Планеты земной группы

Планеты земной группы. Слева направо: Меркурий, Венера, Земля и Марс (размеры в масштабе, межпланетные расстояния — нет). Четыре внутренние планеты состоят преимущественно из тяжёлых элементов, имеют малое количество (0—2) спутников, у них отсутствуют кольца. В значительной степени они состоят из тугоплавких минералов, таких как силикаты, которые формируют их мантию и кору; и металлов, таких как железо и никель, которые формируют их ядро. У трёх внутренних планет — Венеры, Земли и Марса — имеется атмосфера; у всех имеются ударные кратеры и тектонические черты поверхности, такие как рифтовые впадины и вулканы

МАРС

Снимок Марса космическим телескопом «Хаббл» 26 июня 2001 г.

Марс — четвёртая по удалённости от Солнца(послеМеркурия,ВенерыиЗемли) и седьмая по размерам планетаСолнечной системы. Масса Марса составляет 10,7 % массы Земли, а средний линейный диаметр — 0,53 диаметра Земли (6800 км). Рельеф Марса обладает многими уникальными чертами.Марсианский потухший вулкан гора Олимп— самая высокая гора в Солнечной системе (27 км). Сравнение размеров Земли(средний радиус 6371 км) и Марса (средний радиус 3386,2 км), по линейному размеру Марс почти вдвое меньшеЗемли— его экваториальный радиус равен 3396,9 км (53,2 % земного).Площадь поверхностиМарса примерно равна площади суши на Земле.

Период вращения Марса - 24 часа 37 минут 22,7 секунд (относительно звёзд), длина средних солнечных суток (называемых солами) составляет 24 часа 39 минут 35,24409 секунды, всего на 2,7 % длиннее земных суток. Таким образом, марсианский год состоит из 668,6 марсианских солнечных суток.

Марс вращается вокруг своей оси, наклонённой к перпендикуляру плоскости орбиты под углом 25,19°. Наклон оси вращения Марса обеспечивает смену времён года. При этом вытянутость орбиты приводит к большим различиям в их продолжительности — так, северная весна и лето, вместе взятые, длятся 371сол, то есть заметно больше половины марсианского года. В то же время, они приходятся на участок орбиты Марса, удалённый от Солнца. Поэтому на Марсе северное лето долгое и прохладное, а южное — короткое. Таким образом, Марс имеет период вращения и смену времён годааналогичные земным, но егоклиматзначительно холоднее и суше земного. Температура на планете колеблется от −153 на полюсе зимой и до более +20 °C наэкваторев полдень. Средняя температура составляет −50 °C.Атмосфера Марса, состоящая в основном изуглекислого газа, очень разрежена.Давлениеу поверхности Марса в 160 раз меньше земного — 6,1мбарна среднем уровне поверхности. Из-за большого перепада высот на Марсе давление у поверхности сильно изменяется. Примерная толщина атмосферы — 110 км. По данным НАСА (2004), атмосфера Марса состоит на 95,32 % изуглекислого газа; также в ней содержится 2,7 %азота, 1,6 %аргона, 0,13 %кислорода. В отличие от Земли, масса марсианской атмосферы сильно изменяется в течение года в связи с таянием и намерзаниемполярных шапок, содержащихуглекислый газ. Во время зимы 20-30 процентов всей атмосферы намораживается на полярной шапке, состоящей из углекислоты. Полярные шапкисостоят из двух составляющих: сезонной —углекислого газаи вековой —водяногольда. По данным со спутникаМарс Экспресстолщина шапок может составлять от 1 м до 3,7 км.

Марс можно увидеть с Земли невооружённым глазом. Его видимая звёздная величинадостигает −2,91^m (при максимальном сближении с Землёй), уступая по яркости лишь ЮпитеруиВенере(но лишь утром или вечером). Как правило, во время великого противостояния, оранжевый Марс является ярчайшим объектом земного ночного неба, но это происходит лишь один раз в 15-17 лет в течение одной — двух недель.

Вплоть до первого пролёта к Марсу американского космического аппарата «Маринер-4» в1965 годумногие исследователи полагали, что на его поверхности есть вода в жидком состоянии. Это мнение было основано на наблюдениях за периодическими изменениями в светлых и тёмных участках, особенно в полярных широтах, которые были похожи на континенты и моря. Тёмные борозды на поверхности Марса интерпретировались некоторыми наблюдателями как ирригационные каналы для жидкой воды. Позднее было доказано, что эти борозды былиоптической иллюзией. Из-за низкого давления вода не может существовать в жидком состоянии на поверхности Марса, но вполне вероятно, что в прошлом условия были иными, и поэтому наличие примитивной жизни на планете исключать нельзя. 31 июля 2008 года вода в состоянии льда была обнаружена на Марсе космическим аппаратом НАСА «Феникс».

С февраля 2009 по настоящее время орбитальная исследовательская группировка на орбите Марса насчитывает три функционирующих космических аппарата: «Марс Одиссей», «Марс-экспресс» и «Марсианский разведывательный спутник». Это больше, чем около любой другой планеты, помимо Земли. Поверхность Марса в настоящий момент исследуют двамарсохода: «Оппортьюнити» и «Кьюриосити». На поверхности Марса также находятся несколько неактивных посадочных модулей и марсоходов, завершивших исследования.

Собранные марсоходами «Спирит» и «Оппортьюнити» геологические данные позволяют предположить, что большую часть поверхности Марса ранее покрывала вода. Наблюдения в течение последнего десятилетия позволили обнаружить в некоторых местах на поверхности Марса слабуюгейзернуюактивность. По наблюдениям с космического аппарата «Марс Глобал Сервейор», некоторые части южной полярной шапки Марса постепенно отступают.

Оппортьюнити(удобный случай) 2013 Марсоход Кьюриосити(любопытство) 2012-2013гг

Россия до 2015 годапланировала произвести непилотируемый полёт к спутнику Марса —Фобосу. 9 ноября 2011 года состоялся запуск АМС «Фобос-грунт», однако межпланетной станции не удалось покинуть низкую околоземную орбиту из-за нештатной ситуации. Повторный запуск «Фобос-грунта» запланирован приблизительно в2020—2021годах^[4]. 6 апреля 2012 года РоскосмосиЕвропейское космическое агентстводоговорились о совместной реализации проекта «Экзомарс», которая предусматривает отправку к "красной планете" двух миссий - в 2016 и 2018 годах. Согласно договоренности, российское предприятие будет изготавливать спускаемый аппарат для миссии 2018 года. Пилотируемый полёт на Марс Роскосмоснамерен осуществить в первой половине21-го века. В рамках национальной космической программы до 2015 года на Земле проводилась имитация марсианского полёта под названием «Марс-500».

Генеральный конструктор корпорации «Энергия»Виталий Лопотав начале2010 годазаявил о начале разработки ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса для будущего поколения ракетной техники. К 2015 году планируется разработать саму установку, а к2018 году— транспортный модуль. Создание ядерной энергодвигательной установки порученоРосатому, а разработкой двигателей, турбокомпрессоров и генераторов будет заниматьсяРоскосмос. Весь проект до 2018 года оценивается в 17 миллиардоврублей. Двигатели такого типа будут иметьудельный импульсдо 20 раз больший, чем у нынешниххимических двигателей, что сократит время полёта кМарсудо 1—1,5 месяцев. Российская ракетно-космическая корпорация «Энергия» собирается в ближайшие 5—7лет совместно сУкраинойиКазахстаномсоздать сверхтяжелуюракету-носитель«Содружество» для полетов наЛунуиМарс. Проект новой ракеты будет основан на заделах советской ракеты «Энергия», и, возможно, она будет иметь двигательную установку с питанием от солнечных батарей или ядерного реактора. Предполагаемая грузоподъёмность составит 60—70 тонн.

США

В рамках программы «Созвездие» первым шагом должно было стать до2010 годасоздание космического корабля «Орион», на котором космонавты могли бы полететь сначала на Луну, а потом на Марс. Далее с2024 годапо планам НАСА должна появиться постоянно обитаемаялунная база, которая стала бы подготовкой для полёта на Марс. Согласно проекту, непилотируемые полёты подготовили бы людей к высадке на Марсе; здесь американская и европейская программы едины. Возможное путешествие к Марсу могло бы состояться по оценкам НАСА в2037 году. Заявление президента СШАБарака Обамы8 июля2011 годаофициально подтвердило, что «у американских астронавтов появилась новая цель — полёт на Марс». Успешная деятельность НАСА подтверждает это реальными космическими полетами на Марс.

«КОЛОНИЗАЦИЯ» МАРСА

Относительно близкие к земным природные условия несколько облегчают выполнение этой задачи. В частности, на Земле есть места, в которых природные условия похожи на марсианские. Крайне низкие температуры в АрктикеиАнтарктидесравнимы даже с самыми низкими температурами на Марсе, а на экваторе Марса в летние месяцы бывает так же тепло (+20 °C), как и на Земле. Также на Земле естьпустыни, схожие по виду с марсианским ландшафтом.

Но между Землёй и Марсом есть существенные различия. В частности, магнитное полеМарса слабее земного примерно в 800 раз. Вместе с разрежённой (в сотни раз в сравнении с Землёй) атмосферой это увеличивает количество достигающего его поверхностиионизирующего излучения. Измерения, проведённые американским беспилотным аппаратомThe Mars Odyssey, показали, что радиационный фонна орбите Марса в 2,2 раза превышает радиационный фон наМеждународной космической станции. Средняя доза составила примерно 220миллирадав день (2,2 миллигрея в день или 0,8греяв год). Объём облучения, полученного в результате пребывания в таком фоне на протяжении трёх лет, приближается к установленным пределам безопасности для космонавтов. На поверхности Марса радиационный фон несколько ниже и доза составляет 0,2-0,3Грв год, значительно изменяясь в зависимости от местности, высоты и локальных магнитных полей.

Химический состав распространённых на Марсе минералов разнообразнее, чем у других небесных тел поблизости от Земли. По мнению корпорации 4Frontiers, их достаточно для снабжения не только самого Марса, но и Луны, Земли и астероидного пояса.

Время полёта с Земли до Марса (при нынешних технологиях) составляет 259 суток по полуэллипсу и 70 — по параболе. Для общения с потенциальными колониями может использоваться радиосвязь, которая имеет задержку 3—4 мин в каждом направлении во время максимального сближения планет (которое повторяется каждые 780 дней) и около 20 мин. при максимальном удалении планет.

К настоящему времени никаких практических шагов для колонизации Марса не предпринято, однако идёт разработка колонизации, например, проект Столетний космический корабль, разработка жилого модуля для пребывания на планетеDeep Space Habitat.

«Столетний космический корабль» (англ.Hundred-Year Starship) — проект безвозвратного направления людей на Марсс целью колонизации планеты. Проект разрабатывает с2010 годаИсследовательский центр имени Эймса— одна из основных научных лабораторийНАСА. Основная идея проекта состоит в том, чтобы отправлять людей наМарсбезвозвратно. Это приведет к значительному сокращению стоимости полета, появится возможность взять больше груза и экипаж. Первых «марсиан» планируется отправить к красной планете уже в2030 году. Группа ученых или астронавты, доставленные на Марс вместе с высокотехнологичной аппаратурой и небольшим ядерным реактором, смогут производить кислород, воду и пищу. Каждые два года, когдаМарсбудет оказываться на нужной орбите,НАСАсможет пополнять запасы «колонистов» и доставлять новых астронавтов.

Проблемы здоровья космонавтов при полетах на Марс

Космические лучиисолнечная радиация, содержащие ионизирующую составляющую излучения, разрушаюттканииДНКживого организма. Часть повреждений необратима и может приводить к клеточныммутациям. Защита снижаетпоглощённую дозу, но до сих пор не было опыта с долговременным пребыванием человека в межпланетном космическом пространстве вне защищающегомагнитного поля Земли. ИсследованиеДжорджтаунского университетаподтверждает эти угрозы; особенно велик риск развитияракапрямой кишки. При спокойномСолнцеминимальнуюдозу облучения, которую получат космонавты в течение 15-месячного полёта наМарси обратно, оценивается в 1Зв, при сильнойвспышке на Солнце— на порядок выше.

Сразу после попадания человека в невесомостьего организм начинает перестраиваться. Кровь приливает к верхней половине тела, исердцуприходится прилагать больше усилий для перекачки крови. Организм «думает», что жидкости в организме много, и начинает выделятьгормоны, отвечающие за водно-солевой обмен, в результате чего человек теряет много жидкости. Обычнокосмонавтуво время такой перестройки требуется не менее 3 литров воды в день. Этот эффект довольно быстро проходит.

Продолжительная невесомостьв течение всего космического полёта считается наибольшей медицинской проблемой.Мышцы,костиисистема кровообращенияиз-за отсутствующейсилы притяжениястановятся слабыми, если их не тренировать. Больше всего потерькальцияикалияпроисходит вкостяхног и таза, врёбрахикостяхрук потери меньше, вкостяхчерепадаже увеличивается содержание этих химических элементов. Примерно после 8 месяцев пребывания в невесомости требуется от 2 лет и больше для восстановления наЗемле, так как процесс разрушениякостейнекоторое время происходит и при земнойсиле тяготения. Чтобы снизить влияниеневесомостик минимуму, можно подбирать экипаж с генетической устойчивостью костеопорозуи использовать облучениеультрафиолетом, как на станции «Мир», для выработкивитамина D.Мышцыже при действиигравитациивосстанавливаются быстрее, хоть они и могут при длительном полёте потерять до 25 % от своей первоначальной массы. Больше всего ослабеваютмышцыног и спины,мышцырук почти не теряют своей массы благодаря увеличению нагрузки на них вкосмосе.

Несмотря на то, что марсианская сила притяжениясоставляет 38 % от земной, к ней всё равно необходимо адаптироваться заблаговременно. Один из вариантов преодоления этой проблемы — создание искусственной силы тяжести вращением центрифуги за 2 месяца до высадки экипажа наповерхность Марса, но из-за небольших размеров центрифуги возникаютсилы Кориоли́са, которые отрицательно сказываются на здоровье человека.

Магнитное поле Марсаслабееземногов 1000 раз. Этот фактор тоже является проблемой, так как отсутствиемагнитного поляотрицательно влияет навегетативную нервную систему. Вполне возможно, придётся создавать искусственноемагнитное полена корабле и марсианской базе для решения этой проблемы.