Курс на Марс. Самый реалистичный проект полета к Красной планете

За пятнадцать лет, миновавших с первой публикации «Курса на Марс», произошло множество событий. На Красную планету была запущена серия автоматических станций, включая «Марс Пасфайндер» (Mars Pathfinder) и «Марс Глобал Сервейор» (Mars Global Surveyor) в конце 1996 года, «Марс Полар Лэндер» (Mars Polar Lander) и «Марс Клаймэт Орбитер» (Mars Climate Orbiter) в 1999 году, «Марс Одиссей» (Mars Odyssey) в 2001 году, «Спирит» (Spirit), «Оппортьюнити» (Opportunity) и «Марс Экспресс» (Mars Express) в 2003 году, «Марс Реконнэйсенс Орбитер» (Mars Reconnaissance Orbiter) в 2005 году и «Феникс» (Phoenix) в 2007 году. Все эти миссии, за исключением запущенных в 1999 году, были выполнены или продолжаются очень успешно. В результате наши знания о Марсе многократно приумножились.

Сейчас мы знаем наверняка, что Марс в прошлом был теплой и влажной планетой, на поверхности которой плескались не только озера и реки, но и целые океаны, знаем, что активная гидросфера Марса существовала порядка миллиарда лет – жизнь на Земле зародилась за время в пять раз меньше, если считать от момента появления жидкой воды. Таким образом, если верна теория о том, что жизнь – это естественное явление, со временем возникающее благодаря химическим процессам там, где есть жидкая вода и различные минералы, тогда на Марсе должна была зародиться жизнь.

Более того, мы знаем многое о том, что сейчас вода на Красной планете присутствует в виде льда или замерзшей грязи, а некоторые участки Марса размером с континенты, по оценкам, содержат в себе более 60 % воды, если считать по весу. В дополнение к этому мы узнали, что на Марсе есть жидкая вода, но не на поверхности, а под ней, где влага нагревается теплом из недр планеты и создает среду, подходящую для жизни. Мы нашли места, где грунтовые воды выходили на поверхность и стекали по склонам кратеров в последние десять лет. Над входами в марсианские пещеры мы обнаружили метан, который может быть признаком наличия микробной жизни под поверхностью планеты. Это указывает на существование жизни или по крайней мере среды, пригодной для жизни. Так или иначе, перечисленные находки помогают определить будущие места высадки астронавтов, где можно будет провести бурение и получить образцы воды, которые помогут нам узнать правду о природе, распространении и возможном разнообразии жизни во Вселенной.

Помимо прочего мы составили карту полезных ископаемых и топографическую карту Марса на основе данных с орбитальных аппаратов, сфотографировали его достаточно детально, чтобы у нас была возможность найти наши автоматические роверы и управлять ими, а также чтобы выбрать идеальные места для посадки и разработать маршруты для будущих исследователей.

Теперь мы знаем, почему и куда мы должны двигаться. Но предпринимаем ли мы что-то для этого? Пока нет. На фоне выдающихся успехов автоматической программы исследования Марса, достигнутых за последние пятнадцать лет, поразительно выглядит отсутствие результатов пилотируемой космической программы НАСА. Эту мысль следует подчеркнуть. Если не считать данных, получаемых от автоматических аппаратов, НАСА сегодня готово к отправке астронавтов на Марс так же плохо, как в 1996 году.

Как такое возможно? Чаще всего звучит ответ о недостатке денежных средств. Якобы, если бы НАСА получало такое же щедрое финансирование, как в эпоху программы «Аполлон», то мы бы увидели большие достижения пилотируемой космонавтики. Однако это не оправдание. Дело в том, что в пересчете на сегодняшний курс средний бюджет НАСА между 1961 годом (когда президент Кеннеди в своей речи анонсировал программу «Аполлон») и 1973 годом (когда была запущена миссия «Апполон-Скайлэб») составлял 19 миллиардов долларов в год, то есть почти столько же, сколько выделяют НАСА сейчас, и сохраняется на том же уровне примерно с 1990 года.

Так же неверно и то, что НАСА в эпоху «Аполлона» способно было достичь большего в области пилотируемой космонавтики, поскольку агентство уже добилось значительных результатов в изучении космоса, используя автоматические аппараты. Фактически тогда беспилотная исследовательская программа развивалась динамичнее, чем в последние пятнадцать лет, поскольку было запущено около сорока лунных и планетных зондов. Если мы сопоставим равные по времени периоды – с 1961 по 1975 год и с 1996 по 2010 год, мы обнаружим, что десять ранних запусков марсианских зондов НАСА, восемь из которых оказались успешными, незначительно превосходят недавние девять запусков, из которых успешными оказались семь.

Да, бюджет НАСА и вправду в 1960-е годы составлял значительную часть государственных расходов, но не потому, что НАСА было богаче, а потому что нация была малочисленнее и беднее. В 1960-е годы население Америки составляло 60 % от нынешнего, а валовой национальный продукт страны – 25 % от современного. Вряд ли это были лучшие условия для миссии «Аполлон».

Кроме того, технологии, доступные Америке полвека назад, в значительной степени уступали тем, что мы имеем сегодня. Люди, создававшие «Аполлоны», пользовались для вычислений логарифмическими линейками, позволявшими выполнять одно действие в секунду, а не компьютерами, работающими в миллиард раз быстрее. Однако за восемь лет удалось решить все необходимые задачи, чтобы от запуска беспилотного аппарата дойти до отправки человека на Луну и возвращения его на Землю.

Эта книга подробно объяснит с технологической точки зрения, почему сегодня мы намного лучше подготовлены к отправке людей на Марс, чем были подготовлены к полету на Луну в 1961 году. Но тогда люди достигли цели за восемь лет, а мы топчемся на месте уже тридцать пять.

Поэтому возникает вопрос: что же такое было у НАСА тогда, чего не хватает сейчас?

Ответ – способность выделять главное.

Под способностью выделять главное я подразумеваю способность определить, чего же на самом деле мы собираемся достичь, устремиться к этой цели, разработать план действий и выполнить его.

В эпоху миссии «Аполлон» американская пилотируемая космическая программа выполнялась именно так. Цель была ясна – нужно доставить людей на Луну и вернуть домой до конца десятилетия, – и к ней стремились изо всех сил. Соответственно, чтобы достигнуть цели в срок, был разработан план, для выполнения плана был придуман дизайн космических аппаратов, для создания космических аппаратов были усовершенствованы технологические процессы, а затем аппараты были построены, а миссии запущены.

Автоматическая космическая программа в то время выполнялась по тому же принципу и так же продолжается. Именно поэтому она дает беспрецедентные результаты.

Беспилотная исследовательская программа оказалась такой успешной вовсе не потому, что она выполняется роботами. Она обязана своим успехом тому факту, что люди, которые ее проводят, пользуются головой.

В отличие от автоматической пилотируемая космическая программа НАСА проводится абсолютно неразумно. Вместо того чтобы создавать именно то оборудование, которое помогло бы следовать плану, для пилотируемой программы сначала разрабатывают какие-то приборы, а потом ищут им применение. Так, шаттлы были разработаны, когда не было четкого понимания, для чего они нужны, и поэтому космические челноки сыграли столь малую роль в исследовании космоса.

Международная космическая станция (МКС) была задумана, чтобы оправдать использование шаттлов. Но решение строить ее с помощью шаттлов очень увеличило затраты и риски, связанные с этой программой, чрезмерно усложнило конструкцию станции, ограничило ее размеры и привело к появлению громоздкой последовательности запусков для строительства новых модулей в течение двадцати лет. Более простой, но при этом более крупный «Скайлэб» был разработан и построен за четыре года и запущен за один день. Кроме того, сама по себе МКС не имеет разумной цели, сопоставимой с затратами на станцию, рисками и временем, которое тратит НАСА на обслуживание проекта. Такая мрачная оценка, ранее непризнанная, стала очевидной из-за последовавшей 1 февраля 2003 года катастрофы шаттла «Колумбия». Резко критикуя НАСА, председатель комиссии по расследованию несчастного случая адмирал Гарольд Геман объявил, что если американцы должны принять затраты и риски полетов человека в космос, то нужно иметь цели, сопоставимые с этими затратами и рисками. В ответ администрация президента Буша даже не попыталась поискать аргументы в пользу того, что МКС отвечает этому требованию. Вместо этого администрация президента выступила с инициативой, чтобы как-то оправдать пилотируемую программу НАСА, и предложила возвращение на Луну не позднее 2020 года.

Несмотря на то что полет на Луну действительно интереснее, чем экспедиции на станцию на низкой околоземной орбите и производство образцов урины и стула – с помощью которых ученые следят за стремительным ухудшением психологического состояния человека при нулевой силе тяжести (что совершенно необязательно, поскольку любой компетентный разработчик миссии на Марс задействовал бы искусственную гравитацию на борту своего межпланетного корабля, чтобы избежать вреда для человеческого здоровья, – конечно, так, чтобы не перегрузить конструкцию корабля и не повредить исследованиям), все же идея не выдерживает проверку на рациональность. В конце концов, мы были на Луне шесть раз. На Землю доставили более 300 килограммов лунного грунта, а какую-то заинтересованность в нем демонстрируют всего несколько человек. Общее представление о лунной геологии мы уже составили, дело в основном за деталями. Более того, тема эта интересна ограниченному кругу людей, в сущности, она не так значительна в сравнении с вопросами возникновения и принципиальной природы жизни, которые, возможно, позволит решить миссия на Марс. А что до славы и блеска государства, отношения к нему собственных граждан и других народов, повторного подтверждения нашей готовности встретиться с новыми испытаниями, интересно, какое впечатление складывается об Америке, если высочайшая цель нашей космической программы – повтор миссии, успешно завершенной примерно полвека назад.

Несмотря на описанное выше, есть и более значительная проблема: то, что цель эта вовсе не настоящая. По сути это была попытка создать запах мяса, не приготовив бифштекс, поскольку, заявив в 2004-м о планах на 2020-й, НАСА могло не предпринимать никаких действий за то время, пока Буш был у власти, даже если учитывать второй срок. Таким образом, по прошествии дополнительных пяти бушевских лет не было построено никакого оборудования для лунной миссии, после чего мнимая программа была передана администрации Обамы, которая ей и вовсе не занималась.

Предсказуемо, что осиротевшая, не имеющая ни политической защиты, ни какой-нибудь важной и значительной цели программа была отменена. На ее место администрация Обамы сначала выдвинула концепцию «подвижного пути», не имевшую даже претензии на цель. Затем, когда стало понятно, что идея слишком абсурдна для того, чтобы Конгресс ее рассматривал, своевременно обнародовали, а потом забыли псевдоцель по достижению одного из околоземных астероидов к 2025 году (то есть к такому сроку, чтобы нынешним политикам ничего не пришлось предпринимать). Однако раз уж существуют двадцать семь «качающихся» голосов выборщиков из Флориды, администрация Обамы обнародовала причудливый набор новых проектов, включая предложение потратить несколько миллиардов долларов на восстановление стартовых площадок для шаттлов – хотя шаттлы уже не запускают, разработку высокомощного электрического стартового ускорителя, работающего без использования крупного космического ядерного реактора, строительство орбитальной дозаправочной станции для обслуживания межпланетных кораблей, которых пока не существует, и создание космической капсулы, которая поможет астронавтам спускаться с орбиты, но не отправляться на нее.

Ни один из этих странных проектов не служил сколько-нибудь стоящей цели, не только потому что из них невозможно собрать функциональную комбинацию, но и потому что им нечему служить – цели не существует. Без сомнения, все эти проекты будут отменены, не оставив после себя ничего полезного, когда закончится президентский срок Обамы, если не раньше. И мы снова вернемся в отправную точку, потратив от 40 до 80 миллиардов долларов и от четырех до восьми лет.

Без откровения свыше народ необуздан

Американский народ хочет получить и заслуживает космическую программу, которая имеет какую-нибудь достойную цель. Но, чтобы назвать цель настоящей, у нее должны быть не только «логические обоснования», а причины.

Существуют реальные и жизненно важные причины, по которым мы должны стремиться на Марс. Это ключ к секрету жизни во Вселенной. Это вызов, который вдохновит миллионы молодых людей заняться наукой и инженерным делом, и, приняв его, мы вновь подтвердим, что миссия нашей нации – быть первопроходцами. Это дверь в будущее, рубеж нового мира, планета, которая может быть обжита, первый шаг для человечества к покорению космического пространства, с неограниченными ресурсами или стремлениями по мере продвижения все дальше и дальше в безграничной Вселенной.

Ради науки, ради вызова, ради будущего – вот ради чего мы должны лететь на Марс.

Единственный значительный аргумент против инициативы по запуску человека на Марс – это утверждение, что мы этого сделать не можем. Однако оно полностью ошибочно.

Нам бы понадобилась тяжелая ракета-носитель, которой у нас нет, сказали бы оппоненты, и на создание одной такой ушла бы огромная сумма денег и большое количество времени – 36 миллиардов долларов и двенадцать лет, по сообщению экспертной комиссии по полетам человека в космос при администрации президента Обамы. Это не лишено смысла. Мы запустили нашу первую тяжелую ракету-носитель «Сатурн-5» в 1967 году, следуя пятилетней программе развития, в рамках которой мы должны были создать ракету-носитель, чтобы программа продолжалась. Сегодня мы точно знаем, что нужно делать. Что касается расходов, президент компании SpaceX Илон Маск торжественно объявил экспертной комиссии, что он хотел бы разработать ТРН для вывода на орбиту около 100 тонн груза, заключив контракт при фиксированной цене в 2,5 миллиарда долларов. Этому заявлению хочется верить, поскольку в SpaceX совсем недавно построили и запустили ракету среднего класса грузоподъемностью 10 тонн стоимостью в 300 миллионов долларов. А у «Локхид Мартин» (Lockheed Martin), аэрокосмического гиганта, ранее возглавляемого председателем экспертной комиссии Норманом Августином, есть проекты моделей ТРН, работу над которыми оценивают в 4 миллиарда долларов.

Также оппоненты указывают на то, что пилотируемому марсианскому спускаемому аппарату понадобится огромный парашют, гораздо более крупный, чем мы когда-либо раньше использовали. Огромный парашют? Если мы отправили человека на Луну, разумеется, мы можем создать большой парашют. Или если бы мы решили бы обойтись без него, мы бы могли использовать парашют более скромного размера и завершить торможение при посадке с помощью ракетных двигателей.

Недоброжелатели могут сказать, что путь до Марса слишком долог и нам придется отложить старт до тех пор, пока мы не придумаем принципиально более совершенные типы космических двигателей, позволяющие сократить время полета. Это неверно. Используя существующие химические ракетные двигательные установки, мы можем добраться от Земли до Марса за шесть месяцев, фактически аппарат «Марс Одиссей» именно это и сделал в 2001 году. Люди способны выдержать такое путешествие. По сути, это стандартный тур, в котором побывало множество астронавтов и космонавтов во время полетов на станцию «Мир» и МКС.

Нам бы понадобился ядерный реактор, чтобы поддерживать существование базы на поверхности Марса, а у нас такого нет, сказали бы недоброжелатели. Но мы использовали в быту первый ядерный реактор в нашей стране, установленный на подводной лодке «Наутилус», в 1952 году, а законы физики мало изменились с тех пор. Мы использовали ядерную энергию до того, как появился цветной телевизор, реактивный пассажирский самолет или кнопочный телефон. Ядерные реакторы – это технологии 1940-х годов. Конечно же, мы в состоянии построить маленький реактор, который будет питать марсианскую базу.

Космические лучи, солнечные вспышки, влияние невесомости на здоровье, психологические нагрузки, пылевые бури, системы поддержания жизни, превышение расходов – список предполагаемых препятствий, выдвигаемых скептиками можно продолжать и дальше. Они неправы по каждому пункту.

В этой книге я вам это докажу. Я в деталях изложу план исследования Марса человеком на ближайшее будущее, который развеет или решит каждую из описанных проблем, используя известные нам технологии.

Изучение Марса – задача не для будущих поколений. Это задача для нашего поколения.

Как в 1776 году писал Томас Пейн, в наших силах начать новый мир.[3]

Давайте сделаем это.