В космическом блокбастере Ридли Скотта «Марсианин» рассказывается, как выживает брошенный на Красной планете астронавт. Главную роль сыграл Мэтт Дэймон. Российское издание «Лента.ру» разобралась, где в нем проходит грань между наукой и фантастикой.
Послуживший основой для «Марсианина» одноименный роман Энди Уира изобилует множеством технических подробностей. Большинство из них в фильме были опущены, а в качестве экспертов Ридли Скотт привлек специалистов из НАСА, среди которых — директор агентства по планетарным наукам Джеймс Грин и Дэйв Лавери из отдела по изучению Марса.
Для съемочной группы проводились экскурсии по объектам НАСА. В частности, по Космическому центру имени Джонсона в Хьюстоне и Лаборатории реактивного движения в Пасадене. Кроме того, создатели фильма присутствовали на первом пуске марсианского корабля Orion.
Съемки «Марсианина» проходили в павильонах в Будапеште, где были построены декорации миссии Ares III. Там же герой Мэтта Дэймона, астронавт Марк Уотни, выращивал свой огород. В качестве администрации НАСА использовались интерьеры футуристического здания торгово-развлекательного центра Balna.
Роль Марса в фильме исполнила расположенная в Иордании пустыня Вади Рум, известная также как Лунная долина.
Буря
По сценарию герой Мэтта Дэймона остается один на Марсе из-за мощнейшей бури: он получает ранение и теряет сознание, а остальные пять членов экипажа миссии Ares III в спешке покидают Красную планету.
В НАСА не отрицают, что пылевые бури — одна из неприятных особенностей Красной планеты. Исследователи ежегодно наблюдают на Марсе пылевые бури, охватывающие районы размером с Евразию и длящиеся неделями. Бывают бури и посильнее. Глобальные пылевые бури формируются из умеренных в среднем раз в три марсианских года, то есть примерно раз в 5,5 земных лет.
Дело в том, что скорость самых сильных ветров на Марсе не превышает 27 метров в секунду. Земные ураганные ветры как минимум в два раза быстрее. Кроме того, плотность марсианской атмосферы в сто раз меньше земной. То есть частицы пыли в атмосфере Марса переносятся ветром, но разрушительной силой не обладают. И все же пылевые бури могут создать определенные проблемы.
Некоторые частицы пыли несут электростатический заряд и могут прилипать, например, к иллюминаторам и механическим деталям научного оборудования. Нейтрализация электростатических зарядов и устранение пылевых загрязнений — одна из основных задач, которую решают инженеры, проектирующие оборудование для исследования Марса.
Кроме того, даже слабые пылевые бури способны загрязнить солнечные батареи и значительно снизить их эффективность. В «Марсианине» это учли: астронавт ежедневно чистит солнечные панели от пыли.
Чаще всего глобальные пылевые бури на Марсе происходят в летнее время в южном полушарии. Орбита Марса более вытянута по сравнению с Землей: это означает, что в северном полушарии лето долгое, но прохладное, а зима короткая и мягкая, тогда как в южном полушарии лето короткое, но теплое, а зима долгая и суровая. Первая глобальная буря наблюдалась учеными в 1909 году, последняя — в 2007 году. Высадившиеся на Красной планете в 2004 году роверы Spirit и Opportunity испытали на себе этот разгул стихии. В результате они на несколько недель прекратили свою работу, перейдя в режим выживания.
Картофель
Герой Мэтта Дэймона на Марсе вынужден был в буквальном смысле добывать себе пропитание. Для этого он построил теплицу, где собрал первый на Красной планете урожай картофеля. В качестве удобрения использовал собственные экскременты, воду получал из водорода неиспользованного ракетного топлива, кислород — из углекислого газа.
Астробиолог Майкл Мамма из НАСА полагает, что ничего фантастического в этом сюжетном повороте нет. Проблемы могут возникнуть из-за ограниченного объема удобрений и отсутствия эффективного способа извлечения углекислого газа из марсианской атмосферы.
На Международной космической станции (МКС) уже проводятся успешные опыты сельскохозяйственного характера. Так, в эксперименте Veggie на МКС при помощи светодиодов (красного, синего и зеленого) астронавты НАСА вырастили салат. А установленная на МКС Oxygen Generation System производит кислород из выдыхаемого человеком углекислого газа электролизом.
Не вызывает сомнений, что подобное можно повторить и на Марсе. Вопрос лишь в масштабах такого сельскохозяйственного производства и его эффективности.
Радиация
От космических лучей Землю защищает магнитосфера с ее радиационным поясом, которой у Марса нет. Герой Мэтта Дэймона провел на Красной планете 500 сол — так называются марсианские сутки, равные 24 часам и 40 минутам. И ничуть не пострадал от космической радиации. Возможно ли это?
Магнитосфера вокруг Земли характеризуется особой геометрией: заряженные частицы (например, протоны и электроны) взаимодействуют с солнечным ветром и магнитным полем Земли. Радиационный пояс спасает планету от губительной солнечной радиации. Радиационные пояса есть и у наших соседей по Солнечной системе, например, у планет-гигантов — у Сатурна, Юпитера, Нептуна и Урана.
Когда три астронавта миссии Apollo 11 направлялись к Луне, излучение не почувствовалось, поскольку космический корабль достаточно быстро пролетел через пояс и продолжил путь в пространстве с относительно невысоким уровнем радиации. За время путешествия на Луну американцы получили дозу радиации от 1,6 до 11,4 миллигрея, что намного меньше максимально допустимого уровня (50 миллигрей), установленного в США для тех, кто работает с радиоактивностью.
Российский эксперимент «Матрешка-Р», проведенный на борту МКС, показал, что дозы радиации, получаемые внутренними органами космонавтов на орбите, в разы меньше, чем думали ранее: при выходе в открытый космос — на 15 процентов, а внутри станции — в два раза меньше того, что показывает индивидуальный дозиметр в нагрудном кармане космонавта.
Опыты на борту МКС были начаты в 2004 году и проводились на манекенах с установленными у них внутри датчиками ионизирующего излучения. Модели изготавливались из полиуретана — материала, поглощающего радиацию примерно так же, как тело человека.
Даже с учетом этих данных возможная доза излучения для путешественников на Марс все еще слишком высока, и специалистам придется искать пути снижения радиации или сокращения срока перелета. Кроме того, свое исследование ученые проводили на борту МКС, лишь задевающей края радиационного пояса Земли и в целом защищенной от космической радиации.
Кроме естественной радиации, астронавт Уотни подвергается воздействию излучения от радиоизотопного термоэлектрического генератора (РИТЭГ), с помощью которого согревается при путешествиях на ровере. РИТЭГ преобразуют тепло естественного радиоактивного распада плутония-238 в электрическую энергию. На Curiosity РИТЭГ генерирует около 110 ватт электроэнергии — примерно столько же, сколько потребляет обычная лампочка накаливания.
Расчеты показывают, что это безопасно. В НАСА уверены: естественный радиационный фон (космическое излучение) на поверхности Марса сильнее, чем у РИТЭГ, поэтому генератор почти не влияет на общую радиационную безопасность.
Агентство применяет РИТЭГ уже более 40 лет в рамках многих проектов, начиная от лунных миссий Apollo и заканчивая ровером Curiosity. Специалисты намерены задействовать их и в предстоящей миссии Mars 2020.
Корабль Hermes
В фильме аппарат Hermes, доставивший астронавтов на Марс и обратно на Землю, напоминает межпланетный корабль Discovery One из фильма Стэнли Кубрика «Космическая одиссея 2001 года». Тут тоже есть гравитационное колесо, вращающееся с необходимой для создания искусственного притяжения скорости и позволяющее астронавтам сохранять свою физическую форму.
Руди Шмидт из Европейского космического агентства, выступивший одним из технических консультантов фильма, не исключил возможность использования подобных устройств в будущем. По его словам, гравитационное колесо было испытано в 1970-х годах на первой национальной американской орбитальной станции Skylab.
Чтобы сохранять костную массу и мышечный тонус, астронавтам просто необходимо подвергаться воздействию силы тяжести. Теоретически гравитационное колесо может выработать силу, вдвое меньше земного притяжения, что вполне достаточно для поддержания здоровья.
На корабле Hermes установлены ионные двигатели. В настоящее время эти перспективные агрегаты находятся в центре внимания исследователей из НАСА.
Ионные двигатели, предназначенные для исследования дальнего космоса, создают реактивную тягу при помощи ионизированного и разогнанного до высоких скоростей в электрическом поле газа. Такие агрегаты уже действуют, например, на станциях Dawn и New Horizons. Они отличаются малым расходом топлива и долговечностью, но у них сравнительно низкая тяга.
НАСА в рамках проекта NEXT (NASA’s Evolutionary Xenon Thruster) разрабатывает семикиловаттный ионный двигатель, который, возможно, найдет применение в пилотируемых миссиях.
Скафандр
Масса скафандра героя Дэймона более 20 килограммов, толщина — несколько миллиметров. Сейчас таких скафандров нет, однако авторы фильма не скрывают, что в этом вопросе руководствовались исключительно эстетическими соображениями.
Тем не менее создание скафандра для путешествий в далекий космос возможно уже сейчас. Для этого необходимо доработать систему внутреннего давления и решить технические проблемы, связанные с подвижностью и тепловым обменом.
Внутри обычных скафандров создается внутреннее давление воздуха, благодаря чему человек защищен во время выхода открытый космос.
Другой тип скафандров — облегающий костюм. Такие образцы разрабатываются, например, в Массачусетском технологическом институте, однако об их использовании пока говорить рано.
Топографическая точность
Марсианские пейзажи, показанные в фильме, напрямую взяты из данных, полученных станциями и роверами НАСА, исследующими Красную планету. В преддверии выхода «Марсианина» на экраны агентство даже обновило интерактивную карту Марса, добавив детализацию ландшафтов, показанных в фильме.
Так, например, теперь можно рассмотреть локации, связанные с Ацидалийской равниной и кратером Скиапарелли.
Путешествие на Марс в голливудском фильме сопряжено с технологическими трудностями, которые вполне можно преодолеть.
В этом, по-всей видимости, и заключается главное отличие нового фильма от «Соляриса» Андрея Тарковского и «Космической одиссеи 2001 года» Кубрика, где основное внимание занимали экзистенциальные вопросы космических путешествий и существования инопланетного разума.
