Полеты на Марс: желаемое и действительное

Весьма неожиданный отклик получила редакция "ПРАВДЫ.Ру" на недавнюю публикацию статьи академика Георгия Стоянова. 26-летний младший научный сотрудник МГТУ им. Н. Э. Баумана Александр Черничкин разобрал ее, что называется, "по кирпичикам". Оставим в стороне детальную критику основных положений статьи академика Стоянова — по-видимому, место ей в специализированном издании, мы же претендуем на роль лишь скромного популяризатора научных достижений и знаний. Но дело в том, что сама по себе "ответная" статья Александра Черничкина небезынтересна.

— Вон, не так давно еще одна статья была — человек утверждает, что на Марс лететь нельзя, потому как там совершенно другое течение времени! Ладно, предположим, Вселенная действительно анизотропна, и ученые это проморгали. Но вокруг Марса крутится на данный момент ДВЕ автоматические станции — Mars Global Surverior и Mars Odissey. На последнем стоит наш HAND, которым на Марсе обнаружили гигантские скопления водорода (то есть, аммиака, или, вероятнее, воды). Их сигнал мы принимаем вполне четко. Если бы изменилось течение времени — частота передатчика просто 'ушла' бы и мы бы перестали их слышать. Во всяком случае, заметили бы что что-то не так… Если же она не 'уходит' - значит старик Энштейн таки был прав, и вселенная изотропна (то бишь однородна).

Основная проблема для полета на Марс — это не двигательные технологии (их уже опробовали на том же Deep Space 1), не деньги (предположительно они есть), а биологическая защита. Лететь придется вне естественного защитного кокона Земли — магнитного поля. Без него частицы 'солнечного ветра' - протоны и ядра гелия, вместо того чтобы 'накрутиться' на магнитную линию и по ней соскользнуть к полюсу образовав полярное сияние, беспрепятственно прошивают пространство… на космическом же корабле просто нет защитного поля такой протяженности как земное! Знаете, какой толщины стенка наших модулей "Заря" и "Звезда"? ДВА МИЛЛИМЕТРА. Конечно, с внешней стороны она прикрыта теплоизоляцией из многослойного лавсана и дополнительно — тонкими противометеоритными экранами, тем не менее никакой защиты от радиации она не дает. Американцы экспериментируют на своих модулях с дополнительной полиэтиленовой защитой… но результат оказался значительно хуже ожидаемого — такой экран толщиной в 10 сантиметров ослабляет радиационный поток всего на 20%. МКС, надо сказать, летает еще внутри внутреннего радиационного пояса (который как раз представляет собой 'пойманный' солнечный ветер, еще не 'скатившийся' к тому или другому полюсу), который начинается примерно с 500-600 километров над поверхностью планеты.

Но это еще цветочки. При полете на Марс вес конструкции будут экономить значительно сильнее чем на МКС — на лунном модуле "Аполлона" толщина обшивки была такой, что ее можно было ПРОТКНУТЬ ПАЛЬЦЕМ. Ну, естественно, она была подкреплена силовым каркасом и надута изнутри давлением чистого кислорода в треть атмосферы… но от вакуума астронавтов отделяли десятые миллиметра — толщина бритвенного лезвия.

В то в время как для создания традиционными способами защиты эквивалентной земному магнитному полю плюс земная атмосфера пришлось бы применить чередующиеся слои свинца (для поглощения гамма и бета) и полиэтилена (альфа и протонов) толщиной в 10-15 метров. То есть долететь до Марса можно. Это даже обойдется дешевле программы "Аполлон" — мы сейчас значительно лучше знаем, как уменьшить затраты на самом дорогом этапе — выводе на околоземную орбиту, но это будет дорога в один конец. Даже если лететь при 'спокойном Солнце', все равно за полет космонавты получат смертельную дозу радиации. И защититься мы от нее пока не умеем.

Для программы "Аполлон" это не имело значения — экипаж находился вне защиты магнитного поля Земли всего несколько суток. Но самый 'быстрый' маршрут полета на Марс предусматривает почти два года полета для экипажа. Для корабля — все три. Человек способен столько прожить в невесомости, как доказал Поляков, проведя 600 с лишним дней на станции "Мир". Но это на низкой орбите, под защитой земного магнитного поля. По дороге к Марсу его не будет. В принципе, если используется электрореактивный двигатель (а питается он от двух солнечных батарей размером 400x400 метров и мощностью в сотни мегаватт или аналогичного по мощности ядерного реактора) -электроэнергии на борту есть сколько угодно.

Можно ее использовать для создания собственного магнитного поля, напоминающего земное. Но такое поле должно быть значительно более напряженным, чем земное — настолько же более напряженным, насколько оно меньше. Диаметр Земли — 12000 километров. Диаметр обитаемого отсека, который должен быть защищен полем — 12 метров. Разница в миллион раз. Реализуемо… но может быть более опасным для экипажа, чем радиационное поражение. Да, такое магнитное поле притянет все железо-никелевые микрометеориты в радиусе нескольких километров от корабля — создаст так называемую 'сферу захвата' - название для пучка траекторий, который приводит к столкновению с кораблем. Без поля она соответствовала бы размеру корабля. С — увеличивает его в несколько раз.

Еще вариант — можно создать внутри поля для экипажа 'клетку Фарадея', но только для магнитного поля — замкнутую емкость из сверхпроводника. Или систему создания локального противополя, что, в принципе, то же самое. Как известно, сверхпроводник 'выталкивает' из своей массы линии (ну, это образное выражение, на самом дел физических 'линий' нет, есть направление — 'вдоль линии' и напряженность — 'густота линий') магнитного поля, так что внутри замкнутой коробки из сверхпроводника никакого поля, ни магнитного, ни электрического не будет.

То есть от солнечного ветра (от ионной его составляющей, с гамма — излучением — увы) нас защитит магнитный щит, а от вредного воздействия магнитного щита — сверхпроводник. Но от магнитного поля такой интенсивности, какая нужна чтобы блокировать солнечный ветер так же эффективно как земное магнитное поле на сегодня нельзя защититься. Сверхпроводник удерживает магнитное поле от проникновения внутрь себя создавая в себе противоток.

Есть определенная плотность тока, превышение которой разрушает состояние сверхпроводимости. А тогда вся энергия, которая нормально 'проскакивает' сверхпроводник будет выделена на нем (точнее на его подложке -высокотемпературный сверхпроводник в нормальном состоянии проводит ток значительно хуже меди или серебра, поэтому в промышленном использовании волокна сверхпроводника заключают в медную матрицу) в виде тепла. Поскольку поле велико — то и противотоки в сверхпроводнике, а значит и тепловыделение при разрушении сверхпроводимости будут огромны — эквивалентны взрыву сверхпроводника с массовой эффективностью тротиловой шашки. То есть пока — тупик. Долететь можно… но никому не нужно, дорого, и наверняка убьет экипаж по дороге.