Освоение Марса

[crazy_terraformer]

На астероиде-то все эти извращения как раз ни к чему. Скорость убегания и так копеечная.

С паршивой овцы хоть шерсти клок.

[Константин ВАРБ]

Народ, кто в теме, с какой страницы читать? Почитал первые 10 страниц - флуд какой-то. Стоит ли вообще тратить время на эту тему?

Ну вроде бы где-то с 10-30 и начинается конкретика и идёт с полосами флуда конечно, до страницы так 160+, а далее сплошной флуд.

Там просчитано, что в общем добывать ресурсы для терраформинга надо непосредственно на Марсе, ну кроме разве что пропущенного уникального случая с ретроградной кометой.

Обсуждались ли здесь конкретные методы освоения/терраформирования Марса, с расчетами и ссылками на статьи? 

Да многие рецензируемые статьи полные тяжёлого бреда тут обсуждались.
Предложения которые даёт crazy_terraformer, по сравнению с теми так сказать учёными, просто свет здравомыслия.

[crazy_terraformer]

Предложения которые даёт crazy_terraformer, по сравнению с теми так сказать учёными, просто свет здравомыслия.

Вот, вот. 

[SpaceEngineer]

Это вы ещё моих предложений не слышали)) Как осилю тему, может напишу.
По поводу спутников Юпитера, хотя это и оффтоп здесь. Возможно ли создать на них настолько парниковую атмосферу, чтобы поднять среднюю температуру до -20 по Цельсию? (очевидно, что плюсовые температуры делать нельзя, иначе получим океан). Если нельзя, то и фиг с ним, для удобства освоения достаточно создать атмосферу из чистого кислорода с давлением 0.21 атм, носить очень тёплую одежду и респираторы с подогревом.

[Константин ВАРБ]

Это вы ещё моих предложений не слышали)) Как осилю тему, может напишу.

Свои предложения я там вроде вложил:
Пятьдесят - сто лет дистанционно с Земли, во многом руками волонтёров попивающих на диване пивасик, строим марсианские базы и инфраструктуру.
А потом прилетаем и начинаем грызть марсианскую кору для освоения солнечной системы.

По поводу спутников Юпитера, хотя это и оффтоп здесь.
Возможно ли создать на них настолько парниковую атмосферу, чтобы поднять среднюю температуру до -20 по Цельсию?

Можно, а нужно ли?
Или Вы не хотите осваивать богатства Юпитера?
Милльоны-ракет и кораблей-поколений разносящих человеческую саранчу по Млечному Пути на каких ресурсах будут лететь?
Кстати, для разборки Юпитера на стройматериалы понадобится вся энергия Солнца в течении тысячелетий.

(очевидно, что плюсовые температуры делать нельзя, иначе получим океан). Если нельзя, то и фиг с ним, для удобства освоения достаточно создать атмосферу из чистого кислорода с давлением 0.21 атм, носить очень тёплую одежду и респираторы с подогревом.

В принципе при извлечении водорода на месте для нужд энергетики станций, кислород будет там нарабатываться как остаточный продукт.
Кстати и сейчас там атмосфера уже кислородная. 

[SpaceEngineer]

Можно, а нужно ли?
Или Вы не хотите осваивать богатства Юпитера?
Милльоны-ракет и кораблей-поколений разносящих человеческую саранчу по Млечному Пути на каких ресурсах будут лететь?
Кстати, для разборки Юпитера на стройматериалы понадобится вся энергия Солнца в течении тысячелетий.

Википедия вообще ничего не знает о терраформировании. Вы почитайте, какие фантазии там о Венере.
Разбор Юиптера на запчасти - это уже для цивилизаций II типа. Таким уже плевать на терраформирование, планеты им нужны только для ресурсов. Мы же о человечестве, не очень далёком от нынешнего состояния. Если терраформирование или хотя бы создание "технической" атмосферы, упрощающей освоение планеты, относительно простое дело - то почему бы им не заняться. Если сложное, настолько, что цивилизация раньше потеряет интерес к планетам как к месту обитания, то конечно это нафиг не нужно.

В принципе при извлечении водорода на месте для нужд энергетики станций, кислород будет там нарабатываться как остаточный продукт.
Кстати и сейчас там атмосфера уже кислородная. 

Чтобы создать на Ганимеде кислородную атмосферу с давлением 0.21 атм, потребуется добыть 1.6¹⁸ кг водорода, разложив 1.4x10¹⁹ кг воды (слой льда толщиной 160 метров). Вряд ли такие безумные количества водорода когда-нибудь потребуются человечеству для использования в качестве рабочего тела в ракетах или топлива для термоядерных реакторов (если термояд на протии вообще возможен технически). Так что скорее всего водород будет просто выкинут, улетучившись в космос. Даже если поступить как экономный хозяин и переправить его на Венеру, там можно было бы наделать из него воды, в количестве, эквивалентном океану глубиной всего 27.5 метров. Причём ещё не факт, что поднять его из гравитационного колодца Юпитера будет выгоднее, чем изменить орбиту какого-нибудь койпероида.

[Константин ВАРБ]

Можно, а нужно ли?
Или Вы не хотите осваивать богатства Юпитера?
Милльоны-ракет и кораблей-поколений разносящих человеческую саранчу по Млечному Пути на каких ресурсах будут лететь?
Кстати, для разборки Юпитера на стройматериалы понадобится вся энергия Солнца в течении тысячелетий.

Википедия вообще ничего не знает о терраформировании. Вы почитайте, какие фантазии там о Венере.

Ну тут тоже фантазий о Венере достаточно.

Разбор Юпитера на запчасти - это уже для цивилизаций II типа.

Ну я думаю о том как человечество на рытьё из котлована гравиямы Юпитера на милльоны лет озадачить
В духе так сказать терроформинг-зуда.
Потом можно и Солнце начать разбирать

Таким уже плевать на терраформирование, планеты им нужны только для ресурсов.

Я тут открывал вполне серьёзную тему и не одну, последнюю "Вселенная как биотоп" но они как-то угасают даже не потонув под флудом
Особенности Вселенной не позволяют осуществлять широкую экспансию.
Поэтому Земля и Солнечная Система это наш практически единственный возможный дом во Вселенной.

Мы же о человечестве, не очень далёком от нынешнего состояния. Если терраформирование или хотя бы создание "технической" атмосферы, упрощающей освоение планеты

А никак особенно-то создание атмосферы дело освоения других планет не упрощает - это всё- равно будет достаточно ядовитая и чужеродная среда; до вполне внятного "терроформинга". Скорее наоборот, поскольку у нас нет технологий для использования свойств атмосферы ни для передвижения ни для получения энергии (ну не считать же этими средствами дирижабли и ветряки ), то ценность атмосферы при колонизации исключительно в депонировании газообразных химических отходов и рециклинг их. Не более того.

Чтобы создать на Ганимеде кислородную атмосферу с давлением 0.21 атм, потребуется добыть 1.6¹⁸ кг водорода, разложив 1.4x10¹⁹ кг воды (слой льда толщиной 160 метров). Вряд ли такие безумные количества водорода когда-нибудь потребуются человечеству для использования в качестве рабочего тела в ракетах или топлива для термоядерных реакторов (если термояд на протии вообще возможен технически). Так что скорее всего водород будет просто выкинут, улетучившись в космос.

А чем Вы собираетесь на Гани и Калли подлёдные соли восстанавливать и их связывать как не водородом?
Даже на Марсе этого отхода при простом потеплении климата из перхлоратов выделится вполне достаточно. А на спутниках Юпитера тем более.

[crazy_terraformer]

Чтобы создать на Ганимеде кислородную атмосферу с давлением 0.21 атм, потребуется добыть 1.618 кг водорода, разложив 1.4x1019 кг воды (слой льда толщиной 160 метров). Вряд ли такие безумные количества водорода когда-нибудь потребуются человечеству для использования в качестве рабочего тела в ракетах или топлива для термоядерных реакторов (если термояд на протии вообще возможен технически). Так что скорее всего водород будет просто выкинут, улетучившись в космос. Даже если поступить как экономный хозяин и переправить его на Венеру, там можно было бы наделать из него воды, в количестве, эквивалентном океану глубиной всего 27.5 метров. Причём ещё не факт, что поднять его из гравитационного колодца Юпитера будет выгоднее, чем изменить орбиту какого-нибудь койпероида.

Водород пойдёт как рабочее тело для межзвездных кораблей. Если можно будет эффективно транспортировать солнечную энергию из внутренних областей СС на орбиту Юпитера, водород станет выгодно транспортировать внутрь СС, питая от внешнего источника энергии ракеты и  или электромагнитные катапульты. Возможно, металлический водород стабильный при н.у. это все равно что perpetum mobile, но если его можно получить, появляются заманчивые перспективы.

[crazy_terraformer]

Молекулярного кислорода и озона на Европе, Каллисто и Ганимеде может быть более чем достаточно в растворённом виде во льдах и подповерхностном океане.

Атмосфера и ионосфера Ганимеда.
 

(кликните для показа/скрытия)

Дополнительное указание на существование кислородной атмосферы Ганимеда — обнаружение по спектральным данным газов, вмороженных в лёд на его поверхности. Об обнаружении полос поглощения озона (O3) было сообщено в 1996 году. В 1997 году спектральный анализ выявил линии поглощения димера (или двухатомного) кислорода. Такие линии поглощения могут возникать только если кислород находится в плотной фазе. Лучшее объяснение — что молекулярный кислород вморожен в лёд. Глубина димерных полос поглощения зависит от широты и долготы (но не от поверхностного альбедо) — они имеют склонность к уменьшению с широтой, в то время как тенденция для O3 противоположна. Лабораторные эксперименты позволили установить, что при температуре в 100 K, характерной для поверхности Ганимеда, O2 растворяется во льду, а не собирается в пузырьки.

Атмосфера Европы.
 

(кликните для показа/скрытия)

Наблюдения показали, что часть молекулярного кислорода, произведённого радиолизом, всё-таки остаётся на поверхности. Существует предположение, что этот кислород может попасть в океан (благодаря геологическим явлениям, перемешивающим слои льда, а также через трещины) и там способствовать гипотетическим биологическим процессам. Согласно одной из оценок, за 0,5 млрд лет (предполагаемый максимальный возраст поверхностного льда Европы) концентрация кислорода в этом океане может достигнуть значений, сравнимых с его концентрацией в океанских глубинах Земли. По другим расчётам, для этого достаточно всего нескольких миллионов лет.

Атмосфера и ионосфера Каллисто.
HST обнаружил конденсированный кислород на поверхности Каллисто.

Однако, прежде чем растапливать ледяную литосферу на какой-либо из этих лун, неплохо бы соорудить глобальную электромагнитную катушку с плавучими опорами и источниками энергии для создания магнитного поля подобного земному, и собрать всё полезное, что может утонуть или раствориться в воде.

[crazy_terraformer]

Интересно, какие ПДК у тетрафторметана и фторированных углеводородов, подходящих для терраформирования? Кларк фтора 650 г/тонну в земной коре. Наличие потухших вулканов позволяет питать надежду на существование залежей плавикового шпата (флюорита) - минерала CaF₂, которые образуются в результате гидротермальных процессов.
Если залежей флюорита нет, тогда кислородная атмосфера может образоваться раньше, чем значимый парниковый эффект, хотя это спорно, тут надо считать.
 Если поднять давление марсианского атмосферы до 11600Па, то по Марсу можно будет разгуливать без скафандров.
 Для этого надо извлечь и переработать базальта или сходной породы 359 053,3725 км3 или 1041254,78025^.10⁹тонн, или округлим
359 тысяч 53,4 км³ или 1 миллион 41 тысяча 254,8 миллиардов тонн.
Около 44,925 % кислорода по массе в базальте.
В спойлере мой старый пост с расчётами и обоснованиями.

(кликните для показа/скрытия)

Тема: повышение давления атмосферы кислородом из слагающих литосферу в Яме пород.

Основная порода на Марсе - базальт.Средний химический состав базальта по P. Дэли (%): SiO₂ - 49,06; TiO₂ - 1,36; Аl₂O₃ - 15,70; Fe₂O₃ - 5,38; FeO - 6,37; MgO - 6,17; CaO - 8,95; Na₂O - 3,11; K₂O - 1,52; MnO - 0,31; P₂O₅ - 0,45; H₂O - 1,62. Средняя плотность базальтового слоя коры на Земле 2,9 т/м³.
Итак имеем ,согласно уважаемому LonelyWanderer https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,1277.msg3429902.html#msg3429902 , 1176788 км³ породы, которую надо извлечь, считаем что это базальт с плотностью равной средней плотности базальтового слоя коры Земли 2,9 т/м³.
пересчитываем 1176788 км³ базальта на тонны

2,9 т - 1м³
1 км³=10⁹м³
x т - 1176788^.10⁹м³
m_{базальта}=2,9*1176788^.10⁹=3412685,2^.10⁹тонн

Расчёт массы O₂ химически связанного в базальте
m(O₂)_{базальта}

(кликните для показа/скрытия)

m(SiO₂)=49,06%_*m(базальта)
M(Si)=28,0855 г/моль  M(O)=15,9994 г/моль
M(SiO₂)=M(SI)+2_*M(O)=60,0843 г/моль

m(O₂) --- m(SiO₂)
2_*M(O)---M(SiO₂)
m(O₂)_SiO2=2_*M(O)_*m(SiO₂)/M(SiO₂)
m(O₂)_SiO2=2_*M(O)_*49,06%_*m(базальта)/M(SiO₂)
m(O₂)_{базальта}=M(O)_*m(базальта)_*((k_0*a₀%/M₀)+...+(k_n*a_n%/M_n))
m(O₂)_{базальта}=M(O)_*m(базальта)_*L
L=L_SiO2+L_TiO2+L_Аl2O3+L_Fe2O3+L_FeO+L_MgO+L_CaO+L_Na2O+L_K2O+L_MnO+L_P2O5+L_H2O
L_ZxOk=k_*a_ZxOk%/M(Z_xO_k)
M(O)^.L= доля кислорода в породе по массе

L_SiO2=2_*49,06%/M(SiO₂)=0,9812/60,0843
M(TiO₂)=79,8788 г/моль       L_TiO2=2_*1,36%/M(TiO₂)=0,0272/79,8788
M(Al₂O₃)=101,9612 г/моль   L_Al2O3=3_*15,70%/M(Al₂O₃)=0,471/101,9612
M(Fe₂O₃)=159,6922 г/моль    L_Fe2O3=3_*5,38%/M(Fe₂O₃)=0,1614/159,6922
M(FeO)=71,8464                L_FeO=6,37%/M(FeO)=0,0637/71,8464
M(MgO)=40,3044                   L_MgO=6,17%/M(MgO)=0,0617/40,3044
M(CaO)= 56,0774                  L_CaO= 8,95%/M(CaO)=0,0895/56,0774
M(Na₂O)=61,9788             L_Na2O=3,11%/M(Na₂O)=0,0311/61,9788
M(K₂O)=94,196                     L_K2O=1,52%/M(K₂O)=0,0152/94,196
M(MnO)=70,9374                   L_MnO=0,31%/M(MnO)=0,0031/70,9374
M(P₂O₅)=141,9444                L_P2O5=5_*0,45%/M(P₂O₅)=0,0225/141,9444
M(H₂O)=18,01528                 L_H2O=1,62%/M(H₂O)=0,0162/18,01528
L=0,9812/60,0843+0,0272/79,8788+0,471/101,9612+0,1614/159,6922+0,0637/71,8464+0,0617/40,3044+0,0895/56,0774+0,0311/61,9788+0,0152/94,196+0,0031/70,9374+0,0225/141,9444+0,0162/18,01528=0,02807908

m(O₂)_{базальта}=M(O)_*m_{базальта*}L=15,9994_*3412685,2^.10⁹_*0,02807908=1533143,25401^.10⁹=
=153,314^.10¹³тонн
%O_{базальте}=15,9994_*0,02807908=0,44924843 или около 44,925 % кислорода по массе в базальте.
Примерная масса марсианской атмосферы 2,5·10¹³ тонн,выходит ,что масса кислорода выделенная из базальта указанной массы, в 61 с лишним раз больше.
Цитата из http://eugenebo.livejournal.com/63366.html
"Чтобы дышать, хорошо тренированному человеку необходимо парциальное давление кислорода во вдыхаемой смеси не менее примерно 40 миллиметров ртутного столба, или  5300 Па. Добавляя к этому давление водяного пара из лёгких [6300 Па], получаем, что общее давление атмосферы (равное давлению газа в лёгких) должно составить около 11600 Па, или примерно 1/9 земной атмосферы. Это -- абсолютный минимум, при котором очень здоровый и тщательно подготовленный человек ещё сможет жить и работать, вдыхая чистый кислород из маски. На Земле эти условия наблюдаются на высоте примерно 18 км.
Итак, если поднять давление марсианского атмосферы  до 11600Па, то по Марсу можно будет разгуливать без скафандров."

 Давление у поверхности Марса в 160 раз меньше земного — 6,1 мбар на среднем уровне поверхности. Из-за большого перепада высот на Марсе давление у поверхности сильно изменяется.
6,1 мбар=6,1^.10^-3 бар=6,1^.10² Па
увеличив массу атмосферы на извлечённый из 1176788 км³ базальта кислород получим на среднем уровне, грубо вычисляя 38018,695 Па=38^.10³Па в 3,277 с лишним раза больше чем надо по минимуму.
Таким образом , можно извлечь породы в 3,277 с лишним раз меньше 359 053,3725 км3 или 1041254,78025^.10⁹тонн, при этом уменьшается глубина Ямы и увеличивается полезная площадь дна.

Кто бы мне подсказал как сократить это число, чтобы узнать сколько породы надо переработать,
чтобы можно было дышать на дне Долины Маринер, а на следующем этапе и Эллады?
Информации, найденной по ссылкам в посте Константина ВАРБ https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,1277.msg3430055.html#msg3430055 , явно недостаточно.

Тетрафторметан, как и другие фторуглероды, весьма устойчив благодаря связи фтор—углерод.
  В результате этого он инертен по отношению к кислотам и основаниям. Тем не менее, он реагирует с некоторыми активными металлами, а с щелочными металлами со взрывом. При контакте тетрафторметана с пламенем в избытке кислорода получаются токсичные газы (например карбонилфторид или окись углерода); в присутствии воды получается фтороводород.
Гексафторид серы — достаточно инертное соединение,c водородом и кислородом не реагирует.

(кликните для показа/скрытия)

Не реагирует с водой, вероятно, из-за кинетических факторов. Не реагирует также с растворами HCl и NaOH, однако при действии восстановителей могут протекать некоторые реакции.

Взаимодействие с металлическим натрием проходит только при нагревании, однако уже при 64 °C взаимодействует с раствором натрия в аммиаке.
  SF₆ + 8Na -> Na₂S + 6NaF
 Однако, при сильном нагревании (до 400 °C) SF₆ взаимодействует с H₂S, а при 30 °C — с HI:
       2SF₆+ 6H₂S  -> S₈+12HF
        SF₆+ 8HI  -> 6HF+H₂S+4I₂

Элегаз можно добавлять, только после того как температура на полюсах Марса будет выше температуры его плавления, в отличие от тетрафторметана, где он везде газ.
 Все данные по химии этих двух суперпарниковых фторидов взяты из википедии.
Жаль не указана температура разложения элегаза, разлагается ли он при температурах достигаемых во время горения органики?
Хотелось бы понять насколько опасны будет опасно открытое пламя на терраформированном Марсе или окись углерода, карбонилфторид и фтороводород не будут достигать опасных концентраций, успевая связаться в неопасные соединения и рассеяться? Или придётся использовать печи и мангалы с фильтрацией входящего воздуха от фторидов, быстро тушить пожары, т.е. использовать эффективное автоматическое пожаротушение в масштабе городов, лесов и полей.

[SpaceEngineer]

Скорее наоборот, поскольку у нас нет технологий для использования свойств атмосферы ни для передвижения ни для получения энергии (ну не считать же этими средствами дирижабли и ветряки  ), то ценность атмосферы при колонизации исключительно в депонировании газообразных химических отходов и рециклинг их. Не более того.

Защита от радиации и метеоритов, увеличение безопасности жилых помещений и вообще нахождения человека на планете (всё же достаточно дыхательной маски, а не скафандра), снижение суточных и широтных колебаний температуры, возможность использования аэродинамических летательных аппаратов (самолеты, вертолеты), аэродинамического торможения прибывающих космических аппаратов и воздушно-реактивных двигателей для улетающих.

[Константин ВАРБ]

Защита от радиации

имхо, но очень скоро человек без неё как реакторная плесень будет не жилец - аутоимунные нарушения быстро замучают.
Так же как и натуральные продукты будут считаться условно ядовитыми.

и метеоритов,

космического мусора - то бишь

увеличение безопасности жилых помещений и вообще нахождения человека на планете (всё же достаточно дыхательной маски, а не скафандра),

Скафандр неизбежен до полной дезактивации\терраформинга небесного тела - не обольщайтесь

снижение суточных и широтных колебаний температуры,

А это-то зачем? Энергии что-ль дофига халявной будет.
Для того же Марса почти халявное производство сухого льда, для повышения КПД дневных производственных циклов.
 

возможность использования аэродинамических летательных аппаратов (самолеты, вертолеты), аэродинамического торможения прибывающих космических аппаратов и воздушно-реактивных двигателей для улетающих.

Не проще ли скоростные "Ж\Д" и суборбитальные ракеты?

[Dem]

Гравитационная карта Марса.
Как понимаю, в кратере железяка лежит?

[LonelyWanderer]

Гравитационная карта Марса.
Как понимаю, в кратере железяка лежит?

Неправильно понимаете. Расплавление и уплотнение пород из-за взрыва.

[crazy_terraformer]

Гравитационная карта Марса.
Как понимаю, в кратере железяка лежит?

Это наверное большая гора, вулкан, а вокруг него трещины в коре и впадины.

[Dem]

Горы - по центру картинки.
А вот слева - кратеры. По центру - Сирт, с масконом. А вот мегакратер Эллада - без.

[crazy_terraformer]

Для того же Марса почти халявное производство сухого льда, для повышения КПД дневных производственных циклов.

Воды в виде льда на полярных шапках больше будет.

Марсианская корпорация "Лёдпром"
 На полярной шапке лёд измельчается с солью или спиртом для получения жидкой ледяной каши и по теплоизолированным трубопроводам качается к герметичным водохранилищам в горах, а оттуда самотёком по таким же трубопроводам к месту потребления. Вода в виде дистиллята или обратноосмотически после использования в качестве хладагента выделяется и пускается на др. нужды, а спирт или соль транспортируются на полюс (спирт по трубопроводам, соль по пневмопроводу или по маглеву).
Соль- хлорид кальция CaCl₂; спирты- метанол(не использовать алюминий,метанол его травит) CH₃OH,этанол C₂H₅OH, 1-пропанол CH₃CH₂CH₂OH,2-пропанол (CH₃)₂CHOH.

[Константин ВАРБ]

http://www.spacex.com/about/capabilities?mars

Цена пуска к Марсу 4.020 кг ракетоносителем Falcon 9 составляет $62 млн,  или 13.600 кг  Falcon Heavy за $90 млн.

[Dem]

Ты неправильно понял - цена за возвращаемый вариант ступени, а ПН максимально-возможная для одноразового.
А вот если вывести на LEO 22.8 тонн аппарата и разгонного блока - то сколько запустить получится?

[ВР]

https://slon.ru/posts/67613
Статья ограниченного доступа, поэтому перепощу целиком.
 Контекст

Стивен Петранек – специалист в области технологических прогнозов и постоянный спикер ТЕД. Увлеченный идеей космических путешествий, он собрал в своей книге массу фактов о том, в какой стадии на данный момент находятся разработки программ различных компаний и всего мирового научного сообщества по освоению и заселению Марса, и сложил их в увлекательный рассказ о том, как Красная планета в недалеком будущем превратится в первую колонию человечества за пределами Земли.
Das Marsprojekt
«Das Marsprojekt» («Марсианский проект») – так называлась написанная в 1948 году и опубликованная в 1952 году книга, которая, по словам Петранека, до сих пор является самым авторитетным руководством по космическим путешествиям. Ее автор – Вернер фон Браун, штурмбаннфюрер СС, создавший для Гитлера страшное оружие – баллистические ракеты, а в 1948 году пойманный американцами и ставший отцом их космической программы. Инженерный гений фон Брауна и, главное, невероятный размах его воображения поразительны. Хотя и существовало множество факторов, не учтенных им просто в силу отсутствия в те годы нужных научных данных, «Das Marsprojekt» содержит идеи, которые впоследствии стали основой разработок NASA и компании SpaceX.
В конце 60-х фон Браун снискал настоящую славу – именно под его руководством была построена ракета-носитель «Сатурн-5», которая доставляла на Луну астронавтов программы «Аполлон». Пользуясь своим высоким положением, ученый активно продвигал идею исследования Марса, рассказывал, что экспедицию можно будет запустить уже в 80-х годах. Президент Никсон в итоге отклонил ее, предпочтя провалившуюся программу «космических челноков». Это было начало конца научного лидерства NASA, что, в свою очередь, создало нишу, которую заполнили частные компании. Они, по словам Петранека, и «превратили мечту о путешествии на Марс в реальность».
Частная космическая гонка
Космические путешествия были прерогативой правительств до тех пор, пока не была основана Orbital Sciences Corporation и создана уникальная трехступенчатая крылатая ракета «Пегас». После возник проект Mars Direct Роберта Зубрина, в котором он представил план относительно недорогой и несложной космической экспедиции. А в 2010 году была основана некоммерческая организация Mars One, которая планирует полеты на Марс в один конец уже в 2027 году. Впрочем, у компании все еще нет ракеты и космического корабля: она лишь недавно подписала контракт с компанией, которая оценит, насколько вообще это предприятие осуществимо. Еще один участник «гонки» – Деннис Тито и его Inspiration Mars, планирующая в 2018 году отправить к Марсу маленький космический корабль с супружеской парой на борту.
Однако, пишет Петранек, лишь одна компания на сегодня способна дать реалистичные обещания доставить людей на Красную планету – SpaceX Илона Маска. Это стало понятно, когда в мае 2012 года первая капсула Маска, Dragon, успешно достигла космической станции. Цель компании, по словам ее создателя, – «ускорить разработку ракетной техники, способной обеспечить основание жизнеспособной и самостоятельной базы на Марсе».
В чем проблема с Марсом
Примерно две трети всех попыток доставить зонды на Марс заканчивались неудачно. Главная проблема – расстояние. Марс находится от нас минимум в сто сорок раз дальше, чем Луна, а порой и в тысячу (это связано с тем, что период обращения Марса вокруг Солнца составляет 687 земных суток и планеты то сближаются, то отплывают друг от друга на огромное расстояние). У нас пока нет источника энергии, с помощью которого до Марса можно было бы добраться по прямой – все наши траектории будут искривленными, и в ближайшее время никаких разработок, способных привести нас туда быстрее двухсот пятидесяти суток, не предвидится (хотя SpaceX работает над более эффективными ракетными двигателями). Еще одна важная помеха – радиосигнал, который слишком долго добирается от Марса до Земли и обратно (поэтому беспилотному космическому аппарату необходим искусственный интеллект, чтобы самостоятельно решать проблемы). Однако NASA, как мы знаем, удалось посадить на Марс аппараты Spirit, Opportunity и Curiosity – это огромный прорыв в исследовании Красной планеты, который доказывает, что доставлять с Земли на Марс относительно большие грузы вполне реально.
В настоящее время единственный корабль, способный доставить астронавтов на орбитальную станцию и обратно, – «Союз» (как мы знаем по фильму «Гравитация», один такой постоянно пристыкован к Международной космической станции как эвакуационный аппарат на случай чрезвычайной ситуации; Россия берет больше $50 млн за доставку одного астронавта на МКС). Но над новыми кораблями работают и NASA (их проект называется «Орион»), и SpaceX (ожидается, что их пилотируемый корабль полетит к МКС уже в 2017 году). Таким образом, пишет Петранек, вопрос «можем ли мы добраться до Марса?» больше неактуален. Главный вопрос теперь: «Сможем ли мы там жить?» Ответ на него тоже «да», но придется преодолеть ряд препятствий.
Главные вопросы
Не поубивают ли друг друга члены девятимесячной экспедиции в условиях стресса и замкнутого пространства? Во-первых, похожие ситуации история уже знала (подводники времен Второй мировой). Во-вторых, наши познания в человеческой психологии позволяют нивелировать риски и подобрать подходящий экипаж.
Кто это оплатит? Стоимость полета на Марс оценивается в $5 млрд, а создание небольшой базы – в $30 млрд. Маск заявил, что, пока не взлетит предназначенная для полетов на Марс ракета-носитель, SpaceX не будет продавать акций, чтобы не попадать в зависимость. Далее, как он предполагает, полеты будут финансироваться людьми, которые сами хотят стать колонистами.
Не распадутся ли тела астронавтов из-за длительного пребывания в невесомости? Влияние долгосрочного эффекта невесомости сейчас подробно изучается (в марте после года пребывания на МКС на Землю вернулись астронавты Скотт Келли и Михаил Корниенко). Есть также вероятность, что колонисты смогут адаптироваться к низкой марсианской гравитации уже через несколько поколений. А что, если астронавты заболеют? Разумеется, в экипаж будет входить специально обученный человек, но в целом кто-то из астронавтов вполне может заболеть и умереть.
А что с радиацией? Да, солнечное и космическое излучение – проблема. Это учитывают при разработке космических кораблей (например, Маск предложил изолировать внутренние помещения корабля водяной оболочкой). И все равно в пути астронавты будут получать дозы радиации, недопустимые на Земле, а добравшись до Марса, будут вынуждены большую часть времени проводить в экранированных помещениях или под землей.
Марсианская экономика
По мнению Маска, жизнеспособность марсианской колонии в первую очередь будет зависеть не от биологических факторов (отсутствие кислорода, излучение и неясная ситуация с водой), а от размера базовых расходов. К примеру, запуск ракеты Falcon9 (одна из ракет SpaceX) стоит $60 млн, а ракета для полета на Марс будет стоить гораздо дороже. Маск считает необходимым создать ракету, которую можно будет использовать неоднократно, иначе о полетах на Марс придется забыть. «Мы разрабатываем транспортную систему, предназначенную для колонизации Марса, нечто такое, что, однажды доведенное до конца, будет способно обеспечивать существование самоподдерживающейся колонии на Марсе. Это очень большая система, и мы поставили себе цель завершить первый этап ее создания до 2030 года. Затем в 2030–2050 годах у нас состоится десять орбитальных синхронизаций… и это значит, что в течение двадцати лет на Марсе окажутся от сорока до пятидесяти тысяч человек», – рассказывает он. В самом первом путешествии, по его словам, примут участие один или два корабля, но в конце концов это будут сотни и тысячи кораблей, как было в ситуации с британской колонизацией Америки.
Дерзкие планы Маска и «Орион» NASA подстегивают и другие страны к действиям: в 2016 году Европейское космическое агентство совместно с Роскосмосом планирует запустить на орбиту Марса аппарат, который будет изучать количество и состав остаточных газов, а в 2018-м – доставить на планету марсоход.
Жизнь на Марсе
Множество аппаратов подтвердили наличие воды на Марсе. Однако содержится она там в виде льда в марсианской почве. Поэтому главный вопрос в связи с этим – как превратить этот лед в жидкость. Поскольку лед смешан с реголитом, остаточным грунтом поверхности планеты, и процесс окажется затратным, то понадобятся горнорудные аппараты, которые нужно будет доставить с Земли. Если этот план провалится, есть запасной: атмосфера на Марсе хоть и разреженная, но влажная, поэтому возможно использование реактора для адсорбции водяного пара.
Вторая, и более важна марсианская проблема – кислород. Марсианская атмосфера на 95% состоит из углекислого газа и содержит лишь ничтожные количества кислорода. Впрочем, NASA уже предложили решение: на борту преемника Curiosity, который полетит на Марс в 2020 году, будет топливный элемент, способный разделять углекислый газ на кислород и угарный газ (технология называется МОКСИ).
Над вопросом выращивания пищи на Марсе также работают ученые. Во-первых, из реголита может получиться хорошая почва. Во-вторых, надежным способом получить урожай сельскохозяйственных культур будет гидропоника. А большие дозы газа вполне могут помочь растениям развиваться быстрее. В рацион обитателей Марса будут входить максимально питательные и не занимающие много места продукты (например, грибы и фасоль). Впрочем, на первых порах выращиваемая на Марсе пища будет составлять минимум рациона, основную часть нужно будет привезти с собой.
На Марсе атмосферное давление составляет менее одной сотой от земного – соответственно, без скафандра не выжить, однако уже есть разработки легкого негерметизированного скафандра для передвижений по планете.
Как сделать Марс похожим на Землю
Хорошая новость заключается в том, что количество воды, плотность атмосферы и температура взаимосвязаны. Если поднять температуру на Марсе, то газы, пребывающие в замерзшем состоянии, освободятся, поднимутся в атмосферу, делая ее более плотной, и создадут парниковый эффект. Температура будет расти – растают льды – появится жидкая вода, а с ней и возможность выращивать растения, которые увеличат содержание кислорода в атмосфере. Конечно, терраформирование (так называется процесс по «оземленению» Марса) – дело очень затратное, и, скорее всего, потребуются сотни и тысячи лет, чтобы условия на Марсе стали подобны тем, что на Земле. Но даже повышение температуры на несколько градусов сильно изменит картину и сделает пребывание там более приятным.
Есть несколько способов подогреть Марс – например, использовать бактерии или направить в сторону Марса астероид, содержащий аммиак. Наиболее результативный, однако, – расположить на его орбите огромные гибкие зеркала, которые будут отражать солнечный свет на поверхность.
Петранек допускает возможность того, что решением в итоге станет не изменение Марса, а изменение людей. Мы активно совершенствуем технологии генного редактирования, и, возможно, когда атмосфера Марса будет на 40% состоять из углекислого газа, появится порода людей, которая сможет таким воздухом дышать. Эта идея может показаться кому-то еще более фантастичной, чем идея преобразования планеты, но на самом деле для нас сейчас это более простая задача, считает автор.
Новая золотая лихорадка
Петранек пишет, что, вероятнее всего, основным мотивом «переезда» людей на Марс станет желание разбогатеть, как это было с конкистадорами, плывшими в Южную Америку, и калифорнийскими золотоискателями в XIX веке. Кто-то сможет заработать на «эксплуатации этого нового фронтира», помогая другим туда добраться. Но также, хотя на самом Марсе золота нет, с него в силу низкой гравитации может быть недорого и удобно стартовать к поясу астероидов (стоимость минералов, содержащихся в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера, составляет примерно сто миллиардов долларов на каждого человека, живущего сегодня на Земле). Звучит снова довольно фантастически, однако астероиды с их сокровищами уже давно не новость. Компания Deep Space Industries уже подписала контракты с NASA на проведение консультаций по исследованию астероидов и проектированию аппаратов для разведки потенциальных зон добычи, а уже в 2023 году планирует начать бурение. Да и NASA к тому времени, скорее всего, уже отправит к одному из астероидов пилотируемую капсулу «Орион».
Когда в первой марсианской колонии все наладится, туда, считает Петранек, начнут съезжаться новые иммигранты. Стремление к освоению новых мест, где будущее представляется более светлым, свойственно человеческой природе. На самом деле, даже если марсианская колония не будет расти так же быстро, как британские колонии в США, протяженность морского плавания через Атлантический океан в XVII веке сравнима со сроком, который понадобится, чтобы добраться до Марса, да и стоимость, скорее всего, пропорционально соизмерима. «Марс станет новым рубежом, воплощением новых надежд и новым уделом для миллионов землян» – таков прогноз автора. Важно лишь не допустить ошибок прошлого – хотя здесь и нет коренного населения, которому можно навредить, жадность также может привести к губительным последствиям.
Последний рубеж
«После того как мы высадимся на Марсе, – пишет Петранек, – эпоха Великих географических открытий будет казаться крохотной, еле заметной вехой в истории человечества». Наш мир теперь будет простираться на всю Солнечную систему, а не только на одну планету. В свете того, что Марс рассматривается нами как альтернатива нашей планете, которая может в будущем погибнуть, Петранек предлагает сосредоточиться не только на терраформировании Марса, но и на сохранении собственной планеты. Неужели мы не способны и на то и на другое? Одновременно стать межпланетной цивилизацией и обрести равновесие с природой на Земле. «Быть может, новая эпоха Великих географических открытий подарит нам надежду, прольет свет на истинные достоинства человеческого духа, но одновременно и обеспечит сохранение нашего вида – его невероятных культурных достижений, – и позволит оставить свой след в далеком будущем».