Как выжить на Марсе - Роберт Зубрин 2 стр.

Эллипс Гомана — это частный случай более общего понятия, известного как «орбита соединения». Древние астрологи со своим геоцентрическим восприятием мира полагали, будто Марс находится в «противостоянии» с Солнцем, когда эти два тела располагаются по разные стороны Земли, и что Марс в «соединении» с Солнцем, когда оба они располагаются с одной стороны. Последнее бывает, когда Марс находится за Солнцем (если наблюдать за ним с Земли), и это же пункт назначения Марса на его орбите в момент начала перелета с Земли по траектории Гомана. Космические инженеры XX века из лаборатории реактивного движения НАСА, очевидно, глубоко погрузились в астрологические бредни и назвали траекторию Гомана и ей подобные «орбитами соединения». С тех пор это название к ним и прилипло.

Ясно, что эллипс Гомана не единственная орбита соединения. Если залить в бак побольше топлива, то эллипс можно увеличить таким образом, что афелий окажется за орбитой Марса. В таком случае траектория перелета не будет касаться орбиты Марса, а пересечет ее в двух точках: при выходе за ее границы и при возвращении в них. Например, если вы покинете Землю в положении «6 часов» относительно Солнца, то сможете достичь Марса в положении не «12 часов», а «1 час» или «11 часов». Если, с вашей точки зрения, планеты и корабль движутся против часовой стрелки, то путь от положения «6 часов» к положению «1 час» окажется короче, чем полуэллипс Гомана, а от положения «6 часов», пересекая орбиту Марса и затем возвращаясь к ней в положении «11 часов», — длиннее. Оба эти маршрута до сих пор называют орбитами соединения. Но первый, более быстрый, маршрут известен как орбита соединения 1 типа, а второй — 2 типа.

В сравнении с траекторией Гомана, орбита соединения 1 типа имеет один недостаток: для нее требуется больше топлива. Но она же дает и преимущество в виде более короткого путешествия: скажем, 6 месяцев в один конец вместо 8,5. Таким образом, она является предпочтительным вариантом для межпланетного перелета. Орбита соединения 2 типа также требует больше горючего, чем перелет Гомана, но к тому же еще и увеличивает время путешествия до 11 месяцев.

То есть вот вам подсказка: если не хватает денег, выбирайте эллипс Гомана. Это самый дешевый вариант полета. Если же у вас есть лишние пиастры или вы работаете на того, у кого они есть, выбирайте 1 тип. Но не позволяйте себе даже думать о 2 типе, иначе придется заплатить бо́льшие деньги за более длинный перелет. Иногда корабли летают по орбите 2 типа, поскольку этого требует их стартовое расписание, но вам ее следует избегать.

Это возвращает нас к вопросу о паромах. Давным-давно в чьем-то мозгу родилась светлая идея о целесообразности запуска на постоянную орбиту между Марсом и Землей одного или нескольких больших межпланетных паромов. Единожды стартовавшие, эти огромные обитаемые отсеки не нужно будет запускать снова и снова. Тогда люди смогут путешествовать, просто добравшись до них в маленькой и быстрой капсуле «такси», выстреливающей с Земли или с Марса в то время, когда паром пролетает рядом. Помимо риска пропустить момент встречи (у вас есть только одна попытка), идея звучит неплохо, но содержит и некоторые шероховатости. Например, перелет Гомана в один конец занимает 8,5 месяца; то есть полет туда и обратно — 17 месяцев. Это время нельзя синхронизировать с 12‑месячным орбитальным периодом Земли. Таким образом, если бы корабль стартовал с Земли по эллипсу Гомана и вернулся по нему же, то он бы просто не застал Землю на том же месте. Поэтому космические паромы по эллипсу Гомана не летают. Чтобы вернуться к Земле через 24 месяца после старта и, таким образом, снова встретиться с родной планетой, паром мог бы использовать высокоэнергетическую орбиту, выходящую далеко за орбиту Марса. Но при этом план полета между Землей и Марсом включал бы в себя как короткий отрезок 1 типа, так и длинный 2 типа. Каждый из них может входить как в маршрут отлета, так и в маршрут возвращения, но в результате пассажиры, летящие либо туда, либо обратно, застрянут на тихом ходу. Более того, если станция с двухгодичным периодом обращения будет каждый раз встречаться с Землей, она окажется несинхронизированной с орбитой Марса, период которого составляет 23 месяца. Итак, чтобы такая транспортная система работала эффективно, нужно несколько паромов, каждый из которых подходит к Земле в разные моменты времени и используется для выполнения рейса Земля — Марс один раз в шесть-семь лет.

Поскольку все орбиты требуют большего реактивного импульса, чем перелет Гомана, дополнительное ускорение для выхода на среднеэнергетическую орбиту соединения 1 типа (или 2 типа) выглядит относительно скромно (если вы не пытаетесь покрыть путь в один конец менее чем за пять-шесть месяцев). Если же вы действительно хотите попасть на Марс как можно быстрее (допустим, за три и менее месяца), то нужно использовать высокоэнергетические орбиты. Но это отнюдь не практичный выбор для космического корабля, располагающего химическими (со скоростью истечения реактивной струи около 4,5 км/с) или даже термоядерными (со скоростью истечения 9 км/с) двигателями. Вместо них требуются более современные системы — например, ядерно-электрический ионный привод (скорость истечения 50 км/с и более). Проблема с этими ультравысокоэнергетическими орбитами состоит в том, что максимальная скорость на них выше скорости освобождения из Солнечной системы! То есть, если этот привод выйдет из строя после ускорения, но до торможения, то судно окажется на пути в бесконечность с билетом в один конец.

На диаграмме из древнего документа НАСА показан план экспедиции к Марсу по орбите противостояния. Обратите внимание на длительное время перелетов, абсурдно короткое время стоянки и жаркий пролет внутри орбиты Венеры, которым экипаж насладится в полной мере на обратном пути. Что курили эти ребята? (Предоставлена НАСА)

Последний тип перелета, который стоит кратко упомянуть, — это орбита противостояния. При ее использовании полет на Марс делится на две неравные части. Одной из них может быть орбита соединения, но второй служит траектория, проходящая через внутреннюю область Солнечной системы (примерно на расстоянии Венеры от Солнца), — чтобы резко завернуть корабль и направить его к Земле, находящейся с той же стороны от Солнца, где был Марс в момент старта. Поэтому такая траектория и называется орбитой противостояния — по аналогии со старыми геоцентрическими понятиями астрологов из лаборатории реактивного движения.

Орбита противостояния требует большего импульса, чем любая орбита соединения, а один из ее отрезков очень длинный — он продолжается от 14 до 15 месяцев. Более того, действие радиации и теплового излучения на пассажиров и экипаж при пролете внутри орбиты Венеры близко от Солнца (так называемая венерианская прожарка) может оказаться пагубным. Короче, это очень плохой план, поэтому в наши дни его почти не используют. Разработанный мечтателями из НАСА в XX веке, он уменьшает время полета на Марс за счет обратного пути, поскольку отпадает необходимость сидеть на Красной планете и ждать разрешения старта по орбите соединения. В старые добрые времена лететь по последней означало две траектории 1 типа в оба конца с 18‑месячной стоянкой на Марсе. Или один полугодовой полет на Марс и один 14‑месячный — обратно, но при этом на самой Красной планете вы могли провести только месяц. Однако, поскольку весь смысл перелета на Марс заключался в том, чтобы исследовать его (а для этого требуется время), второй вариант был нерациональным даже в те далекие времена первооткрывателей. Компенсирующее преимущество обратной траектории по минимизации времени нахождения вдали от дома звучит вообще абсурдно: в конце концов, если главным критерием удачной миссии для вас является быстрое возвращение домой, так лучше здесь и оставайтесь!

В любом случае, вы летите на Марс, чтобы там остаться. Поэтому выбирайте орбиту соединения.

2. Как выбрать космический скафандр

Если вы следовали моим советам, то сейчас уже находитесь на Марсе, целы и невредимы, обзавелись некоторыми полезными знакомствами и небольшой заначкой на первое время. Отлично. Тем не менее для процветания на Марсе вам предстоит принять еще много важных решений. Первым встает вопрос одежды.

В одной старой поговорке землян говорится: «Встречают по одежке…» Это особенно важно на Марсе. Не будем тратить время на обсуждение вашего домашнего одеяния, поскольку принципы его подбора не сильно меняются от планеты к планете. Но, поскольку самые прибыльные возможности на Красной планете включают в себя работу за пределами жилых модулей, вы быстро столкнетесь с необходимостью выбора соответствующего скафандра.

В любом случае, вы летите на Марс, чтобы там остаться. Поэтому выбирайте орбиту соединения.

2. Как выбрать космический скафандр

Если вы следовали моим советам, то сейчас уже находитесь на Марсе, целы и невредимы, обзавелись некоторыми полезными знакомствами и небольшой заначкой на первое время. Отлично. Тем не менее для процветания на Марсе вам предстоит принять еще много важных решений. Первым встает вопрос одежды.

В одной старой поговорке землян говорится: «Встречают по одежке…» Это особенно важно на Марсе. Не будем тратить время на обсуждение вашего домашнего одеяния, поскольку принципы его подбора не сильно меняются от планеты к планете. Но, поскольку самые прибыльные возможности на Красной планете включают в себя работу за пределами жилых модулей, вы быстро столкнетесь с необходимостью выбора соответствующего скафандра.

Примем за аксиому, что у вас хватило мозгов не покупать его на Земле, дабы избежать уплаты рыночных надбавок и затрат на транспортировку. Но теперь вы должны знать, как раздобыть хороший скафандр на Марсе.

Не допустите ошибок: это критический момент, и именно к нему большинство иммигрантов удручающе не готовы. Вам нужен скафандр, который не только прекрасно выглядит, но еще и хорошо работает, удобен, не выйдет из моды и, что самое важное, не выдаст в вас зеленого новичка, подходящего лишь для насмешек. Никогда не забывайте: «По скафандру встречают».

Системы давления в скафандрах

Есть два вида скафандров: пневматический и эластичный. Пневматические модели более старые, для создания давления на тело (по крайней мере, треть атмосферы) в них используется газ. Таким образом, предотвращается закипание крови при выходе в космос или в другую подобную среду, которая и преобладает на Марсе за пределами жилых отсеков. Такие скафандры были на космонавтах «Аполлона» на Луне, а также на членах экипажа «Бигля» во время первой экспедиции на Марс. Они мешковаты, громоздки и неуклюжи, но и в наше время еще используются. В отличие от них, более современные костюмы сделаны из облегающего эластичного материала, который оказывает давление на тело без накачивания газа. Они глянцевые, стильные, гибкие и выгодно подчеркивают фигуру, если она у вас есть. В отделе скафандров магазина S&R они будут красоваться на витрине на двух суперсексуальных моделях.

Когда Одиссей возвращался домой из Трои, ему нужно было провести корабль мимо сладкоголосых сирен, поющих свою вероломную песню. Возможно, с тех пор многое изменилось, но некоторые вещи остались такими же: хотите выжить в своей марсианской Одиссее, плывите мимо сирен.

Мне все равно, чего вам это будет стоить. Есть беруши — используйте их. Если думаете, что спасетесь, привязавшись к мачте, — вперед. Но вы ни за что не должны позволить сиренам из магазина S&R продать вам эластичный скафандр.

Да, я знаю, они потрясающе смотрятся на тех куклах, и вы думаете, что тоже будете отлично выглядеть. Или вы просто хотите купить то, что вам так грамотно продают. Не делайте этого. Несмотря на то, как вас обрабатывают, несмотря на то, как продавцы издеваются над пневматическими «подушками», не слушайте их. Поверьте мне: если вы поддадитесь на уговоры, над вами будет смеяться каждый встречный — пока вы не избавитесь от этого костюмчика или не покинете планету.

Эластичные скафандры — для идиотов. Во-первых, они не так уж хорошо смотрятся, если только вы не обладаете телом супермодели. (А если обладаете, представители S&R выдадут вам бесплатный экземпляр в рекламных целях). Ну, ребята, вы что, хотите, чтобы люди видели все физические подробности вашего тела в любой волнительный момент? И когда ваша штуковина вдруг начнет толкать эластичный материал в том самом особенном месте, готовы ли вы быстро и точно обеспечить защиту тем самым нежным частям тела при температуре окружающей среды -50 °C? Поверьте, эта проблема не нова. В мужской одежде эпохи Возрождения был подобный элемент — и есть причина, по которой он вышел из моды.

Но это только начало. Даже если вы готовы бороться с такими деликатными вопросами (или если вы девушка и у вас таких проблем нет), есть еще одна загвоздка. Эластичные костюмы сделаны так, чтобы подходить вам по размеру именно в момент покупки. Если вы хоть немного поправитесь или похудеете, костюм станет бесполезен. Чтобы сохранить требуемые параметры, эти тощие девчонки-модели едят как птички. Вы готовы к такой жизни?

Короче, идите вглубь магазина и возьмите себе с полки пневматический скафандр. Да, они старомодные, но это классика. Они используются вот уже сотню лет и еще не вышли из моды. Представьте себя вторым Нилом Армстронгом или Бекки Шерман, потому что вы будете носить именно то, в чем они создали историю. И если они не выглядели при этом глянцево и сексуально, кому до этого дело? Они выглядели теми, кем и были, — парнями в крутых костюмах. Это-то вам и нужно.

Итак, мы приняли ключевое решение выбрать пневматику. Но есть и другие нюансы. Во-первых, я настоятельно рекомендую брать новый скафандр — не бывший в употреблении. Не польстившись на эластичную ерунду, вы сэкономили достаточно тугриков. Поэтому если вы не полностью на мели, не считайте гроши, пытаясь влезть в чей-то чужой скафандр. Есть вещи, которые ценятся дороже денег, и свой собственный космический костюм — одна из них. Да, я знаю: продавцы подержанного товара заявляют о тройной санитарной обработке. И в некоторых случаях это действительно так. Но это не имеет значения. Запах не выветривается. Ношение скафандра, уже бывшего в употреблении, подобен путешествию на пароме — а этого стоит избежать любым способом.

Во-вторых, при всем моем отвращении к эластичным скафандрам, новые модели пневматических костюмов имеют эластичные перчатки, у которых есть свои достоинства. Если вы собираетесь выполнять работу, требующую хоть какой-то ловкости и у вас есть деньги, задумайтесь о паре таких перчаток. Помните, тем не менее, что вам все равно придется надевать поверх них рукавицы, иначе отморозите себе пальцы при первом же выходе.

Наконец, цвет. По какой-то причине ранние астронавты НАСА носили белый, а вы можете захотеть поддержать их героический ореол. Но я бы не советовал. Красная пыль на Марсе проникает повсюду, и если вы выберете классический белый цвет, ваш костюм потеряет всякий вид практически сразу. Следуйте цветовой гамме Марса. Я знаю, это компромисс, но другой разумной альтернативы не вижу.

Система подачи кислорода

Теперь нам нужно обсудить все системы скафандра. Первая и важнейшая среди них — подача кислорода. У вас есть выбор — сжатый газ или охлажденный сжиженный. Я рекомендую второе. Хотя криогенные системы склонны к потерям кислорода за счет его испарения, вы можете хранить в своем баке столько жидкого кислорода, что это не имеет значения. Сжатого газа хватает максимум на 12 часов, а с системой жидкого кислорода вы сможете спокойно гулять вплоть до 36 часов. Эта разница может спасти вам жизнь, если на поверхности все пойдет не так, как было задумано. С другой стороны, сжатый кислород гораздо дешевле. Но это при условии, что вы его покупаете. Почти все планетоходы на Марсе используют жидкий кислород, так что, если вы вышли наружу по работе, можете слить себе немного бесплатного кислорода, пока начальник отвернулся. То есть в реальной жизни системы с жидким кислородом не только безопаснее, но и экономичнее.

Система электропитания скафандра

После кислородной системы важнейшей в скафандре является система электропитания. Если можете себе позволить, берите метанол-кислородные топливные элементы. Они достаточно надежны. Поэтому, если вы прислушались к моим советам и выбрали жидко-криогенную систему подачи кислорода, то для получения огромного запаса энергии вам понадобится довольно скромное количество метанола. Тем не менее, поскольку они действительно хороши, системы электропитания с метанол-кислородными топливными элементами пользуются большим спросом и стоят недешево. Как новичок, вы, вероятно, не можете себе такого позволить. В таком случае я советую выбрать батареи. Да, именно древние доисторические батареи. Ни при каких обстоятельствах не идите на поводу у НАСА и не покупайте их новые водород-кислородные элементы.

Послушайте, я знаю их доводы, и эти ребята просто рехнулись. Та же история, что и с их ядерными кораблями: они пытаются заставить вас использовать свои изобретения, чтобы хоть как-то оправдать собственное существование. Не то чтобы они совсем не разбирались в инженерии. Они просто никогда не задумывались о том, нужна ли кому-то разрабатываемая ими вещь. И вот снова на сцене НАСА со своей новой топливной системой для скафандра, созданной по технологии H2/O2. Да, действительно, эти топливные элементы довольно эффективны, а жидкий водород весит в восемь раз меньше, чем 2 кг метанола, который он заменяет. Подумаешь! Эта система освобождает вас всего лишь от 1,75 кг топлива, которое на Марсе все равно весит только 0,65 кг. Но вам придется возиться с охлажденным до 20 градусов по Кельвину (-253 °C) жидким водородом, который постоянно испаряется.