Колонизация Марса дешевле высадки на Луну?

2 февраля 2010 года была опубликована новая концепция развития космических программ НАСА и бюджет этой организации. Сказать, что взгляд нового президента США на развитие НАСА и освоение космоса вызывает массу негативных эмоций – это не сказать ничего. Судите сами: закрываются все программы по возвращению человека на Луну , сворачиваются программы пилотируемых полетов за пределы околоземной орбиты, прекращается финансирование других миссий, включающих отправку человека в космос, не связанных с МКС.

Вместо этого предлагается направить средства на собственно поддержание МКС и продление ее срока службы до 2020 года, спонсирование частных космических компаний (!), развитие «зеленых» технологий в авиации ( ! ), изучение глобального потепления (_!_), изменений климата и выброса парниковых газов. А так же поднятие общего образовательного уровня американского населения в средних школах (или как правильно переводится middle school?).

Из более вменяемых направлений: поддержание и развитие наземных и космических телескопов, отправка новых исследовательских зондов на Солнце и на Марс, модернизация существующей инфраструктуры космодромов и возобновление исследований по созданию двигателей ракет-носителей. Последние две области, по утверждению нового главы НАСА, не развивались с 60-х годов прошлого века. 

Отдельно хочется упомянуть в этом новом бюджете поддержку развития частного освоения космоса. Одним из главных аргументов сворачивания программы возвращения человека на Луну было отсутствие новых инновационных технологий в процессе этого возвращения. Дескать, все это собирались делать на технологиях 70-х годов, по принципу «работает — не трогай». В то же время, частные мол космические компании – это воплощение американского предпринимательства и  внедрения инновационных технологий в новой эпохе. Так вот, эти компании работают с технологиями даже не 70-х, а 50-х годов прошлого века! Надувные баллоны космических отелей, ракеты с мизерными полезными нагрузками, низкая околоземная орбита и космический туризм…где здесь прогресс? Нахиба это все вообще нужно?!

 

Я понимаю, когда этим занимаются за свои деньги, но, когда государство собирается спонсировать подобную чушь за счет денег налогоплательщиков, в голову приходит только хорошо знакомый по украинским реалиям термин – откат.

Другими словами, следующие 10-20 лет человечество в космосе будет заниматься той же непонятной фигней деятельностью, которой занималось последние 20 с конца 1980-х. А ведь можно было иначе. Например, вместо зонда отправить на Марс людей, или даже построить там исследовательскую станцию. Звучит невозможно? Проект кажется безумно дорогим? А если сказать, что он обойдется в два-три раза дешевле высадки на Луну в прошлом веке и осуществим уже имеющимися технологиями? Знакомьтесь – группа бюджетных проектов под общим названием «Билет в один конец».

Львиную долю стоимости любой пилотируемой миссии на Марс с последующей высадкой человека на поверхность и возвращением домой составляет вес топлива. Вес, выводимый в космос ракетами-носителями с Земли. Марсианскому кораблю должно хватить топлива на полет от Земли до Марса, на посадку, последующий взлет с красной планеты и обратный перелет от Марса до Земли.

А если не возвращаться назад? Бросить идею скоротечных пробежек по планете, на манер тех, что совершались при высадке американских астронавтов на Луну, и построить там долговременную базу — с возможностью проживания в ней от нескольких лет до десятилетий?

В это трудно поверить, но строительство такой базы возможно при минимуме затрат. Для начала – Марс отличается от Луны в лучшую сторону по многим параметрам. Там есть какая-никакая, но атмосфера и гравитация, структура поверхности также очень похожа на земную. Присутствуют все базовые химические элементы, марсианский день похож на земной, температура поверхности находится в пределах -100 при средней в -40 и максимальной в -5 С. На Луне ничего этого нет. Есть только реголит сомнительной ценности.

Все начальные условия лучше, мешает только расстояние. И даже не расстояние, а стоимость доставки на орбиту десятков тонн ракетного топлива, необходимого для преодоления этого расстояния возможной экспедицией. Решение этой проблемы простое – топливо необходимо производить прямо там, месте, т.е. на самом Марсе. Использовать секретные технологии инопланетян и искать подземные марсианские заводы древних цивилизаций для этого не нужно, все гораздо проще.

Топливо есть в самой марсианской атмосфере, которая на 95% состоит из углекислого газа, СО2. При помощи реакции Сабатье из углекислого газа можно получить горючий газ метан и воду. CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O. Воду можно разлагать на водород и кислород при помощи электролиза. В результате получается метан и кислород – в смеси они образуют ракетное топливо, а так же могут использоваться… в двигателях внутреннего сгорания марсианских роверов!

Хитрый план называется «Mars Direct» и заключается в следующем. Первым полетом на Марс отправляется модуль, содержащий в себе аппарат возвращения будущих колонизаторов на Землю, химический заводик по производству метана описанным способом, запас водорода, необходимый для реакции и небольшой ядерный реактор. Подсчитано, что для производства 112 тонн метана необходимо будет доставить на Марс около 8 тонн водорода. Общая масса первичного модуля составит до 30 тонн, что по силам мощным ракетам Saturn V, «возившим» лунные Apollo. Такая ракета способна доставлять на низкую околоземную орбиту грузы массой до 118 тонн.

Совершив посадку на Марсе, указанный модуль начинает производство метана в автоматическом режиме, посылая сигналы о процессе заполнения баков горючим на землю. Для успешного страта с Марса и возврата на Землю потребуется произвести около 100 тонн метена. На это уйдет приблизительно 10 месяцев. Как только топливо на Марсе будет готово, посылается второй модуль с 4 астрокосмотайконавтами на борту.

Второй модуль содержит жилые помещения, лаборатории и гараж с роверами. Этот модуль не предназначается для возврата на Землю и по прилету будет использован в качестве основного дома «поселенцев». Перелет займет около полугода, пребывание на Марсе предлагается установить сроком от полутора до двух лет. Еще полгода займет возвращение. Лететь домой космонавты будут на первом модуле, который к этому времени будет полностью заправлен. Второй модуль остается для следующих экспедиций.

Научную ценность столь длительного пребывания на другой планете сложно даже представить, не говоря о социальном, культурном и прочих факторах. По сути, это будет первым человеческим поселением за пределами Земли.

Разновидностью этого плана является идея вывода на орбиту указанных модулей не целиком, а частями, используя более дешевые военные ракеты. Отдельные конструктивные элементы могли бы собираться на низкой околоземной орбите. К ним бы приделывались двигатели и готовые модули можно отправлять на Марс по описанной схеме.

Вся программа по ценам на 2007-2009 год обошлась бы возможным инвесторам в 55 миллиардов долларов в течение 10 лет. Все технологии существуют в промышленном исполнении (т.к. основаны на технологиях, уже применявшихся в 60-70-х годах прошлого века) и не требуют разработки чего-то принципиально нового, недостижимого или сверхдорогого. Для сравнения, программа Apollo обошлась СШа в 145 млрд. долларов в пересчете на 2008 год.

Еще более радикальна концепция вообще не предполагает возврата космонавтов обратно на Землю. Если коротко, то звучит она так – за деньги, необходимые для отправки 4 космонавтов с возвратом можно послать 24 без возврата. При этом существенно расширив перечень оборудования, отправляемого с «поселенцами». Да, именно поселенцами, а не смертниками. Эта концепция предполагет создание постоянного поселения на Марсе. Строительство подземных жилищ, выращивание растений, добычу полезных ископаемых и в конечном итоге – обмен редкоземельных элементов на припасы и даже торговлю с Землей.

Поясню подробно. В начале в место предполагаемой высадки отправляются модули с оборудованием вроде описанных выше. Строительное оборудование и материалы, установки по производству метана, запасы водорода, ядерные реакторы. Никаких солнечных батарей, «зеленых» технологий и прочей ерунды. После подтверждения того, что все это не сломалось в процессе посадки, на Марс отправляются люди. Первая партия может состоять из 6 человек с последующим увеличением численности «марсиан» до 30 в течение 5 лет.

В начале предлагается посылать только «старых» космонавтов, из расчета нанесения непоправимого вреда здоровью от радиации в период до окончания строительства первых подземных жилых бункеров. Кстати, за эту идею яростно агитирует Buzz Aldrin  – пилот первого модуля Apollo,  осуществившего высадку человека на Луну. Более того, опросы среди ученых и астронавтов показали, что если бы им предложили подобное (билет на Марс в один конец), согласились бы все.

Строительство подземных убежищ должно занять около 30 лет при условии широкого внедрения строительной автоматики. После этого можно посылать «молодых» поселенцев с семьями, расширяя существующий поселок и налаживая местную добычу ресурсов. Один из главных – предположительно дейтрий, который есть в марсианских льдах. Ядерный синтез и все такое. На Земле он составляет от 0,015% до 0,031% от всего водорода.

Вообще, сторонники подобного заселения приводят аналогию с освоением Америки первыми колонистами, когда отправляющиеся в путешествие люди не думали о дороге назад. Стоимость проекта сравнима с упоминавшимися 55 млрд. Разница в перспективе получения прибыли с такой «колонии». Также, постоянное поселение могло бы начать терраформирование Марса, повышая плотность атмосферы специальными установками, вырабатывающими парниковые газы…

Космические ядерные реакторы, межпланетные перелеты, колонии на Марсе… Помечтали? Фиг вам, уважаемые Земляне. Вкушайте «зеленые» технологии да слушайте очередной бред про глобальное потепление от автомобильных выхлопов. И, может быть, если не все деньги будут украдены в процессе, человечество сможет запустить на низкую околоземную орбиту первого частного космонавта. При помощи технологий, от которых отказались еще 50 лет назад ввиду полной бесполезности.