Ознакомьтесь с нашей политикой обработки персональных данных
12:20 

Разбор "Марсианина": Марс, наука, политика, космос

Eldija
There's no alternate universe. That's this one right here.
Очень подробный и вдумчивый разбор деталей фильма и книги.


Марс

Первое художественное допущение и первое противоречие с реальным Марсом - это песчаная буря, из-за которой и начинается одиночное приключение Марка Уотни. Да, это сознательная выдумка автора книги Энди Вейера - таких бурь на Марсе не может быть физически - атмосфера слишком разреженная, поэтому ветер может лишь поднять тонкую сухую пыль. Песок от ветра может передвигаться только на несколько сантиметров в месяц. Точно так же ветер на Марсе неспособен угрожать установленной ракете, по крайней мере такой коренастой как в фильме.



Хорошо поработали художники над цветом неба. Днем оно именно такое - бежевое, переходящее в белое ближе к солнечному диску и черное - к зениту. Хотя в спокойную погоду, там светлее.



На Марсе цвет неба зависит прежде всего от концентрации пыли в атмосфере. Если ветреное межсезонье, то небо становится бежевым почти все. Если безветренная зима, то чернота неба спускается близко к горизонту.



В целом, марсианское небо можно представить и на Земле во время одной из песчаных бурь, прилетающих из Сахары.



А вот в марсианские пылевые бури цвет неба становится коричневым, как показано в некоторых пейзажах фильма.

С закатом операторы повторили ошибку, которую допустило NASA еще в 80-е. Земной опыт говорит нам, что закат красный, и если к нему добавим рыжую пыль, то получим более рыжее небо.



Но это ошибка. Атмосферы Марса не хватает чтобы рассеять солнечный свет до красной части спектра, поэтому закаты получаются голубыми - примерно настолько, насколько земная атмосфера рассеивает свет днем.



Местность для съемок "Марсианина" подобрали убедительную - на Марс похоже. Местами на соседней планете вполне можно найти что-то подобное. Ошибочность, а точнее введение в заблуждение, фильма в том, что он поддерживает стереотип однообразности марсианского пейзажа.



За свою поездку герой преодолел лавовую равнину, русло катастрофического наводнения, спустился в гигантский кратер. А по картинке кажется, что он постоянно катается по песочку меж трех выветрелых гор (хотя по сути так и есть).

Перед выходом фильма, NASA опубликовало спутниковый снимок местности, где по сюжету высадилась экспедиция Ares-3.



Можно увидеть, что ландшафт даже рядом не походит на тот, что мы видим в фильме. Перед нами как раз относительно молодая лавовая равнина, песка очень мало, старых гор со следами сильной эрозии тоже нет. Интересно было бы посмотреть на пупырышки небольших грязевых вулканов, которые там появлялись когда лава накрывала слои влажного грунта или льда. Но в целом, местность довольно скучная для науки, поэтому лететь конкретно в это место непонятно зачем, но об этом ниже.

Второе существенное художественное допущение, а скорее незнание автором вопроса, - это добыча воды. Автор книги так увлекся инженерными подробностями, что забыл про марсианские условия.



Если посмотреть на карту распределения воды в приповерхностном грунте Марса, то мы увидим, что в месте происходящих событий, вода составляет примерно 3% грунта. Это совсем немного, но уже больше ноля, т.е. для добычи воды на Марсе нужны не эксперименты с взрывоопасными токсичными компонентами топлива, а лопата и простенький самогонный аппарат дистиллятор. Более того, по спутниковым данным у марсохода Curiosity должно быть 5%, а он местами натыкался на слои в 6% и 10% воды, так что и Марку могло повезти.

Последнее, что в марсианской теме хотелось бы коснуться - это грунта. Фильм и книга тут нам насаждают тот же стереотип, что и с ландшафтами - будто Марс одинаковый. Астронавту понадобился грунт под картошку, он вышел за дверь и накопал.

the martian (11).jpg

Реально различные слои грунта на Марсе формировались в разных физических условиях, в разные климатические периоды, и содержат разные химические соединения. Поверхностный слой является свидетелем последнего геологического периода, когда вулканические газы насытили грунт серными и хлорными соединениями, испарения которых неумолимо убьют и картошку и героического колонизатора, едва на них прольется вода.

Есть на Марсе и более плодородные породы (как минимум менее губительные), вроде слоя глины, которую обнаружил марсоход Curiosity. Там есть и органические соединения, и двуокись азота, т.е. компоненты практически необходимые для успешного земледелия.



Причем содержание азота, кажется в сотню раз превышает норму внесения азотных удобрений для земных полей. Так, что перед посадкой картошки пришлось бы провести немало анализов и экспериментов, чтобы определить местные залежи потенциально плодородных грунтов, необходимое соотношение компонентов, возможно составить их смесь, и только после этого приступать к посевной.

Еще такой момент подсказывают микробиологи: чтобы грунт стал почвой, пригодной для земледелия, в его составе должна быть не только органика, но и нужные бактериальные культуры. Необходимый набор культур содержит навоз травоядных животных, а вот "продукты" человеческого происхождения для этого не очень подходят.

Наука

Один ляп, появляется в фильме еще до песчаной бури, когда астронавты бродят по окрестностям базы и коллекционируют камешки. Вроде бы все нормально, точно так же поступали в реальной высадке на Луне. Но на Луне исследование было на раннем этапе, когда любой подобранный камень оказывался бесценным подарком для всей земной науки, да и летали туда не ученые.

В отличие от Луны 70-х, Марс даже сейчас изучен очень неплохо при помощи спутников и марсоходов. Научные задачи людей на Марсе будут на порядок сложнее функций марсоходов, которые уже сейчас способны изучать встречные камешки, а к 2020-му году и собирать коллекцию планируют.

Все помнят, что Марс весь в кратерах? Так вот камни может принести взрывами за десятки километров, и подбирать обломки без привязки к залегающей породе - занятие бессмысленное. Даже марсоход Curiosity сейчас уделяет мало внимания встречным камням - он изучает залегание геологических слоев, их последовательность, мощность и состав.



Люди должны заниматься тем же, причем там, где это намного нужнее: на стенах каньонов, пещерах или в речных долинах. Только люди могут провести глубинное бурение, собрать керны, подготовить их к доставке на Землю.





После этих исследований Марку Уотни было бы гораздо проще и найти слои с повышенным содержанием воды в грунте, и пониженным содержанием ядохимикатов, но в книге и фильме об этом ни слова.

Пару слов скажу и о местах посадок. Точки выбраны автором, прямо скажем, “от балды”. Сейчас при желании можно найти участки марсианской местности, которые в первую очередь интересуют ученых: опубликованы предполагаемые места посадок марсоходов Curiosity и “Экзомарс”. Ни в одном из списков нет ни Ацидалийской равнины, ни кратера Скиапарелли. Зато во всех проектах рассматривается вариант посадки в долину Март (Mawrth Vallis).



По карте она располагается между книжными Ares-3 и Ares-4. Там очень интересные осадочные отложения оставшиеся в результате активной деятельности воды. Там в слоях можно найти много интересного. Вполне вероятно именно туда отправится “Экзомарс” или следующий марсоход NASA в 2020 году.



Фраза книжного и киношного главы NASA "Мы публичная организация, если сняли кадр, то должны его опубликовать в течение 24 часов" - это тоже фантастика. Реально открытость и пиар NASA - это добрая воля агентства, и осознание того, что чем лучше они покажут свою работу налогоплательщикам, тем больше они получат финансирования. Крупные миссии, к которым привлечено много внимания, они освещают активно, например с марсохода Curiosity или зонда Cassini все фотоснимки автоматически загружаются на открытый сервер в момент прибытия из космоса.

Другие миссии, вроде Messenger или New Horizons более сдержаны на публикацию сырья. Чтобы найти исходники Messenger надо изрядно потрудиться, а исходники New Horizons выкладывают с задержкой в недели и месяцы, как правило уже после публикации официальных пресс-релизов где выложены фотки подготовленные к публикации.

Все данные, в конечном счете, выгружается на PDS-archive, но с полугодовой задержкой. Это делается для того, чтобы ученые, которые работают в миссиях, успели их проанализировать, и сделать открытия. Для сравнения, европейские ученые так же ревностно относятся и к снимкам, например с исследователя кометы Rosetta некоторые кадры публикуются только через год после их получения.

Политика

Немец в составе экипажа NASA - это нормально. У США с Евросоюзом практически одна пилотируемая программа на двоих. Прямо сейчас они вместе строят пилотируемый межпланетный корабль Orion, наверно и летать будут вместе.

Самый больной для отечественного зрителя вопрос: "Где русские?".

Кто-то усмотрел в этом глубокий антироссийский пропагандистский замысел. Но, как мне кажется, нелюбовь к русским - это у Энди Вейера что-то личное. За всю книгу у него упоминается советская и российская космическая программа пару раз, и с довольно необоснованными наездами.

В извинение автора и создателей фильма можно сказать, что будь русские в их повествовании, то не было бы такой глубокой драмы с выкраиванием запасной ракеты для спасения астронавта. Найти "Союз" с "Фрегатом" чтобы закинуть тонну тушенки на Марс Россия всегда бы смогла. Индийские и европейские ракеты, к слову, в книге тоже проигнорированы, как и существование компании SpaceX.

Может в качестве извинения, а может просто от некомпетентности дизайнера, российский "Союз" попал на все постеры "Марсианина".



Совсем нереалистично прозвучала в фильме фраза китайского чиновника "Пусть решают ученые". В книге это еще как-то объясняется: мол пусть думают готовы ли они променять запуск солнечной обсерватории на полет тайконавта к Марсу. В фильме же, эта фраза подана как жест чиновничьего благородства и уважения перед научным сообществом.



Реально, дай научному сообществу волю, и оно вообще закроет пилотируемую программу, ибо в полетах людей 90% пропаганды и 10% науки. За стоимость одного полета человека к Марсу, всю Солнечную систему можно завалить обсерваториями, зондами и планетоходами, которые будут делать науку. Поэтому вопросы пилотируемых программ всегда решали и будут решать политики.

Техника



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 чем фон 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.

the martian (55).jpg

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 Земле 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.



Если говорить о взлетной марсианской ракете, то тут более-менее убедительно. Скорее всего ракета будет именно на гидразиновом либо твердом топливе, т.к. они более подходят для длительного хранения. Ранее высказывались идеи производства топлива на месте: кислород и метан в теории можно получить из марсианской атмосферы, но их накопление и хранение в сжиженном состоянии будет слишком сложной и энергоемкой задачей, невыполнимой автоматизированными средствами.

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.

Судя по всему, предполагается, что от батарей питается жилой отсек, а от реактора - двигатели. Но для реальной космонавтики такое деление нехарактерно. Один источник питания - это более рационально: ядерный реактор способен обеспечить питанием и жилые отсеки и двигатели, а вот батареи не смогут питать двигатель, т.е. полноценного дублирования для повышения надежности не получается. Например, никому не приходило в голову поставить на спутник или марсоход РИТЭГ, вместе с солнечными батареями. На Луноходе был радиоизотопный источник энергии, но он работал только на обогрев.

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.

(с)

@темы: Научная фантастика, Рекомендации/Отзывы/Рецензии

Комментарии
2016-01-27 в 23:10 

Хэнбок
vb-vb-vb
м... спасибо. :white: Одно дело, когда чувствуешь подвох, знаешь, что не верно, а другое, когда есть 100% подтверждение.
И пиарщики НАСА должны быть в восторге от фильмы. Фото от реального Марса и карты... круто.
А помните разговоры, как автор старался, программы разррабатывал.... По-моему по большей части это байка. Ну, то есть да, расчёты проводил, но энциклопедиями и матчастью не столь увлекался. Чувак получал кафй от процесса, и он большой молодец, что смог передать это и читателям)

2016-01-27 в 23:42 

Eldija
There's no alternate universe. That's this one right here.
Хэнбок, Чувак получал кафй от процесса, и он большой молодец, что смог передать это и читателям да, это основной плюс книги))
меня радует этот разбор еще и тем, что реальность в каком-то смысле даже лучше вымысла получается и я все никак не могу выкинуть из головы образ Уотни, который бродит по Марсу, собирая консервы из разбившейся капсулы

   

Читатели

главная