Хоть глобальное потепление на Земле и угрожает множеству живых существ, на Марсе тот же самый процесс может стать одним из ключевых факторов, которые превратят безжизненные пески в пригодную для колонизации планету.

Для того, чтобы сделать Марс более гостеприимным, необходимы два основных фактора: побольше тепла и защита от агрессивной солнечной радиации. Чтобы нагреть планету, нужно добавить примерно 50 градусов по Цельсию к средней температуре – тогда почва будет достаточно теплой, чтобы вода в ней не превращалась в лед, а оставалась в жидкой форме.

Все предыдущие модели того, как можно нагреть целую планету, включали в себя, помимо прочего, насыщение ее атмосферы парниковыми газами – в частности потому, что мы совершенно случайно оценили их воздействие на Земле. Но в прошлом году исследователи обратили внимание общественности на то, что у подобного подхода есть слабые места.

«Благодаря роверам мы знаем, что на Марсе осталось слишком мало CO2, чтобы обеспечить значительное парниковое воздействие. Кроме того, большая часть газа недоступна, так что ее не получится быстро мобилизовать в больших объемах», — объясняет космохимик и планетарный геолог Брюс Якоски из Университета Колорадо. Он уверяет, что на данном этапе технологического развития терраформирование Марса не представляется возможным.

Однако марсианский феномен, известный как «парниковый эффект в твердом состоянии», вдохновил другую команду на исследование альтернативного подхода, который фокусируется на изменении локальных очагов атмосферы Марса, а не всей целиком.

Но неужели придется покрыть льдом всю планету? К счастью, это не потребуется. Кремниевый аэрогель, который уже используется для тепловой изоляции на всех роверах программы Mars Exploration Rovers, обладает всеми необходимыми свойствами. Из него можно изготовить специальный покров, который будет похож на уютное полупрозрачное одеяло. Оно пропускает свет (а значит под ним растения могут фотосинтезировать) и при этом задерживает тепло. Фактически, аэрогель обладает одной из самых низких теплопроводимостей в мире: 97%  его структуры по объему составляет воздухе, а 3% — тончайшие нановолокна кремния, которые отражают УФ-лучи и тем самым препятствуют еще и избыточному облучению.

Исследователи говорят, что аэрогель может стать невероятно удачным выбором еще и потому, что его эффект пассивен – не требуется большого количества энергии или ухода за подвижными частями, чтобы удерживать тепло внутри него в течение длительных периодов времени. В итоге для необходимого прогрева земли на 50 градусов потребуется слой аэрогеля всего в 2-3 см.

Чтобы не быть голословными, ученые создали в лабораторных условиях среду, имитирующую поверхность Марса. В результате выяснилось, что аэрогель в самом деле прогревает почву настолько, что вода остается жидкой в течение всего марсианского года, а все, что под покровом, получает неплохую защиту от радиации и мелкой пыли Красной планеты. В настоящее же время ученые планируют испытать свою разработку в наиболее диких и трудных для выживания регионах Земли.

Космонавты на МКС постоянно занимаются спортом, чтобы мышцы не атрофировались. Для этого у них есть и место, и тренажеры. А как быть туристам в тесных частных кораблях?

В этом году SpaceX Илона Маска планирует запустить первую частную космическую миссию на орбиту, в которой не будут участвовать профессиональные космонавты. Миллиардер Джаред Исаакман, который уже зафрахтовал корабль, проведет на орбите от двух до четырех дней, находясь в капсуле SpaceX Crew Dragon с тремя другими космическими туристами.

Такая короткая миссия вряд ли сильно повлияет на здоровье пассажиров, но вскоре начнутся более длительные путешествия, которые обязательно окажут большое влияние на здоровье человека. Если не заниматься спортом и не нагружать мышцы, изменения в организме человека начнутся через 14 дней. Вот почему космонавты во время полетов проводят немало времени на тренажерах.

Объем Международной космической станции составляет около 932 кубических метров, как «Боинг» 747. Около двух третей этого пространства используются для хранения и размещения оборудования, в том числе тренажеров: беговой дорожки, велотренажера и «штанги». Система жизнеобеспечения МКС рассчитана на то, что космонавты ежедневно тренируются, и справляется с повышенной влажностью и температурой отлично.

Объемы капсул Orion и Crew Dragon составляют около 9 кубических метров, из которых для тренировок можно использовать, вероятно, только 5 кубических метров. Это все равно, что отправиться в четырехдневное путешествие с тремя друзьями, сидя в очень маленьком минивэне без возможности выйти.

Тренажеры, используемые на космической станции, слишком велики и тяжелы для частных космических кораблей. Но место для одного тренажера все-таки найдется. Это устройство должно быть размером с коробку для обуви и не тяжелее 10,6 кг. На борту космического корабля «Орион» планируется использовать тренажер с маховиком. Это дисковое устройство, которое обеспечивает постоянное сопротивление и может применяться во время самых разнообразных упражнений.

Чтобы тренироваться столько же, сколько тренируются космонавты на МКС, туристам, вероятно, придется установить плотный график тренировок. Занятия могут длиться до 18 часов в день, чтобы каждый член команды имел возможность позаниматься как следует. При условии, что тренажер у них всего один на всех. И это колоссальная нагрузка на систему жизнеобеспечения.

Но что, если пассажиры вообще не будут заниматься спортом? Чтобы понять, какими могут быть последствия, стоит обратиться к исследованиям влияния постельного режима на организм человека. Строгий постоянный постельный режим — отличный способ имитировать эффект космического полета. Он вызывает такое же ухудшение состояния, как и космический полет.

Исследования показывают, что умеренное истощение мышц произойдет всего за семь дней, проведенных в космосе, если не выполнять никаких упражнений. Таким образом, для пассажиров Crew Dragon отсутствие физических упражнений во время двух-четырехдневной миссии, вероятно, не повредит, а восстановиться туристам по возвращению на землю будет легко. Но в будущем, при длительных перелетах, например, к Марсу, которые могут занимать до 200 дней, упражнения будут жизненно необходимы. Например, через 28-35 дней бездействия человек уже не сможет даже стоять нормально.

Пассажиры коммерческих космических полетов также могут испытывать синдром космической адаптации, который вызывает укачивание. От него страдают 60-80% космических путешественников в течение первых двух-трех дней полета. Также могут возникать заложенность носовых пазух и головные боли из-за смещения жидкостей в верхнюю часть тела и голову, а также боли в спине из-за удлинения позвоночника по причине отсутствия привычной гравитации.

Манипулятор симметричен. Он состоит из двух длинных сегментов и двух «запястий» с захватами на концах. Семь «суставов» обеспечивают ему очень высокую подвижность; он может дотягиваться до объектов на расстоянии 9,7 метра. Максимальная скорость движения — 10 см/с. Максимальный вес переносимого груза — 8000 кг.

На манипуляторе установлены четыре инфракрасные камеры. С помощью ERA можно будет устанавливать, переставлять и заменять научное оборудование и другие крупные сегменты станции. В частности, именно с его помощью на модуль «Наука» установят шлюзовую камеру и радиационный теплообменник, которые уже находятся на МКС.

После установки шлюзовой камеры манипулятор сможет доставать и помещать в нее малогабаритные грузы. Также с помощью роборуки космонавтам будет проще перемещаться снаружи МКС.

Для того, чтобы подготовить и настроить ERA, понадобится пять выходов в открытый космос. Управлять манипулятором можно будет как снаружи, так и изнутри станции, и это одно из главных отличий ERA от других манипуляторов МКС.

На данный момент на МКС работают две роборуки: канадский Canadarm2 и японская система Japanese Experiment Module Remote Manipulator System. Ни одна из них не способна дотянуться до российского сегмента из-за различий в креплениях к МКС.

ß

На календаре 17 июля. Мы выезжаем из отеля еще до восхода солнца и долго едем по казахстанской степи. Фанаты ракетостроения, конечно, имеют представление и о площади космодрома Байконур, и о количестве стартовых комплексов на его территории. Но простые любители редко об этом задумываются.

Территория космодрома Байконур составляет 6717 км², почти в 2,7 раза больше Москвы. Тут много площадок и несколько стартовых комплексов. Под пуски ракет «Протон-М» — а именно на такой полетела «Наука» — отведено четыре пусковых установки (в данный момент эксплуатируются лишь две из них). Обе находятся на дальнем конце космодрома, поэтому едем мы долго, подпрыгивая на ухабах и разглядывая пасущихся в степи верблюдов и лошадей.

Когда мы подъехали к монтажно-испытательному корпусу (МИК) ГКНПЦ имени Хруничева, уже начало светать. Двери МИК открыты, вглубь уходят рельсы, на которых стоит железнодорожный состав, но саму ракету еще не видно. Днем в степи почти невыносимая жара, но ночью царит прохлада, поэтому ожидание не выматывает.

В 4:40 состав тронулся, и за ним на транспортной платформе из МИКа выехала ракета «Протон-М» с модулем «Наука». На обтекателе красуется ее эмблема, под надписью «Протон-М» на второй ступени — эмблема в честь 60-летия полета Юрия Гагарина.

Перед ракетой  —  «вагончик-кондиционер», которых охлаждает обтекатель изнутри. Пока проводятся последние проверки, состав меняют на тепловоз. Обычно ракеты везут со скоростью около 5 км/ч, но у «Науки» транспортировочное ограничение в 3 км/ч, рядом с ней можно идти пешком.

Почти сразу за воротами МИКа тепловоз делает маневр и разворачивает ракету двигателями вперед. К месту старта  —  пусковой установке №39 на площадке №200  —  «Протон-М» подъедет лишь к 10 часам утра.

Ракета кажется огромной еще когда покидает МИК, но по-настоящему её размер удается оценить, лишь когда её начинают поднимать.

Оказывается, быстрым в работе с ракетами бывает только пуск. Сперва подъем почти незаметен, но потом ускоряется и замедляется лишь на последних градусах. Вертикализация длится около 20 минут. Высота ракеты —  60,3 метра, примерно с 18-этажный дом.

«Протон-М» может выводить в космос до 22,4 тонны. Вес модуля «Наука» — 20,3 тонны, очень близко к пределу возможностей ракеты. По космическим меркам он действительно большой и стал важным дополнением Международной космической станции (МКС), первым специализированным научным модулем российского сегмента. Не зря его там ждут уже больше десяти лет!

«Наука» стала четвертым научным модулем на МКС после американской «Дестини», европейского «Коламбуса» и японского «Кибо». Новый блок обеспечит станцию 16 рабочими местами снаружи модуля и 14 рабочими местами внутри. А также еще одной каютой для члена экипажа МКС.

Внутренняя компоновка модуля «Наука»

Снаружи на модуле установлен европейский манипулятор ERA — роборука, которая способна растягиваться на 10 метров. У «Науки» есть и иллюминатор диаметром 42,6 см.

С этим модулем МКС расширится на 70 м³ внутреннего пространства, получит дополнительную систему обеспечения кислородом и еще один туалет с системой регенерации воды.

На рабочие места, как внутри, так и снаружи модуля, в будущем можно будет привезти оборудование и проводить одновременно множество научных исследований. Под них в модуле отведено 6 м³. К рабочим местам уже подведено необходимое энергоснабжение и коммуникации.

В интервью «России 24» Исполнительный директор Роскосмоса по перспективным программам и науке Александр Блошенко рассказал, что в долгосрочной программе проведения целевых работ на МКС порядка 170 работ. Среди них и фундаментальные, и образовательные, и прикладные, и технологические исследования. К примеру, проверка аппаратуры, которую разрабатывают для космических аппаратов. 

Один из первых экспериментов будет касаться адаптации человека к условиям космоса через стимуляцию вестибулярного аппарата. В ходе другого — астронавты попробуют изготовить в специальной печи кристаллы особой чистоты для датчиков в электронной технике.

Среди запланированных работ есть и эксперимент, который проводили еще на орбитальной станции «Мир», но не смогли завершить из-за поломки. Он заключается в разведении перепелов с целью понять, могут ли животные давать в невесомости потомство, которое сможет размножаться.

У модуля «Наука» очень долгая история. Её основу начали разрабатывать еще в 1995 году в качестве дублера модуля «Заря», который успешно встал на МКС, поэтому дублер не понадобился. В 2004 году на его основе решили сделать лабораторный модуль и запустить до конца 2000-х годов. Планы оказались слишком оптимистичными. Именно поэтому наблюдать за последними днями подготовки к пуску было так волнительно. Несколько дней ушло на заправку и очередной цикл проверок. Наступило 21 июля.

По времени Байконура пуск был запланирован на 19:58:24,938 (17:58:24,938 по московскому времени) с площадки 200/39. Такая точность объясняется расчетами дальнейшей траектории полета. Зачем тратить топливо на лишнюю корректировку, если можно поточнее стартовать?

Мы находились в 3 километрах от стартового стола. Счет пошел на секунды... Двигатели зажглись, но их рёв донесся до нас лишь через десяток секунд. Сначала это монотонный шум, но вскоре он заглушается знаменитым звуком «металлических шариков, рассыпанных по барже». И этот рокот все усиливается. Через полминуты всё затихает, а «Протон-М» уже превратился в белую точку на небе.

Для зрителей на этом приключение завершилось, а для самого модуля всё только началось. Чтобы добраться до МКС, ему пришлось не раз включать свои двигатели для перехода на орбиту фазирования, где он проведет восемь дней, а потом и на орбиту станции.

Еще год будут проводиться летные испытания модуля. «Наука» будет готова к использованию сразу после стыковки, но для достижения полной функциональности понадобится около 10 выходов в открытый космос и множество проверок. Сперва на «Науку» установят шлюзовую камеру, радиационный теплообменник и средства крепления крупногабаритных объектов, а также переносное рабочее место. Все они уже находятся на МКС. Так что, в каком-то смысле, «Наука» уже давно является частью станции.

Будет проведена полная проверка работоспособности систем и интерфейсов, которые обеспечивают связь модуля с российским сегментом МКС. На протяжении года модуль будут дооснащать оборудованием и научной аппаратурой.

В общей сложности, по словам Александра Блошенко, для различных экспериментов на МКС планируется отправить 1,6 тонны научного оборудования. При этом 200 кг оборудования и 300 кг кронштейнов и креплений уже прилетели на орбиту внутри «Науки». 

Расчетное время функционирования модуля на орбите  —  15 лет. Работа МКС одобрена пока только до 2025 года, но почти нет сомнений, что в ближайшее время срок продлят до конца десятилетия.