вкд марсианин что это
«Я здесь не сдохну» Научные ляпы в фильме «Марсианин»
Фрагмент постера к фильму «Марсианин»
В космическом блокбастере Ридли Скотта «Марсианин» рассказывается, как выживает брошенный на Красной планете астронавт. Главную роль сыграл Мэтт Дэймон. «Лента.ру» посмотрела фильм и 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 Рам, известная также как Лунная долина.
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.
Кадр из фильма «Марсианин»
Но умеренная пылевая буря не сможет даже растрепать волосы астронавта, если он решится снять скафандр. И даже глобальная буря, скорее всего, не в состоянии опрокинуть или разрушить какое-либо оборудование.
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.
Кадр из фильма «Марсианин»
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.
Кадр из фильма «Марсианин»
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 II 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 скоростью и позволяющее астронавтам сохранять свою физическую форму.
Кадр из фильма «Марсианин»
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 в 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.
Разбор «Марсианина»: техника
Продолжаем обзор реалистичного и фантастического в голливудском фильме Ридли Скотта “Марсианин”. Вчера мы поговорили о вымышленном и реальном Марсе, науке и политике, а сегодня рассмотрим техническую сторону вопроса. Это самая благодатная тема для комментариев, поиска ляпов и неточностей, поскольку именно техника являлась главным фетишем Энди Вейера — автора книги.
Про скафандр «Марсианина» мы уже говорили.
Про их жилища еще надо сказать несколько слов. Они же касаются и космического корабля.
Существует представление, что на Марсе царит ужасная радиация, и если люди там окажутся, то им потребуется немедленно зарываться в грунт. Это представление основано на том, что атмосфера Марса разрежена и пропускает много космической радиации.
Однако исследование того же Curiosity показывают, что и в межпланетном пространстве радиация не так высока, чтобы существенно навредить экипажу космического корабля. По его данным, за время перелета Земля-Марс-Земля, в корабле современного типа, из-за накопленной дозы облучения у человека повысится риск онкологии на 5%. По стандартам NASA сейчас астронавта списывают, если он за время своей работы набирает 3%. Если в корабле нарастить толщину бортов на миллиметр алюминия, расположить топливо и запасы воды между обшивкой и жилыми отсеками и применить другие достаточно простые средства защиты, то можно лететь.
На Марсе же атмосфера сокращает радиоактивный фон примерно в два раза ниже фона внутри межпланетного корабля современного типа. Поэтому для двух-трехмесячной экспедиции, какой является Ares-3, возведение легких надувных жилых конструкций с многослойной обшивкой из металлизированных слоев вполне оправдано. Такой надувной модуль сейчас изготовлен компанией Bigelow Aerospace по заказу NASA для МКС.
Есть другое противоречие, связанное с надувным домом Марка Уотни — в рабочем давлении. Сначала он упоминает, что там насыщенная кислородом атмосфера. Такое допустимо только если в жилище поддерживается пониженное давление 30-50% от земного, чтобы сэкономить на массе газов, которыми наполняется внутренняя среда. Учитывая это, маловероятно, что прорыв полатмосферы привели бы к таком катастрофическому взрыву, который уничтожил марсианскую базу.
Ремонт скафандра и корпуса базы при помощи скотча — это, кстати, одна из убедительных деталей. Silver tape активно используется на орбите, а для ремонта космической техники могут подойти и более примитивные средства.
Грубый ляп фильма в моменте когда марсианский ветер “играет” полиэтиленовой заплаткой. Даже если предположить, что такой ремонт позволит добиться полной герметичности, трепыхаться пленка будет только если уравнять давление на улице и в помещении. В реальности, заплатка выгнулась бы неподвижным пузырем наружу.
Немало художественных допущений сделано автором в вопросах связи. По сюжету, ветер сорвал направленную параболическую антенну, через которую осуществлялась связь с Землей, и первые недели о спасении Марка просто никто не знал, т.к. он не мог передать сигнал.
Здесь нелогичность в том, что киношное NASA полагалось на один единственный вид связи. В реальности, даже старенький марсоход Opportunity имеет три радиоантенны, двумя из которых он связывается с пролетающими каждый день спутниками, а третьей (в виде теннисной ракетки) шлет телеметрию напрямую на Землю. Подробности связи Марса с Землей можно узнать тут.
Забавно, что ради технической убедительности, создатели фильма разместили на крыше марсохода точную копию узконаправленной фазированной антенной решетки прямой связи с Землей марсохода Curiosity.
Т.е. если бы Марк ею воспользовался, то не было бы никакой необходимости гонять за тысячу километров к Mars Pathfinder.
Забывчивость героя книги и фильма о летающих спутниках над его головой — тоже упущение. Даже если бы он не смог собрать простенький радиопередатчик для связи со спутниками, то ничто не мешало бы ему вытоптать «I’m Ok» рядом с базой, ну или что-то другое, учитывая его чувство юмора.
Оптическая съемка со спутников, кстати, показана в фильме вполне убедительно. Никаких мифов с чтением газет на поверхности планеты. Разрешение показанных в фильме снимков примерно соответствует кадрам действующего спутника MRO и его камеры HiRise. Хотя, думаю, если NASA решится отправлять людей на Марс, то озаботится более мощным аппаратом, для повышения детализации снимков.
Зато работа оператора спутника в том же ЦУПе Хьюстона, из которого управляют пилотируемой миссией — это сказка, причем показанная только в фильме. В книге рассказывается про другой отдел. В реальности работа MRO контролируется из Института Аризоны, который ведет научную программу HiRise, а управляется спутник из ЦУП JPL в Пасадене Калифорния.
Вернемся к марсоходу «Марсианина».
На данный момент все колесные транспортные средства, которые бывали на Луне и Марсе имели жесткие каркасные колеса. Насколько целесообразно использование надувных баллонов на Марсе еще вопрос открытый. Понятно, что роботизированные марсоходы неспособны провести шиномонтаж подкачать спустившую шину, поэтому другого выхода нет, но жесткая конструкция не всегда оправдывает себя.
С другой стороны, алюминий гораздо более стоек к ежесуточным перепадам температур, вакууму и солнечному ультрафиолету. Даже если предположить, что будет разработан вариант марсианской резины, более вероятно, что колеса будут иметь не надувную, а каркасную структуру, которая не боится проколов и утечек газа.
Обитаемый отсек будущих пилотируемых марсоходов скорее всего будет отличаться от показанного в фильме. У «Марсианина» марсоход — это пикап-внедорожник. В реальности на Марсе был бы более оправдан дом или лаборатория на колесах. Менее приспособленная к штурму бездорожья и более — к неторопливому осторожному перемещению от одного исследуемого участка к другому.
«Дом на колесах» лучше подошел бы для обогрева при помощи РИТЭГа. Малый объем киношного марсохода моментально превратился в сауну, когда туда внесли бы устройство, ведь температура на лопатках радиатора достигает 200 градусов Цельсия.
Еще были вопросы про радиацию от РИТЭГа: как долго смог бы протянуть астронавт сидевший на соседнем сиденье? В принципе от генератора на Плутонии-238 сильно фонить не должно. По крайней мере люди с ними работают без свинцовых халатов.
Для экранирования нейтронного и гамма-излучения достаточно 2,5 мм свинца, поэтому, обычно, хватает просто корпуса РИТЭГа, а в фильме Марк завернул его еще в многослойную экранно-вакуумную теплоизоляцию (это привело бы к перегреву генератора, но сейчас же мы обсуждаем вопрос радиации). Короче, теоретически, реально, но накопленная доза все равно прибавилась бы.
Моторесурс марсоходов в сотни километров без ТО и обслуживания — исключительно на совести автора. Реально сейчас роботы-марсоходы в сумме едва преодолели отметку в 55 км за 12 лет. С другой стороны, астронавты Apollo 17 за два дня накатали 35 км, так, что может быть…
Завершим обзор марсохода забавной деталью. Если присмотреться к колесам, то увидим, что их дизайн позаимствован у реальных аппаратов.
При этом в реальности эти спиральные пластины на колесах Spirit и Opportunity имеют практическое значение — выступают в роли рессор. Для «Марсианина» же это просто модные диски.
Спускаемый зонд 1997-го года Mars Pathfinder настоящая кинозвезда — он успел сняться аж в двух фильмах, но подобно Шону Бину ему пришлось в обоих случаях умереть — отдать детали чтобы обеспечить связью потерявшихся людей.
Правда в «Красной планете» его местонахождение было реконструировано с куда большей детализацией.
В «Марсианине» мы видим абсолютно другую местность, куда более подходящую для преодоления колесными транспортными средствами.
Конечно мы не знаем какой будет местность лет через 30, может неизвестное изменение климата пригонит песчаные завалы. Но спустя 10 лет после посадки эта каменистая равнина не сильно изменила своего облика.
Разумеется космический аппарат 1996-го года не имеет технологических разъемов, совместимых с интерфейсами 2040-х.
Очень позорый ляп был допущен создателями фильма, когда они решили отправить гуманитарную помощь на Марс. Авторы как-то не подумали, что грузовой корабль, приспособленный к стыковке на околоземной орбите, и капсула для мягкой посадки на Марсе будут отличаться.
Поэтому когда в кино показывают драматический момент разрушения ракеты над мысом Канаверал, не переживайте. Даже если бы ракета справилась с задачей, эта капсула бы разрушилась в небе Марса, т.к. она совершенно не приспособлена для посадки. В лучшем случае Марку Уотни пришлось бы собирать банки с тушенкой по марсианской пустыне площадью в сотни квадратных километров.
В реальности спасательный зонд с провиантом выглядел бы как-то вот так:
Хотя орбитальный модуль в фильме вполне аутентичен и напоминает Cygnus от компании Orbital Science.
А вот корабль, в котором люди поднимаются с Марса, какой-то странный. Его зачем-то сделали плоским. Такая форма более подошла бы для посадки, а не для взлета — тормозить в верхних слоях атмосферы. Тогда и бронированный шит пригодился бы, только на дне, а не носу. Даже на земных ракетах применяют довольно легкие обтекатели, поэтому приваривать канализационный люк на нос марсианского корабля нет практического смысла. Если только для балласта.
Насчет полета “в кабриолете” сложно сказать. С одной стороны, плотность атмосферы Марса у поверхности уже как на высоте 35 км над Землей, поэтому атмосфера не является серьезным препятствием. С другой — при старте с Земли, ракетные обтекатели отстреливаются на высоте 80-100 км, т.е. где-то эквивалентно высотам 50-70 км Марса. Поэтому идея лететь с открытой форточкой весьма рисковая.
Точно также маловероятно, что на ракете, главная задача которой докинуть экипаж до орбиты, будет набор скафандров для выхода в открытый космос.
Сейчас скафандры для полета в корабле сильно отличаются от тех в которых выходят в открытый космос.
Задача «внутренних» скафандров — обеспечить выживаемость пилота в течение нескольких минут в случае разгерметизации корабля. Скафандры для внекорабельной деятельности тяжелее и сложнее в несколько раз — это практически автономные космические корабли для работы в течение часов.
В дальних экспедициях возможно использование и скафандра «два в одном» для экономии массы и места. Такие были на лунных экипажах. Разница между “помещением” и “улицей” была только в «шапке» и «галошах» которые надевались перед выходом на поверхность.
Скафандры «Марсианина» противоречат обоим логикам. Марку проще было лететь в том же, который использовался на Марсе, как его экипаж, собственно, и сделал.
Но тогда не получился бы прием «Железный человек», с выпусканием газов из внутреннего объема скафандра. Это вовсе профанация, которую ввел режиссер для повышения драматизма момента. В книге Марк Уотни послушал командира и отказался от идеи превратиться в забавный неуправляемый реактивный волчок.
И, наконец, осмотрим перелетный корабль.
Концепция, которая описана в книге и показана в фильме, в целом наиболее оптимальна и, скорее всего, что-то подобное и полетит к Марсу. Межпланетный корабль, действительно, будет похож на космическую станцию, и, действительно, наиболее оправдано использование электроракетных ионных или плазменных двигателей, хотя, скорее, будет VASIMR или аналоги. Только использование вращающегося отсека маловероятно.
Что странно смотрится в фильме — это источник питания корабля. Внимание зрителя привлекают большие солнечные батареи, очевидно срисованные с МКС. В то же время, в районе двигательного отсека виднеются радиаторы более характерные для ядерного реактора. Правда для реактора их размер потребуется раз в десять больше.
Правда в концепции Транспортно-энергетического модуля от Роскосмоса, видны и солнечные батареи и реактор, но тут сразу заметна вспомогательная роль батарей.
Еще одна особенность перелетного корабля из фильма, до глубины души взволновала разработчиков нового российского пилотируемого корабля ПТК НП («Федерация»). Их мысль выражена вопросом: «Почему так много места?».
В разработке российского межпланетного корабля они привыкли пользоваться каждым свободным кубическим сантиметром пространства, а тут хоть в волейбол играй.
Впрочем на МКС просторнее, но голых стен и там придется поискать.
Тренажерный зал на корабле «Гермес» тоже позабавил космонавтов. В реальности на орбите пользуются всего одним, зато многофункциональным силовым тренажером.
Стыковка грузового корабля вручную, не такая уж фантастика. По крайней мере один прецедент был, когда экипаж Шаттла вручную ловил спутник Intelsat VI.
Сейчас на американском сегменте МКС для тех же целей используют манипулятор. Автономная стыковка кораблей есть только на российском сегменте.
В завершение обзора, хотелось бы сказать, что несмотря на все вышеперечисленные неточности, фантазии и «режиссерские находки», «Марсианин» является на сегодня, пожалуй, лучшей иллюстрацией обозримого будущего космонавтики, в научно-техническом плане.