В заключение 2025 года Национальные академии наук, инженерии и медицины США обнародовали отчет, в котором рассматриваются перспективы будущих пилотируемых полетов к Марсу. В нём детально изложены аргументы в пользу отправки людей на Красную планету, а также технологические решения, которые помогут человечеству осуществить первую высадку.
Четвертая планета от Солнца является единственным известным вне Земли миром, где присутствуют роботы: на ее поверхности работали более двух десятков аппаратов, включая миссии, реализованные СССР, NASA, ESA и КНР. На текущий момент активными остаются два марсохода, принадлежащих NASA: Perseverance, который продолжает сбор образцов в кратере Езеро, и Curiosity — опытный аппарат, функционирующий на поверхности уже 13 лет.
Вертолет Ingenuity, выполнявший разведывательные задачи в рамках миссии Perseverance, прекратил полеты после аварийной посадки в январе 2024 года. Несмотря на это, некоторые системы аппарата продолжали передавать информацию в течение нескольких месяцев. Исследования атмосферы и поверхности Марса также осуществляются с помощью орбитальных станций, таких как Mars Reconnaissance Orbiter, Tianwen-1, MAVEN и ExoMars Trace Gas Orbiter.
Информация, собранная в ходе этих миссий, послужила основой для создания доклада «Научная стратегия исследования Марса человеком»), опубликованного на сайте Национальных академий наук, инженерии и медицины США. Документ, объемом 240 страниц, описывает трехэтапную программу подготовки человека к высадке на Марс и определяет 11 научных целей, которые должны лечь в основу будущих экспедиций.
Основными задачами научных экспедиций с участием человека на Марс являются:
- Поиск признаков жизни;
- Исследование круговорота воды и CO2 на Марсе;
- Детальное геологическое картирование;
- Определение воздействия условий на Марсе на физиологические процессы, когнитивные функции и психологическое благополучие членов миссии;
- Изучение факторов, вызывающих пылевые бури, и их изменения во времени;
- Определение возможности использования ресурсов, имеющихся в данном регионе, для получения топлива, воды и кислорода;
- Исследование воздействия факторов окружающей среды на генетический материал и репродуктивную функцию;
- Исследование устойчивости микробных популяций в закрытых биосистемах;
- Изучение влияния марсианской пыли на здоровье людей и работоспособность техники;
- Изучение приспособляемости растительных и животных организмов в созданных человеком экосистемах;
- Определение радиационного фона в зонах посадки.
По мнению авторов, изучение Марса — это не только демонстрация технологических достижений, но и важный этап в постижении истоков жизни во Вселенной и перспектив развития Земли.
Предлагаемая академиками стратегия предполагает комбинирование роботизированных и пилотируемых миссий: на первом этапе – орбитальные и автоматические операции по сбору образцов и поиску ресурсов, а затем – отправка экипажа для проведения детальных исследований и создания долгосрочной инфраструктуры.
На первом этапе планируется осуществление орбитальных миссий для оценки технологий, связанных с посадкой, выживанием и возвращением людей. Создание необходимой инфраструктуры на марсианской орбите и отработка совместной деятельности роботов и людей – задачи второго этапа. Третий этап включает высадку с целью длительного пребывания экипажа на поверхности планеты и использования местных ресурсов для обеспечения жизнедеятельности.
Вода, содержащаяся в подповерхностном льду, может служить источником кислорода и топлива, а реголит – материалом для возведения защитных сооружений. Такой метод, как считают исследователи, позволит значительно уменьшить необходимость в поставках с Земли и гарантировать независимость миссии.
Исследователи в первую очередь сосредоточились на обеспечении здоровья астронавтов, поскольку воздействие радиации, снижение гравитации и продолжительная изоляция представляют значительные опасности, для устранения которых необходимы инновационные медицинские и инженерные разработки. Для воссоздания условий земного притяжения предлагается создание вращающихся жилых отсеков, а в качестве естественного барьера от радиации – использование марсианского грунта. Улучшить состояние здоровья членов экипажа возможно благодаря внедрению новых психофизиологических методик и разработке автономных систем контроля за состоянием здоровья.
В отдельной главе рассматриваются вопросы биологической безопасности. Поскольку доставка образцов с Марса должна осуществляться в условиях полной стерильности — для предотвращения малейшего риска занесения на Землю неизвестных микроорганизмов — ученые подчеркивают необходимость создания международных норм, регулирующих изоляцию биологических материалов. Важна также работа в обратном направлении: стоит напомнить, что в 2024 году были доставлены образцы грунта с астероида Рюгу «заразились» земной жизнью.
Основной план предусматривает создание марсианской лаборатории на поверхности планеты и разработку процедур доставки образцов на Землю после каждой миссии. Он также включает в себя последовательность из трех этапов: короткая высадка (продолжительностью 30 марсианских суток), грузовой, выполняемый без участия экипажа, и длительная (300 суток). Все миссии должны осуществляться в пределах одной исследовательской зоны, охватывающей территорию диаметром приблизительно 100 километров, и включающей в себя древние лавовые образования и области, подверженные воздействию пылевых бурь.
В альтернативных вариантах планируется использовать более адаптивные маршруты, охватывающие широкий спектр задач: от миссий, цели которых заключаются лишь в обнаружении признаков жизни, до серии из трех коротких экспедиций, направляемых в различные области планеты, такие как зоны, сформированные осадочными породами, ударные кратеры или древние ледниковые образования.
Перед началом освоения Марса запланированы миссии на окололунные орбиты и к астероидам в 2030-х годах. Согласно прогнозам, первая пилотируемая экспедиция к Марсу может быть осуществлена в 2039 году, а первая высадка на поверхность – приблизительно в середине столетия. Успешная реализация этого проекта потребует тесного взаимодействия между странами, а также совместных усилий NASA, ESA и частных компаний, таких как SpaceX и Blue Origin.
По оценке экспертов, преимущества реализации столь масштабной программы, включающей создание новой энергетической инфраструктуры, систем жизнеобеспечения и логистики для обеспечения экипажа на протяжении нескольких лет, простираются дальше, чем просто «освоение космоса». Технологии, разработанные для будущих марсианских миссий, уже сейчас способствуют прогрессу в области медицины, энергетики и робототехники на Земле.
В академической и инженерной среде подобные проекты часто вызывают вопросы и критику, как это было и ранее рассказывал Naked Science, несмотря на оптимистичные прогнозы Илона Маска относительно отправки Starship к Марсу в 2029 году, они пока не получили практического подтверждения. Прежде всего, межпланетные испытания корабля еще не проводились, а испытания двигателей и разработка тепловой защиты не достигли необходимого уровня для серийного производства. Кроме того, по мнению специалистов NASA и ESA, существующие системы энергообеспечения, защита от радиации и медицинское оборудование не соответствуют требованиям длительных космических перелетов, занимающих два-три года).
Представляется, что целью доклада является возвращение дискуссии о пилотируемых миссиях на Марс из категории нереализованных идей к области прикладных научных исследований. Между мечтой и воплощением в жизнь лежит значительный разрыв: это годы изысканий, огромные финансовые вложения и постоянное международное взаимодействие. Специалисты предлагают рассматривать путь к четвертой планете как многоступенчатый и непростой процесс, в котором каждая миссия станет проверкой новых технологий и пределов человеческих возможностей.