Химические двигатели для полета на четвертую планету требуют — как бы неожиданно это ни прозвучало — доставки туда ядерного реактора. Причем такого, которого пока нет у США и который проще всего разработать «Росатому». Вряд ли Москва и Вашингтон в ближайшее время смогут договориться по этому поводу. Так что реальное освоение Марса будет напоминать «американские горки» — не только взлетами и падениями, но и полной непредсказуемостью всей его траектории. Naked Science попробовал разобраться в деталях этой истории.

Затраты энергии на путешествие в космосе часто обозначают через «дельта V» — изменение скоростей, нужное, чтобы попасть из точки «а» в точку «б». В случае Земли для выхода в космос необходима «дельта V» 9,3–10 километров в секунду, а чтобы добраться после этого до Марса — 4,1 километра в секунду. Реалистично рассуждая, «дельта V» тут более 14 километров в секунду. Это огромная разница с ~11 километрами в секунду, нужными для полета на Луну. И главное: чтобы вернуться с Красной планеты, эти 14+ километров в секунду придется приложить дважды.

Значит, полеты к Луне — или к карликовой планете Церера в Поясе астероидов, потому что энергетические затраты в этих случаях примерно равные — будут принципиально отличаться от высадки на Марс. До Луны или Цереры можно дотянуть со своим запасом топлива, взятым на Земле, и даже вернуться. «С Марса выдачи нет»: тот, кто туда сел, уже не сможет взлететь с запасом топлива, полученным еще на Земле. Слишком уж большая для посадки на него нужна «дельта V»: точных расчетов пока нет, но, судя по всему, она съест всё (или почти всё) топливо. Следовательно, горючее и окислитель придется (и Илон Маск первый признает это) добыть на Красной планете, а это займет время — и, получается, вынудит построить базу.

Схема необходимых изменений в скорости для достижения различных точек в ближнем космосе. LEO — низкая околоземная орбита / © Wikimedia Commons

Но даже если бы с Марса на Землю можно было вернуться без дозаправки, строить базу покорителям Марса все равно пришлось бы: Красная планета попадает примерно на одну линию (проведенную от Солнца) с Землей только раз в два года. Полет туда займет четыре месяца даже у Starship, а менее энерговооруженные средства доставки потребуют полгода. Значит, когда земной корабль высадится на чужой планете, возвращаться обратно будет уже поздно: Земля «уплывет» так далеко, что придется ждать ее нового сближения с Марсом — не менее 22 месяцев. Итак, строительство базы кажется неизбежным. Но это сотни тонн конструкций, а земной корабль столько доставить просто не сможет. Что же делать?

А где у вас тут на Марсе стройматериалы продают?

Обычно считается, что размещать людей — видимо, астронавтов, ведь, скорее всего, первыми (да и вторыми) там побывают именно они — на четвертой планете придется в укрытых толстым слоем грунта убежищах. Причина — в радиации: по данным «Кьюриосити», ее уровень там 0,23 зиверта в год. На Земле она составляет всего 0,0032 зиверта в год — в 72 раза слабее. Кажется логичным, что от ионизирующей радиации надо защищаться, ведь она опасна, не правда ли?

Шон О’Киф, бывший глава NASA, так и говорит: «У нас нет достаточных средств радиационный защиты, чтобы защитить человеческую жизнь там. Вы даже туда не долетите из-за нее, не то что обратно не вернетесь».

Но, чтобы разместить базу в грунте, нужны готовые герметичные конструкции, которые можно будет этим самым местным грунтом засыпать. Прозвучавшее не раз предложение «напечатать» стенки из марсианского реголита на 3D-принтере — увы, больше похоже на фантазию, чем на реальный план. Даже металлические стенки могут слегка пропускать газы. Стенки из грунта, даже в случае его термической обработки, неизбежно будут слишком «текучими». А ведь кислород и азот на четвертой планете — страшный дефицит, рисковать их потерей никто не будет.

Оранжереи, жилые модули, поля солнечных батарей… Все это так романтично, но откуда на все это возьмутся материалы? / ©SpaceX

Чтобы наладить производство топлива — метана и кислорода — в марсианских условиях, нужно как минимум полдюжины человек. Двое должны заниматься посменной работой по доставке водного льда снаружи. Ведь именно из водного льда, которого там очень много, придется брать кислород и водород — основу для дальнейшего получения метана. Еще двое должны следить за работой химической установки, перерабатывающей водное сырье на самой базе. Еще двоим надо подстраховывать первые две группы и обслуживать базу. Много людей при первой посадке иметь тоже нежелательно: им понадобится слишком много еды, скафандров и тому подобного.

База для полудюжины человек должна иметь размеры примерно как у Международной космической станции. Масса МКС — более 400 тонн. Марсианской базе сложнее будет получить электроэнергию: на орбите Красной планеты Солнце втрое тусклее, чем на околоземной. Средств получения энергии потребуется больше. Значит, масса местной базы может быть даже больше 400 тонн.

Но полезная нагрузка Starship — 100 тонн, от силы 150 тонн. Корабль не сможет доставить одновременно и герметичные модули для базы на шесть человек, и самих этих шестерых.

Быть может, базу нам заранее построят автоматы?

Здесь всплывает другое решение, которое часто описывали в научной фантастике, а теперь и в научпопе.