Човечеството към Марс - списание Как виждате Генерална дирекция за разпространение на науката
Даниел Мартин Рейна
След векове на наблюдение с телескопа и десетилетия изпращане на космически сонди, наближава моментът, когато човешките същества ще стъпят на повърхността на Марс.
"Земята е люлката на човечеството, но не винаги човек живее в люлката." Тези пророчески думи са изречени през 1911 г. от руския физик Констатин Циолковски, считан за баща на космонавтиката. Тогава самото споменаване на Марс вдъхновяваше видения за синкава растителност, граничеща с обширни канали, построени от марсианска цивилизация. Благодарение на космическите изследвания днес знаем, че повърхността на Марс е пустиня от пясък, камъни и лава без следа от живот, поне днес.
Въпреки всичко, поради своята близост и прилика с нашата планета, Марс е първата дестинация, ако един ден напуснем земната люлка. Следвайки съвета на Циолковски, НАСА има сред приоритетите си да отведе хората до червената планета през 2030 г. Дори някои частни компании като SpaceX имат амбициозни планове за колонизация. След векове на наблюдение с телескопа и десетилетия изпращане на космически сонди, наближава моментът, когато хората ще стъпят на повърхността на Марс.
Очарование за Марс
Марс е втората най-близка планета до Земята след Венера. Намира се на около 35 милиона мили от нас в най-близката точка. Започвайки с изобретяването на телескопа през седемнадесети век, астрономите откриват някои от характеристиките му, като например, че той има полярни капачки и че дните му продължават малко над 24 часа. През втората половина на 20-ти век учените изключиха присъствието на напреднали цивилизации на Марс (вж. Как виждаш? № 57), въпреки че някои все още вярваха, че той може да бъде домакин на прости форми на живот. За да се измъкнем от съмнение, съвременните телескопи и спектроскопи вече не бяха достатъчни. Трябваше да отидеш на Марс.
В средата на космическата надпревара за завладяване на Луната, през 60-те години НАСА изпрати няколко сонди (моряците), които прелетяха над червената планета и ни предложиха няколко размазани изображения. Десетилетие по-късно програмата на Викинг на НАСА най-накрая успя да предаде снимки от повърхността на Марс. Тогава трябваше да признаем, че Марс е сух и враждебен свят. През 1997 г. първото офроуд превозно средство, Sojourner, пристигна на планетата, към което през 2004 г. се присъединиха още двама, Spirit и Opportunity. И през 2012 г. кацна роувърът Curiosity, най-модерната машина, която някога е ходила на червената планета.
Марс е очарователен свят. Особеният му червеникав цвят се дължи на наличието на железен оксид на повърхността. Той има най-високата планина в Слънчевата система, планината Олимп, на 22 км височина, както и гигантска система от каньони с дължина над 4500 км, наречена Валес Маринерис (долина Маринер). Средната температура е около –55 ºC. На полюсите може да падне до –150 ºC, но по обяд на екватора може да се повиши до 20 ºC. Годината продължава около 687 земни дни (около 669 марсиански дни), почти два пъти повече от земните. Атмосферата на Марс се състои от 95% въглероден диоксид и е толкова тънка, че атмосферното налягане не достига 1% от земното.
Трудностите при пътуването до червената планета
През 1948 г. Вернхер фон Браун, човекът, отговарящ за ракетата, която отвежда хората до Луната, планира пътуване с пилоти до Марс. Десетилетие по-късно Сергей Корольов, неговият съветски колега, твърди, че крайната цел на съветската космическа програма не трябва да бъде Луната, а Марс.
И така, защо никога не сме изпращали пилотиран кораб до червената планета? Основното препятствие не е разстоянието, а енергията, необходима за извършване на различните орбитални маневри. При пътуване до Луната, която е на 380 000 км разстояние, три четвърти от енергията се изразходва за бягство от земната повърхност и достигане на ниска орбита, на височина от около 300 км. Ако трябва също да стигнете до Марс, да спрете, да кацнете на повърхността му и след това да се върнете на Земята, необходимото количество гориво е огромно.
Това ни води до основно правило за изследване на космоса: цената на мисията се изчислява въз основа на промените в скоростта, необходими за постигане на целта. Тази разлика в скоростите е известна като Delta-V и именно величината, която управлява навигацията през Слънчевата система. Моряците от миналото имаха морски карти с маршрути, за да следват добрите ветрове и да избягват рифовете; днешните инженери на космическите агенции имат карти на Delta-V.
Минималната пътека Delta-V между две елиптични орбити като тези на Земята и Марс е известна като орбита на Хоман. Предложен през 1925 г. от немския инженер и математик Валтер Хоман, той се състои от елипсовидна орбита, която пресича произхода и дестинацията. Орбитата се изчислява по такъв начин, че най-близката й точка до Слънцето (перихелия) съвпада с началната точка - например Земята - и най-отдалечената точка (афелия) съвпада с дестинацията - например Марс. Този тип орбита не се използва само за междупланетни пътувания. Пилотираният космически кораб "Союз", например, следва орбити на Хоман, за да достигне Международната космическа станция (МКС), която обикаля около Земята на височина около 400 км. Орбита на Хоман за прехвърляне не е нито най-късата, нито най-бързата траектория, но е най-икономична.
Тераформиране на Марс
Експертите смятат, че в миналото червената планета е имала климат, доста подобен на този на Земята, с плътна атмосфера и реки и езера. Ако някога червената планета е била синя, може ли този процес да се обърне? Карл Сейгън беше първият учен, който повдигна тази възможност. През 1961 г. Саган предлага да засади водорасли в атмосферата на Венера, за да абсорбира въглеродния диоксид (CO2) и да намали ужасния парников ефект (на Венера температурата не пада под 400 ºC). През 1982 г., в резултат на статия на учения Кристофър Маккей, терминът „тераформиране“ става популярен, за да се отнесе към процесите, необходими за създаване на обитаемост на небесно тяло.