Мкс онлайн

Возможные пути до Марса

Ученые разработали три траектории, отличающиеся по продолжительности полета и скорости:
1. Эллиптическая, по которой полет будет самым простым, менее энергозатратным и самым длительным.
2. Параболическая.
3. Гиперболическая, характеризующаяся большими энергетическими затратами для более быстрого достижения поверхности Красной планеты.

Эллиптическая траектория

Эллиптическая траектория имеет второе название «гомановская» по имени немецкого ученого Вальтера Гомана, разработавшего ее. Одновременно с ним эту траекторию предложили советские ученые Фридрих Цандер и Владимир Ветчинкин.

Гомановская траектория

Дорога к Марсу по эллиптической траектории будет простейшей, требующей минимальных затрат горючей смеси. Она представляет половину отрезка эллиптической орбиты вокруг Солнца. При этом Земля расположена в ближайшей к Солнцу точке орбиты (в перицентре), а самая удаленная от Солнца точка орбиты (апоцентр) расположена вблизи планеты Марс.

Запуск космического корабля должен произойти в наиболее благоприятный период времени. Математические расчеты позволяют предсказать такое время старта, чтобы в момент достижения аппаратом орбиты планеты ее положение совпало с точкой прибытия космического корабля. Такие «окна» наблюдаются раз в 2 года и 50 суток.

По продолжительности полет по эллиптической траектории будет самым долгим.

В зависимости от начальной скорости (11,6-12 км/с) и длины дуги эллипса миссия на Марс может занять 150-260 суток.

Исторически самый короткий по времени полет к Красной планете произошел 1969 году. Аппарат Маринер-6 достиг ее за 131 сутки. Самые долгие полеты на ракете длились больше 330 суток («Марс Обсервер», «Марс Полар Лэндэр», «Викинг-2»).

Учитывая необходимость наличия окон в траектории, экипажу нужно будет провести на планете 450 суток в ожидании следующего окна. В результате полет на Марс туда и обратно займет 2 года и 8 месяцев.

Параболическая траектория

Параболическая траектория полета имеет форму параболы. Если запустить корабль по такому маршруту, он достигнет Марса за 70 суток.

Но по сравнению с эллиптической, параболическая траектория будет очень энергозатратна (затраты топлива возрастают в 4,3 раза).

Это связано с большим потреблением горючей смесь в момент старта и посадки. Ведь чтобы пройти по параболической траектории, необходимо разогнать корабль до 16,7 км/с (третья космическая скорость), а потом затормозить при посадке (к этому моменту скорость будет составлять 20,9 км/с). Несмотря на большие энергетические затраты, путешествие на Марс по параболе займет 5 месяцев.

Параболитическая траектория

Гиперболическая траектория

По гиперболической траектории корабль должен будет пролететь мимо планеты, а затем изменить направление движения, попав в ее гравитационное поле.

Полет по гиперболической траектории по времени будет самым коротким и займет 1-1,5 месяца.

Скорость корабля должна превышать третью космическую, то есть она будет выше 16,7 км/с.

Человечество уже запускало корабли на такой высокой скорости, например, «Новые горизонты», «Пионер-10». По энергетическим затратам это самая дорогостоящая дорога к Марсу.

Корабль с химическим типом двигателя не сможет лететь до Марса по такой траектории. Необходима быстрая ракета с другим более эффективным двигателем, способным разогнать ее до третьей космической скорости и выше при более низких энергозатратах, к примеру, ядерным или электрическим.

Гиперболическая траектория

Земные патогены

Deinococcus может быть обнаружен в испорченной еде, канализации, бытовой пыли и многих других местах. Что случится, если при полете на Марс люди отвезут бактерию в марсианскую среду? Мы не знаем, есть ли жизнь на Марсе, но ответ на этот вопрос вполне может быть положительным. И она, скорее всего, микробная, никогда не видавшая земной жизни. Deinococcus не причиняет вреда человеку, но, вполне возможно, будет катастрофой для внеземной жизни. По этой причине критики крайне остро воспринимают вопрос отправки человека на планету, на которой может гнездиться жизнь. Этот вопрос тоже нужно будет решить.

Искусственная гравитация

Невесомость, или микрогравитация, представляет серьезную проблему для долгосрочного пребывания в космосе. Наше тело создано для службы на Земле с гравитационной силой 1, в то время как Юпитер, например, обладает гравитационной силой 2,528. В невесомости на орбите или в ходе космического путешествия человеческое тело будет подвергаться атрофии мышц и потере костной массы. Чтобы бороться с этими эффектами, астронавтам придется тренироваться по 4-5 часов в день, и для этого нужна масса, которая в условиях невесомости «не работает». Тренажеры на пружинах могут помочь, но ненадолго.

Самым известным примером искусственной гравитации является центробежная сила. Космический корабль должен быть оснащен массивной центрифугой, вращающимся кольцом. Эти проекты пользуются популярностью в научно-фантастических фильмах. Астронавт может ходить по стене центрифуги как по полу. Но пока нет летательных аппаратов, оснащенных такой центрифугой, хотя некоторые конструкции находятся на рассмотрении.

Астронавты, которые возвращаются на Землю спустя всего 2 месяца на орбите, уже не могут стоять дольше 5 минут и должны кататься в кресле, пока их тела снова не адаптируются к земной гравитации. Влияние на тело астронавта за 8 месяцев от Земли до Марса будет ужасным: он будет терять 1% скелетной массы в месяц, а сразу после приземления на Красную планету ему придется серьезно трудиться и проводить научные исследования в условиях гравитации 2/5 от земной. Потом астронавт полетит домой.

Один из методов создания мнимой гравитации — простой магнетизм, но магнитные ботинки просто будут удерживать ноги на поверхности, не притягивая тело вообще, поэтому атрофия и остеопения будут сохраняться без изменений.

Mars One

Mars One – это частный проект голландской организации Mars One and Interplanetary Media Group под руководством Баса Лансдорпа. Программа предполагает экспедицию на Марс  в один конец. Компания позиционирует себя как некоммерческая организация. Однако, она предлагает способ получения дохода от экспедиции в виде съемок и дальнейшей продажи документальных фильмов о подготовке и осуществлении миссии.

Реализация проекта предполагает поэтапное осуществление. С 2020 года на поверхность планеты будет запущен первый посадочный модуль, для сбора информации для экспедиции. До 2026 года на Марсе с помощью робототехники будут выстроены жилые модули, перевезено оборудование и другие полезные грузы. Полет первого корабля с людьми запланирован на 2026 год. Следующие корабли с людьми будут отправлены в 2028 и 2029 годах. До 2035 года организация рассчитывает построить колонию для 20 человек.

Тем не менее, организация Mars One неоднократно подвергалась жесткой критике и обвинялась в неправомерных действиях  с целью получения материальной выгоды. В российском документальном фильме «Обретение Марса» ее руководители прямолинейно были названы мошенниками.

Илон Маск мечтает колонизировать Марс: видео

По материалам: 2020-god.com

Марсианские патогены

Есть вы знакомы с творчеством Герберта Уэллса, в частности с романом «Война миров», вы должны знать, что марсиан победила не комбинированная военная мощь человечества, а «мельчайшие организмы, которые Бог в Своей мудрости поселил на Земле». Но если мы отправимся на Марс и хотим вернуться в целости и сохранности, мы можем столкнуться с марсианской проблемой, описанной Уэллсом, но уже по отношению к нам.

Марс вполне может питать жизнь, и если это так, нам стоит быть крайне осторожными. Простейшие формы жизни зачастую наиболее опасны. Если марсианская жизнь окажется плачевно восприимчивой к нашим патогенам, мы тоже можем быть восприимчивы к ней. Инопланетная жизнь может миллиардами лет находиться в анабиозе и расцвести в своей любимой среде, которая находится не на внешней стороне скафандров, космического корабля, оборудования, а рядом с нами.

Один марсианский патоген, или возбудитель болезни, может вызвать глобальную пандемию, которая убьет абсолютно все на Земле. Для борьбы с этим астронавты «Аполлонов» номер 11, 12 и 14 были помещены в 21-дневный карантин, прежде чем было доказано, что Луна лишена какой-либо жизни. Но на Луне нет атмосферы, а на Марсе она есть, хотя намного тоньше земной и с другим содержанием газов. Первые астронавты, посетившие Марс, должны будут помещены в карантин, причем надолго, по их возвращению. И опять же, как мы убьем микробов, которые прилетят с ними?

Скафандр

Основным требованием для скафандра является повышенное давление, так как без него человек раздуется почти в два раза и станет «бодибилдером». Смерть в космосе может наступить вовсе не потому, что кровь замерзнет или вскипит, как многие думают, а просто легкие лопнут, как воздушный шар. Если вы не задержите дыхание, в течение 15 секунд начнется удушье, а через минуту вы умрете. Почти все скафандры — от гагаринского СК-1 до современных — раздуваются и обеспечивают давление в костюме.

Работают такие скафандр хорошо, но космонавты редко остаются в космосе надолго. Костюмы эти громоздкие, нескладные и не предоставляют большую свободу для передвижения. На Луне астронавты обнаружили, что передвигаться в условиях лунной микрогравитации лучше скачками, полупрыжками. Но на Марсе гравитация меньше двух пятых земной, поэтому передвигаться на этой планете в земном стиле будет полегче. Мы не можем точно воспроизвести эту гравитацию на Земле: вода обеспечивает достаточную степень невесомости, но замедляет движение конечностей.

Для марсианских экскурсий нам нужен облегающий костюм, противоположность раздутого. Вместо того чтобы создавать давление в костюме, скафандр будет оказывать давление на само тело, сжимая его в жесткой упругой оболочке, покрывающей все, кроме горла и головы. Такой костюм может весить килограмм или два, но не 90, вроде тех A7L, что носили Нил Армстронг и Базз Олдрин на Луне. Недостаток облегающего костюма в том, что он вызывает дискомфорт в паху мужчин и груди женщин. Также он должен включать в себя способность охлаждения.

Что посмотреть

Топ возглавляет вулкан Olympus Mons. Его высота достигает примерно 14 миль (22 километра). Вулкан считается самым крупным в Солнечной системе – он почти в 3 раза больше Эвереста. Как и на Земле, его верхушку покрывают густые облака, вот только состоят они не из влаги, а из пыли. Пока точно не известно, является ли вулкан действующим до сих пор, но считается, что однажды его вспышка может быть настолько крупной, что он выбросит гигантские сгустки лавы в космос.

Стоит посмотреть и на долину Маринер. Она пронзает планету как гигантский, на 4 000 километров, шрам, что ненамного меньше расстояния с севера на юг США. Кое-где она достигает 7 км в глубину, что в 4 раза глубже, чем Гранд Каньон.

Полюбуйтесь на закат – тут он будет не красным, а синим. Явление объясняется толщиной атмосферы, которая составляет лишь 1 % от слоя, покрывающего нашу Землю. Небо нашей планеты синее, потому что длина световой волны рассеяна воздушными молекулами. Это делает другим и день на Марсе, когда небо приобретает цвет ирисок. Но когда солнце садится, свет должен пройти через атмосферу под другим углом, и марсианский небосклон меняет цвет на жуткий синий.

Искусственная гравитация

Еще одной проблемой для космонавтов является невесомость. Если принять земную гравитацию за единицу, то, к примеру, сила гравитации Юпитера окажется равной 2,528. В невесомости человек постепенно теряет костную массу, а его мышцы начинают атрофироваться. Поэтому в условиях космического полета астронавтам необходимы длительные тренировки. Пружинистые тренажеры могут помочь в этом, но не в той степени, в которой необходимо. В качестве примера искусственной гравитации можно привести центробежную силу. В летательном аппарате должна присутствовать громадная центрифуга с кольцом вращения. Оснащения кораблей такими аппаратами пока не производилось, хотя подобные планы существуют.

Находясь в космосе 2 месяца, организм космонавтов адаптируется к условиям невесомости, поэтому возвращение на Землю становится для них испытанием: им даже сложно стоять более пяти минут. Представьте себе, какое влияние на человека окажет 8-месячное путешествие на Марс, если костная масса в условиях невесомости уменьшается со скоростью 1%  в месяц. Кроме того, на Марсе космонавтам необходимо будет выполнять определенные задачи, привыкая к специфической гравитации. Затем – полет в обратный путь.

Одним из способов создания искусственной гравитации является магнитизм. Но и у него есть свои недостатки, так как к поверхности примагничиваются только ноги, тело же остается вне действия магнита.

Космический корабль

В настоящее время у нас есть много космических аппаратов, способных достигать Марса без повреждений и выполнять свои роботизированные обязанности — но когда мы добавляем человеческие жизни в уравнение, число обязательств растет астрономически, простите за каламбур. Астронавтов нужно поселить в роскошную просторную капсулу на 8 месяцев заключения, предназначенную для жизни, а не выживания.

Если космонавтам понадобится еще и центрифуга для искусственной гравитации, она будет очень большой и дорогой, но самое главное — это будет крайне сложная работа для инженеров. Десятки инженеров и ученых NASA считают, что мы просто не разработали технологии, чтобы построить такой корабль. Но в ближайшие несколько десятилетий, возможно, даже до 2024 года, они вполне могут появиться.

Где брать еду?

Проблемы пищи и воздуха тоже вполне могут быть решены. Здесь нужно применить творческий подход. Выращивание растений, которые можно употреблять в пищу, и которые будут давать кислород, является хорошей идеей. Однако если растения вдруг по какой-то причине погибнут, это будет означать катастрофу.

Конечно, космонавты могут взять с собой еду, воду и кислород. Но достаточное количество запасов, рассчитанное на весь полет, сильно увеличит вес и размер космического корабля. Одним из возможных решений может быть отправка материалов, которые будут использоваться на Марсе заранее. Подобное предложение ученые уже анализируют.

В настоящее время планы по покорению Марса все еще лежат в плоскости теоретических изысканий. Но в ближайшие два десятилетия планировщики миссий надеются сократить разрыв между теорией и реальностью.

И, может быть, тогда человечество сможет послать исследователей на Красную планету для разведки и оценки ее возможной колонизации.

Советуем почитать:

Скорпион на Венере. СССР нашел внеземную жизнь?

Направленная панспермия

Утонет ли жизнь в безбрежном океане?

Почему мы одни во Вселенной?

Альтернативная основа жизни

Аргумент тонкой настройки Вселенной

Сколько воды найдено в дальнем космосе?

Где искать внеземную жизнь?

Космическая тюрьма для землян

Сочетание минералов и «джекпот» на Марсе

Астробиологи: кислород не единственный возможный признак жизни

Парад планет. Есть ли опасность для Земли?

Критическое значение биосигналов

Межзвездные посланники Земли

Кислород в соляных растворах Марса

Вопрос-ответ

Сколько лететь до Марса?

Расстояние от Земли до Марса постоянно меняется, поэтому время зависит от того, в какой момент начать полет. При самом близком расположении планет и на самом быстром космолете до Марса можно было бы долететь за 160 дней. Для сравнения: на современном космическом корабле до Луны можно добраться за 70 часов.

Как и когда можно увидеть Марс с Земли?

Лучшее время для наблюдения – когда расстояние между нашей планетой и Марсом будет минимальным. Такое случается раз в 15 лет. Кстати, следующее так называемое, великое противостояние произойдет совсем скоро – 27 июля 2018г. В этот день можно наблюдать на небе красноватую немигающую точку. Это и есть Марс.

Колонизаторам грозит слабоумие и депрессия

Исследования ученых показали плачевное влияние галактических космических лучей на мозг. Их воздействие может привести к разнообразным повреждениям на молекулярном уровне.

Эксперименты на грызунах, которые проводили в Космической радиационной лаборатории NASA, показали серьезные нарушения в организме животных при действии таких космических лучей. В частности, снизилась активность, обострилось чувство тревоги, у некоторых особей нарушилась память, появилась депрессия и даже слабоумие.

Кроме того, среди рисков для здоровья астронавтов выделяют слабость, ухудшение зрения, сокращение мышечной массы. Ученые подсчитали, что вероятность образования рака у человека, слетавшего на Марс, возрастет на 20%.

Космическое излучение

Наша атмосфера и электромагнитное поле Земли — единственная причина, по которой мы не жаримся вот в этот самый момент. Ультрафиолетовое излучение Солнца по большей части блокируется атмосферой, в то время как видимый свет беспрепятственно проходит к земле. Но в космосе это не работает. Костюмы космонавтов оснащены козырьками, спасающими от вредоносной радиации Солнца — и если они не будут прикрывать лица от прямых солнечных лучей, они ослепнут в секунды.

Ультрафиолетовое излучение было легко блокировано алюминием командных модулей программы «Аполлон», но во время поездок на Луну космонавты постоянно жаловались на внезапные, мгновенные вспышки яркого голубого или белого света. Свет не причинял астронавтам особого вреда и не вызывал боль.

Ученые выяснили, что было причиной этих «космических лучей». Это вовсе не лучи, а субатомные частицы, в основном одиночные протоны, путешествующие почти со скоростью света. Они проникают в космических корабли и технически оставляют отверстия в материале, сквозь который проходят, но не вызывают утечек, поскольку протоны меньше атомов.

Способ передвижения

Сегодня вся космическая деятельность осуществляется при помощи ракет. Скорость, необходимая для того, чтобы оторваться от Земли, составляет 11,2 км/с (или 40 000 км/ч). Отметим, что скорость пули составляет около 5 000 км/ч.

Летательные устройства, отправляемые в космос, работают на топливе, запасы которого отягощают ракету многократно. Более того, это сопряжено с определенной опасностью. Но в последнее время особую тревогу вызывает принципиальная неэффективность ракетных устройств.

Нам известен лишь один способ полетов – реактивный. Но горение топлива не осуществимо без кислорода. Поэтому самолеты не способны покидать земную атмосферу.

Учеными ведется активный поиск альтернативы горению. Было бы здорово создать антигравитацию!

Климат

Сведения о том, что на Марсе лучше оказаться летом, несколько приукрашены. «Средняя температура на планете составляет -56 градусов Цельсия, как в центре Антарктики», — говорит Дэвид Кэтлинг, астробиолог из Вашингтонского Университета. Если вы любите пляжный отдых, то, вероятно, захотите придерживаться экватора. Здесь приятно тепло (до 35 C (95 F) в тени) с очень небольшим количеством ветра.

И так как Красная планета приблизительно в полтора раза дальше от Солнца, чем Земля, нет никакой потребности приобретать солнцезащитные очки – дневной свет воспринимается так, как будто вы уже надели пару.

Кемпинг и костры на свежем воздухе тут, к сожалению, табу. В любом случае, даже если вы найдете хоть что-то, что будет гореть в условиях планеты, местная атмосфера быстро затушит любой костер.

И, чем бы вы ни занимались, не вздумайте заснуть под звездами. На Земле атмосфера предотвращает быстрое рассеивание тепла с поверхности, а на Марсе – нет. Как и в пустынях, тут очень холодно ночью – до -73 градусов Цельсия.

Клаустрофобия

Как известно, человек – существо социальное. Ему сложно находиться в замкнутом пространстве без всякого общения, как и пребывать долгое время в составе одной команды. Космонавты «Аполлона» могли быть в полете около восьми месяцев. Данная перспектива соблазнительна не для всех.

Очень важно не дать космонавту в период космического путешествия почувствовать себя одиноким. Самый длинный полет осуществил Валерий Поляков, который находился в космосе 438 суток, из которых более половины он прибывал там практически в полном одиночестве

Единственным его собеседником был Центр управления космическими полетами. За весь период Поляков осуществил 25 научных опытов.

Столь длительный период полета космонавта был связан с тем, что он хотел доказать, что можно осуществлять долгие полеты и сохранять при этом нормальную психику. Правда, после высадки Полякова на Землю специалисты отметили изменения в его поведении: космонавт стал более замкнутым и раздражительным.

Думаю, теперь понятно, почему роль психологов столь важна при отправке космонавтов. Специалисты отбирают людей, способных находиться в одной группе долгий период времени. В космос попадают те, кто легко находит общий язык.

Условия жизни на Марсе

9. В случае болезни, вы будете находиться на расстоянии 362 миллионов км от Земли

Хотя у космонавтов будут необходимые средства для оказания помощи при распространённых травмах и болезнях, определённые заболевания будет достаточно трудно или практически невозможно лечить.

10. Вы всегда можете заразиться чем-то неизвестным на Марсе

Перед каждой миссией на Марс ученые предпринимают все усилия для дезинфекции марсоходов, чтобы бактерии с Земли не попали на Марс.

Однако в случае заражения космонавтов на Марсе, земляне вряд ли примут (если б это было возможно) их обратно, так как это может привести к распространению неизведанной внеземной эпидемии.

11. Вы больше не попробуете свои любимые блюда

Организаторы планируют, что колонизаторы будут выращивать на Марсе овощи. Так как количество еды, привезенной с Земли, будет ограничено, они в основном будут питаться тем, что вырастят, как например, шпинатом, салатом латук и соевыми бобами.

XVII—XX века

Первая карта марсианской поверхности (1888 год, автор Джованни Скиапарелли)

Первые утверждения о возможности жизни на Марсе относятся к середине XVII века, когда впервые были обнаружены и опознаны полярные шапки Марса; в конце XVIII века Уильямом Гершелем было доказано сезонное уменьшение, а затем увеличение полярных шапок. К середине XIX века астрономами были выявлены некоторые другие сходства планеты с Землёй, к примеру, было установлено, что продолжительность марсианских суток почти такая же, как на Земле, наклон оси планеты схож с земным, что говорит о том, что сезоны (времена года) на Марсе схожи с земными, только длятся в два раза дольше из-за большей продолжительности марсианского года. Совокупно эти наблюдения натолкнули исследователей на мысль, что светлые пятна на Марсе являются сушей, а тёмные, соответственно — водой, далее был сделан вывод о гипотетическом наличии той или иной формы жизни на планете. Одним из первых пытался научно обосновать существование жизни на Марсе астроном Этьен Леопольд Трувело в 1884 году, утверждая, что наблюдаемые им изменения пятен на Марсе могут свидетельствовать о сезонных изменениях марсианской растительности. Русский и советский астроном Гавриил Тихов был уверен в доказанности существования растительности синего цвета на Марсе. Наличие жизни, в том числе разумной, на Марсе стало расхожей темой в многочисленных литературных и кинематографических произведениях научной фантастики.

Метод передвижения

На сегодняшний день вся наша деятельность в космосе осуществляется с помощью ракет. Нам нужно покинуть Землю на скорости 11,2 км/с. Это примерно 40 000 километров в час. Самая быстрая пуля движется со скоростью примерно 5000 км/ч. Единственный способ вывести объект из гравитационного поля Земли, который мы знаем, — это установить его на вершине бомбы, которую мы хорошо контролируем.

Топливо, которое требовалось для вывода космических шаттлов на орбиту, весило настолько много, что бедствий с участием этих летательных аппаратов было на удивление мало, что можно считать чудом. Но ладно, дело не в опасности, а в том, что ракетная техника неэффективна в принципе.

В большинстве научно-фантастических историй и фильмов выход на орбиту Земли и за ее пределами осуществляется немного другими средствами, которые редко объясняются, потому что у нас пока нет полного понимания другого метода движения, кроме как реактивного, как у ракет. Почти все транспортные средства, включая самолеты, движутся с использованием внутреннего сгорания, то есть сжигания топлива. Но без кислорода, как мы знаем, ничто не горит, поэтому большинство современных самолетов не может вылетать за пределы нашей атмосферы.

Ученые напряженно работают, пытаясь изобрести альтернативные методы движения, которые не требуют горения. Нам здорово бы помогла антигравитация. В каких-нибудь «Звездных войнах» корабли просто отрываются от земли и летят в космос. Это было бы здорово в нашей поездке на Марс.

Ссылка на основную публикацию