Поселиться на Марсе? Как долго человек сможет выжить на других планетах. Кислород на Марсе: как сотворить атмосферу из «ничего»? Можно ли находиться без скафандра на марсе

Подготовил список гражданских, которые получат билет в один конец в 2020 году.

Пока многие мечтают провести отведенные им дни на Красной Планете, эти дни можно будет сосчитать по пальцам рук. Окружающая среда Марса сильно отличается от Земли, поэтому инженерам придется решить огромное количество технологических проблем, связанных с безопасностью людей на планете. Далеко не все решения есть, и разработки могут занять долгие годы. Если сильно поспешить с полётом, можно закончить путешествие трагично.

Popular Science составил список проблем , из-за которых человек на Марсе погибнет.

Вы разобьётесь

Давайте представим, что вы много месяцев провели в космическом путешествии и наконец добрались до орбиты Марса. Осталось самое простое - спуститься на поверхность. И здесь возникает проблема: атмосфера Марса в 100 раз менее плотная, чем атмосфера Земли.

На Земле для посадки космического корабля используют парашюты, и атмосфера помогает тормозить полёт. Чем больше объект - тем сложнее предотвратить его приближение к поверхности. На Марсе мягко посадить аппарат будет гораздо сложнее.

Брет Дрэйк, заместитель руководителя исследовательских миссий NASA, говорит, что с существующими технологиями получится посадить на Марс объект массой в одну тонну. Для сравнения: максимальная масса Dragon с грузом для МКС - более семи тонн. Дрэйк добавляет, что NASA нужно сажать за один раз от 20 до 30 тонн, чтобы доставить астронавтов, аппаратуру и провизию.

Агентству нужно спроектировать уникальную систему торможения. Сейчас ученые работают над Low-Density Supersonic Decelerator - это сверхзвуковой замедлитель в форме диска. Надувной шар позволит увеличить площадь поверхности спускаемого аппарата, чтобы замедлить скорость в атмосфере Марса. Аппарат будут тестировать на Земле в июне, на Гаваях.

Mars One и SpaceX пока не рассказывали, как они планируют спустить свои аппараты на поверхность Марса.

Вы замёрзнете

Астронавтам придется бороться с суровой погодой. Средняя температура на поверхности Марса - минус 62 градуса Цельсия, но она меняется в зависимости от сезона, времени дня и местоположения. У экватора температура 27 градусов, а у полюсов 175 градусов ниже нуля.

Ученые и инженеры придумали много способов, которые позволяют космонавтам и астронавтам бороться с сильными колебаниями температур - спасибо Международной космической станции. Когда МКС расположена на солнечной стороне, она выдерживает 90 градусов, а на ночной стороне - минус 130 градусов. Скафандры астронавтов и космонавтов и сама станция оснащены системами контроля за температурой, которые уберегают и от холода, и от жары.

Эти системы спроектированы для работы в вакууме. Для атмосферы Марса придется работать над новыми технологиями.

Южная полярная шапка Марса

Вы умрёте от голода

Жизнь на поверхности Марса будет чем-то похожа на жизнь в Антарктиде. Всю еду, инструменты и другой груз станции в Антарктиде получают с других континентов, и такие поставки случаются не очень часто. В случае с Марсом, поставки будут гораздо реже - чтобы долететь до планеты, понадобится от 9 до 12 месяцев с момента взлёта, который может откладываться по разным причинам. Чтобы колония смогла выжить, нужно что-то выращивать самостоятельно - например, создать ферму.

Mars One хочет выращивать сельскохозяйственные культуры в помещениях с искусственным освещением. 80 квадратных метров площади займут растения. Поливать растения будут водой, которую найдут в почве планеты. Углекислый газ овощи получат от экипажа из четырех человек.

Исследователи Массачусетского технологического института нашли слабое место в этом плане. По их подсчетам, углекислого газа от четырех человек будет мало, чтобы поддерживать жизнь достаточного количества растений. Экипаж из большего количества человек проблему не решит: в любом случае, еды хватит половине команды.

Надо либо выращивать меньше культур - но тогда еды будет меньше, чем нужно - либо найти способ получения дополнительного углекислого газа. Например, делать его из кислорода. Но в этом случае поселенцам придется меньше дышать.

Вы взорвётесь

Растения на Марсе нужны не только в качестве пищи - они являются жизненно важным источником кислорода. Использовать этот источник лучше, чем постоянно отправлять на Марс баки с кислородом, ведь каждый килограмм груза стоит немалых денег.

Исследования показали, что растения способны расти в марсианской почве, но пока никто не выращивал сельскохозяйственные культуры с Земли в условиях марсианской гравитации. Нужно провести новые исследования и выяснить, способна ли растительность выжить на этой планете. Если ответ будет положительным - поселенцы смогут прокормиться. Кроме того, они получат кислород.

Но большое количество кислорода в замкнутом пространстве представляет собой проблему. Экипаж может отравиться им и, что еще более страшно, кислород может взорваться. Команде нужен будет метод выделения лишнего кислорода из воздуха. На Земле есть методы для этого, но на Марсе их не проверяли.

У NASA уже есть план по улучшению экосистемы Марса. Исследователи хотят отправить на планету выбранные бактерии - например, цианобактерии. Они способны к фотосинтезу, сопровождающемуся выделением кислорода, и должны выжить на поверхности планеты. А проект Mars Oxygen ISRU Experiment (MOXIE) будет выделять кислород из углекислоты.

Вы можете не долететь

До всех возможных сценариев можно не дожить из-за космической радиации. Это излучение легко проходит сквозь обшивку космического корабля, а его долгое воздействие, по данным экспериментов на мышах, влияет на работу мозга. Более того - она вызывает раковые опухоли.

На МКС астронавты защищены от космического излучения благодаря магнитному полю Земли. Этого фактора не будет во время длительного путешествия в космосе. Влияние излучения на каждого конкретного человека может быть индивидуальным, а женщинам, возможно, вообще не стоит лететь.

NASA ищет таланты

Пока многие технологии не готовы, NASA ищет помощи у энтузиастов . Агентство проводит конкурсы среди разработчиков и ищет идеи, которые позволят астронавтам выжить.

Марс находится за 225 миллионов 300 тысяч километров от Земли - доставка грузов займёт много времени и будет очень дорогой. В конкурсе «Путешествие на Марс» NASA ждёт лучшие идеи по минимизации зависимости от Земли, а победители получат по $5000.

Позже NASA анонсировало конкурс напечатанных на 3D-принтере жилищ для других планет с призовым фондом в $2,25 миллиона. Речь идёт о разработке жилищ для проживания на другой планете, включая Марс.

Космос сохраняет интерес и привлекательность для огромного числа землян, несмотря ни на какие политико-экономические передряги. В том числе – Марс. Смогут ли люди когда-нибудь жить на Красной планете? Можно ли основать там мало-мальски устойчивую колонию? - спрашивают многие из нас.

Профессионалы на отвечают достаточно четко, по принципу «умей довольствоваться малым». О «переселении народов» на Марс говорить не приходится – ни в каком отдаленном будущем. А вот марсианские научные станции вроде полярных и антарктических – да, это возможно, и, скорее всего, состоится рано или поздно.

Бегство горстки избранных – не выход

Еще и сегодня можно услышать теорию о том, что Земля когда-нибудь придет в негодность, и человечеству придется бежать на другие планеты. Но кто имеется ввиду под человечеством? Сколько человек можно реально запрятать в космические корабли? Десятки, сотни? А с миллиардами что станет?

«Мы у себя на Земле не можем решить, казалось бы, куда более простые проблемы, - напомнил корреспонденту «МИР 24» заместитель директора Института космических исследований Российской академии наук Олег Кораблев. - Почему нам надо будет переселяться на Марс? Какая-то большая беда – не надо нам ее».

Ученый выделил «три группы проблем, которые могли бы сделать так плохо на Земле, чтобы начать историю с переселением». Это могут быть мировые войны с применением оружия массового поражения, катастрофические изменения климата или просто перенаселение Земли выше всякого предела.

Поверхность Красной планеты напоминает земные пустыни

Все эти опасности существуют, и человечество на сегодня не преуспело в их устранении. Но все же какие-то перспективы действий более-менее разумных государственных мужей просматриваются.

Расплодиться и расселиться – не получится

Может быть, Марс смогут постепенно колонизировать небольшие группы энтузиастов? Допустим, они пожелают покинуть «перенаселенную, замусоренную и развращенную» старушку-Землю? Снарядить такой корабль «Мэйфлауэр» в космическом варианте, а затем уже заселить Марс поколениями своих детей, внуков и правнуков – потомков сильных и смелых?

Увы, и это тоже утопия. И дело даже не в том, что слишком холодно – средняя температура порядка минус 50, перепады от минус 170 до плюс 20 (на марсианском экваторе летом в полдень). Кстати, давление на Марсе не достигает и одной сотой от земного, приблизительно как в стратосфере – а это тоже не для людей.

Хотя на Красной планете имеется остаточная атмосфера, дышать ею нельзя. «На Марсе, скорее всего, есть ресурсы, которые позволили бы нам наполнить его атмосферу и в итоге поднять там давление и температуру, - рассказал Олег Кораблев. – Но пока неясно, как это сделать. А поскольку Марс не защищен магнитным полем, атмосфера будет разрушаться, возможно, быстрее, чем ее можно создать. И люди так же будут страдать от радиации, как в открытом космосе».

В общем, люди на Марсе смогут находиться либо в скафандрах, либо в специально оборудованных помещениях. Целая цивилизация так не выживает, и надеяться, что человек как-то мутирует и приспособится, было бы слишком наивно.

Главное - не «прожариться», пока летишь

Однако то, что невозможно, так сказать, на макроуровне, выглядит совсем по-другому, если перейти на уровень «микро». В конце концов, у Земли есть Северный и Южный полюса. И там – в наши дни актуальнее именно Антарктида – обитают на полярных станциях небольшие, но бодрые коллективы ученых. Правда, размножением и колонизацией они там не занимаются – но в общем, что называется, живут не тужат. Когда финансирование есть.

Вот такие, относительно скромные, но разумные задачи, по мнению члена-корреспондента РАН Олега Кораблева, могут быть реально поставлены и решены. Если удастся решить самый острый вопрос – радиационную защиту.

Не забудем, что лететь очень долго. Минимальное расстояние от Земли в благоприятные годы, когда она находится точно между Солнцем и Марсом, все равно превышает 55 млн км.

Подборка снимков, переданных с Марса аппаратом Curiosity

Как раз месяц назад, в марте, с космодрома Байконур запущен корабль «Экзомарс» - совместный проект Роскосмоса и Европейского космического агентства. До Марса он доберется через полгода – то есть, всего на полет семь месяцев. Но на «Экзомарсе» людей нет, одна аппаратура. А что с людьми будет?

«Теоретически мы можем собрать «перелетный корабль», окруженный какими-нибудь баками, наполнить их водой, чтобы эта вода защищала от радиации, а потом использовать переработанную воду», - предположил Кораблев.

Но чтобы запустить такой массы корабль с Земли, потребуется «немыслимой мощности ракета-носитель». Как отметил ученый, целесообразнее собрать целый корабль по частям на орбите. И, может быть, даже не на земной, а на лунной. Все равно - сложность колоссальная.

Еще один обсуждаемый вариант – достичь более высоких скоростей и резко сократить время полета. На последнем заседании президиума РАН президент Академии наук Владимир Фортов напомнил, что именно марсианская программа дала возможность всерьез рассматривать создание ядерных ракетных двигателей – до сих пор в космос летают только на химическом топливе.

Но ядерный двигатель – тоже «легко сказать». «Самый эффективный из возможных вариантов – «двигатель прямого действия», - отметил Олег Кораблев. - Но его выхлопы – это радиоактивное заражение. Испытывать такой двигатель на Земле немыслимо. Лучше уж корабль с бортовой АЭС – но это еще сложнее».

Вода есть. Холодная

И все-таки, хотя решения проблемы еще нет – она хотя бы в принципе решаема. И дорогу осилит идущий. На Марсе тоже радиационной защиты нет – Красная планета утратила свое магнитное поле. Но там уже можно помещения соорудить, найти укрытия естественного типа, пещеры, и дополнить их привезенными с Земли блоками.

А вот вода – важнейшее условие для человеческой жизни – на Марсе есть. «Концентрированной воды в виде льда много у полюсов, – рассказал Кораблев. – Но там холодно, как и на Земле. В умеренных экваториальных широтах, где самое лучшее место для основания такой станции, источников воды с Земли пока не видно. Но, наверное, ее можно разведать».

Более 30 лет назад аппараты Викинг-1 и Викинг-2 впервые сели на поверхность Марса

Если повезет, то и почва марсианская, по осторожному прогнозу ученых, «может иметь какую-то плодородность». Так что выращивание на Марсе картошки, как в фильме «Марсианин», в принципе возможно, если устроить теплицы.

На Марс – в доисторические времена

Работы же для таких ученых будет не просто много, а непочатый край. На сегодняшний день ученые на Земле не имеют даже образца марсианского грунта (в отличие от лунного) - и доставить его планируется не ранее 2030 года.

«Марс очень интересен тем, что там геологическая активность прекратилась 3,5 млрд лет назад, - подчеркнул Кораблев. - Там есть ископаемые породы той эпохи, а на Земле их нет давным-давно, все переработано движением плит земной коры, биосферой. Мы сможем лучше понять, что происходило с планетами на раннем этапе».

Из пяти планет земной группы Марс совершенно уникален. Он не прошел такой длительной и гигантской эволюции, как Земля и Венера, но и не растерял полностью атмосферу и воду и не остался «голым», как Луна и Меркурий.

«Марс оказался в промежуточном положении – он не все растерял, - напомнил Кораблев. - И магнитное поле у него, мы точно знаем, что было. Неясно только, почему оно прекратилось, и прекратилось ли совсем. Из-за этого потери атмосферы гораздо сильнее. Но и та, что есть, может жить очень долго».

Если человечество само будет жить мало-мальски прилично – оно эти тайны мироздания узнает.

Многие добровольцы уже выразили готовность полететь на Марс, несмотря на дозу радиации, которая будет получена. Но если они не будут достаточно подготовлены, экспедиция закончится гораздо раньше, чем им удастся вернуться. Представляем весьма пессимистичный, но объективный взгляд на будущее марсианской колонии.

Слишком рано

Мы на подходе к Марсу. NASA планирует высадить первых космонавтов на его поверхность в 2030-х годах. Частные космические компании, например, SpaceX также выразили заинтересованность в создании собственных колоний на планете, в то время как проект Mars One уже отобрал гражданских лиц для полета в один конец в 2024 году.

Пока люди мечтают о том, чтобы провести оставшуюся жизнь на Марсе, они даже не задумываются, что там их дни могут быть сочтены достаточно быстро. Марсианская окружающая среда тяжела для выживания форм земной жизни, а для создания среды обитания на Марсе потребуется необычайное количество инженерных знаний и технологических новшеств, чтобы обеспечить безопасность жителей колонии.

И хотя вполне возможно, что у нас скоро будут шаттлы для перевозки людей на Марс, оснащение для обеспечения жизнедеятельности космонавтов на Марсе пока не готово – и его создание может занять годы. Всех страждущих попасть на планету как можно быстрее мы предупреждаем: если организовать полет слишком рано, придется понести немало жертв.

Вы разобьетесь

Окей, вы все же полетели, провели много месяцев в космическом полете и, наконец, достигли орбиты Красной планеты. Теперь осталось лишь приземлиться, и это будет весьма непросто.

Все дело в атмосфере Марса. Воздух вокруг планеты примерно в 100 раз менее плотный, чем в атмосфере Земли. Космический корабль, возвращающийся на нашу планету, полагается на парашют и сопротивление атмосферы, которые замедляют его движение. Чем тяжелее объект, тем больше сопротивления ему требуется, чтобы избежать столкновения с поверхностью. Но с такой разреженной атмосферой, как на Марсе, мягкое приземление тяжелого корабля вряд ли возможно, ведь он будет набирать слишком большую скорость при снижении.

Заместитель менеджера по планированию миссий разведки NASA Брет Дрейк рассказывает, что спуск на планету через атмосферу является главной проблемой. При нынешних методах посадки можно спустить лишь тонну, что недостаточно для колонии. По словам Дрейка, NASA понадобится за раз доставить 20-30 тонн для безопасной транспортировки космонавтов и всего необходимо для их планетарного местообитания. В связи с этим космическое агентство работает над уникальными конструкциями, в частности, над надувным «Сверхзвуковым замедлителем низкой плотности» (LSDS). Выглядящий как коническая летающая тарелка, дискообразный LSDS и добавленная к нему надувная воздушная подушка увеличивают поверхность посадочного модуля, позволяя ему замедляться в разреженной атмосфере. Замедлитель пока тестировали на Земле, в том числе на Гавайях в 2014-2015 годах. Поможет ли разработка спустить корабль на Марс, пока неясно.

Замерзнете насмерть

Добро пожаловать на Марс! Вы все-таки добрались до него целиком и в сознании. Теперь настало время познакомиться с погодными условиями нового дома. Средняя температура на Марсе -63℃, но все зависит от сезона, времени суток и места, так что разница температуры от +35℃ на экваторе до -153℃ на полюсах, а это значит космонавтам придется выживать в невыносимом холоде.

У NASA есть большой опыт по защите космонавтов от колебаний температур, благодаря многолетним экспедициям на Международной космический станции. Проходя по солнечной стороне, МКС выдерживает нагрев более 200 градусов, а в тени Земли охлаждается до -200℃. Скафандры и станция используют системы терморегулирования и такие процессы как сублимация для того, чтобы и отражать тепло, и защищать от холода. Однако эти системы спроектированы для работы в вакууме. На Марсе понадобятся совершенно новые методы. Хотя атмосфера планеты разрежена, в ней все же содержатся газы, вызывающие конвекцию тепла подобно тому, как ветер охлаждает тело человека на Земле. В связи с этим астронавты будут чувствовать быстрые перепады температур гораздо острее.

Дрейк утверждает, что «понадобится решение, которое обеспечит лучшую изоляцию от холодной среды и другой способ вывода тепла при высоких температурах». По его словам, скафандр в вакууме похож на термос, а скафандр на Марсе больше напоминает кофейную чашку на столе: кофе остывает гораздо быстрее по сравнению с кофе в термосе.

Умрете от голода

Жизнь на поверхности Марса будет похожа на выживание в отдаленных исследовательских аванпостах Антарктики. Все продовольствие и необходимые материалы для этих станций прибывают с других континентов, при этом миссии по снабжению грузом отправляются нечасто. Марс находится «чуть» дальше от цивилизации, чем Антарктида, а миссии по снабжению займут месяцы или даже годы. Если колония намерена выжить на Красной планете, жителям придется выработать систему самовозобновляемости, когда дело касается пропитания. А это значит, что понадобятся навыки межпланетного земледелия.

Проект Mars One планирует выращивать культуры в закрытом помещении при искусственном освещении. Согласно их сайту, на 80 м 2 жилища будет разбит «огород», орошаемый водой, которую предполагают найти в почве Марса, и поддерживаемый углекислым газом, вырабатываемым экипажем из четырех человек. Однако исследвания Массачусетского технологического университета показали, что все эти цифры не складываются в уравнение.

«При выращивании посевов, необходимых для беспрерывного питания четырех людей, углекислого газа, который они вырабатывают, окажется недостаточно для поддержания урожая», – объясняет космический инженер и автор проекта Сидни До . Посевы умрут очень быстро, в течение 12-18 дней. Расширение команды не спасет ситуацию, потому что иначе не хватит еды: «Урожая, который можно вырастить лишь на CO 2 от экипажа, хватит на половину этого экипажа». По сути, это так называемая Уловка-22, то есть крайняя форма взаимоисключающих положений, из которых нет выхода.

Как все же найти решение? Урожай возможен, но это означает, что космонавтам придется голодать. Или же будет найден способ вырабатывать больше углекислого газа, например, путем очистки CO 2 . Технология, при помощи которой газ смог абсорбироваться из марсианской атмосферы, пока находится в самом зачатке. Но если ее смогут применить, то у поселенцев возникнут проблемы со снабжением теперь уже кислорода.

Вы задохнетесь (или взорветесь)

Растения понадобятся не только для того, чтобы накормить голодных космонавтов, – прежде всего, они будут возобновлять запасы кислорода в марсианском доме, что гораздо экономичнее отправки тяжелых баллонов с кислородом с Земли.

Исследования показали, что растения могут расти в марсианской почве, однако культуры никогда не выращивались в среде гравитации Марса, поэтому необходимы дальнейшие испытания, чтобы увидеть, может ли растительность выжить вообще. Но если все сработает, растения будут производить очень много кислорода. И это не обязательно хорошо.

Исследования Сидни До показали, переизбыток кислорода в замкнутом пространстве может привести к повышенному риску отравления им экипажа и, что еще хуже, к спонтанным взрывам. Таким образом, O 2 нужно выводить из среды обитания. Для этого астронавтам понадобится специализированный способ отделения кислорода от газового потока. Существует ряд методов для этого на Земле (криогенная дистилляция и адсорбция качания давления), но ни одна из этих технологий не была испытана в условиях марсианской среды. Те технологии, что работают на Земле, требуют много усилий со стороны экипажа и слишком громоздки. «Что касается практического их использования в космосе, то для начала понадобится уменьшить их размер, снизить стоимость и повысить надежность», – объясняет До.

Пару лет назад NASA предложила создать на Марсе «экопоэзис» – функционирующую экосистему, способную поддерживать жизнь. Идея заключается в том, чтобы отправлять отобранные земные организмы, например, цианобактерии на Марс, которые смогут питаться скалистой почвой планеты и вырабатывать кислород. В заявлении NASA говорится о том, что в конечном счете «биодомы на Марсе, оборудованные экопоэзисом для выработки кислорода через системы бактерий или водорослей, обеспечат космонавтов всем необходимым». Однако космическое агентство не конкретизирует, как много диоксида углерода потребуют живые организмы и смогут ли они выжить в воздухе, производимом экипажем.

Остается устройство MOXIE (Mars Oxygen In situ resource utilization Experiment), который может свести на нет зависимость от кислорода растений. Разработанная учеными Массачусетского университета машина работает за счет диоксида углерода из атмосферы Марса, который она разбивает на кислород и моноксид углерода. Уменьшенная версия MOXIE отправится на Марс вместе со следующей вылазкой на планету, назначенной на 2020 год. Если MOXIE сработает, то сможет стать возобновляемым источником кислорода без необходимости выращивания растений.

Вы можете и не добраться

Все эти возможные сценарии станут реальной проблемой, только если вы действительно доберетесь до Марса. Но печальная правда состоит в том, что вы можете и не пережить путешествие. Допустим не возникло проблем с кораблем и вы случайно не столкнулись с космическим мусором в полете. Мы остаемся один на один с невидимым космическим убийцей, которого не так-то легко заметить: радиация. За пределами низкой земной орбиты космос наполнен космическими лучами – высокоэнергетическими частицами. Космическая радиация легко пронизывает стены корабля и вполне возможно, что за время долгого путешествия окажет пагубный эффект на здоровье человека.

Исследование на мышах показало, что длительное воздействие космических лучей может привести к аномальным изменениям мозга: мыши потеряли много важных синапсов между нейронами, стали менее любопытными и более рассеянными. Не самая радужная перспектива для будущих марсианских жителей.

Что удручает еще больше, так это способность радиации повышать риск развития рака. NASA мониторит уровень вероятности развития рака от радиации у каждого космонавта на протяжении их карьеры. Если риск повышается до 3%, космонавта отправляют на Землю. На космической станции астронавты частично защищены земным магнитным полем, но в длительном путешествии такой защиты не будет. К тому же некоторые из экипажа могут оказаться более восприимчивыми к лучам, чем другие.

«В связи с тем, что женщины в целом живут дольше, у них, согласно прогнозу NASA, выше шанс развития рака на протяжении жизни, чем у мужчин, при одинаковом количестве радиации, – объясняет Дорит Доновьел , заместитель директора Национального института биомедицинских исследований, – Расчеты показали, что, судя по всему, женщинам не стоит лететь на Марс, поскольку суммарное облучение во время полета повысит допустимые 3% риска».

Либо Марс, либо вы

Все это может показаться большим обломом, но мы лишь перечисляем, сколько препятствий нам нужно преодолеть, прежде чем отправиться на Марс. NASA признала свою неготовность, организовав в 2015 году конкурс «Препятствия на пути к Марсу». Участники присылали разработки, касающиеся решения проблем с жильем, водой, едой, пригодным для дыхания воздухом, связью, социальным взаимодействием и медициной.

Администратор NASA Чарльз Болден нисколько не сомневается, что агентство в силах достичь Марса, в отличие от частных компаний типа SpaceX и миссий Mars One. Возможность выживания на Марсе показана в фильме «Марсианин» 2015 года, снятого по мотивам романа Энди Вейра , опубликованного годом раньше. Для тех, кто пропустил: космонавт Марк Уотни пытается в одиночку выжить на Марсе после того, как команда оставила его одного, по ошибке сочтя погибшим. Уотни начинает выращивать картофель, пытается собирать воду и вообще хоть как-то выжить.

Сама история подтверждает позицию NASA: даже при самой тщательной подготовке нельзя полностью спланировать миссию. Автор романа утверждает, что в первую очередь необходимо быть готовым к неудачам, и, хотя его книга рассматривает не лучший сценарий развития событий, он все же уверен, что однажды мы доберемся до Красной планеты.

Приближается эра колонизации Марса. NASA запланировало первую экспедицию на Красную Планету летом 2020 года и на нее было выделено около двух миллиардов долларов США. На фоне этого появилась потребность добывать кислород, который в прямом смысле жизненно необходим для пребывания астронавтов на космической станции. Расчеты показали, что транспортировка основного для жизнедеятельности человека газа с Земли обходится слишком дорого. Это послужило стартом размышлений ученых на тему: есть ли кислород на марсе и, если его недостаточно, то как его «изобрести».

Сколько кислорода в атмосфере Марса?

Опережая события, сразу обозначим: кислород на Марсе есть, однако в чистом виде его количество составляет только 0,13%. Вдохнув один раз марсианского воздуха, человек погибнет мгновенно. Большая часть кислорода в Красной Планеты существует в виде углекислого газа, который на 95% составляет атмосферу Марса. Оставшаяся часть это:

• 1,6% аргона;
• 3% азота;
• 0,27% — остатки водяного пара и прочие газы.

Также кислород может существовать в виде оксида железа, который придает планете красный цвет.

Однако ученые предполагают, что очень давно, газы, окружающие Марс обладали гораздо большим объемом кислорода, и что единственная причина, по которой Земля не превратилась в Красную Планету – растения, который постоянно вбирают в себя углерод из углекислого газа. Именно экосистема вырабатывает тот воздух, которым мы дышим. Если бы Марс был ближе к Солнцу (достаточно теплый для жидкой воды) и достаточно большой, чтобы удерживать более плотную атмосферу, там могли бы расти растения, подобные тем, что растут на Земле. Но в нынешних условиях растениям понадобились бы специальные купола, отопление, вода и искусственный свет.

Как можно получить кислород на Марсе

Учитывая то, что кислород на Марсе нетипичное явление, ученые решают проблему с его воспроизводством. Было предложено 3 основных способа, позволяющих вырабатывать воздух на Красной Планете:

• При помощи бактерий, способных поглощать из углекислого газа воздух.
• Топливный элемент, предложенный Массачусетским технологическим институтом MOXIE.
• Применение низкотемпературной плазмы, которая способна при помощи частиц, содержащихся в ионизированном газе извлекать ионы кислорода.

Воздух на Марсе необходим для бесперебойной работы научно – исследовательской станции. Его воспроизводство позволит астронавтам не только дышать, но и заправлять ракеты для возвращения на Землю. Учитывая то, что состав марсианского воздуха и атмосферы значительно отличается от земного, а транспортировка обойдется очень дорого, перечисленные способы получения O2 станут по – настоящему главным событием в освоении новых планет.

Бактерии для создания кислорода

А теперь подробно разберем способы добычи воздуха на Марсе.Одной очень интересной разработкой для получения O2 на Красной Планете занимается корпорация аэрокосмического развития Techshot. Ими было предположено, что кислород можно получать посредством бактерий, которые из углекислого газа способны поглощать нужный человеку газ. Была создана комната с имитацией атмосферы, дневного цикла и излучения на поверхности Марса, в которой с успехом была подтверждена упомянутая теория.

Данный способ производства кислорода имеет глобальное значение. Во – первых транспортировка таких бактерий требует меньших затрат и места. Во – вторых из — за относительных орбит Земли и Марса поставки запасов будут производиться только раз в 500 дней, что делает генерацию воздуха почти необходимой для колонизации Красной Планеты. В свою очередь можно предложить производство кислорода изо льда или воды. Однако водные ресурсы слишком ценные, чтобы отправлять их на выделение необходимого для дыхания газа.

Эксперимент Moxie

Основной задачей экспедиции является изучение пригодности Марса для жизни. С этой целью на 4 планету Солнечной Системы отправляется атомный марсоход Curiosity, которому нужно не только продержаться на Красной планете для ее исследования, но также, чтобы у астронавтов хватило кислорода на обратный путь. Решение нашел Массачусетский технологический институт MOXIE. Итогом их разработки должен стать топливный элемент, который посредством электролиза способен разделить CO2 монооксид углерода и кислород, которые впоследствии направляются в хранилища. На фоне остальных научных разработок MOXIE выделяется тем, что нацелены на практические испытания. В их планы входит создание на Марсе автоматизированного производственного цеха, который заранее сгенерирует кислород для прибывающих астронавтов.

Плазменная технология для производства кислорода

Ученые из Португалии предполагают, что Марс наиболее благоприятное место для проведения реакции разложения посредством неравновесной плазмы. Интервалы термобарических показателей в атмосферном поле Красной Планеты способны вызвать более ощутимые колебания, приводящие к ассиметричному растяжению молекул, чем на Земле. Именно это делает Марс более привлекательной планетой для проведения опыта. Помимо кислорода, продуктом плазменного разделения молекул может стать угарный газ, который будет использоваться в качестве ракетного топлива. Руководитель проекта, Васко Герра полагает, что для производство 8-16 кг воздуха понадобятся лишь 150-200 Вт в течение 4 часов каждые двадцати пяти часовые марсианские сутки.

Похоже, полеты на Марс и другие ближайшие планеты для землян окажутся не такими уж опасными, как считалось ранее. Так, предполагаемый уровень космической радиации, как выяснилось, завышен паникерами примерно вдвое. Можно не опасаться и недостатка воздуха: его будут получать при помощи специального аппарата, который сейчас активно разрабатывается…

Россия покорит Марс?

Недавно эксперты из Европейского космического агентства (ESA) решили на практике проверить "страшилку" о губительном воздействии радиации на людей. В сотрудничестве с астронавтами, находящимися на МКС, они провели эксперимент с манекеном-матрешкой, часть элементов "тела" которого состояла из фрагментов человеческих тканей. В частности, у него были настоящие кости, легкие и мягкие ткани организма. Всего таких фрагментов было тридцать три, размер каждого из них составлял около 2,5 сантиметра. Манекен подвергли действию космической радиации, замеряя показания различными приборами и датчиками.

Ученые исходили из того, что дозиметры, которые используются на Международной космической станции, завышают реальные показания на 15 процентов. Но на деле "погрешность" достигала 200 процентов. Следовательно, космические путешествия в пределах Солнечной системы должны быть куда безопаснее, чем считалось до этого.

Правда, данные еще необходимо перепроверить в иных условиях. Дело в том, что эксперимент проводился на низкой околоземной орбите, где количество заряженных частиц может быть снижено за счет земной магнитосферы…

Между тем, о создании в относительно недалеком будущем колонии на Марсе говорится практически как о деле решенном. Но прежде чем отправлять экспедиции на Красную планету, требуется решить множество вопросов, связанных с безопасностью колонистов. И прежде всего это проблема получения кислорода для дыхания. Ведь марсианская атмосфера сильно отличается по составу от земной. Есть гипотеза о том, что миллиарды лет назад она была богата кислородом, но сейчас газы, которые содержатся в атмосфере Марса, совершенно непригодны для дыхания землян.

Недавно группа студентов из Университета Западной Австралии и один из кандидатов на участие в миссии Mars One, физик Джош Ричардс, предложили проект устройства, способного генерировать воздух, пригодный для дыхания в условиях Марса. Helena Payload Project оказался одним из финалистов межуниверситетского конкурса Mars One University Competition. Предполагается, что победитель конкурса получит тендер на оснащение беспилотного посадочного модуля, который прибудет на Красную планету в 2018 году для проведения исследовательских работ.

Helena представляет собой технологию, которая позволит методом электролиза извлекать кислород из воды, которая, в свою очередь, станет добываться из марсианского грунта. Помимо модуля для электролиза, который будет располагаться в специальном защитном корпусе, устройство также будет оснащено так называемой "капсулой времени" в виде устойчивого к радиации DVD-диска, содержащего контент, собранный в рамках программы National Science Week 2015.

По словам одного из авторов разработки, Андре Ван Вульпена, Helena представляет собой первый образец реально работающей системы жизнеобеспечения для марсианской экспедиции, которая при наилучшем раскладе должна прибыть на планету в 2025 году. "Мы надеемся, что наш эксперимент проложит путь к обеспечению жизнедеятельности астронавтов, отобранных для проекта колонизации Красной планеты, — заявил Ван Вульпен. — Мы будем добывать кислород из имеющихся на Марсе ресурсов".

Впрочем, у Helena Payload Project есть конкуренты. Так, команда немецких разработчиков Cyano Knights предлагает организовать процесс выработки кислорода цианобактериями. Последние способны перерабатывать до 95 процентов диоксида углерода, который содержится в марсианской атмосфере, в чистый кислород.

Есть и проект MOXIE, инициированный студентами-инженерами из Массачусетского технологического института в сотрудничестве с Лабораторией реактивного движения НАСА. Его суть заключается в использовании электролиза твердых оксидов, который выделит из углекислого газа окись углерода и чистый кислород.

Пока авторам всех заявленных технологий предложили провести испытания в полевых условиях. Для этого ученые имитируют марсианскую среду и заставят добровольцев в течение какого-то времени дышать "искусственным" воздухом.

Руководители миссии Mars One считают, что на заполнение Красной планеты генерированным земными устройствами воздухом уйдет пять-десять лет, а первая колония на Марсе в случае успеха с созданием благоприятной среды может появиться лет через пятнадцать-двадцать.