытать. В качестве примера можно взять любой марсо- или луноход, который разрабатывается, испытывается очень долго. И нам будет нужен не один такой планетоход, а еще экскаватор, средства передвижения и так далее, и это тоже космические аппараты, которые надо проектировать, испытывать. В общем, технически это возможно, но усилий потребует в разы больше, чем все то, что мы делали до сих пор».

Луна – перевалочная база

Что касается расстановки приоритетов в освоении космоса, то, по словам специалистов, на Луне будет, скорее, создаваться перевалочный пункт. Колонизировать спутник Земли и жить там долгое время, строить какой-нибудь поселок космонавтов, мы, наверное, не будем в условиях, когда есть Марс.

«Марс для колонизации и долгого там нахождения подходит значительно больше, — уверен Алексей Малахов. — Там хотя бы атмосфера какая-то есть. Гравитация на Марсе, конечно, меньше, чем на Земле, но она все же вполне ощутимая. То есть и климат, и температура — всё больше подходит для человека, чем на Луне. Луна намного ближе, это ее несомненное преимущество, но в этой парадигме она, скорее, видится промежуточной базой, на которой космонавты могут, как на МКС, находиться год, а потом возвращаться на Землю или, например, лететь дальше на Марс».