Путь в дальний космос будет не таким, как предлагает Илон Маск, и не в те сроки
27 сентября 2016 года американский предприниматель Илон Маск, глава компании SpaceX, на 67-м конгрессе Международной астронавтической федерации представил доклад о проекте пилотируемых полетов на Марс и его дальнейшей колонизации. Доклад активно обсуждается любителями космонавтики и средствами массовой информации.
Проект Маска далеко не первый. Первым инженерным проектом полета человека на Марс можно считать проект Фридриха Цандера (1924), вторым - Вернера фон Брауна (1949). С началом космической эры работы по "марсианскому проектированию" идут уже в непрерывном режиме. В России в 1960-х годах разрабатывается ТМК - тяжелый межпланетный корабль. В США активизация разработок пришлась на 70-е годы (после лунных экспедиций, на базе созданной для Луны техники).
В 2009 году президент США Барак Обама отменил лунную программу предыдущего президента и заявил о намерении США высадить человека на Марс после 2030 года. Прошло два президентских срока, но конкретно для решения задачи так ничего не было сделано. Проектируются сверхтяжелая ракета-носитель STS и космический корабль "Орион", которые в прессе часто называют марсианскими. Однако это не специфичные для Марса проекты, они достаточно универсальны, пригодны для движения в дальний космос по любому направлению.
Проект полета человека на Марс можно считать начавшимся тогда, когда будет официально названа конкретная дата высадки, обозначены этапы работ и выделены необходимые объемы финансирования. А вот этого пока что нет и в обозримом будущем не предвидится.
Полет на Марс можно разбить на пять этапов - сборка марсианского корабля на орбите Земли, перелет к Марсу, посадка на Марс, жизнь на Марсе, возвращение на Землю. И для каждого этапа есть нерешенные на сегодняшний день проблемы, без адекватного решения которых нет возможности даже приступить к реальному проектированию.
На первом этапе на околоземную орбиту надо вывести около 1000 т груза. В зависимости от типа двигательной установки современные российские проекты предполагают 480 т для высадки на Марс двух человек; по американским - 800-1300 т также для двух астронавтов на Марсе; по проекту Маска - 550 т для высадки на Марс 100 человек. Можно сравнить выводимую массу с массой Международной космической станции (МКС) - 420 т и вспомнить, что МКС собиралась "всем миром" в течение 20 лет. Другой ориентир по выводимой массе - общая интенсивность запусков в космос. В 2015 году всеми странами в космос выведено 970 т, из которых в США - 230 т (в пересчете на низкую околоземную орбиту).
Проблемы второго этапа - надежность и радиация. На МКС проблема надежности решается доставкой запчастей грузовыми кораблями и возможностью экстренной эвакуации экипажа. Для межпланетного полета эти способы неприменимы. Требование о возможности спасения экипажа на всех этапах полета определяет необходимость одновременной отправки двух-трех кораблей. Придется обеспечить дублирование жизненно важных устройств. У Маска эта проблема не рассматривается и не упоминается.
Экипаж марсианских кораблей большую часть времени (или, по Маску, всю оставшуюся жизнь) будет находиться вне радиационных поясов Земли - естественной защиты от космического излучения. На данный момент известно, что вне радиационных поясов можно работать месяц - риск будет допустимым. Если больше - нужна защита, по которой точных данных нет. Выход - проведение достаточно большой серии биоэкспериментов вне радиационных поясов. Но пока такие эксперименты не планируются. В проекте Маска радиационный риск игнорируется.
Проблема третьего этапа - посадка на Марс аппарата большой массы. Корабль можно посадить с использованием только ракетных двигателей. Но в таком случае значительно возрастает масса спускаемого аппарата и далее по цепочке и экспоненциально - все массы системы. Поэтому практика посадки на Марс (максимальный вес 900 кг - аппарат "Кьюриосити") включает аэродинамическое торможение, торможение парашютом, ракетное торможение. Аэродинамическое торможение в проекте Маска - только за счет корпуса, что явно недостаточно. Необходим специальный экран, который был у всех марсианских спускаемых аппаратов и который в проекте Маска не предусмотрен.
Основная проблема четвертого этапа - жизнеобеспечение. Илон Маск предполагает "полную рекуперацию", то есть повторное использование всех ресурсов, кругооборот веществ, как это происходит на Земле. Ближе всего к реализации этой идеи подошли в рамках проекта "Биосфера-2". В 1991-1993 годах восемь испытателей жили в герметическом пространстве объемом 200 тыс. куб. м (в 100 раз большем, чем объем марсианского корабля Маска). Эксперимент не был удачным - сразу возник серьезный дефицит кислорода, чрезмерно размножились насекомые и микроорганизмы. Были выявлены острые проблемы психологической совместимости.
Для последнего этапа - возвращение на Землю - возникают все те же нерешенные проблемы и существенно возрастают сложности обеспечения надежности из-за того, что старт теперь на Марсе, где готовить технику к полету много сложнее.
Перечисление технических проблем не является доказательством невозможности осуществления проекта. Но это справедливо только для теоретических построений, когда от деталей можно отмахнуться: "Кто-нибудь что-нибудь придумает". На практике именно в деталях и прячется дьявол, закрывающий весь проект.
В своем докладе Илон Маск не обозначил стоимость первой высадки человека на Марс, однако названная дата высадки - 2024 год - позволяет оценить стоимость первого полета на Марс, так как он должен опираться на современную экономику и технологии. В литературе распространена оценка стоимости высадки двух человек на Марс в 500 млрд долл. Разумеется, цифра может сильно варьироваться в зависимости от схемы перелета, но порядок именно таков.
Ее можно подтвердить сравнением со стоимостью высадки двух человек на Луне - 150 млрд долл. в современных ценах. Илон Маск, по данным Forbes, располагает 20 млрд долл. Бюджет NASA - 19 млрд долл. в год. Откуда взять деньги на проект, не сказано, автор отделался шуткой. Шуткой можно дать и итог оценки экономики проекта. Рассказывают, что как-то Наполеон спросил коменданта крепости: "Почему меня не встретили салютом?" - "На это есть 21 причина. Во-первых, у нас нет пороха, во-вторых..." - "Достаточно", - сказал Наполеон.
Концептуально проект не дает ответа на вопрос: "Зачем?" Что будут делать миллион колонистов на Марсе? Только выживать в крайне трудных и некомфортных условиях. Сверхзадача "создать запасную планету" не решается принципиально из-за радиации и отдаленности от Солнца. Кроме того, те угрозы для своего существования, которые несет цивилизация в себе (война, пандемия), никуда не денутся и на Марсе.
Внешние угрозы, из которых всерьез можно рассматривать только столкновение с большим астероидом, могут быть с меньшими затратами и более эффективно парированы не строительством "бомбоубежища" на Марсе, а созданием соответствующей системы обнаружения опасных небесных тел и выработки мер по изменению их траектории. Помимо этого со значительно меньшими затратами мы можем поставить и решить задачу "создания запасных мест обитания" за счет формирования больших поселений-станций в космическом пространстве. Население этих станций будет решать прикладные задачи работы в космосе и иметь условия жизни лучшие, чем на Земле.
Сказанное отнюдь не закрывает путь в дальний космос. Просто он будет не такой, как предлагает Илон Маск, и не в те сроки. Вехи движения в космос - это малые тела Солнечной системы. Луна, астероиды, спутники планет - это доступные источники внешних ресурсов. А планеты останутся спортивными рубежами, высадка на которые требуется только для установки флага. Их исследования - дело автоматов.
Проект Маска - демонстрация чрезмерной самонадеянности человека, представлений о том, что в угоду ему в будущем перестанут действовать законы физики и правила математики. Этого не случится, движение в космос будет поэтапным и медленным. Энтузиастам придется потерпеть.
Иван Михайлович Моисеев - руководитель Института космической политики, научный руководитель Московского космического клуба, эксперт фонда "Сколково", член Экспертного совета при правительстве РФ.
