Что такое сол на Марсе? Продолжительность, интересные факты
Многие впервые услышали слово «сол» в кинофильме «Марсианин». В нем рассказывается о человеке, который пробыл длительное время на Марсе в одиночестве. А что такое сол на Марсе и что он исчисляет? Попробуем разобраться в этом вопросе.
Появление сола
С момента изучения Красной планеты люди столкнулись с проблемой времяисчисления. В тот момент была разработана уникальная система измерения времени, названная сол. Так что такое сол на Марсе и зачем оно нужно? Сол – это марсианский день. Он отличается от нашего, земного.
При автоматическом изучении Марса ученые столкнулись с проблемой незнания о потоках солнечной энергии, от которой питаются марсоходы. И тогда остро возникла необходимость создания марсианского календаря и особых часов. Они синхронизированы с Марсом.
Так как наклон вращения Красной планеты к орбитальной плоскости несколько отличается от земного, то на планете возникают схожие сезонные периоды. Однако эксцентриситет орбиты Марса больше, из-за чего длительность периодов сильно отличается. Марсианские сутки близки к земным, а вот длительность года различна, что сильно рассинхронизирует марсианский и земной календари. Из-за этого пришлось разрабатывать определенный календарь и новое времяисчисление, работающее синхронно с нашими часами и календарями. Зная сол-день на Марсе, операторы, работающие с марсианскими машинами, знают время потоков солнечной энергии.
Время на Марсе
А сколько длится марсианский день и что такое сол на Марсе? Солом называются марсианские солнечные сутки. Они равны 24 часам, 39 минутам и 35 секундам. А вообще сутки могут быть звездными и солнечными. Первые длятся 24 часа, 27 минут и 22 секунды. На Земле эти показатели меньше: звездные сутки длятся 23 часа и 56 минут, а солнечные – 24 часа. Длительность солнечных суток изменяется на протяжении всего года, так как планета движется по орбите и Солнце смещается на фоне звездного неба.
А что такое сол на Марсе для ученых? По международным стандартам для аппаратов, работающих на Красной планете, принято использовать марсианские солнечные сутки, или сол, которые разбиты на двадцать четыре марсианских часа. Причем при разбивке учтено, что длительность секунд в одной минуте на Марсе дольше на 2,7 %, чем на Земле. Из-за этой особенности график работы операторов смещается каждый земной день на сорок минут. Теперь мы знаем, чему равен 1 сол на Марсе: он равняется земным 24 часам, 39 минутам и 35 секундам.
Отсчет времени
По оценкам ученых, разница между истинным солнечным и средним солнечным временем сильно изменяется на протяжении всего года. На Земле есть колебание времени на отрезке от минус четырнадцати минут до плюс шестнадцати минут, на Марсе эти колебания больше – почти в час.
Год на Марсе
Как и сутки, год на Земле бывает двух видов: тропический и звездный. Под последним понимают период полной смены времени года или же тот отрезок времени, при котором долгота Солнца изменяется на 360 градусов. Звездный год – орбитальное движение вокруг Солнца относительно неподвижных звезд. Эти периоды расходятся между собой примерно на двадцать минут. То же самое происходит на Красной планете.
Зная о понятии «сол» на Марсе, сколько это дней, можно рассчитать марсианский год. Так как эта планета вращается вокруг светила с меньшей скоростью, чем Земля, то год здесь будет дольше – 686 земных суток, а солов меньше – 668. Если принимать за сезоны периоды между равноденствиями и солнцестояниями, то самым длительным периодом северного полушария считается весна – она длится сто девяносто три сола, а осень – сто сорок два сола.
Для основания марсианского календаря самым успешным видом года считается тропический, так как циклы прецессии на планете велики. Однако длина тропического года может быть разной: все зависит от точки отсчета. В качестве старта может быть выбран день весеннего равноденствия или же день солнцестояния. Но обычно используют день весеннего равноденствия, так как орбита Марса более вытянута и показатель тропического года, исчисляемого с разных точек отсчета, различно.
Марсианский календарь
Один из вариантов марсианских календарей был предложен Т. Гангале. Он разработал календарь, состоящий из двадцати четырех месяцев, разбитых на 27 и 28 дней. Календарь основан на десятилетнем цикле с шестью високосными годами, длящимися по 669 дней, и четырьмя – по 668. По оценкам ученых, этот календарь способен давать ошибку в 1 сол за сто лет. Такое исчисление времени вполне подходит для Марса, но его не используют. Астрономы и другие ученые считают только солы.
Сейчас астрономы, картографы и другие ученые знают о Марсе много. Используя все данные, они вполне могут разработать календарь или применить разработанный Гангале. Ведь у ученых есть даже отправная точка отсчета дат по стандарту АМТ: на Земле на нулевой день принято считать юлианскую дату 1 января 4712 года до нашей эры или с 24 ноября 4714 года григорианского календаря. Первый день имел нулевой отсчет, а сами даты сменялись в полдень. Аналогичная дата для Марса определена в сол, который совпал с нашим 29 декабрем 1873 года. Были и другие варианты отсчета: 1608 год и день весеннего равноденствия 11 апреля 1955 года.
Марсоходы
На Красной планете марсоходы пребывают длительное время. Причем каждый раз, когда они попадают на эту планету, ведется отсчет, но не как у нас, без дат, а солами. О проделанной работе операторы так и пишут: «36 сол. Марсоход прошел от кратера Х до долины У» или «128 сол. Машина добралась до камня». И каждый ученый понимает, в какое время это произошло и где сейчас находится машина.
Заключение
Почему сутки на Марсе называют сол
Подобно всем планетам Солнечной системы, Марс вращается вокруг своей оси. Дни на красной планете сменяются ночами, и за единицу измерения марсианского времени логично приняты сутки. Давайте попробуем разобраться, какова продолжительность дня на Марсе?
Сутки на Земле и Марсе
Для живущих на Земле людей система летоисчисления кажется совершенно естественной. Поток времени разбит на определенные интервалы: минуты, дни, месяцы. Сделано это в соответствии с суточным и годовым природными циклами. Запуск межпланетных аппаратов сделал актуальным вопрос, сколько длятся сутки на Марсе.
Привычные 24-часовые сутки – это промежуток времени, за который Солнце возвращается в ту же точку небосвода, где его наблюдали вчера. Мы отслеживаем его перемещение с поверхности планеты, ожидая повторного появления в зафиксированном пункте.
Время, необходимое на один оборот вокруг оси относительно Солнца – это солнечные, или синодические, сутки.
Обычно считается, что длина суток составляет ровно двадцать четыре часа. В реальности их размеры непостоянны из-за эллиптической формы орбиты, поэтому в точных расчетах применяют истинные и средние солнечные сутки.
Рассмотрим две оси времени – солнечного и звездного
Звезды также могут служить ориентиром. Но наша планета, вращаясь, одновременно передвигается по орбите и за сутки немного смещается относительно картины звездного неба. Когда созвездия вернутся в первоначальное положение, полный оборот относительно Солнца еще не будет завершен. Планете нужно дополнительно повернуться вокруг оси. Так возникает разница между солнечными и звездными сутками.
Время, за которое Земля совершает оборот относительно звезд, называют звездными, или сидерическими сутками.
Звездные сутки короче солнечных. Чтобы вычислить их длительность, разделим длину экватора 40 075,017 км на экваториальную скорость вращения 1674,4 км/ч. Поскольку в часе содержится 60 минут, а не 100, пересчитываем десятичную дробную часть в минуты и секунды и получаем 23 ч 56 мин 4 сек, или 0,997 солнечных суток. Это промежуток от первичного до повторного прохождения звезды через определенный, обычно нулевой, меридиан.
Марс – наш ближайший сосед в космосе, который обладает во многом сходными параметрами. Зная, что длина его экватора 21 158,52 км, а экваториальная скорость вращения 868,22 км/ч, можно по аналогии вычислить продолжительность звездных суток. Заметно, что скорость вращения вокруг оси примерно в два раза меньше, а экватор во столько же раз короче земного. Поэтому сутки на Марсе совсем немного отличаются от наших:
Нельзя сказать наверняка, что длиннее, день или ночь на Марсе. В зависимости от положения оси на разных участках планеты они могут сильно отличаться.
Что такое сол на Марсе
Хотя день на Марсе длится не намного дольше, эта разница создает неудобства при управлении космической техникой. Каждый марсианский день приносит 40 дополнительных минут, и расхождение с земным календарем быстро увеличивается. Для удобства работы операторов, управляющих марсоходами и другим оборудованием, была введена уникальная единица измерения – сол. Сразу возникает вопрос, чему равен 1 сол на Марсе и сколько это дней.
Один Сол, или марсианские сутки, имеет продолжительность 24 часа 39 минуты 35,244 секунд.
Это значение – результат детальных астрономических наблюдений. Марсианский сол дольше одного дня на Земле в 1,026 раза.
Ученые постарались сделать управление космическими аппаратами максимально удобным. Для этого каждый сол разбили на двадцать четыре часа, подобно привычным нам суткам. Такое деление уже заложено в человеческом подсознании, и менять его было бы неразумно. Хотя предлагались и альтернативные версии. В одном из них к 24 стандартным часам добавлялся еще один урезанный промежуток в размере 39 мин 35 сек. В другом использовалась десятичная система: день хотели разделить на 10 частей по 100 минут.
Из-за того что сол дольше наземных суток, эталонная длина секунды на красной планете увеличена на 2,7%. Соответственно изменяются и остальные единицы: длительность минуты больше на 1,62 секунды, часа – на 1 минуту 30 секунд. Постепенно из-за округления накапливается календарная ошибка, и некоторые года объявляют високосными – количество солов в них на один больше.
В марсианских солах будут измерять свое время переселенцы в отдаленном будущем. Трудно сказать, почему уже сейчас понятие сол прочно вошло в обиход. Возможно, чтобы избежать путаницы между земными и инопланетными определениями. По устоявшейся терминологии день – это солнечные сутки на Земле, а сол на Марсе.
Марсианское время
Работающая в космосе аппаратура получает питание от солнечных батарей, накапливающих заряд при дневном свете. Для правильного управления техникой нужно знать, какое количество излучения попадает на поверхность в различные отрезки дня. Специалистам хорошо известно, сколько длится марсианский день, и они могут рассчитать количество добываемой энергии. Но из-за разницы в длине суток им требуется специальная система отсчета.
Синхронизация графика, по которому работают марсоходы и удаленно обслуживающие их операторы, необходима в первую очередь для комфорта человека. Когда в лаборатории НАСА наступает утро, а в Европе вечер, непонятно, как определить, в каком часовом поясе находится Марс. Поэтому аппаратура, установленная на марсоходах, ориентирована на местное времяисчисление и на то, сколько часов в сутках на Марсе.
Начальный отсчет происходит от нулевого меридиана, который проходит по кратеру Эйри-0. Это маленький кратер, который расположен внутри большего по размеру и имеет координаты 5°06′59.99″ южной широты и 0°00′00″ восточной долготы. Кстати говоря, Марс не разделен на часовые пояса. Посадочные модули в большинстве случаев работают по местному времени, принимая во внимание, что сутки на Марсе в часах дольше земных.
Люди продолжают осваивать вселенную и пытаются найти способы комфортного обитания в ней. Чтобы скоординировать деятельность многих людей из разных стран, работающих с инопланетной техникой, важно знать продолжительность марсианского светового дня и сола. Спускаемые аппараты не будут больше привязаны к местному времени в точке приземления, когда станет возможным деление на часовые пояса.
Что такое сол в фильме Марсианин: определение и различные факты
Из этой статьи вы узнаете, что такое «сол» в фильме «Марсианин», и какое значение имеет это слово.
Кинопроизведение
Фильм «Марсианин» был снят по мотивам одноимённого романа Энди Уира. Он относится к жанру так называемой твёрдой научной фантастики, и некоторые описываемые здесь события происходят уже сейчас, другие могут произойти во вполне обозримом будущем.
Сюжет
Итак, на дворе 2030-е годы, НАСА осуществляет регулярные пилотируемые миссии на Марс. Очередная из них, «Арес-3», находится на красной планете и заканчивает выполнять научные задачи. Астронавты готовятся вскоре оправиться домой на межпланетном корабле «Гермес». В фильме «Марсианин» пишут sol, обозначая дни работы научной миссии на красной планете, на момент начала сюжетной линии их прошло 19.
В планы астронавтов вносит свои коррективы местная погода. Начинается буря, она способна опрокинуть взлётный модуль. Нужно экстренно покидать планету, чтобы всем здесь не погибнуть. Одного астронавта (Марка Уотни, чью роль исполняет Мэтт Дэймон) сбивает с ног летящим от порывов ветра оборудованием и относит от жилого модуля, он теряется в урагане, а его биомонитор показывает нулевые показатели жизнедеятельности. Экипаж миссии, полагая, что он мёртв, принимает решение улетать без него. Они возвращаются на «Гермес» на марсианской орбите и направляются на Землю.
Сразу нужно указать на просчёт сценаристов в этой сцене. Атмосфера на Марсе настолько разрежена, что даже самые сильные бури здесь не смогут сдвинуть с места и стула. Естественно, здешний порыв ветра не сможет унести крупный предмет или человека в скафандре.
Но Уотни выживает после урагана. Оставленный на Марсе в одиночестве, раненый, он начинает борьбу за выживание. Вытащив из себя осколок оборудования и зашив рану, Марк делает первую запись в 6 часов 53 минуты 19-го сола в видеодневнике: «Я здесь не сдохну!» В дальнейшем весь хронометраж ведётся в солах.
Итак, что такое «сол» в фильме «Марсианин»? Наверняка каждый зритель задавал себе этот вопрос.
Колонизатор
Миссия «Арес-3» планировалась на 31 сол, и запасы еды с собой были взяты на 68 солов на шестерых человек. Марк, проведя ревизию продовольствия, установил, что его хватит на 300 солов. Если экономить, можно растянуть на 400 солов. Однако еды нужно на 3 года, до прилёта следующей экспедиции.
К счастью, он ботаник и решает выращивать себе еду сам. На планете, где ничего не растёт.
Далее следует описание его земледельческих усилий по возделыванию картофеля. На 31-й сол он обустраивает грядки с марсианским грунтом. Для получения урожая на каждый кубометр почвы нужно 40 литров воды. Что такое «сол» в фильме Марсианин, пока не слишком понятно. С 48-го сола Марк озабочен добыванием воды, он получает её сжиганием ракетного топлива. На 50-й сол появляются первые всходы, на 79-й – пора убирать урожай. Вопросов к фильму The Martian «Что значит «сол»?» становится всё больше.
Для восстановления связи с Землёй Марк использует старый спускаемый аппарат «Патфайндер», который был на красной планете с 1997 г.
Во время своего длительного пребывания в абсолютном одиночестве на целой планете Уотни, иронизируя, часто размышляет, что он здесь единственный колонизатор. Согласно международным законам, весь Марс принадлежит ему, ведь он первый вырастил здесь урожай.
Решив продовольственную проблему и наладив канал связи со специалистами НАСА, Марк начинает под их руководством претворять план своей эвакуации с Марса в жизнь. В НАСА решили не сообщать экипажу «Гермеса», возвращавшемуся домой, что Марк Уотни выжил, чтобы не дестабилизировать обстановку на борту. Однако колонизатор решительно настоял, чтобы им рассказали об этом.
Экипаж
Внезапно происходит разгерметизация его оранжереи, и весь урожай гибнет. У астронавта остаётся еды на 912 солов, и грузовик с продовольствием с Земли прибудет к 868-му солу при условии, что всё получится. 
Что такое «сол» в фильме «Марсианин», большинству зрителей по-прежнему доподлинно неизвестно. Но при запуске ракета терпит крушение. Время на сборку нового зонда уйдет столько, что Марк попросту не доживёт до его прибытия.
На помощь приходит китайское космическое агентство. Оно готово доставить на орбиту свой готовый зонд со всем необходимым. Останется только доставить его на Марс.
Экипаж «Гермеса» предъявляет НАСА ультиматум: они подбирают на орбите китайский зонд, огибают Землю и устремляются назад к Марсу. Плюс семь месяцев к и без того сверхдлительной космической командировке. Но они готовы пожертвовать всем ради своего друга.
Его коллеги, оставившие его на Марсе, становятся его спасителями.
Путь домой
Марку остаётся лишь отправиться в путешествие по Марсу в кратер Скиапарелли, где находится взлётный модуль «Арес-4», и на нём выйти на орбиту, где его заберёт «Гермес».
Его странствие по красной планете начинается на 461-й сол. На 538-й сол астронавт прибывает в заветный кратер. 561-й сол – день старта. Загадка, что означает слово «сол» в фильме «Марсианин», становится всё более интригующей.
Приоткроем завесу тайны.
Исследование Марса. Наши дни
Когда в последние десятилетия НАСА осуществляла научные миссии со спускаемыми аппаратами на поверхность красной планеты, то рабочее время этих экспедиций было синхронизировано с местным временем на посадочной площадке на Марсе, а не со стандартным земным.
При проектировании спускаемых на поверхность космических аппаратов используют подход, когда время марсианского солнечного дня делят на 24 часа, в которых часы, минуты и секунды на 2,7 % больше, чем земные.
Поскольку, если этого не сделать, время миссии отклоняется в сторону увеличения на сорок земных минут каждый день. Так, научная команда Mars Exploration Rover, в ходе которой на поверхность Марса в 2004 г. были доставлены исследовательские спускаемые аппараты (роверы) «Спирит» и «Оппортьюнити», носила наручные часы, настроенные на марсианское время.
Зачем это нужно
Знание точного местного марсианского времени абсолютно необходимо для планирования деятельности роверов, ведь они заряжаются от солнечных батарей и зависят от времени восхода и заката светила.
Кроме того, нужно учитывать температурные скачки при смене дня и ночи, которые на Марсе весьма значительные, ведь атмосфера здесь очень разреженная, а океанов, компенсирующих эти явления на Земле, на красной планете нет.
В своё время разрабатывались различные стандарты исчисления времени на этом небесном теле. К ним относится метрическая система с её миллиднями и сантиднями, система «расширенного дня», когда все часы были равны стандартным земным, но последний час суток равнялся 24 часам 39 минутам и 35 секундам.
Но ни одной из них НАСА, являющаяся лидером в дистанционном исследовании Марса на сегодня, не воспользовалась.
Общепринятой единицей измерения времени на Марсе в итоге стал сол.
Что значит «сол» в фильме «Марсианин»
Средняя длина марсианского сидерического дня, то есть времени полного оборота красной планеты вокруг своей оси относительно звёзд, составляет 24 часа 37 минут 22,663 секунд. Длина его солнечного дня (или попросту сола), то есть времени полного оборота Марса вокруг своей оси относительно Солнца, равна 24 часам 39 минутам 35,244147 секундам.
Таким образом, в одном соле умещается 1,0274912517 земных дней. Марсианский день, длиннее земного на 2,7 %
К слову, для Земли эти цифры выглядят следующим образом: сидерический день длится 23 часа 56 минут 4,0916 секунд, а солнечный – 24 часа 00 минут 00,002 секунд.
НАСА сейчас использует следующий метод для хронометража на Марсе: когда спускаемый космический аппарат начинает свою миссию на поверхности красной планеты, проходящие солы учитываются простым численным отсчётом.
Поэтому никаких месяцев и лет здесь нет, только солы, имеющие свои порядковые числа.
Так, например, отсчёт времени работы роверов «Спирит» и «Оппортьюнити», приземлившихся парой, не был синхронизирован. Хотя они и были направлены для одновременной работы на Марсе, каждый считал датой своей посадки «сол 1». Кроме того, их местоположение отстоит друг от друга на 179 градусов в планетарном масштабе, поэтому, когда у одного день, у другого ночь, и они выполняли свои задачи независимо друг от друга.
Аналогичным образом отсчитывались дни в фильме «Марсианин». Что значит sol, теперь нам известно.
Проще говоря, сол – это марсианский день. Мы становимся свидетелями рождения новой, ранее невиданной системы летоисчисления, в основе которой лежат космологические циклы другой планеты. И это, в отличие от событий в фильме, происходит прямо сейчас.
«Я здесь не сдохну» 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 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.
