👩🏼‍✈️ 👔 🏨 Sobre las prioridades de la expansión espacial 😹 👨🏾‍⚕️ 🤳🏼

El 11 de junio, se completó con éxito una campaña de recaudación de fondos para la creación de un proyecto de misión para un sobrevuelo tripulado de Marte y Venus. Durante algún tiempo quise escribir sobre dónde y por qué es mejor volar, pero, dado que soy muy crítico con las misiones de vuelo, pospuse la publicación para que las críticas no interfieran inadvertidamente con una idea generalmente útil. Bueno, ahora, después de unirme a las felicitaciones y desear lo mejor al equipo de desarrolladores del proyecto, ¿podemos especular sin interferencia sobre cuál objeto será el más popular para la expansión espacial tripulada?

Cómo los descubrimientos cambiaron los objetivos

A la izquierda - Marte, como lo ve el telescopio Hubble, a la derecha - como los astrónomos de finales del siglo XIX vieron a Marte

La respuesta a la pregunta "dónde volar" fue simple para los escritores de ciencia ficción de principios a mediados del siglo XX: cualquier objetivo era atractivo debido a la falta de conocimiento. El misterioso reverso de la luna, cubierto de nubes eternas Venus, Marte con sus canales, era necesario volar a todas partes. Pero los descubrimientos científicos fueron amargos. No había atmósfera, nativos ni nada interesante en la luna aparte del regolito y las rocas volcánicas. Venus, que se representaba como el pasado de la Tierra, no estaba habitada por mujeres prehistóricas, y debajo de las nubes había un verdadero infierno con una temperatura de 500 ° y una presión de 100 atmósferas. Marte, que se suponía que era una antigua civilización sabia, luchando con la falta de agua y oxígeno, o, en casos extremos, sus ruinas, resultó estar muerta, e incluso la esfinge con pirámides descubiertas por las sondas en Kydonia resultó ser, como canales, una ilusión óptica.Y es difícil responder algo a la persona que llama al programa lunar, en el que las personas aterrizaron seis veces en otro cuerpo celeste con la palabra ofensiva "palo de bandera". De hecho, las personas abandonaron la luna y durante cuarenta años no se han sentido motivadas para regresar.

En el siglo XXI, la situación no es mucho mejor. Aprendimos mucho a través de misiones automáticas, pero en el mundo de aquellos que trabajan en la industria o simplemente están interesados en el espacio, no hay consenso sobre el objetivo del próximo "salto gigante" de la humanidad. En disputas y discusiones, se mantienen varios de los objetos más prometedores:

Luna. Para los soportes de la base lunar , por ejemplo, el nuevo director de la Agencia Espacial Europea Johan-Dietrich Werner. No importa cuán útil sea la ISS, no es eterna, y en la conferencia de mayo, Werner propuso la idea de una base al otro lado de la luna.
. NASA, . , , , Mars One ( )
. 2013 Inspiration Mars — 500 2018 . , 2015, , — , . .
Estaciones orbitales. De hecho, el único proyecto que ahora funciona con éxito es la ISS, que ha estado volando durante 15 años, y la gente ha estado trabajando continuamente en ella, visitando expediciones que vuelan al Tiangong chino. Además de la órbita de la Tierra, se propusieron ideas de estaciones en los puntos de Lagrange y en la órbita de la Luna.

Intentemos considerar estas opciones con más detalle.

Maldición de la misión

La llamada misión de vuelo es que la nave, comenzando desde una órbita terrestre baja, vuela más allá del objeto objetivo sin entrar en su órbita. A veces puedes lograr visitar varios objetos, cambiando la órbita mediante maniobras gravitacionales en los planetas objetivo. Por lo general, los planetas vecinos a la Tierra: Marte, Venus, se eligen como objetivos. Tales proyectos se crearon en la URSS y los EE . UU. , En 2013, Tito hizo mucho ruido, y ahora los entusiastas de la cosmonautica de Rusia quieren desarrollar un proyecto para tal misión.

En el proyecto de la misión de vuelo de 2021-2023, se propone utilizar un barco basado en el camión ATV europeo

Pero cualquier misión de vuelo tiene un gran problema, cuyo medio de solución debe ser presentado por el equipo de desarrollo. En términos simples, una misión de vuelo está sentada durante meses en las difíciles y peligrosas condiciones de una pequeña nave durante varias horas volando más allá del planeta objetivo. ¿Qué puede hacer una persona en tales condiciones? ¿Tomar una foto del planeta desde la órbita y presionar algunos botones, incluidos los instrumentos científicos? Pero las máquinas automáticas que pesan menos, no necesitan alimentos, agua, oxígeno y productos de higiene, pueden volar durante años en modo de suspensión, literalmente tienen nervios de hierro y su muerte no es una tragedia.

En la misión Inspiration Mars, tendría que mirar el lado nocturno de Marte, que es aún más triste

¿Por qué enviar gente si las máquinas son más fáciles, más baratas y funcionan mejor? El equipo de desarrolladores de la misión de vuelo debería idear algún tipo de tarea alta e importante para la que se necesita gente, y sus riesgos e inconvenientes se justificarán de alguna manera. Al mismo tiempo, esas ideas que se presentaron no resisten las críticas:

Obteniendo nueva información científica . En unas pocas horas de volar más allá de un objetivo, las personas no podrán obtener más información científica que un robot. Además, el robot puede transferirse a la órbita del planeta, y estará allí durante años.
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Estación "Salyut-7"

Las estaciones orbitales aparecieron hace bastante tiempo: "Salyut-1" salió al espacio en la primavera de 1971. Fue creado como una respuesta asimétrica al programa lunar de EE. UU., Pero la idea sobrevivió al competidor y fue muy útil. Fueron las estaciones orbitales las que permitieron a las personas estar en el espacio no durante días, sino durante meses. En las estaciones orbitales, se llevan a cabo muchos experimentos físicos, biológicos, médicos y de otro tipo. Recientemente, han aparecido proyectos de estaciones orbitales privadas .. Pero desde el punto de vista de la expansión espacial, la estación orbital es un punto de transbordo, no el objetivo final. El espacio está vacío y, a diferencia del planeta, la estación orbital no puede usar recursos locales. Por lo tanto, ahora los entusiastas de las estaciones orbitales no pueden responder la pregunta de por qué se necesita una estación orbital más allá de la órbita terrestre baja. Quizás es por eso que no hay proyectos brillantes y visibles de nuevas estaciones orbitales. Sí, a veces hablan de la estación en uno de los puntos de Lagrange, pero, nuevamente, generalmente se considera como un punto de transbordo en el camino a la Luna.

Dos finalistas

Como resultado, nos quedan dos finalistas: Luna y Marte. En los últimos meses, gradualmente llegué a la conclusión de que la luna debería convertirse en el objetivo del siglo XXI. Deje que los robots viajen en Marte, pero incluso aterrizar allí, en mi opinión, es irracional. Pero intentar construir una base en la Luna, al menos visitado, vale la pena, y trataré de argumentar mi opinión.

El primer argumento. Tiempo de vuelo

Distancia a la Luna en la escala de la velocidad de la luz.

La luna se puede alcanzar en tres días. Se tarda unos seis meses en volar a Marte. Este simple hecho en nuestro nivel actual de tecnología es el más importante. La evacuación de emergencia es posible desde la Luna, pero no desde Marte. De los 9 vuelos tripulados a la luna, uno ( Apolo 13 ) encontró un accidente mortal, pero las capacidades del módulo lunar fueron suficientes para mantener la vida de los astronautas en el momento de su regreso. Un accidente similar en el camino a Marte es la muerte segura. Una técnica nunca es 100% confiable.
La distancia a la luna es de aproximadamente un segundo luz. Puede mantenerse en contacto fácilmente en tiempo real y sincronizar el funcionamiento de los instrumentos científicos. La distancia a Marte oscila entre 3 y 22 minutos luz. Si desea "llamar" a Marte, entonces su interlocutor le responderá en el mejor de los casos después de 6 minutos, y en el peor de los casos después de 40. La única opción para una comunicación aceptable es el correo electrónico. Y cada 26 meses durante aproximadamente dos semanas, cuando el Sol está entre la Tierra y Marte, la comunicación es generalmente imposible.
Además de la comunicación, la duración del tiempo de vuelo establece requisitos cualitativamente diferentes para los buques. Durante dos semanas del vuelo Tierra-Luna-Tierra, hay suficientes suministros no renovables de agua, alimentos, oxígeno y electricidad. Un vuelo a Marte no puede prescindir de un sistema cerrado de soporte vital, que es mucho más complicado.

El segundo argumento. Nada pasa gratis

Mire el mapa de velocidad característica (delta-V) que necesita gastar para moverse entre los cuerpos del sistema solar:

el triángulo blanco significa la posibilidad de arrastre aerodinámico en la atmósfera. A nivel de circuito, todo parece simple, y el margen de velocidad característica parece comparable para el camino hacia la luna y Marte. Sin embargo, el frenado aerodinámico no es gratuito. El escudo aerodinámico y el sistema de aterrizaje tienen una masa. Y no el hecho de que el sistema de aterrizaje para Marte, utilizando el frenado "libre" sobre la atmósfera, será más fácil que el sistema de aterrizaje en la luna. Por ejemplo, el paso de aterrizaje para el aterrizaje suave del rover Curiosity de 900 kg pesaba 2,4 toneladas. Una estación de aterrizaje lunar con la misma masa inicial permitirá aterrizar aproximadamente 1.5 toneladas a la superficie, lo cual es suficiente para un rover y una etapa de aterrizaje similares.

El tercer argumento. Sin suerte con el ambiente

Polvo en los paneles solares del rover Spirit

En general, la atmósfera de Marte se caracteriza por características sorprendentemente inconvenientes. La presión en la superficie de Marte es comparable a la presión a una altitud de ~ 30 km sobre la Tierra, y la atmósfera en sí es 95% de dióxido de carbono. Por un lado, la atmósfera es demasiado densa como para ignorarla al despegar o aterrizar, por otro lado, es demasiado delgada para caminar incluso en la superficie sin un traje espacial. Es difícil de usar para algo útil. Sí, los dispositivos especialmente diseñados pueden volar en él y, por ejemplo, puede intentar usarlo para cultivar plantas y producir oxígeno, pero esto es difícil. La atmósfera no es lo suficientemente densa como para almacenar calor, y a pesar del hecho de que no hay calor extremo de la luna en Marte, las condiciones no son mucho mejores. El rango de -140 ° a + 20 °, por desgracia, es bastante comparable con el lunar -170 ° - + 110 °.La atmósfera marciana también permite la formación de tormentas de polvo a escala planetaria, que interferirán con el funcionamiento de los paneles solares y llenarán de polvo todo el equipo. En la Luna, el polvo también es desagradable, es abrasivo y requerirá una mayor atención al desarrollar las partes de fricción de los mecanismos. Pero en general, la atmósfera de Marte no lo hace más bonito que la Luna y, posiblemente, viceversa.

El cuarto argumento. Sobre agua y recursos

En los últimos años, se ha descubierto agua en todo el sistema solar desde Mercurio hasta las lunas de Saturno. Lamentablemente, estos descubrimientos no estimulan los esfuerzos de colonización en absoluto; otras condiciones siguen siendo críticamente inconvenientes. Hay agua en Marte y en la Luna, y hay mucha agua. Quizás sea más fácil llevarlo a Marte, tiene hielo de manera confiable en grandes cantidades y concentradas, pero nadie realmente ha descendido a los cráteres en los polos de la Luna, puede que no sea más difícil conseguir agua allí.

Azul - agua, verde - brillo infrarrojo, rojo - mineral de piroxeno

En términos de geología, Marte es más rico que la luna. Tenía una historia larga e interesante, ya se sabe casi con certeza que había una vez literalmente océanos de agua líquida. La historia de la luna es más pobre, no había agua líquida en su superficie, y no será posible encontrar rocas sedimentarias en abundancia en Marte. Pero desde el punto de vista de la colonización, lo más importante será la cuestión del uso económico de los recursos locales. Y aquí, al parecer, la Luna no está muy lejos de Marte. Por ejemplo, en un estudio de 2014Se alega que las plantas crecen con bastante éxito tanto en suelo marciano como lunar. Sí, por supuesto, en el estudio utilizamos simuladores de suelo, pero la superficie de Marte nos es bien conocida gracias a los robots, y trajimos bastante tierra de la Luna, por lo que podríamos esperar que los simuladores sean lo suficientemente precisos.

Mapa de prevalencia de óxido de hierro en la luna

Diferentes tipos de basaltos en la luna.

El quinto argumento. Acerca de la ciencia

Y en la luna y en Marte, puede realizar una investigación muy interesante. En Marte, su historia será extremadamente interesante: ¿cómo perdió agua y oxígeno, si había vida en él y se conservó ahora? En la luna, puede realizar una gama más amplia de estudios. Además de explorar la luna directamente, es posible construir telescopios sobre ella, que, trabajando junto con la tierra, pueden crear un interferómetro con una base gigante. Será posible examinar fácilmente los pequeños planetas de las estrellas vecinas y tomar su espectro. Quién sabe, ¿quizás los planetas de piedra con mucha agua y oxígeno son tan comunes como los gigantes gaseosos que podemos ver ahora? Además, la luna puede convertirse en un polígono de colonización. ¿Cómo construir una base? ¿Cómo organizar el soporte vital en él? ¿Cómo usar los recursos locales? Todo esto se puede aprender efectivamente en la luna.En cuanto a Marte, los robots ya están investigando con éxito su historia, y cuando aprendamos cómo construir colonias en otros cuerpos celestes, llegará su turno.

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Se cree que la misión a Marte será mucho más prestigiosa que el programa lunar. No estoy de acuerdo. El hecho es que el programa lunar del siglo XX fue, de hecho, un salto por encima de su cabeza. Sí, seis expediciones aterrizaron en la luna, pero tres de ellas pasaron solo un día en la superficie, y las tres restantes, solo tres días. Este es un tiempo muy corto. Solo había un geólogo profesional en la luna. Incluso las ametralladoras aún no han aterrizado en los polos, y nadie ha perforado profundamente el suelo lunar. Sí, de hecho, repetir el programa lunar estadounidense no es interesante y no es prestigioso. Pero venir por mucho tiempo, construir una base, hacer ciencia a lo grande, esto realmente será un gran avance.

Sobre dónde, qué y cómo hacer en la luna, en la siguiente parte.
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