«Присутствие воды обязательно»: научный сотрудник ГЕОХИ РАН — о шансах на колонизацию человеком Луны и Марса

Наличие воды — ключевое условие для создания в будущем обитаемых баз на том или ином космическом теле — другой планете или естественном спутнике. Дело в том, что вода может послужить источником как топлива, так и кислорода для дыхания, а также без неё не получится выращивать продукты питания за пределами Земли. Именно по этой причине все усилия учёных по всему миру сосредоточены на поиске воды на Луне или Марсе. Об этом рассказал в интервью RT ведущий научный сотрудник лаборатории термодинамики и математического моделирования природных процессов Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук доктор физико-математических наук Сергей Ипатов. При этом в обозримой перспективе наиболее реально создание баз на Луне, до полёта человека на Марс ещё очень далеко, отметил учёный.

• © Mohammed bin Rashid Space Center/UAE Space Agency, via AP

— Данные марсохода НАСА Perseverance подтвердили наличие на Красной планете отложений, которые можно идентифицировать как остатки древних озёр. Что это значит для науки и почему внимание учёных всего мира приковано к поиску воды или следов её присутствия на Марсе?

— Остатки древних озёр, находящиеся под наносным материалом, на дне кратера Езеро, могут хранить органические останки прежней марсианской жизни. В случае их обнаружения можно сделать вывод о существовании в прошлом жизни на Марсе. Там, где есть вода на Земле, всегда находят жизнь. Наличие признаков древних озёр — это ещё один аргумент в пользу существования воды на Марсе, когда он был более тёплым и, возможно, обитаемым.

— Почему лунные проекты тоже ориентированы на поиск воды, что могут дать науке такие находки?

— Без воды человек не может существовать, а доставка в космос любого вещества стоит очень дорого. Поэтому при колонизации других небесных тел важно добывать воду на месте. Возможность использовать местную воду сделает процесс освоения Луны более эффективным.

• Снимок обратной стороны Луны, сделанный автоматической межпланетной станцией «Луна-3», запущенной с Земли 4 октября 1959 года
• РИА Новости

Лунный водяной лёд можно будет использовать как источник жидкой воды для питья и выращивания растений. Воду также можно расщеплять на водород и кислород с помощью электростанций, оборудованных солнечными панелями, или ядерного генератора. Эти компоненты используются при изготовлении ракетного топлива. Полученный кислород можно будет использовать для дыхания. То, где будут размешаться лунные базы, будет зависеть от мест нахождения воды на естественном спутнике Земли.

Анализ лунного грунта и лунной воды имеет также важное научное значение — это позволит узнать, сколько воды было доставлено на Луну различными телами, содержавшими воду, а сколько воды образовалось непосредственно на ней. Дело в том, что под воздействием солнечного ветра ионы водорода врезаются в лунный грунт и взаимодействуют с кислородом, в результате могут синтезироваться молекулы воды.

— Ранее учёные говорили о возможном присутствии в прошлом на Марсе подлёдных озёр. Сделать такие выводы исследователям позволил анализ рельефа марсианского ледяного щита — он похож на поверхность земных водоёмов, покрытых льдом. Насколько это убедительная гипотеза и есть ли новые доказательства в пользу этого?

— Да, она убедительна. Дело в том, что от перемещений воды подо льдом на дне водоёма образуются впадины, которые чередуются с приподнятыми участками донного рельефа. При этом образуется волнистый рельеф, он наблюдается на Земле и на Марсе, а также при компьютерном моделировании. Это действительно можно считать веским доказательством в пользу того, что на Марсе в прошлом были водоёмы.

• Gettyimages.ru
• © NASA Public Domain Imagery

— Поиск воды на Луне и Марсе — стратегическая задача для учёных всего мира. Что станет следующим этапом, если она будет обнаружена и исследована? Можно будет приступать к проектированию внеземных баз и колоний?

— Исследования по проектированию внеземных баз уже ведутся, в том числе в России. Пилотируемый полёт на Луну в рамках программы Artemis США планируют осуществить в 2025 году. В рамках миссии Artemis 2 планируется облёт Луны, а в рамках миссии Artemis 3 — высадка на Луну. В рамках программы Artemis после 2027 года NASA планирует начать создавать многомодульную станцию Lunar Gateway на орбите Луны. В 2033 году в рамках миссии Artemis 10 планируется высадка и длительное пребывание человека на Луне. Что касается Марса, то из-за его большой удалённости от нас пилотируемые полёты к нему могут состояться намного позже, чем к Луне.

При этом для полноценной колонизации Луны и Марса нужно, как и на Земле, научиться строить там здания, выращивать овощи и злаки, производить ракетное топливо. Нужно разработать методики промышленного получения металлов, кислорода и гелия-3 из реголита. Первоочередная задача — добывать воду и преобразовывать часть её в кислород и водород.

— Илон Маск утверждает, что к 2050 году на Марсе уже будут жить люди. Это реалистично или такие заявления просто призваны привлечь внимание к тематике?

— Высадить людей на Марсе и даже обеспечить их жизнь там на какое-то время в принципе возможно, хотя такой проект и требует колоссального финансирования. Но проблема ещё в том, что из-за большой удалённости этой планеты вернуть людей с неё живыми будет намного труднее, чем с Луны. Этому мешает и большая, чем у Луны, масса Красной планеты, и, соответственно, гравитация. Чтобы космический аппарат смог стартовать с поверхности Марса, ему потребуется много топлива. Вряд ли такие его объёмы будет реально привезти с собой, соответственно, потребуются местные источники топлива.

• Илон Маск
• AP

Поэтому полёт людей на Красную планету в 2050 году или ранее может быть полётом в один конец.

И конечно, ни о какой экономической рентабельности таких миссий говорить не приходится, такие полёты будут стоить слишком дорого, чтобы кто-то мог надеяться на них как-то заработать. Речь идёт пока что исключительно о научном интересе. Ну и в целом до освоения людьми Луны говорить о массовых полётах людей на Марс рано.

— А если говорить в целом не только о Марсе, то освоение внеземных планет, спутников и астероидов может принести практическую пользу человечеству?

— Повторюсь, что в обозримой перспективе правильнее говорить об освоении Луны и астероидов, поскольку это наиболее реально. Отсутствие атмосферы и более низкая гравитация позволят построить на лунной поверхности обсерватории, оснащённые оптическими и радиотелескопами, способными получить намного более чёткие изображения, чем с Земли. А обслуживать такие аппараты будет проще, чем орбитальные телескопы.

Кроме того, на Луне и астероидах возможна промышленная добыча ценных полезных ископаемых, дефицитных на Земле. Например, редкоземельных элементов, урана. За счёт глубокого вакуума и доступной солнечной энергии космос открывает новые горизонты для электроники, металлургии, металлообработки и материаловедения. Так, условия для обработки металлов и создания микроэлектронных устройств на Земле менее благоприятны из-за большого количества свободного кислорода в атмосфере.

Также сегодня обсуждаются перспективы добычи изотопа гелия-3 на Луне, в будущем он может найти применение в качестве термоядерного топлива. Однако это вопрос отдалённой перспективы, поскольку промышленные термоядерные реакторы, работающие на гелии-3, для производства энергии пока только разрабатываются.

— Как сейчас продвигаются такие исследования в мире и какие страны в этом лидируют? Возможно ли, например, колонизировать другую планету без международной кооперации землян?

— До 2030 года автоматические полёты к Луне, помимо США, планируют Россия, Китай, Япония, Израиль, Европейский союз, Южная Корея, Объединённые Арабские Эмираты. В 2027 году планируется выход российской станции «Луна-26» на окололунную орбиту, а мягкая посадка «Луны-27» намечена на 2028 год.

Что касается пилотируемых миссий, то США надеются высадить астронавтов на Луну в рамках Artemis 3 в 2026 году, Китай планирует реализовать похожую миссию до 2030 года, Россия — в период с 2031 по 2040 год.

• © Roscosmos State Space Corporation via AP

Если говорить о кооперации, то некоторые страны, например США и Китай, способны, в принципе, реализовать программы по освоению Луны в одиночку. Тем не менее международная кооперация — обычная практика в космонавтике. Даже в условиях политической напряжённости между США и Россией российские космонавты летали на МКС на американских Crew Dragon, а американские астронавты — на российских «Союзах МС». Совместные полёты продолжатся и в 2024 году.

Кроме того, существует китайско-российский проект «Международная лунная исследовательская станция», в котором, помимо России и Китая, участвуют другие государства. Цель — строительство базы на естественном спутнике Земли. В американской программе исследования Луны «Артемида» (Artemis) участвуют Европейское космическое агентство, Японское агентство аэрокосмических исследований и Канадское космическое агентство. К этому договору присоединилось более 30 стран.

— Одна из задач следующего лунного проекта — «Луна-26», который планируется на 2027 год, — создание карты распределения водяного льда на Луне. Насколько масштабна эта задача?

— Созданием таких карт в России занимается Институт космических исследований РАН на основе данных российского нейтронного телескопа ЛЭНД (лунный исследовательский нейтронный детектор). Телескоп размещён на борту американского аппарата Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). А данные, которые должна собрать миссия «Луна-26», дополнят информацию с телескопа и позволят уточнить и расширить карты.

• Поверхностный лёд на полюсах Луны: Южный полюс слева, Северный полюс справа
• NASA

На борту аппарата «Луна-26» будет установлен гамма- и нейтронный спектрометр, который должен провести физическую геологоразведку лунного реголита, грунта. По накопленному в грунте гамма-излучению можно будет составить общую усреднённую карту элементного состава и количества летучих веществ, включая водяной лёд. Планируется, что «Луна-26» пролетит практически над всеми районами Луны, это позволит составить наиболее полную карту.

— Как наука оценивает в целом объёмы воды во Вселенной? И является ли присутствие жидкой воды обязательным условием для зарождения жизни, а также для колонизации человеком других планет?

— Объёмы воды во Вселенной огромны, поскольку вода синтезируется в результате термоядерных реакций в звёздах. Вода — условие для возникновения жизни, но для этого также нужно, чтобы экзопланета находилась в так называемых зонах обитаемости, то есть тех районах в окрестностях звезды, где вода может находиться в жидком состоянии.

Такие планеты уже открыты, например экзопланета Проксима Центавра b, где, согласно расчётам, может находиться жидкая вода в количествах, превышающих объём всех земных океанов. А родительская для этой планеты звезда Проксима Центавра является ближайшей к Солнцу.

Мы не знаем пока, есть ли жизнь на таких планетах, однако ясно, что наличие на них воды является обязательным условием для колонизации этих объектов человеком. Учёные не исключают, что могут существовать формы жизни, отличные от земной. Среди главных претендентов на замену воды в качестве универсального растворителя и транспортной среды рассматриваются аммиак и метан.

Источник