Мечта о Марсе против Марсианской реальности
В течение десятилетий научная фантастика подпитывала очарование человечества Марсом. От приключений Edgar Rice Burroughs до метода Ridley Scott о выживании The Martian, популярная культура постоянно представляла Красную планету как враждебную, но в конечном итоге завоеваемую границу. Arnold Schwarzenegger памятно призывал аудиторию "идти на Марс" в Total Recall, а Elon Musk провел большую часть десятилетия, обещая сделать это буквальной возможностью. Но насколько отражает экран подлинную науку марсианского выживания?
Ответ, по мнению планетарных учёных, аэрокосмических инженеров и медицинских исследователей, очень мало. Хотя фильмы и телешоу захватывают часть драмы жизни вне планеты, они постоянно недооценивают или полностью игнорируют несколько экзистенциальных угроз, которые могли бы столкнуться с будущим колонизатором Марса. Разрыв между научной фантастикой и научным фактом не просто академический. Это формирует общественные ожидания, влияет на политические решения и даже влияет на миллиарды долларов, текущих в частные космические предприятия.
Проблема радиации, о которой никто не говорит
Возможно, наиболее вопиющее упущение в изображениях Марса научной фантастикой является радиационная среда планеты. В отличие от Земли, Марс не имеет глобального магнитного поля и имеет только тонкую атмосферу, примерно в сто раз тоньше, чем наша. Это сочетание означает, что марсианская поверхность подвергается бомбардировке как галактическими космическими лучами, так и событиями солнечных частиц, по сути без естественной защиты.
Последствия для здоровья серьёзны. Учёные оценивают, что космонавты на круговой поездке на Марс столкнут с дополнительным риском смертности от рака между одним и девятнадцатью процентами в зависимости от продолжительности воздействия поверхности и доступной технологии экранирования. Это просто поездка и короткое пребывание. Долгосрочное пребывание будет резко усложнять эти риски, потенциально вызывая повреждение DNA, катаракту, сердечно-сосудистые заболевания и когнитивные нарушения.
В большинстве научной фантастики персонажи ходят по Марсу в относительно легких костюмах или даже в рубашках с коротким рукавом внутри жилищ с очевидно обычными стенами. Реальность потребует метров защиты реголита, подземного жилья или передовой науки материалов, которой еще не существует. Построить цивилизацию на Марсе сначала потребовало бы решить проблему радиации, которую ни один фильм не потрудился честно изобразить.
Гравитация: Медленный кризис здоровья
Марс имеет поверхностную гравитацию 0.38g, примерно одну треть Земли. Научная фантастика имеет тенденцию рассматривать это как второстепенное соображение или забавную новинку, показывая персонажей, прыгающих с немного большей пружиной в шаге. Медицинская реальность намного более тревожна, хотя, по признанию, всё ещё плохо понята.
Мы знаем из десятилетий исследований на Международной космической станции, что микрогравитация вызывает мышечную атрофию, потерю плотности костей, перераспределение жидкости и проблемы со зрением. То, чего мы не знаем, достаточна ли 0.38g для предотвращения этих эффектов или просто замедляет их. Ни один человек не жил в частичной гравитации в течение продолжительного периода, что делает это одним из крупнейших неизвестных в космической медицине.
Исследования предполагают, что марсианская гравитация изменила бы человеческую походку, ограничив удобную скорость ходьбы примерно на половину того, что мы достигаем на Земле. На протяжении поколений скелетные и мышечные адаптации могли бы создать людей, физически неспособных вернуться в гравитационный колодец Земли. Научная фантастика время от времени кивает на эту возможность, но редко справляется с глубокими последствиями для вида, который может эффективно разделиться на две гравитационные популяции.
Атмосфера, которая хочет вас убить
Марсианская атмосфера состоит из примерно девяносто пяти процентов диоксида углерода с следами азота и аргона. Она по сути не обеспечивает дыхательный кислород и оказывает такое мало давления, что незащищённое воздействие вызовет кипение крови человека при температуре тела. Это не метафора. Низкое атмосферное давление означает, что точка кипения крови падает ниже тридцати семи градусов Цельсия.
Фильмы, такие как The Martian, правильно получают некоторые из этого, показывая, что главный герой находится в герметизированном жилище и скафандре. Но они всё ещё берут вольности, например, изображение пыльной бури Марса, способной физически опрокинуть космический корабль. В реальности, марсианские ветры, даже на максимальной скорости, оказывают столько силы из-за тонкой атмосферы, что едва колеблют флаг. Реальная атмосферная опасность - это не ветер, а постоянная, невидимая угроза разгерметизации.
Любой разрыв в жилище, однако мал, был бы катастрофичен. Поддержание герметизированной среды в течение лет и десятилетий, в нескольких структурах, с постоянным истиранием марсианской пыли, представляет инженерный вызов, который научная фантастика преуменьшает с помощью монтажа или краткого сцены исправления отверстия.
Проблема перхлората и мечта о марсианском сельском хозяйстве
Один из самых любимых сцен в The Martian включает в себя персонажа Matt Damon, выращивающего картофель в марсианской почве, используя комбинацию земных бактерий и человеческих отходов. Это торжество изобретательности и создает отличное кино. Это также глубоко вводит в заблуждение.
Марсианский реголит насыщен перхлоратами при концентрациях примерно на половину процента до одного процента. Эти хлорные соединения токсичны для людей, потому что они нарушают функцию щитовидной железы, нарушая поглощение и метаболизм йода. Просто посадка урожая в марсианскую грязь не производила бы пищу. Он производил бы яд.
Исследователи исследовали методы детоксикации марсианской почвы, включая стирку и очистку реголита в сочетании с микоррисальными грибками, которые могут удалить до девяносто процентов перхлоратов. Даже с этой обработкой доходность скромна. Исследования предполагают, что обработанная марсианская почва может производить примерно пять килограммов картофеля на квадратный метр, что звучит обещающе, пока вы не рассчитаете инфраструктуру, необходимую для обработки достаточного количества почвы даже для небольшой колонии.
Более реалистичные подходы включают аэропонику и гидропонику, выращивание растений без почвы вообще, используя богатую питательными веществами воду или туман в контролируемых условиях. Эти системы могут теоретически производить примерно один килограмм пищи на человека в день, но они требуют значительной энергии, воды и обслуживания, все из которых являются редкими товарами на Марсе.
Вода: Изобилие в теории, неуловимо на практике
Марс имеет воду, главным образом заблокированную в подземных ледяных отложениях и полярных ледяных шапках. Научная фантастика обычно представляет приобретение воды как решённую проблему, возможно, включающую скважину или простое устройство экстракции. Реальность значительно сложнее.
Извлечение воды из марсианского льда требует энергоемкого нагрева реголита или прямого раскопа ледяных отложений, за которым следует обширная очистка, чтобы удалить перхлораты и другие загрязнители. Каждая капля воды на Марсе должна служить тройному назначению как питьевая вода, сельскохозяйственное орошение и сырьё для производства кислорода посредством электролиза. Требуемые системы рециркуляции должны работать при эффективности намного выше того, что в настоящее время развёрнуто на Международной космической станции.
Психологическая стоимость изоляции Марса
Возможно, наименее исследуемый вызов в научной фантастике - это психологическое воздействие марсианской жизни. Задержки связи с Землёй варьируются от четырех до двадцати четырёх минут в одну сторону, что означает, что общение в реальном времени невозможно. Колонисты были бы действительно изолированы таким образом, который никогда не испытывала ни одна человеческая община.
Аналоговые исследования, где добровольцы живут в симуляциях марсианского жилища, документировали пятнадцать процентов когнитивного снижения в течение продолжительных периодов изоляции. Депрессия, межличностный конфликт и явление, которое исследователи называют "синдромом третьего квартала," мотивационный крах примерно три четверти через миссию, являются согласованными выводами во всех когда-либо проводимых долгосрочных исследованиях изоляции.
Симуляции виртуальной реальности земных окружающих сред показали многообещание в восстановлении до семидесяти процентов показателей настроения, но это экстренные меры. Фундаментальный вопрос о том, могут ли люди поддерживать психологическое здоровье, живя в бесплодном, враждебном мире в миллионах километров от всего, что они когда-либо знали, остаётся без ответа.
Честный путь вперёд
Ничего из этого не означает, что колонизация Марса невозможна. Это означает, что это намного сложнее, чем научная фантастика привела нас к тому, чтобы верить. Вызовы реальны, взаимосвязаны и в некоторых случаях всё ещё плохо понимаются. Решение проблемы радиации бессмысленно, если поставка продуктов питания не является надёжной. Совершенствование извлечения воды неуместно, если колонисты страдают психологическими срывами.
То, что научная фантастика ошибается на Марсе, - это не сам сон, а график и трудность. Добраться до Марса - это инженерная задача с известными решениями. Выживание там всю жизнь и построение цивилизации, которая может продолжаться поколениями, - это научный, медицинский и психологический вызов принципиально иного порядка. Эксперты согласны с тем, что человечество в конце концов достигнет Марса. Они просто хотят, чтобы мы поняли, что это на самом деле потребует.
Эта статья основана на отчётности Space.com. Читайте оригинальную статью.
