Колонизация Марса: 6 технологий, которые предстоит освоить

Проблемы жизнеобеспечения в Mars One и NASA собираются решать единым комплексом, который называется ECLSS (Система жизнеобеспечения и контроля окружающей среды). Вода на Марсе есть – в основном, в виде льда, который сосредоточен в полярных шапках и под поверхностью.

Проект Mars One планирует добывать ее из грунта: вытапливать лед из почвы, конденсировать пар, а сухую почву возвращать на поверхность планеты. По расчетам, каждый марсоход будет способен доставлять за раз 60 кг почвы, а один ECLSS – вырабатывать 365 кг кислорода и полторы тысячи литров воды за 365 дней.

Генерировать кислород для дыхания можно будет только из воды. В марсианской атмосфере он содержится в сверхмалом количестве – немногим более 0,1%.

Чтобы создать пригодный для дыхания воздух, нужен будет также азот. Организаторы миссии Mars One планируют добывать его из марсианской атмосферы, а затем закачивать в жилые помещения.

С источником электричества тоже более-менее определились: и SpaceX, и Mars One собираются использовать энергию, полученную с солнечных батарей. Однако никаких расчетов, сколько батарей необходимо для миссии, еще не озвучивали.

Возить еду с Земли – дорого и бесперспективно. Колония сможет существовать только в том случае, если сама будет обеспечивать себя едой. Однако земные растения не предназначены для выращивания в марсианской почве, что создает огромный простор для развития биотехнологий.

В программе Mars One идут эксперименты по выращиванию овощей в симуляторе марсианского грунта. К 2017 году биотехнологи проекта научились выращивать картофель, морковь, зеленый горошек, бобы, редис и помидоры.

Еще более приближенный к реальным условиям эксперимент по выращиванию картофеля провело NASA совместно с Международным центром картофеля (CIP): клубни высаживали при низком давлении, высоком уровне CO2 и солнечной радиации.

Выяснилось, что картошка на Марсе расти может, но почву нужно разрыхлить и удобрить. Основная задача биотехнологов на этом этапе – найти способы повысить урожайность в марсианском грунте.

Растениям необходимы питательные вещества, которые содержатся в органических отходах, но требуют переработки. Для этого Имперский колледж Лондона ведет эксперименты по выращиванию в марсианской почве бактерий, а в миссии Mars One работают с дождевыми червями, которые будут рыхлить почву и также перерабатывать удобрения.

Атмосфера на Марсе есть, но состоит она преимущественно из углекислого газа и значительно более разрежена по сравнению с земной. Но скафандры, которые используются на МКС, для Марса не подойдут: они не предназначены для длительного пребывания и работы на поверхности другой планеты.

В NASA уже несколько лет ведутся разработки новых костюмов. В них предусмотрены системы вывода углекислого газа и испарения воды. Последняя нужна для того, чтобы регулировать температуру тела марсонавта, а также генерировать воздух для дыхания.

Агентство параллельно разрабатывает два варианта скафандров: для работы на орбите (модель PXS) и на поверхности планеты (Z-2). Важная деталь этих костюмов – возможность настраивать размер плечей и талии, чтобы скафандр плотно сидел на разных фигурах. Разработчики PXS подчеркивают, что «плечики» для него можно будет печатать на 3D-принтере прямо на орбите.

Еще одна модель скафандра разработана в этом году группой ученых и студентов Калифорнийского университета в Беркли. Она предназначена специально для «синих воротничков» – тружеников, которые будут выполнять физическую работу. По заверению разработчиков, он выдержит ежедневную работу по 7-8 часов в условиях постоянно меняющейся погоды.

Технологически он отличается от разработок NASA: весь кислород находится под давлением в шлеме, изолированном уплотнителем на шее. Если в нижней части скафандра образуется брешь, у космонавта будет больше времени, чтобы ее заделать. Ну и работать удобнее, конечно.

Скудный рацион питания, микрогравитация, длительное пребывание в тяжелых условиях и отсутствие врачей узких специальностей – вот что ждет колонизаторов на Марсе. По оценкам NASA, самыми распространенными проблемами у астронавтов станут травмы костей, атрофия мышц, проблемы с вестибулярным аппаратом и потеря зрения. Еще более сложной проблемой станет радиация – как минимизировать ее воздействие, пока не знает никто.

Диагностика на Марсе абсолютно немыслима без применения современных технологий – в первую очередь, высокоточных датчиков, которые смогут «снимать» сотни и тысячи показателей, анализировать большие объемы данных в динамике с учетом индивидуальных характеристик пациента. По счастью, именно сейчас подобные технологии на стыке медицины и Big Data начали развиваться у нас на Земле – правда, большинство из них еще не показали своей эффективности.

Жамиля Каменева, директор по развитию бизнеса и маркетингу Konica Minolta Business Solutions Russia:

Эти проблемы можно решить с помощью мобильных диагностических комплексов, карманных устройств и точной медицины. Уже сейчас появляются комплексные и компактные диагностические решения – от ультразвуковых систем до систем цифровой рентгенографии, которые собирают и анализируют медицинские данные пациента. Системы прогнозной аналитики позволят определить диагноз пациента (точность диагноза таких решений сейчас – уже около 75%, согласно данным BioMed Central), а интеллектуальный помощник типа Siri, Alexa или Cortana скорректирует лечение относительно индивидуальных характеристик больного.

Первый марсоход NASA «Соджорнер» был запущен еще в 1996 году, и был похож на солнечную батарею на колесиках. После него были «Спирит» и «Кьюриосити», гораздо более мощные и функциональные – но для колонизации не годятся и они. В новой миссии марсоходам отведена роль передвижного робота на все случаи жизни.

Миссия Mars One предполагает, что марсоход будет оборудован роботизированной рукой. Он поможет найти удачное место для поселения, измерит количество воды в грунте, развернет солнечные батареи, присоединит воздуховод системы жизнеобеспечения к жилым блокам и будет перетаскивать грунт для добычи воды. Пока ни NASA, ни SpaceX не представили новые версии марсоходов, а у Mars One готов лишь концепт – и он, если честно, совсем не впечатляет.

Артур Мурадян, исполнительный директор транспортной компании Traft:

Проблема, которая стоит перед марсоходами — экономия топлива и времени при условии, что на поверхности планеты очень сложная поверхность, которая не позволяет проложить простой прямой маршрут от точки А к точке Б. Серьезные перепады и обилие каньонов вынуждают прокладывать сложные обходные пути, потому что на сегодняшний момент колесная база даже самых продвинутых «внедорожных» марсоходов не позволяет им преодолевать сложные преграды в виде высоких камней и ям. Вероятно, вопрос будет правильно решить с помощью условной пневмоподвески, которая будет увеличивать клиренс марсохода при подъезде к особо высоким барьерам.

Строительные технологии, освоенные на земле, не найдут применения на Марсе – здесь не будет такого разнообразия строительной техники и материалов. Для того, чтобы поселенцам было, где жить, проект Mars One планирует доставить на планету жилые блоки, собранные на Земле. Внутри них можно будет строить перегородки и этажи, выводить в нужных местах розетки, предусмотрены и «зоны влажности» – кухня и душ.

Однако вопрос строительства помещений на Марсе в любом случае возникнет перед каждой из экспедиций. В апреле этого года ученые Калифорнийского университета в Сан-Диего провели ряд экспериментов с симулятором марсианского грунта.

Они выяснили, что при высоком давлении почва Марса превращается в строительный материал более прочный, чем армированный бетон. Но главное: гранулам марсианского песка не нужно никаких примесей, чтобы держаться вместе.

К разработке строительного материала присоединилось NASA. Летом агентство устроило конкурс на создание кирпичей из переработанного пластика с общим призовым фондом в 201 тысячу долларов. Шесть команд подготовили свои проекты кирпичей и распечатали их на 3D-принтере. Вот только от солнечной радиации на Марсе они не защитят.

Все миссии, объявившие свои программы по освоению Красной планеты, пока по-разному подходят к проблеме. Mars One сразу строит фантастические картины колонизации, SpaceX фокусируется на снижении стоимости «билета» на корабль, а NASA вообще собирается оставить своих астронавтов на орбите с возможностью «вылазок» на планету. Планы Роскосмоса пока выглядят самыми осторожными.

Госкорпорация подчеркивает, что ни к 2025, ни к 2030 году полеты на Марс не будут возможны: защиту от радиации, взлет и посадку нужно будет отработать на Луне. Но это неважно – главное, что люди снова обращают свои взгляды в космос.