Вдохнуть полной грудью станет возможно на Луне и Марсе

Возможность обеспечить воздухом космических путешественников на поверхности Луны и Марса без скафандра — загадка, поиском ответа на которую занимается множество ученых. За последнее десятилетие они достигли значительных успехов в изучении разных вариантов. Рассказываем о последних разработках и объясняем, каково это — ощущать на себе естественные условия Луны и Марса.

На Луне и Марсе — без скафандра

Сила гравитации на Луне в шесть раз слабее земной, поэтому атмосфера вокруг спутника Земли практически отсутствует. Исследования Луны показывают, что так называемое «одеяло» из газов вокруг спутника в 10 триллионов раз менее плотное в сравнении с Землей. Атмосфера Луны не содержит газов, которые могут поддержать жизнь человека. Состоит она из молекул натрия, гелия и аргона. Лунный день длится 13 земных суток, температура днем достигает 107 градусов тепла, а ночью падает до 150 градусов.

Радиация на Луне немаленькая, на нее влияют много факторов, в том числе и солнечная активность. Ее уровень в 200 раз выше, чем земной. Если человек окажется без скафандра в таких условиях, то наиболее губительным станет все-таки отсутствие воздуха. В сознании, без защиты, человек пробудет совсем недолго. Задержка дыхания — и легкие разорвутся. Если произойдет потеря сознания раньше, то жить останется всего 1,5 минуты. Это самые главные недостатки климата на Луне. 

Фото: Depositphotos

Если человек без скафандра, окажется на стороне Луны, где сейчас день, то можно погибнуть от невероятной жары. Если будет ночь — то он быстро замерзнет до смерти. И радиация, конечно, окажет серьезное влияние на организм. Китайцы, например, в одной из миссий, смогли вырастить на Луне растение, которое погибло не от радиации, а именно от холода, когда оказалось на ночной стороне. 

В то же время, советская программа по исследованию Луны, во время которой был выполнен запуск зонда с живыми черепахами и растениями, была закончена успешно. Если пребывание на Луне будет недолгим, то радиационное излучение не окажет сильных последствий. 

Немалую опасность представляют собой камни. Они почти непрерывно обстреливают поверхность спутника из-за разряженной атмосферы. Один такой “камешек” может с большой вероятностью убить человека. Опасна также лунная пыль - согласно исследованиям, она имеет неправильную форму с острыми краями и состоит из силикатов. При попадании в легкие обязательно вызовет тяжелые заболевания и смерть.

Атмосфера на Марсе более разряжена, в сравнении с земной, но все же существует. Атмосферное давление на красной планете — как земное на высоте 30 км над поверхностью. Газовая оболочка состоит только из углекислого газа, а гравитация слабее земной на 62%. Что касается температуры, то она схожа с Антарктидой-65. Но холод чувствуется не так остро, как на нашей планете, из-за разреженной атмосферы. Длина суток равна земным.

Фото: Depositphotos

На первый взгляд, условия на Марсе более благоприятны, чем на Луне. Но если снять скафандр, то ощущения будут не самыми приятными. Даже если тепло одеться, то без дыхания получится прожить на красной планете не более 2 минут. Ну а разница в атмосферном давлении обеспечит кессонную болезнь, в результате которой можно потерять сознание практически сразу. Из-за этого такие мелочи, как ультрафиолетовое излучение, отсутствие воды и пыльные бури, будут незаметны и вреда не причинят. 

Можно сделать вывод, что самое главное для колонизации Луны и Марса - это кислород.

Большая роль маленького MOXIE

С июля 2020 года на Марсе находился марсоход Perseverance. Он смог добыть кислород из атмосферы красной планеты. Перед тем как отправиться на Марс, робота оснастили разработками ученых для изучения планеты. Один из них - MOXIE. Этот девайс представляет собой целую систему экспериментов, которая направлена на уничтожение и переработку ресурсов в кислород. MOXIE может создавать кислород по принципу деревьев - вдыхать углекислый газ, а выдыхать кислород. Но вот переработка, точнее сам процесс, имеет множество нюансов. 

MOXIE специальным насосом втягивает углекислый газ, а потом электрохимическим процессом работает над отделением каждого атома кислорода от молекулы углекислого газа. Этот процесс осуществляется при температуре около 800 °C, материалы для системы используются термостойкие. А вот поверхность даже покрыта слоем золота, который может удачно отражать инфракрасные лучи и не даст повредиться другим частям Perseverance под высокими температурами. Во время прохождения газов через систему MOXIE делает анализ по количеству кислорода, который уже произвел, его чистоте и эффективности работы аппарата. 

При этом дышать кислородом, созданным на Марсе, все еще нельзя. Сам гаджет - всего лишь экспериментальный вариант, который имеет размеры тостера. Он встроен в марсоход и не является отдельной системой. Такой аппарат не сможет вырабатывать достаточное количество кислорода для миссии, которая будет длиться долгое время. Подсчитано, что на поверхности красной планеты 4 астронавта используют около 1 тонны кислорода на год работы. По мнению NASA, в первый заход аппарата была произведена совсем небольшая масса воздуха - 5 г. Этого хватит примерно на 5 минут дыхания взрослого человека. Но это и не являлось задачей MOXIE - давать большие объемы кислорода. Ученые просто убедились, что со своим заданием он справляется. Нужно было произвести 6 г кислорода с чистотой 98% за час. И так минимум 10 раз.

Фото: Depositphotos

Первый успешный запуск радует, но в дальнейшем MOXIE готовится выполнять задачи посложнее. Например, когда будет создана полноценная система, необходимо будет производить кислород при любых погодных условиях на Марсе. Будущие тестовые циклы будут проводиться как днем, так и ночью, при любой температуре и во время пылевой бури. Именно пылевые бури могут стать опасными как для самих астронавтов, так и для роботов. Например, из-за мощной бури в 2019 году марсоход Opportunity прекратил выходить на связь, и миссия была окончена. 

С такими успешными результатами экспериментов появилась реальная возможность как отправить, так и вернуть астронавтов с Марса на Землю. Воздух необходим как самим исследователям, так и для запуска ракеты с поверхности Марса. 25 тонн кислорода понадобится, чтобы космический корабль сжег топливо. Отправить такой объем с Земли на красную планету небезопасно и невыгодно.

Маленький MOXIE доказал работоспособность технологии, и пилотируемая экспедиция NASA в 2030 году на Марс вероятно будет успешной.

Разработки нового устройства уже идут. MOXIE в новой версии будет по весу как сам Perseverance - около 1 тонны, а размером - как домашняя печь. А вот производить уже сможет тонны кислорода. Немаловажна также система переработки марсианских ресурсов. Из продуктов на красной планете можно будет произвести еще и строительные материалы, продукты гигиены, ракетное топливо, и самое главное - питьевую воду. Также будут соблюдены условия для выращивания растений. То есть люди, которые посетят Марс или другие планеты, смогут получить все необходимое для жизни, при этом без зависимости от ресурсов Земли. Для космических миссий это крайне важно. Эти технологии будут протестированы уже в 2024 году во время миссии “Артемис” на Луну. Программа Lunar Surface Innovation Initiativе имеет цель производства продуктов  при использовании материалов Луны. К примеру, лед на поверхности можно конвертировать в воду, пригодную для питья. 

Любые идеи получения кислорода хороши

Помимо основной миссии, есть еще и другие варианты получения кислорода на Марсе. Ученые из Северной Каролины рассчитывают, что кислород можно получать из тех растений, которые выращиваются уже на Марсе. Сейчас проводятся попытки создания растений, способных выжить в марсианских условиях. К примеру, планируют объединить микроорганизмы экстремофилы, способные выживать в самых неблагоприятных условиях на Земле, с растениями. Тут поможет техника генной инженерии - отделить нужные гены экстремофилов и подсадить их растениям. Но вот для посадки почва Марса будет все равно непригодна. Есть выход - вырастить их на марсианской базе в теплице. Если эксперимент будет удачным, марсианские гибриды смогут обеспечить астронавтов кислородом, пищей и лекарствами.

Фото: Depositphotos

Ученые из Сент-Луиса, предложили другой способ. Профессор Виджей Рамани и его соратники говорят о возможности использовать для получения кислорода соленые озера. Они находятся под поверхностью Марса. Целая их сеть была обнаружена еще в 2020 году на Южном полюсе. Благодаря повышенной концентрации соли снижена точка замерзания, и вода может оставаться жидкой. Методика профессора предлагает воду из озера подвергать электролизу - то есть разделить на кислород и водород. Через лет 15 эти разработки скорее всего дополнят MOXIE.

Частные предприниматели России имеют свои планы на освоение космоса. Построить целый город в точке Лагранжа L1 хочет Алия Григ. Точки Лагранжа - это орбитальные точки возле больших тел, движущихся вместе. Это будет перевалочным пунктом во время путешествия с Земли на Луну. Роскосмос еще 3 года назад начал разработку проекта Patron Moon. Его цель - построение на спутнике Земли атомной электростанции. На ней смогут жить до 50 человек одновременно.

Это тоже интересно:

Обзоры новинок
Подробности о главных премьерах
Обнаружили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
Подпишитесь на нас