Глава 23. Миссия на Марс

Остается непонятным: зачем туда посылать экспедицию? «А как же? – отвечают ее сторонники. – Нам предстоит рано или поздно колонизировать Марс». Но зачем колонизировать Марс? Он явно непригоден для жизни людей. Еще можно представить создание базы на Марсе (когда и, если поймем, зачем она нужна), но необходимость колонизации представить себе трудно.

К. П. Феоктистов.

Марсианская экспедиция

Одной из самых популярных нерешенных задач космонавтики остается пилотируемая экспедиция на Марс. Главной задачей при этом остаются поиски жизни на Красной планете. Некоторые надежды для поиска простейших организмов дают остатки атмосферы и следы водной эрозии, скрывающие под слоем почвы микробы, бактерии или грибки. Их открытие позволило бы решить судьбу гипотезы панспермии и теории самозарождения жизни.

Для осуществления марсианской экспедиции подойдет принципиальная схема полета многих АМС: старт с высокой околоземной орбиты, полет к Марсу, выход на марсианскую орбиту, посадка спускаемого модуля с частью экипажа, исследование поверхности, бурение и сбор проб грунта, старт возвращаемого модуля, стыковка с основным кораблем и возвращение на Землю.

Как пишет известный космонавт-исследователь К. П. Феоктистов, конечно, было бы естественным попытаться «отловить» живые организмы с помощью автоматических аппаратов, высаживаемых на Марс. Это и делалось, но пока не получилось. И точек забора проб было слишком мало, и сама методика анализа «проб на жизнь» не очень убедительна.

Продолжением этих работ с автоматическими аппаратами может стать марсианская экспедиция. Ее возможными задачами могли бы быть поиск и исследование районов поверхности Марса, где имеются какие-то шансы отыскать признаки жизни, поиски живых организмов или растений, взятие проб грунта (в разных точках поверхности и на разной глубине) и атмосферы, первичное изучение этих образцов на месте (чтобы можно было скорректировать программу исследований при положительных результатах), доставка проб грунта и атмосферы на Землю, изу чение поверхности Марса, его строения, его естественной истории.

Экспедиционный корабль будет стартовать с Марса без посадочного устройства, и в его состав должны входить: ракетные двигатели, кабина с аппаратурой управления и радиотелеметрии, энергетический блок, средства жизнедеятельности экипажа и стыковочное устройство.

Проблему экспедиционной связи можно решить, расположив основной корабль на стационарной орбите над местом посадки спускаемого модуля, это обеспечило бы непрерывный канал радиосвязи со спускаемым аппаратом, марсоходами и отдельными космонавтами.

Для сокращения огромного запаса химического топлива предполагается использовать и альтернативные электрореактивные, ионные и даже ядерные двигатели на этапах орбитальных маневров и выхода на траекторию полета к Земле. Это позволило бы сэкономить не менее трети жидкого топлива. Представляется оптимальным использовать и электрореактивные двигатели спускаемого модуля на этапах полета от Земли к Марсу и маневровую систему возвращаемого модуля на обратном пути как составные блоки марсианского экспедиционного корабля.

Использование ядерной силовой установки и электрореактивных двигателей предполагает существенное изменение традиционной компоновки экспедиционного корабля. В данном случае он будет включать ряд составных частей, последовательно располагающихся вдоль его продольной оси: ядерную энергоустановку, включающую реактор с защитным экраном, электрореактивные двигатели, баки с химическим топливом, радиаторы системы терморегулирования реактора, играющие также роль защитных экранов, экранированные жилые отсеки, рубку управления орбитального корабля и спускаемый модуль.

Длительный срок марсианской экспедиции вдали от околоземных коммуникаций, исключающий возможность оказания прямой помощи терпящему бедствие кораблю, вплотную ставит вопрос о разбиении экспедиции на несколько частей, которые могли бы оказывать взаимопомощь и страховать друг друга. Громкие марсианские проекты переселения сотен землян заставляют задуматься о потомках колонистов. Слабая гравитация, сильная радиация и отсутствие земных бактерий быстро приведет к изменениям в родословной «марсиан», сопоставимых с началом прямохождения и увеличением головного мозга.

Если группа первых колонистов не будет превышать сотню человек, то у их потомков проявится «эффект основателя». Этот феномен заключается в том, что новое сообщество «марсиан» будет напоминать не нацию, пославшую их на Красную планету, а лишь отдельных представителей отцов-основателей.

Эффекту основателя, разумеется, подвержены не одни только исследователи Марса или межпланетные путешественники. Он может возникнуть в любой изолированной или отобранной популяции. Но по мере смены ряда поколений изменения могут приобретать более выраженный и специфический характер. Недостаточная сила тяжести также будет приводить к снижению костной массы со скоростью в несколько процентов за месяц. После двух или трех лет пребывания на Марсе поселенцы рискуют потерять половину своей костной массы. Такое трансформирование скелета резко повысит травматизм, особенно это касается переломов бедер и позвоночника. Поскольку на Марсе подобные травмы могут иметь необратимые последствия, люди, от природы имеющие более высокую плотность костей, что скорее было свойственно нашим предкам, нежели современному человеку, имеют больше шансов выжить и передать свои гены. Поэтому в результате смены многих поколений люди на Марсе в конечном итоге будут от природы обладать более плотными костями по сравнению со своими предшественниками.

Землян охраняет от солнечной и космической радиации колоссальный магнитосферный щит. Его создает магнитное поле Земли, возникающее из-за вращения потоков магмы в центре нашей планеты. Ливни космических лучей стекают по краям магнитосферного зонта к полюсам, где порывы солнечного вет ра раздувают феерические огни сияний. На Марсе всего этого нет, и поселенцам придется как-то адаптироваться к высоким уровням радиации. При отсутствии магнитосферы за 500 дней пребывания на марсианской поверхности человек получит дозу радиации, в несколько раз превышающую предельно допустимую.

Защитой могут служить только тяжелые скафандры и глубокие пещеры, но все равно работы на поверхности приведут к мутациям генотипа человека, растений и животных.

Эти генетические отклонения могут стать способами защиты нашего тела от радиационного воздействия. На Земле наша кожа вырабатывает меланин – пигмент, который действует как естественный солнцезащитный крем. Пигментация кожи развилась в человеческих популяциях как баланс между риском избыточного излучения, которое разрушает производство ДНК, и опасностью недостатка радиации, который препятствует нормальному формированию костей.

Многие другие организмы также используют меланин, чтобы защитить себя от излучения, в том числе грибы темной окраски, растущие на месте расплавления активной зоны ядерного реактора в Чернобыле. Разновидностью меланина, который обеспечивает организм человека максимальной защитой от солнечной радиации, является эумеланин, придающий коже темно-коричневый или черный цвет. Поэтому далекие потомки первых колонистов будут темнокожими, как современные негры.

Недавние исследования показали, что высокие уровни радиации также влияют на мозг, изменяя у некоторых пространственную память и готовность предпринимать рискованные решения. Такого рода нарушения могут представлять серьезную угрозу успеху марсианской колонии. Однако последующие поколения смогут развить устойчивость к вредному воздействию радиации на мозг, способствуя лучшей адаптации людей к марсианской среде и повышая их способность к дальнейшему освоению космоса и путешествиям к далеким планетам.

С другой стороны, интенсивное излучение на Марсе может способствовать эволюции новых пигментов кожи. Каротиноиды – оранжевые пигменты, которые придают моркови соответствующую окраску, – производятся многими растениями и микроорганизмами для защиты от солнечного излучения. Хотя каротиноиды есть у многих животных, большинство получает их из своего рациона. В редких случаях животные могут заимствовать оборудование для производства пигмента у других организмов. Суровые условия на Марсе могли бы повысить вероятность столь редких заимствований, если бы конечный результат – скажем, кожа ярко-оранжевого цвета – оказался особенно полезным.

Кроме того, есть еще микробиом – бактерии и другие крошечные организмы, обитающие внутри и на поверхности наших тел и оказывающие на наш организм серьезное воздействие. Утрата этих полезных микробов может привести к неблагоприятным физическим и психическим последствиям для здоровья марсианских поселенцев. На Земле мы уже видим снижение микробного разнообразия горожан, дезинфицирующих все вокруг.

Во многих отношениях этот процесс приносит несомненную пользу – некогда повсеместно распространенные болезни были побеждены благодаря разработке вакцин, а улучшение санитарных условий и доступность антибиотиков ограничили распространение других заболеваний конкретными регионами. Однако непредвиденным последствием войны с микробами стало преследование полезных для нашего здоровья микроорганизмов, в том числе тех, которые сосуществуют с нами на протяжении тысячелетий и в настоящее время находятся под угрозой исчезновения.

Переселение на Марс может стать для этих микробов слишком большим испытанием, а их полная утрата почти наверняка окажется пагубной для человека.

Микробы, обитающие в нашем кишечнике, играют крайне важную роль в пищеварении, поэтому в условиях их утраты диета марсианских поселенцев должна подвергнуться изменениям. Придется разработать специальный рацион питания, включающий в себя только простые сахара, белки и жиры, которые легко усваиваются без помощи микроорганизмов. С другой стороны, если некоторые полезные микробы будут сопровождать человека на Марс, они сами могут развиваться вместе с ним.

В то же время на Марсе не будет проблемы с инфекционными болезнями. Как и в случае с микробами человека, единственными вирусами, патогенными бактериями и другими болезнетворными микроорганизмами на Марсе, вероятно, останутся те, которые мы принесем с собой. Долгое межпланетное путешествие может стать карантином, который ограничит вероятность случайного появления инфекционных заболеваний на Марсе.

С другой стороны, жизнь вне угрозы инфекционных заболеваний может привести к атрофии иммунной системы. Марсиане с ослабленным иммунитетом в случае возвращения на Землю столкнутся с опасными для жизни болезнями, а люди, прибывшие с Земли, рискуют уничтожить всю марсианскую колонию, если принесут с собой какие-либо заболевания.

Получается, что, если сложить все факторы – «эффект основателя», изменения микробов, радиационные мутации и слабую гравитацию, становится ясно: колонизация Красной планеты приведет к возникновению нового человеческого вида.