Научные ляпы в фильме «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 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.
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.
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.
США исследуют космическую радиацию для путешествий к Марсу
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.
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.
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.
Взлет и падение «Скайлэб» — единственной американской орбитальной станции
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.
В США состоялся испытательный пуск многоразового космического корабля Orion
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.
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.
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.
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.
США исследуют космическую радиацию для путешествий к Марсу
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.
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.
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.
Взлет и падение «Скайлэб» — единственной американской орбитальной станции
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.
В США состоялся испытательный пуск многоразового космического корабля Orion
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.
