Громкие лозунги про покорение Марса и великое будущее человечества — это, конечно, красиво. Но суровая реальность такова: долететь-то долетим, а вот вспомнить, зачем летели, вряд ли сможем. Главная проблема межпланетных путешествий даже не в нехватке еды или скуке, а в гарантированном ударе по центральной нервной системе. Космическая радиация начнет методично уничтожать мозг экипажа, награждая людей симптомами тяжелой деменции задолго до посадки.

В кино космос — это романтичная и безмолвная пустота. На самом деле там творится настоящий ад из галактических космических лучей. Представьте себе миллиарды заряженных частиц, которые после взрывов сверхновых звезд носятся по Вселенной на околосветовых скоростях. Нам на Земле крупно повезло — планету защищает мощный магнитный панцирь. Но стоит кораблю выйти из этой зоны безопасности, как органика астронавтов попадает под невидимый и беспощадный расстрел.

Профессор Чарльз Лимоли (он занимается радиационной онкологией в Калифорнийском университете) доказал: эти лучи бьют точнее снайперов. Металл обшивки, сложный кевлар скафандров и даже кости черепа для них просто решето. Прошивая мозг, частицы оставляют микротравмы, из-за чего нейроны мгновенно теряют дендриты и синаптические шипики. Это те самые «провода», без которых клетки мозга не могут общаться. Представьте дерево, у которого ураганом оборвало вообще все ветки — вот так выглядит мозг после радиации. Обмен информацией внутри черепной коробки просто замирает. А вместе с ним улетучиваются и остатки памяти.

Всю глубину марсианской проблемы медики осознали далеко не сразу. Сначала пришлось долго тестировать грызунов. В лаборатории NASA мышей облучали потоками ионов — титана и кислорода. Дозы брали точные. Ну, то есть именно такие, какие гарантированно получит человек во время полёта. И результаты напугали всех.

Полгода прошло после эксперимента, а в мозгу у животных всё ещё шло тяжелейшее воспаление. Тесты на память они провалили. Совсем. Мыши просто бродили по клетке, путали старые игрушки с новыми. Нормальное природное любопытство исчезло. Осталась только апатия.

Но страшнее другое — радиация ломает механизм угасания страха. Наш мозг умеет адаптироваться, забывать стресс. Упал с велосипеда, испугался, но встал и поехал дальше. А тут эта функция просто отключается. Мыши застревали в состоянии постоянной паники. Не могли успокоиться. А теперь представьте экипаж. Крошечная коробка из металла посреди космоса. До Земли — миллионы километров. И у людей отказывают тормоза в плане тревоги. Это гарантированный бунт или психоз. Миссия просто обречена.

Инженеры долго надеялись, что пронесёт. Думали, радиация действует на всех по-разному или мозг восстановится. Нет. Свежие исследования последних лет эти надежды уничтожили. Женский организм страдает от когнитивных сбоев точно так же. В NASA сейчас пять лет подряд мониторят здоровье астронавтов, вернувшихся с орбиты. Изучают скрытые деформации гиппокампа и зрительных нервов.

Полёт займёт года два или три. За это время нервная система человека получит критический урон. Илон Маск может построить потрясающую ракету. Самую мощную в истории. Но биология пока отказывается лететь на Марс на его условиях.

Если разложить все барьеры по полочкам, картина получается следующая.

Во-первых, у кораблей нет тяжелой брони. Чтобы наглухо закрыться от галактических лучей, нужен свинцовый щит толщиной в несколько метров. Корабль с такой защитой станет настолько тяжелым, что просто не сможет взлететь. Мы пока не умеем выводить подобные махины на орбиту.

Во-вторых, нейровоспаление переходит в хроническую стадию. Разрушенные радиацией структуры нейронов не восстанавливаются. Мозг не сможет «зажить» и вернуться в норму даже после того, как астронавты окажутся дома.

В-третьих, неизбежен так называемый синдром космического мозга. Интеллект будет постепенно падать, память начнет подводить, а в экстренной ситуации человек просто не сможет принять адекватное решение. Для марсианской миссии это приговор.

Пока физики думают, как создать компактные магнитные щиты, биологи пытаются найти спасение в лекарствах. Тесты показывают, что ударные дозы сильных антиоксидантов и новых противовоспалительных средств могут немного притормозить деградацию клеток. Конечно, это не панацея. Ни одна таблетка не остановит летящую на огромной скорости тяжелую частицу. Но лекарства хотя бы дадут клеткам шанс подольше сопротивляться.

Рано или поздно люди все равно оставят следы на марсианском песке. Это лишь вопрос времени и упрямства. Главная интрига теперь в другом. Смогут ли первые колонизаторы вообще вспомнить, ради чего они летели в эту даль? Или их память навсегда сотрет холодная радиация открытого космоса.

Источник: Этот Таинственный Мир

Читайте также: Первый экипаж для полета на Марс должен состоять из женщин

«NASA запустит на Марс до конца 2028 года космический аппарат Space Reactor-1 Freedom, первый межпланетный аппарат с ядерным двигателем, демонстрирующий передовые технологии ядерно-электрической двигательной установки в дальнем космосе», - заявлено в новой стратегии агентства.

Многих это впечатлило. Владимир Сурдин охарактеризовал это, как «самый громкий анонс». Присмотримся к этому анонсу внимательно.

SR-1 Freedom оснащен урановым реактором мощностью более 20 кВт. От него работает тепловая машина, вращающая электрогенератор. Электроэнергия питает ионный двигатель на ксеноне (двигатель с электростатическим разгоном рабочего тела - см. схему ниже).

Скорость ионов на выходе превышает 40 км/c. Это примерно в 10 раз больше, чем у самых эффективных химических ракетных двигателей (т.е. требуют в 10 раз меньшего запаса рабочего вещества).

В семействе электрореактивных двигателей, ионные двигатели не являются самыми эффективными, но они показали высокую надежность в предыдущих тестах, в т.ч. космических:

- Аналогичные двигатели, названные NEXT (NASA Evolutionary Xenon Thruster) с потребляемой мощностью до 7 кВт создавали тягу до 0,24 ньютона, и они способны к непрерывной автономной работе более 5 лет.

- В космическом проекте DART использовались двигатели 3,5 кВт, питавшиеся от солнечных панелей площадью 22 м². 

Блок двигателей SR-1 Freedom рассчитан на мощность 48 кВт, и мог бы питаться также от солнечных панелей. Потребовалась бы площадь 300 м², не так уж много. 

Но в плане миссии предполагается получать часть энергии (примерно 40%) от ядерного реактора. Какой смысл так усложнять корабль просто ради некоторого сокращения площади солнечных панелей?

Формальный ответ: для будущих миссий в дальнем космосе, где солнечные панели неэффективны.

Неформальный ответ: просто чтобы испытать полноценный ядерный мини-реактор в реальной миссии

Больше интересного на нашем канале - Пожиратели мифов

Ключевые фишки:

• Безнейтронная реакция (D + ³He): минимум радиации, нет активации материалов.

• Самоподдержание: часть энергии идёт на питание собственных систем.

• Высокий удельный импульс — в сотни раз выше, чем у химических двигателей.

Как это работает (коротко о физике)

• Плазма удерживается магнитным полем (~5 Тл) в линейной ловушке.

• МГД‑генератор «снимает» энергию потока: движущаяся в магнитном поле плазма порождает ток между электродами.

• Электричество питает магниты и системы нагрева; избыток можно использовать для бортовых нужд.

• Выхлоп создаёт тягу: плазма истекает со скоростью ~1 000 000 м/с.

Почему это прорыв для полёта на Марс?

Сравним с альтернативами:

1. Химические ракетные двигатели (как у SpaceX, NASA):

   • Тяга большая (тысячи кН), но удельный импульс мал (~450 с).

   • Чтобы долететь до Марса, нужно огромное количество топлива — миссия растягивается на месяцы, а стартовая масса ракеты становится гигантской.

   • Неэффективно для регулярных полётов.

2. Ядерные тепловые двигатели (например, проект NERVA):

   • Удельный импульс ~900 с — лучше химии, но всё ещё скромно.

   • Тяга ~250 кН, но радиационная безопасность и политика сильно тормозят развитие.

   • Требуют сложных систем охлаждения и защиты.

3. Наш ТЯРД:

   • Тяга: ~167 кН (меньше, чем у химии, но достаточна для разгона).

   • Удельный импульс: ~102 000 с (в ~230 раз выше, чем у химии!).

   • Массовый расход плазмы: всего ~0,167 кг/с — топливо экономится фантастически.

   • Время полёта: за счёт длительного, но эффективного разгона можно достичь Марса за 30–60  дней вместо 6–9  месяцев.

   • Безопасность: безнейтронная реакция → меньше радиации, проще защита экипажа.

Плюсы для пилотируемой миссии

• Скорость: быстрый перелёт снижает риски:

  • меньше облучения от космических лучей;

  • меньше запасов еды, воды, кислорода;

  • ниже психологическая нагрузка на экипаж.

• Экономичность: малое потребление топлива → можно взять больше полезной нагрузки (жильё, оборудование, запасы).

• Надёжность: самоподдержание (избыточная мощность ~54 МВт) позволяет резервировать системы и иметь запас энергии.

• Модульность: можно масштабировать под разные задачи (грузовые миссии, пилотируемые экспедиции).

А что с минусами?

Конечно, есть сложности:

• Удержание плазмы: линейные ловушки имеют продольные потери — нужны продвинутые магнитные конфигурации.

• Отвод тепла: ~145 МВт тепла надо сбрасывать (жидкостное охлаждение + радиационные панели).

• Материалы: экстремальные температуры и потоки частиц требуют суперсплавов и композитов.

• Топливо ³He: на Земле его мало (потенциально добывать на Луне).

• Масса двигателя: ~32,5 т (много, но оправдано выгодой по Δv).

Итог

ТЯРД — не фантастика, а реальная инженерная задача. Его плюсы:

• быстрый перелёт на Марс (30–60 дней);

• высокая эффективность (удельный импульс ~102 000 с);

• безопасность для экипажа (безнейтронная реакция);

• самоподдержание и избыточная энергия

Что думаете? Верите в термоядерные ракеты? Пишите в комменты!

P. S. Сначала нужно освоить Луну и накопать гелий 3 а там и на Марс ☺.