зачем людям лететь на марс
Все за сегодня
Политика
Экономика
Наука
Война и ВПК
Общество
ИноБлоги
Подкасты
Мультимедиа
Наука
Вопрос к человечеству: почему нам так интересен Марс? (Синьхуа, Китай)
Привет, Марс! А вот и мы!
«Каков был довременный мир? Чей может высказать язык? Кто Твердь и Землю — „Верх» и „Низ» без качеств и без форм постиг?» (слова из поэмы китайского поэта Цюй Юаня «Вопросы к небу». В честь этой поэмы была названа китайская миссия на Марс «Тяньвэнь-1», прим. пер.). Одиноки ли мы в этой бескрайней Вселенной? Данный вопрос является главным стимулом для исследования человечеством Марса. Поиск внеземной жизни — это важнейшая отправная точка для изучения Вселенной.
Марс — заветная мечта человечества
Нашим родным домом в этой огромной Вселенной является Солнечная система. Вокруг «матери» Солнца по определенным орбитам упорядоченно вращаются восемь планет. Четыре из них, включая Землю, в основном состоят из горных пород, которые называются планетами земного типа, — Меркурий, Венера, Земля и Марс.
Так почему же среди всех наших «братьев» и «сестер» человечество выбрало для исследований именно Марс?
Контекст
Science: найденный в Антарктиде минерал поможет разрешить марсианскую загадку
Китайцы: эта новая цивилизация положит начало колонизации Марса (Гуаньча)
The Guardian: к Марсу приближаются даже арабы, но не Россия
Директор 509-й лаборатории Восьмого института Китайской корпорации аэрокосмической науки и техники Ли Си рассказал, что по сравнению с Меркурием и Венерой Марс находится ближе всего к «зоне обитания» Солнечной системы и считается еще одной планетой помимо Земли, на которой возможно зарождение и существование жизни. Человечество давно грезит о покорении Марса.
Если рассматривать Солнечную систему как «большую спортивную площадку», то восемь планет — это бегуны, двигающиеся каждый на своей дорожке против часовой стрелки вокруг Солнца. Меркурий, ближайшая планета к Солнцу, «бежит» по первой полосе и из-за близкого нахождения около «материнской» звезды получает большое количество ее испепеляющего тепла. Солнечный ветер сдувает всю атмосферу с Меркурия, поэтому температура на этой планете достигает плюс 430 градусов Цельсия днем и минус 170 градусов Цельсия ночью. Из-за отсутствия атмосферной защиты поверхность Меркурия покрыта кратерами, что делает невозможной существование жизни на этой планете.
Исследование Меркурия — это чрезвычайно сложный процесс. Из-за малой массы гравитация планеты составляет всего лишь около 38% земной, что затрудняет притяжение космических зондов. Даже если зонду удастся попасть на орбиту Меркурия, под действием сильной гравитации Солнца он легко отклонится от этой орбиты. Конечно, исследование внеземной воды очень важно для понимания прошлого, но в данном случае это не дает надежду на будущее межзвездной миграции.
Венера, вторая по удаленности от Солнца планета Солнечной системы, с первого взгляда имеет схожую с Землей среду и, вероятно, может обладать условиями для зарождения жизни. Поэтому, освоив космические технологии, человечество выбрало Венеру в качестве объекта исследований. В 1962 году американский космической зонд «Маринер-2» совершил успешный полет над Венерой, в 1974 году «Маринер-10» подтвердил результаты исследований «Маринера-2»: на поверхности Венеры чрезвычайно плотная атмосфера и крайне высокая температура. В середине XX века в Советском Союзе стартовала программа под названием «Венера», в рамках который было запущено в общей сложности 29 зондов, 10 из которых успешно приземлились. Самое короткое время работы аппарата на поверхности Венеры составляло 23 минуты, а самое длинное — 127 минут.
Исследования показывают, что 96% атмосферы Венеры состоит из углекислого газа, что создает на ее поверхности серьезный парниковый эффект, в результате чего температура достигает 460 градусов Цельсия. Атмосферное давление на поверхности Венеры в 92 раза превышает Земное. Кроме того, в атмосфере планеты сосредоточено большое количество сульфидов, вызванных извержениями вулканов, такая плотная атмосфера отражает практически весь солнечный свет. Магнитное поле Венеры также очень слабое и не может обеспечить должную защиту от солнечной радиации. Таким образом, можно сделать вывод, что данная планета не пригодна для жизни.
Марс, ближайший сосед Земли, стал лучшим выбором человечества. С тех пор как Советский Союз запустил первый зонд для исследования Марса в 1960 году, на эту планету было отправлено почти 50 аппаратов. В настоящее время исследование Марса, поиск информации о жизни и изучение обитаемости планеты являются основным направлением международных исследований дальнего космоса.
Марс полон научных загадок, которые привлекают ученых всего мира. «Тяньвэнь-1» — первая в Китае самостоятельная миссия по исследованию Марса — позволит вывести зонд на орбиту Красной планеты, приземлиться на ее поверхность и сделать необходимые исследования, благодаря чему можно будет получить большое количество трехмерных научных данных. В истории покорения космоса не было подобных прецедентов.
Есть ли жизнь на Марсе?
Согласно теории «зоны обитаемости» планетной системы, пригодна ли планета для жизни или нет, зависит от того, подходит ли температура ее поверхности для длительного поддержания воды в жидком виде. Существование воды и жизни на Марсе всегда было самым важным научным вопросом, волнующим человечество.
За последние 20 лет при помощи космических зондов, а также технических средств, включающих изображения сверхвысокого разрешения, спектроскопию, масс-спектрометрию, радиолокацию, нейтронный анализ и прочее, было получено множество свидетельств о наличии на Марсе эрозионных форм рельефа, осадочных отложений древних рек и озер, гидрогенных минералов, полярного ледяного покрова, компонентов атмосферного водяного пара, которые говорят о том, что на раннем этапе формирования Красной планеты существовали поверхностные водные объекты. Эти находки также указывают на то, что Марс имел или имеет экологические особенности, благоприятные для зарождения жизни.
Метан — это простейший углеводород, который на 90-95% имеет биологическое происхождение. В 2004 году европейский аппарат «Марс-экспресс» зафиксировал в атмосфере Марса наличие газа с низкой концентрацией метана, равной 30 частиц на миллиард. Марсоход «Кьюриосити», запущенный Соединенными Штатами в 2011 году, также обнаружил колебания метана в атмосфере до семи частиц на миллиард. Эти открытия вдохновляют людей мечтать о жизни на Марсе.
Исследование информации о жизни на Марсе возможно не только посредством запуска космических зондов, но и анализа марсианских метеоритов, прилетающих на Землю. Например, в 1996 году в марсианском метеорите, найденном в Антарктиде, американские ученые обнаружили окаменелые структуры, внешне похожие на червей. Предполагается, что это могут быть бактериальные окаменелости. Таким образом, 3,6 миллиарда лет назад на Марсе могли существовать примитивные микроорганизмы.
Последний раз метеорит с Красной планеты упал в Марокканской пустыне в 2011 году. Командой китайских ученых под руководством Линь Янтина был проведен систематический анализ данного метеорита, в ходе которого было обнаружено наличие частиц углерода размером в несколько микрон. Дальнейшие более подробные исследования показали, что данный углерод был действительно образован на Марсе и что эти частицы углерода являются органическим веществом, подобным углю.
В ходе исследования марсианского метеорита в рамках экспедиции в горах Гров в Антарктиде команда Линь Янтина обнаружила, что содержание воды и изотопов водорода в образце магматических включений обладают хорошей логарифмической корреляцией, а содержание воды и соотношение D/H (отношение дейтерия — тяжелого изотопа водорода — и обычного водорода, прим. пер.) очень неравномерны, при этом оба значения постепенно увеличиваются от центра к внешней поверхности. Это говорит о том, что вода поступает извне и проникает в охлажденные магматические включения. Таким образом, можно сделать вывод, что это не магматическая вода, а вода с атмосферы Марса. Благодаря данному исследованию впервые было доказано наличие изотопов в атмосферных осадках Марса.
Длительный и сложный процесс поисков жизни на Марсе показывает обнадеживающие перспективы. Однако по мнению ученых, для того, чтобы окончательно подтвердить, существует или существовала ли когда-либо жизнь на Марсе, необходимо доказать наличие биогенных органических веществ на поверхности Красной планеты. Для этого важно обнаружить эти вещества в образцах, прибывших с Марса, либо найти окаменелости древних организмов в осадочных горных породах на поверхности Марса.
Будущее колонизации Марса
С момента своего появления на Земле человечество постоянно борется за жизненное пространство и среду обитания. А что мы будем делать, когда Земля не сможет обеспечивать условия для человеческого существования? Станет ли Марс «второй Землей»? Смогут ли люди в далеком будущем переселиться на Красную планету?
«В будущем человечество определенно переселится на другие планеты, и Марс, как ближайший сосед и „брат» Земли, станет первой целью. С научной точки зрения, нам сначала предстоит пройти длительный процесс терраформирования Марса», — рассказывает Ли Си.
Статьи по теме
The Economist: в 2020 году все хотят на Марс. И США, и ЕС, и Китай, и даже ОАЭ
Синьхуа: Китай запустил первую миссию на Марс
Слишком много Марса! Почему не изучают другие миры? (NYT)
Для того, чтобы превратить холодный, сухой, безжизненный и пустынный Марс в живой и теплый мир, подобный Земле, в первую очередь необходимо усилить парниковый эффект атмосферы Марса, чтобы постепенно повысить температуру поверхности планеты и создать теплую среду. Если бы удалось повысить температуру примерно на 5 градусов Цельсия, давление на поверхности Марса было бы равно 1/10 от давления Земли, а в некоторых частях поверхности Красной планеты могла бы появиться жидкая вода.
Во-вторых, необходимо повысить плотность и состав марсианской атмосферы до Земного уровня. Изменив почву и состав атмосферы, люди смогли бы построить на Марсе несколько больших куполообразных городов, пригодных для жизни. Согласно этой гипотезе, через сто лет марсианская среда может стать мягкой, а спустя тысячу лет — полностью пригодной для проживания человека. Тогда цвет Марса, если смотреть из космоса, постепенно сменится с красного на зеленый, а затем и на синий.
По мнению Лу Си, люди смогут колонизировать Марс в три этапа. Первый этап заключается в отправке роботов на Красную планету для проведения соответствующих научных экспериментов. Второй этап — создание станции для исследования Марса и отправка научной экспедиции для преобразования частично закрытого пространства в среду, пригодную для проживания людей. Третьим этапом является строительство городов и переселение людей.
«Хотя на терраформирование Марса может потребоваться большое количество времени, исследование Вселенной является движущей силой развития космической техники, а также движущей силой развития науки. Человечество стремится к этой цели и постепенно достигнет ее. Поэтому колонизация Марса непременно произойдет, — отметил Лу Си. — Однако, чтобы сделать Марс нашим „вторым домом», мы должны в первую очередь заботиться о нашем „первом доме»».
Земля — это единственная известная на сегодняшний день планета, на которой есть жизнь. Исследование глобальных изменений, которое проводилось в 80-х годах прошлого века, является одним из самых значимых исследований двадцатого века с точки зрения науки. В ходе изучения глобальных изменений возник вопрос о среде обитания человека, ответ на который находится за пределами пространственно-временных масштабов человечества, в результате появилась наука о Земных системах.
В книге «Наука о Земных системах», написанной под руководством академика из Университета Тунцзи Вана Пиньсяня. По его мнению, живущие сейчас люди являются паразитами планеты. Они истощают лесную экосистему, возраст которой насчитывает триста миллионов лет, и потребляют углеводороды, накопившие энергию Солнца двести миллионов лет назад, в обмен на материальные блага. Такое поведение крайне неосмотрительно, люди не понимают механизма функционирования Земной среды и не осознают последствий своих действий.
«Терраформирование Марса — настолько сложный процесс, насколько ценна наша Земля, — дополнил Лу Си. — Если Марс — это прошлое или будущее Земли, исследования Красной планеты помогут нам понять, как замедлить негативные изменения на Земле, чтобы „наш дом» мог продолжать функционировать на протяжении более длительного времени. Изучение Марса определенно способствует тому, что мы станем больше заботиться о Земле».
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.
Тяжелый выбор НАСА: полет на Марс или возвращение на Луну
Освоение Солнечной системы, по мнению многих специалистов, необходимо всему человечеству. Илон Маск, например, считает, что без основания форпоста на другой планете нашей цивилизации просто не выжить. Колония людей на Марсе, по его мнению, будет служить резервной копией человечества, которая будет продолжать жить и работать даже в том случае, если на Земле произойдет катаклизм, который уничтожит все население или большую его часть.
Но полет на Марс — дело непростое даже для небольшой команды космонавтов. А если речь идет о целой колонии, то задача и вовсе становится почти неподъемной. Ключевое слово здесь — «почти», поскольку ряд специалистов уверены, что колония на Марсе — это все же не фантастика, а реальность, доступная уже с нынешним уровнем развития технологий. Тем не менее, некоторые ученые, инженеры и специалисты из других сфер считают, что людям лучше будет на Луне, а не на Марсе.
В НАСА по этому поводу долгое время идут споры, а сотрудники агентства делятся на два лагеря: тех, что считает, что людям нужно лететь на Марс и тех, кто считает, что вторым домом может стать Луна, попасть куда гораздо проще. А уж после освоения Луны можно думать и о Марсе. В этом посте приведены аргументы «за» и «против» освоения как Луны, так и Марса. Выбор сотрудников НАСА, по всей видимости, предопределит и будущее человечества.
Почему Марс?
Представители аэрокосмической сферы редко во всем согласны друг с другом. Но в том, что Марс — испытание для технологий и воли человечества, согласны почти все. Красную планету считают новой вершиной для людей, которую нужно преодолеть, прежде, чем двигаться дальше. Причем Марс, несмотря на отличные от Земли условия, все же более подходящее место для жизни, чем, например, открытый космос. Здесь есть атмосфера, хотя и гораздо менее плотная, чем на Земле. Здесь есть много воды в виде льда (а может быть, где-то сохраняются подземные резервуары с жидкой водой).
Всего у НАСА сейчас три основные причины лететь именно на Марс (не просто лететь, а осуществить управляемую человеком миссию с посадкой на поверхность). Первая — это показать возможности такой страны, как США. Каждая страна хочет отличиться в аэрокосмической сфере, и Америка — не исключение.
Вторая причина — это колонизация. Об этом уже говорилось выше и на Geektimes о колонизации публиковался большой материал. Главным сторонником колонизации Марса можно считать Илона Маска. В НАСА немного другие настроения — любую экспедицию на Марс агентство планирует с тем расчетом, чтобы вернуть космонавтов домой.
Третья причина — это наука. Поиск жизни, исследование условий на других планетах — очень важные задачи. За последние несколько лет люди узнали о Солнечной системе и ее объектах очень много. Человек полетел к Плутону, добрался до пояса астероидов, высадился (хотя и не лично) на комету Чурюмова-Герасименко.
«Марс, 3,8 млрд лет назад был неплохим местом. Там была жидкая вода, на вершинах гор лежал снег, по Марсу текли реки. Марс был благоприятным местом. Тогда же началось развитие жизни на Земле. Причем все ингредиенты были и на Марсе. Если жизнь появилась здесь, могло ли произойти то же самое на красной планет? Если да, могли ли микробы жить там сейчас?», — говорит Джон Грансфелд (John Grunsfeld), американский физик и астронавт. Он принимал участие в пяти космических полётах, занимал пост руководителя научных программ НАСА.
По мнению ряда научных специалистов, результаты изучения окрестностей кратера Гейл поднимают ряд вопросов, которые нуждаются в уточнении. Например, прошлым летом ровер Curiosity обнаружил в одном из районов повышенную концентрацию метана. Этот газ может быть либо следствием происходящих в глубине геофизических явлений, либо же появиться в качестве побочного продукта жизнедеятельности микроорганизмов.
Все тот же Грансфелд считает, что проблема полета на Марс вполне решаема текущими средствами и возможностями человека. Финансы здесь не самый важный вопрос, поскольку бюджет подобной миссии будет вполне подъемным даже для отдельно взятой развитой экономически страны.
Как уже упоминалось выше, у проекта основания колонии или даже просто управляемого полета на Марс есть противники. У них тоже есть доводы, и вполне рациональные.
Почему не стоит лететь на Марс?
Ряд ученых и политиков считают, что пока что человеку на Марсе делать нечего. Полет туда потребует огромного количества ресурсов, а вот какой-либо отдачи в ресурсном же отношении человек не получит еще многие десятки лет. Гораздо рациональнее, по мнению противников Марса, решать сейчас важные задачи на Земле и развивать коммерческую космонавтику.
Этого же мнения придерживаются и члены Конгресса (именно Конгресс выделяет деньги НАСА). Конгрессменам результаты космических программ нужны здесь и сейчас. Кстати, Обама является сторонником именно такой точки зрения. Еще более «приземленным» (не в прямом смысле) противником полета на Марс является новоизбранный президент Трамп. По его словам, важнее решать текущие проблемы, а не тянуться за журавлем в небе.
Даже те политики, которые якобы являются приверженцами переселения людей на Марс в большинстве случаев зарабатывают себе политический капитал. Колонизация Марса — дело многих десятков лет, и текущих политиков, в случае неудачи идеи с колониями, уже нельзя будет упрекнуть в чем-то — большинство либо уйдут к тому времени из политики, либо уйдут из жизни.
Основные возражения противников полета на Марс — сложность поддержания колонии. Своих ресурсов там практически не будет. Если воду «марсиане» еще смогут добывать (и то, это еще под вопросом), то металлы, пластик и множество других ресурсов будут завозить с Земли. Перебои с доставкой могут очень негативно повлиять на работу колонии, под угрозу могут быть поставлены человеческие жизни.
Почему Луна?
В отличие от Марса, Луна гораздо ближе к Земле. Значит, туда проще и дешевле попасть. Правда, последний человек был на Луне 44 года назад, с тех пор пилотируемых миссий не было. Причем вот парадокс — после того, как человек побывал на Луне, многие обыватели и политики считают, что эта вершина уже взята, и повторяться не стоит. Что касается политиков, то многие из них понимают, что на возвращении на естественный спутник Земли большой политический капитал не заработаешь.
Тем не менее, здесь важно мнение не только политиков. Дело в том, что на Луне, предположительно, есть большое количество ценных для человека ресурсов. Например, гелий-3, которым активно интересуются те же китайцы. И доставка ресурсов с Луны гораздо более реалистичный вариант, чем доставка ресурсов с Марса (сейчас это практически нереализуемо).
Продолжительность полета на Луну составляет около трех дней, причем «окон» для вылета к естественному спутнику Земли гораздо больше, чем к Марсу. Планировать экспедиции на Луну по этой причине проще, а летать можно не в пример чаще, чем на красную планету.
С практически 100%-ной вероятностью можно утверждать, что на Луне нет жизни. Зато там есть вода, которая будет доступна колонистам. Водяной лед скрывается в кратерах и прочих местах, куда не проникают солнечные лучи, в результате чего лед сублимирует. Так что и с водой у космонавтов проблем не будет.
У Луны и научное значение большое. Изучение ее может пролить свет на происхождение как самой Луны, так и Земли, и всей Солнечной системы. Здесь же можно основать форпост человечества, откуда уже станет возможным отправлять космические аппараты на другие планеты. Ряд ученых уверен, что сначала нужно освоить Луну, а потом уже Марс, причем на красную планету можно будет летать прямо с уже освоенной Луны. Энергия здесь дармовая — солнечные лучи освещают огромную площадь без перерывов. Если основать колонию на Луне, то человек сможет ее изучить очень быстро при помощи автоматических систем разного типа. Водяного льда здесь много, поэтому можно будет получать топливо для ракет (кислород и водород).
Пауль Спудис, сторонник возвращения человека на Луну
Существует и десятилетняя программа колонизации Луны, которая называется Lunar Oasis. Согласно этой программе, оборудование и людей можно доставить на спутник Земли за 30 полетов. Одна пилотируемая ракета, в среднем, может доставить около 14 тонн груза. Если отправлять на Луну беспилотные аппараты, грузоподъемность возрастает до 20 тонн. За десять, согласно плану, на Луну можно отправить около 600 тонн груза.
Здания планируется делать либо надувными, либо строить их, используя лунный грунт. Есть и предложение оборудовать жилище для человека в какой-либо полости в лунной поверхности или даже в кратере.
Освоением Луны сейчас активнее всех занимаются китайцы, которые не против основать колонию первыми. Понятно, что США постараются не допустить такого варианта развития событий.
А может, не стоит на Луну?
Понятно, что и у проекта колонизации спутника Земли есть противники. Во-первых, далеко не все ученые уверены в том, что на Луне столько льда, сколько считают некоторые специалисты. Кроме того, здесь крайне неуютно — огромные перепады температур, нет атмосферы, вот это все.
«Если даже целые блоки льда располагаются под тонким слоем лунного реголита, как вы собираетесь этот лед добывать? Вряд ли это получится сделать при помощи лопат», — говорит один из противников этой точки зрения. Зато малейшая ошибка, перебой в поставках энергии — и космонавты могут просто замерзнуть, либо же пострадает инфраструктура колонии. Восстановить все это будет очень нелегко.
Стоимость же создания фабрики производства ракетного топлива будет очень высокой — это сделать непросто и даже при условии наличия нужных средств создание такого объекта — дело не одного года.
Плюс ко всему, здоровью лунных колонистов будет угрожать очень мелкая лунная пыль. Мелкие частицы этой пыли очень опасны, поскольку их размер составляет всего несколько десятков нанометров. Пыль такого размера может попадать сразу в кровоток. Пыль более крупных фракций будет оседать в легких. И если космонавт будет жить на Луне достаточно долго, ему может грозить силикоз (как у шахтеров) или что-то подобное.
Может, махнем куда-то еще?
Да, вполне разумный вариант. Сотрудник НАСА планетолог Аманда Хендрикс (Amanda R. Hendrix) и ее коллеги считают, что практически идеальным местом, где человек будет жить на поверхности, может стать Титан. Несмотря на то, что условия здесь не слишком подходят для человека, Титан богат углеводородами и прочими элементами, которые обеспечат колонистов всем необходимым. Плюс ко всему, на Титане — естественная защита от радиации, чего нет ни на Луне, ни на Марсе. Углеводороды здесь повсюду, вся поверхность спутника Сатурна укрыта ими, так что добывать его не нужно. И здесь тоже есть водяной лед в огромных количествах.
Конечно, и здесь не обойтись без проблем. Добираться до Титана еще дольше, чем до Марса. Весь путь займет около семи лет. Так что реализация идеи создания колонии на Титане — дело отдаленного будущего.
Как бы там ни было, большинство ученых сходятся в том, что человек рано или поздно создаст форпост цивилизации на одной из планет или планетоидов Солнечной системы. Так что вопрос, скорее всего не в том, будет ли у человека база где-то еще, кроме Земли, а в том, когда это станет реальностью.