Колонизация Марса

При терраформировании Марса, в особенности при условиях создания у него искусственной атмосферы из кометного материала, существует опасность возникновения тепловой катастрофы марсианского климата. В чем же заключается эта проблема? Оказывается, при постепенном наращивании мощности марсианской атмосферы и «разгоне» в ней «парникового эффекта», за относительно короткое время могут быть достигнуты желаемые приемлемые температуры на поверхности планеты, обилие водных пространств. Но в тоже время появление открытых водных пространств и большого количества водного пара в атмосфере в виде облаков закономерно приведет к повышению альбедо, и резкому уменьшению доли поглощаемой солнечной энергии поверхностью Марса. В настоящее время Марс имеет альбедо около 0,15-0,16 и очень хорошо поглощает солнечное тепло, к слову сказать достаточно скудное на орбите этой планеты. В случае быстрого искусственного разогревания атмосферы и поверхности Марса, также быстро вырастет и альбедо, и в случае нарушения баланса на Марсе вновь сильно похолодает, с тем лишь отличием что полярные шапки будут иметь большую мощность и пригодные условия обитания сохранятся в экваториальных областях.

Эти особенности Марса как «рабочей площадки» по созданию нового мира подобного Земле заставляют относиться с осторожностью к любым опрометчивым проектам, радужным перспективам и особому оптимизму неподкрепленному рабочим опытом. С высокой долей вероятности создать на всей поверхности Марса эдакий «пляжный рай» лишь силами технологий не удастся. Сами масштабы воздействия на климат Марса при их грандиозности должны быть обоснованы главным — перспективной стабильностью нового климата в течение геологических эпох, а не сиюминутными результатами ведущими марсианский климат на грань тепловой катастрофы и к новому глобальному оледенению Марса. При таком исходе (а он весьма вероятен) все колоссальные капиталовложения в терраформинг будут утрачены навсегда. В этом контексте, предложение Роберта Зубрина «накачать» фреонами атмосферу Марса выглядит слишком опрометчивым, хотя и не противоречащим физическим законам, но как в отношении затрат, так и вероятном отсутствии ресурсной базы — малоперспективно. В самом лучшем случае терраформированный Марс сможет обрести черты сурового и холодного мира, хотя и пригодного для жизни. Реальное потепление климата «красной планеты» закономерно наступит лишь через 2-3 млрд. лет, хотя в период антропогенной деятельности влияние на климат и поддержание более высоких температур может быть огромно. В связи с этим видятся наиболее эффективные пути стабилизации климатических условий на поверхности Марса в том что его параметры, такие как наклон оси и эксцентриситет могли бы быть подвергнуты коррекции совмещенной с планетарной бомбардировкой его поверхности кометным материалом необходимым для создания азотной (землеподобной) атмосферы и пополнения гидросферы. Более стабильная круговая орбита определит стабильный и равномерный климат, а наклон оси более плавную, близкую к земной смену времен года. Заранее подсчитанное соотношение между поверхностью суши и океанов в условиях стабильной освещенности также определит динамику климата на Марсе и его устойчивость в течение миллиардов лет. Создание азотно-кислородной атмосферы Марса дело сложное и дорогое, но возможное при развитии технологий. Прежде всего на первый план в этой работе выходит вопрос наличия достаточного количества сырья — водно-аммиачных льдов, и их безопасной транспортировке на орбиту Марса. В этой проблеме первостепенную роль играет дальнейшее глубокое изучение Солнечной системы, развитие наблюдательной астрономии, и других смежных областей знания. Необходим очень богатый источник азота, но азот в чистом виде в виде крупных глыб льда пока не найден в Солнечной системе. Соединения азота встречаются значительно чаще, и как правило в смеси с каменным материалом (силикаты), углеводородами или водой. Единственным источником такого тела содержащего много азота может служить лишь Пояс Койпера. Именно в поясе Койпера, среди сотен миллионов его тел может быть найдено одно или несколько подходящих по химическому составу и массе тел. Следует также отметить что добывание потребного количества азота из атмосфер планет-гигантов Урана или Нептуна, а также с их спутников настолько энергозатратно что может быть отброшено как абсурдное. В равной степени это относится и к Титану. Наиболее приемлемо лишь обнаружить глыбу материала в поясе Койпера, изучить ее орбитальные характеристики и опираясь на законы небесной механики и доступную энерговооруженность цивилизации" подтолкнуть" это небесное тело внутрь Солнечной системы к орбите Марса. Так, исходя из самых приблизительных подсчетов, размеры такого тела достигают: около 65-70 км в поперечнике, то подобное действие представляет собой чрезвычайно точную и опасную задачу. Путешествие такого тела может продлиться десятилетия, и потребует сотен корректировок его траектории для выведения его в такую точку орбиты Марса на которой оно будет захвачено гравитацией планеты таким образом что оно займет необходимую высоту орбиты над поверхностью Марса. Прямой сброс такого тела на Марс будет представлять собой крупную катастрофу планетарного масштаба, и должен быть полностью исключен, а так как объем сбрасываемого материала вероятно составит около 100 000 км3, то равномерно и постепенно при условии разрушения на орбите механическими средствами весь материал может быть доставлен на поверхность. Положительным условием «разгрузки» является то что при росте мощности атмосферы Марса, сбрасываемые фрагменты будут практически полностью испаряться в ней. Вероятно, что гораздо более приемлемым окажется последовательная доставка менее крупных блоков азотсодержащего материала в течение 100—200 лет. К тому времени, на Марсе вероятно будут существовать уже крупные поселения, и безопасность будет играть первостепенную роль.

 

 

 

 

 

3. Нерешенные вопросы терраформирования Марса

1. Точный химический состав литосферы  на глубину до 3 км по рудам, полезным ископаемым среди изверженных пород.

2. Точная оценка запасов углекислого  газа и воды в криолитосфере на глубину до 3 км

3. Объемы растворенных газов  в криолитосфере до 3 км (азот, аргон).

4. Объемы пероксидов в криолитосфере, и кислорода выделяющегося при их гидратации в условиях изменения климата Марса.

5. Подсчет потоков радиогенного  тепла и изучение областей  предполагаемого современного вулканизма.

6. Сейсморазведочные работы по  всей поверхности Марса.

7. Разработка теорий климата  Марса в условиях терраформирования.

8. Выявление областей-лидеров могущих  быть подвергнутыми заселению  их поверхности растениями в  условиях начала терраформирования Марса.

4. Транспорт

Цивилизация Марса не сможет обойтись без транспорта, подобно тому как и цивилизация на Земле. В настоящее время о Марсе и природных условиях на его поверхности известно достаточно многое чтоб с высокой вероятностью рассматривать наиболее вероятные и приемлемые виды транспорта марсианских поселений. Известно что атмосфера Марса в 160 раз более разрежена чем земная, и не представляет собой источник окислителя (кислорода) для транспортных средств, и поэтому до полномасштабного терраформирования на Марсе не может быть развит крупный и эффективный авиационный транспорт и использование двигателей внутреннего сгорания для поверхностных перевозок. В тоже время сила притяжения на Марсе меньшая чем на Земле, и при развитии электротранспорта с использованием отработанных на Земле аккумуляторных батарей и топливных элементов может с высокой вероятностью развиться именно электротранспорт для автомобильных перевозок. Кроме того электротранспортный сектор будет способен вместить в себя и железнодорожный транспорт и монорельсовый. Именно меньшая сила тяжести будет играть определяющую роль в эффективности транспортных систем, с одной стороны способных при малой металлоёмкости обеспечивать значительно больший чем на Земле (в 2,5 раза) объём перевозимых грузов или пассажиров, а с другой стороны ввиду разрежённости (в первые сотни лет) атмосферы Марса и очень высокие скорости передвижения. Например в такой разряженной атмосфере монорельсовый транспорт или электротранспорт на «магнитной подушке» сможет эффективно работать на скоростях в сотни и тысячи километров в час, что составит прямую альтернативу даже наиболее дешёвым авиационным перевозкам на Земле. Помимо перевозки грузов или людей по железной дороге вероятно также развитие трубопроводного транспорта для жидкостей, промышленных газов и сыпучих грузов, а транспортировка электроэнергии может быть осуществляема отработанными на Земле технологиями ЛЭП, с той разницей что расстояние между опорами при равной мощности будет в 2,5 раза больше при одинаковой мощности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Строительство и металлургия

Марс в достаточной степени обладает запасами необходимых строительных материалов (природный камень, песок), и при разработке в специфических условиях Марса технологий для производства бетона, колонизация Марса может протекать с широчайшим использованием традиционных «земных» технологий с некоторыми модификациями. Большое количество железной и алюминиевой руды на планете, предполагает и развитие мощной металлургии. Каким будет направление металлургии железа пока не совсем ясно, так как для выплавки необходимо наличие дешёвого восстановителя (углерод, углеводороды), а вопрос наличия запасов углеводородов на Марсе пока остаётся открытым. Интересно, что при наладке и развитии мощного металлургического сектора будут происходить значительные выбросы техногенных парниковых газов — пары воды, углекислый газ, диоксид серы, а также значительное выделение тепла. Металлургия алюминия на Марсе легко может быть налажена по классическому электролитическому направлению отработанному на Земле, и побочным продуктом сбрасываемым в атмосферу будет свободный кислород. Также следует отметить, что на первом этапе (до терраформирования) марсианские поселения будут представлять собой герметичные конструкции, в том числе подповерхностные, и будут весьма металлоёмки, поэтому промышленность строительных материалов и металлургия будут вынуждены иметь большой масштаб развития и распространения.

6. Силикатная промышленность Марса

Значительные по объему запасы древних глин обнаруженных во многих областях поверхности Марса, не только позволяют обеспечить крупномасштабное производство керамики и кирпича, но и послужить мощным источником сырья для производства на Марсе цемента. Технологические заводы по обжигу глинисто-гипсовых концентратов позволят производить любой потребный объем цемента и попутно большие количества серной кислоты для химической и гидрометаллургической промышленности Марса. Таким образом на Марсе может быть реализовано классическое «земное» производство важнейшего стройматериала — бетона и керамики. Разумеется, что производство бетона и конструкций из него будет иметь свои специфические «марсианские» особенности в технологии. Производство бетона или железобетона достаточно энергозатратно и при широком, сравнимом с земными масштабами объемом производства будет оказывать весьма существенное влияние на климат Марса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 4. Шаги к колонизации Марса

1. Mars One

Проект Mars One стартовал в 2010 г. Руководитель проекта Бас Лансдорп был основателем компании Ampyx Power, которая занималась разработкой нового способа получения энергии с помощью ветра. В 2011 г. он продал часть акций для запуска уникального проекта Mars One, который нацелен на то, чтобы сделать жизнь людей на Марсе реальностью к 2026 г. Для полета на Красную планету будет использоваться транспортный модуль, состоящий из жилого, двигательного отсеков и летательного аппарата. Примерная стоимость первой экспедиции — $6 млрд., последующих — по $4 млрд.

Все этапы колонизации описаны на официальном сайте космической организации. Известно, что на данный момент реализовано два этапа. Во-первых, в 2011 г. были проведены встречи с поставщиками космических аппаратов в США, Канаде, Италии и Великобритании, вследствие чего Бас Лансдорп заключил серьезный контракт с Lockheed Martin, проектировавшим Phoenix в 2007 г., и Surrey Satellite Technology.

Вторым достижением стал отбор астронавтов в 2013 году. Было получено около 200 тыс. заявок из 140 стран мира. В рамках первого тура было отобрано 1058 человек, потом – 100, после — 40. Украинцам можно гордиться тем, что наш земляк из Житомира Сергей Якимов попал в сотню кандидатов для полета на Марс. А уже в 2015-м было отобрано 24 счастливчика, которые не побоялись получить билет в один конец. Среди них, к сожалению, украинца уже не оказалось. Теперь кандидатам выплачивают официальную зарплату, так как впереди у них восемь лет изнурительных подготовок для жизни на Красной планете. Сейчас продолжается период технической и психологической подготовок будущих марсиан.

В планах проекта запустить демонстрационную миссию для проверки солнечных батарей, технологии извлечения воды из марсианского грунта и установки коммуникационного спутника. Разработчик обещает, что помимо научного достижения, Mars One будет и большим телевизионным шоу, где все человечество сможет следить за выживанием своих сородичей.

 

 

 

 

 

 

 

 

Далее, в 2022 г. планируют запустить второй спутник связи, в 2024 г. — шесть грузов, среди которых будет два жилых блока, два складских и два с системами жизнеобеспечения. В 2025 г. марсоход должен начать готовить базу для прибытия колонистов: активировать все системы, расставлять блоки, создавать запасы воды и кислорода. С 2026 до 2035 гг. на Марс будут высаживаться группы счастливчиков по четыре человека до тех пор, пока их общее количество не достигнет 24-х человек.

Многие ученые называют данный проект обычным шоу, утверждая, что цель не соответствует возможностям, ведь до сих пор нет межпланетного корабля, нет двигателя к нему, нет системы сброса избыточного тепла, нет сверхтяжелых ракет-носителей, которые доставили бы модули корабля на опорную орбиту. Идеи есть, а результатов пока не видно. Возможно это все лишь завистливая критика, но то, что полет на Марс будет сопровождаться большими рисками — факт.

 

 

2. SpaceX – возможность слетать на Марс и вернуться

SpaceX – американская компания, основанная в 2002 году экс-владельцем PayPal и главой Tesla Motors Илоном Маском, с целью сократить расходы на полеты в космос и открывая путь к колонизации Марса. Эта компания известна своими ракетами-носителями Falcon 1, Falcon 9 и космическим кораблем Dragon. Именно эти аппараты должны стать проводниками на Марс. Илон Маск планирует доставить на Красную планету в ближайшие 10-20 лет миллион человек. Первоначальная стоимость поездки для желающих и подготовленных будет составлять около $500 тыс.

Первый успешный запуск ракеты Falcon 1 состоялся в 2008 г., после чего NASA подписала с SpaceX контракт по снабжению Международной космической станции на сумму 1,6 млрд долларов. В 2010 г. впервые на орбиту был запущен макет корабля Dragon с помощью ракеты-носителя Falcon 9, позже на орбиту вывели настоящий корабль. К сожалению, в 2015 г. произошла авария при запуске ракеты-носителя Falcon 9 c кораблем Dragon на борту в рамках миссии снабжения МКС SpaceX CRS-7. Ракета-носитель разрушилась в воздухе через 2 минуты 19 секунд после старта. А вот 22 декабря 2015 г. была произведена первая успешная вертикальная посадка первой ступени ракеты-носителя Falcon, что открыло перед компанией новые горизонты в покорении не только космоса, но и Марса. Сейчас SpaceX совершенствует возможности космического аппарата Dragon V2, работая над функцией парения над Землей.

Перед тем, как запустить корабль с людьми на Марс, программа SpaceX предусматривает отправку космического аппарата без живых существ. В отличие от проекта Mars One, программа SpaceX предусматривает обратное возвращение на Землю.

Предварительный пуск как раз и нужен для проверки, что корабль долетит до Марса, а после — сможет вернуться назад. После испытаний на Марс обещают послать несколько грузовых миссий по доставке грузов, необходимого оборудования, жилищ, запасов еды и воды. Эксперты SpaceX постоянно ведут подсчеты, когда же Марс будет находиться наиболее близко к Земле. Ближайшая дата — лето 2018 г. Возможно, именно тогда судно с логотипом SpaceX совершит посадку на красную планету.

Сама поездка на Марс приблизительно будет выглядеть так: Mars Colonial Transporter состоит из двух частей — огромной и мощной первой ступени и второй ступени, которая также будет космическим аппаратом. Цель первой ступени — вывод аппарата на орбиту Земли, а затем возвращение (за счет реактивного приземления), заправка, ремонт и вывод уже нового аппарата. Это будет продолжаться в течение нескольких недель, пока Земля и Марс не выстроятся друг напротив друга на орбитах. Затем SpaceX отправит танкер для заправки каждого из орбитальных аппаратов.