Когда человек сможет поселиться на Марсе?

Как же можно полететь на Марс? Рассмотрим чисто техническую сторону. В чем тут проблема? На самом деле для полета на Марс нерешенных проблем сейчас несколько.

Во-первых — радиация. Наши космонавты выходят в самый близкий космос, от солнечной радиации их защищает магнитное поле Земли. Но уже для полета на Луну необходимо иметь хорошую радиационную защиту на корабле, иначе, даже при удачном стечении обстоятельств, при минимальной солнечной активности космонавты схватят дозу радиации, близкую к предельно допустимой для человека.

А если угадать солнечную активность не удастся и во время их полета на Солнце произойдет вспышка, на Землю вернутся люди с лучевой болезнью. Но полет на Марс длится намного дольше и облучение людей на борту будет намного более сильным. Так что даже неизвестно — не убьет ли космическая радиация экипаж еще во время полета туда и кто будет управлять кораблем на пути обратно.

Во-вторых — космические двигатели. Сегодня используются химические ракетные двигатели, скорость истечения газов из сопла (удельный импульс) в них до 4500 м/сек. Для первой космической скорости (для Земли 8 км/сек), чтобы выйти на орбиту, этого достаточно. А вот для второй космической (для Земли 11,2 км/сек), чтобы полететь к другой планете, мощности химических ракетных двигателей маловато.

Кроме химических, в разработке есть еще несколько типов двигателей.

Уже много лет для ориентации межпланетных космических зондов используются электрические (ионные) ракетные двигатели. В них рабочее тело разгоняется под воздействием электрического поля, при этом удельный импульс рабочего тела — от 10 км/с до 210 км/с. Увы, у этих двигателей очень маленькая тяга, всего лишь несколько ньютонов — достаточно, чтобы постепенно разогнать зонд, идущий к Плутону, когда разгон длится годы, или для того, чтобы сориентировать зонд в пространстве. Но с их помощью не разогнать быстро до нужных скоростей корабль на Луну или к Марсу.

В проектах есть плазменные двигатели — однако их низкая тяга позволит их использовать для ориентировки в пространстве спутников.

В проекте есть еще ядерные ракетные двигатели, в которых ядерная установка разогревает рабочее тело и выбрасывает его через сопло. Экспериментальные установки такого типа на ядерной энергии уже были опробованы, результат внушает оптимизм: скорость истечения от 8 км/сек до 50 км/сек, а в будущем, возможно, удастся добиться еще больших скоростей.

Работы сдерживает низкая надежность устройств и понимание, что когда маленькая модель такого двигателя взорвалась в помещении, предназначенном для испытаний, то это одно — пусть с трудом и опасностью, но его очистят от радиации. А вот если полноразмерная модель рванет в атмосфере, то масштабы катастрофы ужасают.

Что же нужно для экспедиции на Марс, если эти две проблемы будут решены?

Допустим, уже существуют надежные ядерные двигатели (ЯРД). Они имеют достаточную мощность, чтобы поднять в космос и доставить на Марс экспедицию, а потом вернуть ее на Землю. Более того — их мощности хватает на то, чтобы доставить к Марсу и вернуть на Землю большой корабль, оснащенный хорошей радиационной защитой экипажа.

Запуск такой экспедиции возможен, только когда Марс и Земля занимают определенные позиции (стартовое окно для полета на Марс), это происходит с периодичностью 2 года и 2 месяца.

Итак, экспедиция стартовала на Марс. При полете со скоростью 11.6 км/сек она достигнет планеты через 259 суток. Затем есть 450 суток для исследований Марса, только тогда откроется окно для возвращения на Землю — и снова 259 суток полета. Всего для полета на Марс со 2-й космической скоростью потребуется примерно 2 года и 8 месяцев. Но если лететь со скоростью 16.7 км/сек, то полет длится 70 суток, а ожидание окна возвращения сокращается до 12 суток — весь полет длится меньше полугода, всего 152 суток.

Однако речь идет только об экспедиции, а не о колонизации, для которой нужно перевезти в десятки раз большее количество грузов.

И тут встает огромный вопрос: а зачем это? На проект надо будет потратить многие триллионы евро. А какая от него будет отдача, кроме престижа?

Даже база на Луне может иметь огромный смысл: ученые утверждают, что анализ лунного грунта показал наличие в нем большого количества дейтерия и трития — драгоценного горючего для будущих термоядерных электростанций, настолько драгоценного, что доставка концентрированного сырья с Луны будет экономически оправданна. А использование термоядерных реакторов на Луне на местном сырье даст лунной колонии океан дешевой энергии, позволив ей развиваться.

Это — если мы колонизируем Луну. А какой прок нам от Марса?

Пока человечество не найдет ответ на этот вопрос, никакой колонизации Марса не будет.