Мир будущего: Когда фильмы о покорении других планет станут реальностью?

Можно ли уже сейчас выбрать три самые перспективные планеты для жизни, если с Землей что-нибудь случится, как в «Интерстелларе»? Насколько реально отправиться в экспедицию на другую планету, как в «Чужом»? Что ждет нас на других планетах и сможем ли мы вернуться обратно на Землю? КиноПоиск попросил экспертов в области изучения других планет прокомментировать происходящее в современных научно-фантастических фильмах.

На вопросы ответили заведующий лабораторией сравнительной планетологии Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского (ГЕОХИ) Александр Базилевский, младший научный сотрудник отдела физики космической плазмы Института космических исследований РАН Артем Шестаков и младший научный сотрудник лаборатории сравнительной планетологии ГЕОХИ РАН Сергей Красильников.

Вопрос денег или проблема технологий?

Кино

В фильмах серии «Чужой» (например, в «Прометее»), картинах «Пекло», «Марсианин» создается ощущение, что вопрос путешествия на другую планету — это только вопрос денег, а не технологий.

Реальность

Красильников: На данный момент это не совсем так. Нерешенной научной и конструкторской задачей остается перемещение неживого (корабль, оборудование и т. п.) и живого (собственно человек) вещества в пространстве из точки А в точку Б на большие расстояния. В различных фантастических фильмах данная проблема затрагивается или умалчивается, так как мы до сих пор не можем решить данную задачу с физической точки зрения. Наукой и околонаукой было предложено большое количество вариантов быстрого перемещения в пространстве: кротовые норы («Интерстеллар»), различные ускорители, телепортация («Звездные врата») и т. д.

Если брать путешествие в пределах Солнечной системы, то на данном этапе развития технологий возможно теоретическое освоение только Марса и Луны. Практическое же слабо выполнимо в ближайшие 20 лет. Освоение других тел Солнечной системы в настоящее время либо нецелесообразно (Плутон, Фобос, спутники Юпитера и т. д.), либо невозможно (Меркурий, Венера, планеты-гиганты).

В случае не путешествий, а целенаправленных краткосрочных экспедиций (таких как в фильмах «Миссия на Марс», «Последние дни на Марсе», «Европа», «Марсианин») возникает несколько сложностей: получение энергии на поверхности спутника/планеты, так как ее нужно будет много; получение воды — в случае Марса и Луны разрабатываются варианты добычи воды из грунта; биологические особенности человеческого организма — воздействие радиации, психологическая нагрузка и т. п.

Нужно также понимать, что в случае России/СССР мы уже около 30 лет не совершали посадок на Луну и имеем небольшое количество успешных посадочных миссий в последнее время. Перед снабжением пилотируемой экспедиции нужно вспоминать и улучшать опыт освоения космоса времен СССР.

Ближайшие миссии на Луну — «Луна-25», «Луна-26», «Луна-27» — будут направлены в первую очередь на отработку вывода на орбиту, посадку, управление ровером и т. д. При налаживании сотрудничества с мировыми космическими агентствами реальный промежуток, когда человечество сможет послать человека за пределы системы Луна—Земля, приходится на вторую половину 30-х — 40-е годы XXI века.

Шестаков: Научные экспедиции, даже межпланетные, не говоря уже о других системах и тем более галактиках, в настоящее время являются чрезвычайно длительными затеями из-за несовершенства технологий путешествия в космосе. Скорости, достижимые на реактивной тяге, сильно зависят от массы топлива, которое тоже путешествует с вами, поэтому достичь скоростей даже в сотни километров в секунду на реактивной тяге практически невозможно, принимая во внимание то, что впоследствии придется еще и тормозить. Даже путешествия к соседним планетам сейчас займут годы.

Сегодня трудно вообразить физически согласованную систему, позволяющую путешествовать на большие расстояния. Космические расстояния поистине огромны, путешествие в ближайшую систему альфа Центавра — это по космическим масштабам все равно что зайти к соседу по лестничной клетке — займет четыре-пять лет при движении со скоростью, близкой к скорости света.

Пилотируемый перелет на Марс возможен уже сейчас, но требует тщательной подготовки и, соответственно, существенного финансирования, однако многие технологии должны быть в деталях отработаны на Земле. Должны быть решены вопросы защиты экипажа от радиации во время перелета и на Марсе, вопрос регенерации воды и кислорода или получения их на месте, вопрос энергетики, поскольку колония потребует существенных энергозатрат, которые могут быть не полностью покрыты использованием солнечных панелей, но, самое главное, вопрос питания.

Несмотря на то, что часть рациона в перспективе может быть выращена в теплицах на планете, колонистам все равно потребуются дорогостоящие поставки недостающих продуктов с Земли. По-видимому, пилотируемый полет к Марсу может состояться в ближайшие 10—20 лет, но создание автономной колонии потребует гораздо больших усилий.

Кино

В фильме «Прометей» исследование другой планеты происходит только по воле корыстного миллиардера, который ищет бессмертие. Что в реальности может стать мотивацией для межпланетной колонизации?

Реальность

Шестаков: Освоение других планет — это в первую очередь вызов для человечества, толчок к развитию технологий. В настоящее время сложно назвать достаточно весомые причины, почему нам необходимо перебираться на другие планеты самим. Однако есть важные практические задачи, которые можно решить размещением аппаратуры на Луне. Например, создание стационарной обсерватории, которая сможет делать снимки гораздо более высокого качества, без искажений, вызываемых атмосферой Земли, размещение комплекса для мониторинга космической погоды либо проведения других наблюдений. Такой комплекс может существенно повысить качество измерений без существующего на космических аппаратах дефицита массы и ограничений по энергопотреблению. Крупные исследовательские станции могут дать нам больше информации о природе и составе грунта других планет, что может также послужить дальнейшему развитию технологий строительства, добычи полезных ископаемых и энергетики.

Базилевский: Изучая и осваивая другие планеты, мы поймем, как они устроены, как достигли того состояния, в котором находятся сейчас. А это дает возможность посмотреть немного другими глазами и на свою планету. Американский космонавт Гаррисон Шмитт, который летал на Луну в составе экспедиции «Аполлон-17», назвал Луну запыленным окном в прошлое Земли. И, действительно, изучение Луны в 1960—1970 годы привело к открытию существования в истории Луны 4—4,5 миллиардов лет назад периода очень интенсивной метеоритной бомбардировки. Мы, геологи, ранее об этом не подозревали, а теперь серьезно обсуждается, как с этим периодом связано возникновение жизни на Земле, которое датируется теми же 4 миллиардами лет назад. Эта бомбардировка не давала жизни зародиться и развиваться? Или эта бомбардировка обеспечила неравновесные химические реакции, что привело к возникновению жизни?

Причины бегства с Земли

Кино

В мультфильме «ВАЛЛ·И» человечество покидает планету из-за того, что на ней скопилось слишком много мусора.

Реальность

Шестаков: Переселение на другую планету представляется крайне затратным процессом. По-видимому, на несколько порядков превосходящим стоимость переработки отходов. Сомнительно, что человечество когда-либо решится переехать в другой дом, вместо того чтобы убраться у себя. Разумеется, существует вероятность нанести невосстановимый ущерб существующим экосистемам, например радиоактивными загрязнениями, сбросом токсических отходов, однако предотвратить такой ущерб существенно проще, чем потом устранять последствия. О сохранении существующих экосистем стоит задуматься уже сейчас, ведь никто не сорит у себя дома, зачем же так делать на своих улицах, в своих городах, на своей планете?

Красильников: Такой вариант развития маловероятен, так как методы переработки отходов уже разработаны. Скорее стоит опасность загрязнения земли и воды, ядерные конфликты, перенаселение.

Кино

В фильме «Интерстеллар» Землю приходится покинуть из-за того, что концентрация кислорода в воздухе стремительно падает, вызывая ухудшение климата.

Реальность

Базилевский: Я как-то не вижу природных причин такого падения концентрации кислорода в воздухе. Разве что мы сами к этому приведем. Но, думаю, вовремя остановимся.

Шестаков: Существуют исследования, показывающие постепенную потерю кислорода нашей планетой. Темп достаточно медленный и, по некоторым оценкам, он составляет порядка 8,4 промилле за миллион лет, что не является опасным для человечества. Однако катастрофические события могут ускорить утечку кислорода и атмосферы в целом. Например, нарушение магнитного поля Земли может спровоцировать цепочку событий, которые повлекут потерю атмосферы, аналогичную Марсу.

Кино

В сериале «Сотня» часть людей возвращается на Землю, пережившую ядерный апокалипсис, спустя 97 лет.

Реальность

Красильников: Зависит от количества разорвавшихся боеголовок и типа радиоактивного заряда. Полностью Земля самоочистится через примерно 1 миллиард лет (время полураспада). После ядерной войны должны остаться более-менее чистые места, где человек сможет при определенной защите оставаться на поверхности, но для этого нужны сотни лет.

Базилевский: Наверно, главная опасность — это радиоактивность. А через какое время можно вернуться, это зависит от возможности организовать производство нерадиоактивных продуктов питания.

Шестаков: Всегда есть риск, что изменения климата будут необратимыми. Это относится как к радиоактивным осадкам, так и к загрязнению вод, вымиранию ряда видов животных, нарушению баланса экосистемы, а также глобальным изменениям в виде существенного усиления парникового эффекта и, как следствие, таяния полярных льдов, нарушения освещенности Земли и изменения ее альбедо. Мы живем в очень хрупком мире.

Другие планеты, другие правила

Кино

В таких фильмах, как «Прометей», «Пандорум», «Живое», земляне сталкиваются с открытиями, которые невозможно контролировать или исследовать должным образом. Чаще всего таким объектом оказывается некое живое существо, представляющее для исследователей большую опасность.

Реальность

Шестаков: Новые открытия в современной науке редко представляют прямую опасность для исследователя, однако не стоит забывать печальную судьбу Марии Кюри. К счастью, сейчас исследователи лучше осознают возможные риски при работе с малоизученными явлениями, современные технологии позволяют лучше заботиться о здоровье исследователей. Что касается работы в полевых условиях, как это показано в фильмах, то тут имеет место ряд допущений.

По-видимому, в реальной жизни перед исследователем будет стоять задача инкапсулировать образец для доставки в лабораторию, где он может быть детально изучен. Разумеется, для получения допуска к работе с каким-либо оборудованием специалист должен иметь опыт работы в направлении и понимать общие принципы и законы физики, описывающие процессы, должен пройти подготовку по работе с оборудованием и должен хорошо знать все изученные свойства исследуемого явления.

Изучение других планет для нас не несет серьезной угрозы, поскольку доступные для человека в ближайшем времени планеты крайне малочисленны, а свидетельства существования внеземных форм жизни пока не получены.

Кино

В «Элизиуме» космическая станция построена частично по принципу Стэнфордского тора.

Реальность

Шестаков: Преимуществом торической формы станции является возможность создания искусственной силы тяжести, что существенно упрощает акклиматизацию человека на орбите. Такой тор может быть разделен на несколько уровней внутри для увеличения обитаемых площадей, однако нужно понимать, что чем ближе уровень к оси вращения, тем сильнее там искусственное тяготение.

Существующая в настоящее время МКС представляет достаточно затратный проект, поддерживаемый одновременно несколькими странами и являющийся, на мой взгляд, скорее символом человеческих успехов в покорении космоса. Организация крупномасштабной станции на орбите с конкретными задачами по обитаемости и поддержанию комфортных условий потребует исключительных усилий и будет иметь беспрецедентную стоимость. При этом такая станция вряд ли сможет обеспечить все человечество. По-видимому, речь может идти о нескольких тысячах.

Кино

В «Интерстелларе» ученые выбирают три перспективные для жизни планеты и отправляют ученых на их изучение.

Реальность

Шестаков: Предположив, что человечеству открылся секрет путешествия со субсветовыми скоростями и гибернации, можно было бы отправиться на нашумевшую Kepler-452b в 1400 световых лет, либо на Gliese 180c в 40 световых годах. На сегодняшний день уже открыто множество экзопланет, отдельно проводится оценка их пригодности для жизни по гравитации, температурному режиму у поверхности, наличию или возможности сохранения атмосферы, удаленности от звезды и ряду других параметров.

Базилевский: Мы представляем, что такое жизнь на Земле. А она требует присутствия жидкой воды и какого-то источника энергии: солнечный свет, вулканическое тепло, химическая энергия. Такая жизнь может быть на Марсе и на спутниках Сатурна, Энцеладе и Титане. Чтобы разобраться с вопросом, есть ли, была ли жизнь на Марсе, надо продолжать изучать его. Это займет, как мне кажется, еще лет двадцать. А чтобы разобраться с возможной жизнью на Энцеладе и Титане, надо посылать на них посадочные аппараты. Но даже в этом случае исчерпывающий ответ получить будет трудно, так как если жизнь там есть, то она под поверхностью.

Наиболее перспективный кандидат для терраформирования — это, конечно, Марс. Надо только сделать атмосферу более плотной. Это, как предлагал мой учитель в планетологии Кирилл Павлович Флоренский, можно сделать, если зачернить полярные шапки Марса, посыпав их марсианским грунтом. Это должно вызвать испарение льда углекислоты, что запустит саморазгоняющийся процесс — приведет к увеличению плотности атмосферы и дальнейшему потеплению.

Красильников: В последние несколько десятков лет удалось разработать методы по поиску планет в звездных системах нашей галактики. При этом по косвенным признакам можно определить расстояние планеты от звезды, ее примерные физические параметры, состав, атмосферу. По этим данным можно сделать предположение о пригодности планеты к жизни (по крайней мере той, о которой мы имеем представление). Есть определенное ранжирование планет, пригодных для жизни. Для существования белковой формы жизни, безусловно, нужен определенный диапазон температур, наличие воды, давление на планете (размер планеты) и т. д.

При нынешнем состоянии технологий мы не сможем до них долететь. Ближайшая найденная планета находится в 4,2 световых года. Скорость света — 300 000 км/с, скорость нынешних космических кораблей — 40 км/с. На данный момент предлагаются идеи по терраформированию. На мой взгляд, при нынешнем развитии технологий они утопичны.