Планеты солнечной системы, пригодные для колонизации
В Солнечной системе не так много планет, где условия потенциально подходят землянам. Точно отпадают газовые гиганты – они слишком крупные и токсичные.
Поэтому поиск должен идти среди планет так называемой земной группы. Кроме классических Меркурия, Венеры и Марса к ним относятся и ряд спутников, вращающихся вокруг газовых гигантов. У таких планет должно быть мощное ядро в центре, чтобы блокировать космическую радиацию. У них высокая плотность, так как в их составе в основном более тяжелые элементы: кислород, кремний, железо, магний, алюминий и т. д.
Меркурий точно отпадает: слишком близок к Солнцу. На Меркурии невозможна атмосфера – ее моментально сдувает солнечный ветер. Давайте посмотрим на других интересных претендентов.
Венера
Сейчас Венера, пожалуй, самая негостеприимная планета для любой жизни. Температура здесь даже выше, чем на Меркурии, хотя он расположен ближе к Солнцу. Все это происходит из-за парникового эффекта. Атмосфера Венеры не выпускает тепло с планеты, поэтому температура стабильно высокая: она составляет 462 ℃.
Плотная атмосфера создает сильное давление. На поверхности Венеры давление в 92 раза выше, чем на поверхности Земли. Атмосфера крайне токсичная. По небу на огромной скорости летят облака серной кислоты.
Однако ученых по-прежнему очень увлекает Венера, ведь она во многом похожа на Землю. Ученые называют Венеру «сестрой-близняшкой» Земли, поскольку наши планеты очень похожи по размерам и составу.
Действительно, планеты образуются из так называемых протопланетных дисков. Это совокупность вещества, плотного газа, который вращается вокруг молодой звезды. Со временем из этого газа образуются планеты.
Вещество, которое легло в основу Земли и Венеры, плюс-минус похоже. Ведь области газа, из которого произошли обе планеты, по космическим меркам были совсем рядом.
Почему на земле жизнь появилась, а на нашем «Близнеце» – Венере – нет?
Группа астрофизиков из Женевского университета смоделировала ситуацию, которая была на заре Солнечной системы. Ученым удалось найти ответ, почему Земля и Венера пошлив своем развитии по разным путям. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature.
Трагедия «сестры-близняшки» Земли
Ученые применили климатические модели, которые используются для моделирования климата на нашей планете, к условиям, которые были более 4 миллиардов лет назад. Тогда Земля и Венера были горячими и покрытыми магмой.
Для формирования океанов жидкой воды нужна довольно низкая температура, чтобы шел процесс конденсации, образовывались облака водяного пара и шел дождь. Процесс этот занимает как минимум несколько десятков миллионов лет. Солнце 4 миллиарда лет назад светило на 25 % слабее, чем сейчас. И для Земли это оказалось идеально! Было достаточно холодно, чтобы процесс конденсации охватил всю планету.
А вот на Венере этого не произошло. Согласно климатической модели, все облака собрались на ночной стороне Венеры. Вместо того чтобы равномерно распределиться по поверхности, они собрались там, где было прохладно. И не смогли защитить «дневную» часть Венеры от палящего Солнца.
Хотя Венера и не повернута одной стороной к Солнцу (как, например, Луна по отношению к Земле, потому что ее оборот синхронизирован с земным), но вращается она медленно. Так что на обратной стороне почти всегда царит ночь. Поэтому за те же миллионы лет облака только поспособствовали парниковому эффекту, удерживая тепло на планете. А вода могла существовать только в форме пара. И все-таки до начала катастрофического разогрева жизнь на Венере вполне могла существовать.
Земля могла пойти по тому же пути
Если бы Солнце 4 миллиарда лет назад было таким же ярким, как сейчас, мы бы пошли по пути Венеры. Земля не смогла бы накопить жидкой воды. Атмосфера на самой Земле была раскаленная, везде бушевали вулканы. И, как отмечают ученые, «тусклое молодое солнце было ключевым ингредиентом, фактически сформировавшим первые океаны на Земле».
Куда исчезла вода с венеры
Ну хорошо, на Венере возник парниковый эффект. Но куда же делась вся вода, которая тут была? Могла бы остаться хотя бы в виде пара. На Венере вода могла быть в том же количестве, что и на Земле. Однако солнечный ветер постепенно смел всю воду.
Венера и сейчас продолжает терять тот немногий запас кислорода и водорода, который все еще есть в ее атмосфере. Без мощного магнитного поля солнечный ветер атакует верхние слои атмосферы. Молекулы воды расщепляются на водород и гидроксильную группу OH. Водород улетает в космос, а Венера полностью обезвоживается.
Конечно, Венера находится ближе к Солнцу, чем наша Земля, а значит, действие солнечного ветра здесь разрушительнее. Но дело не только в этом. Ведь Марс, например, находится гораздо дальше от Солнца, а также растерял всю атмосферу из кислорода и водорода. Проблема – в слабом магнитном поле и у Венеры, и у Марса. Они не могут противостоять солнечному ветру. У Земли же магнитное поле сильное, и наша планета держит удар. На слабость магнитного поля Венеры влияют низкая конвекция в мантии и медленное вращение.
Терраформирование венеры
Жить на поверхности Венеры в текущих условиях невозможно. Никакая инфраструктура не выдержит настолько враждебной атмосферы и высоких температур. Однако по остальным параметрам Венера – весьма привлекательный объект для колонизации.
Первый вариант – построить «летающий город» на высоте 50 км, где вполне комфортные температура и давление. Подобный проект разработали ученые из Исследовательского центра Гленна NASA.
Второй вариант обжить Венеру – провести преобразование планеты.
Американский астроном Карл Саган предложил запустить в атмосферу Венеры генно-модифицированные организмы: водоросль хлореллу, сине-зеленые водоросли или споры плесени. На высоте 60 километров от поверхности в атмосфере Венеры вполне комфортные условия: и температура около 30 ℃, и давление, близкое к земному.
Микроорганизмы начнут быстро размножаться, ведь там у них нет внешних врагов. Они начнут производить кислород, что резко снизит парниковый эффект на Венере. Атмосфера станет менее токсичной, а поверхность не будет такой горячей.
Теоретически схема вполне реализуема. На практике есть одно препятствие, о котором я писал выше: на Венере нет воды. Если решить эту проблему – например, завезти какое-то количество воды или создать возобновляемый источник, – то идея терраформирования Венеры может быть осуществима на практике.
Луна
Наш естественный спутник прямо напрашивается в кандидаты на колонизацию. Лететь недолго: всего четыре с половиной дня – и ты на Луне! Связь с Землей довольно оперативна. Можно обмениваться материалами.
В первой части мы подробно разобрали, для чего человечеству полезно колонизировать Луну. В этой главе мы разберем, как технически можно это сделать и что для этого нужно.
Конечно, произвести терраформирование Луны, как в случае с Венерой, невозможно. У Луны нет электромагнитного экрана и не хватит гравитации, чтобы удержать атмосферу. Поэтому воссоздавать атмосферу целиком и заселять Луну организмами нет смысла. Держать постоянную обитаемую базу на Луне очень дорого. Самое сложное – обеспечить инфраструктуру для жизнеобеспечения и защитить ее от опасного космического излучения. Впрочем, люди на Луне на длительный период не нужны. Человек запустит производство, а в дальнейшем процесс может управляться удаленно. А реализацией – созданием базы, проведением исследований и т. п. – смогут заниматься роботы.
Проекты колонизации Луны создавались в СССР (сейчас в России), США и Китае.
А вот какие проекты в разное время озвучивали эксперты NASA:
Роботы-аватары. Колонизировать планету целиком будут роботы, но с эффектом телеприсутствия. Они будут транслировать сигнал и частично управляться инженерами с Земли.
Один из вариантов – костюм виртуальной реальности. Инженер в костюме будет управлять дистанционно действиями робота. Костюм могут менять специалисты разных профессий, чтобы задействовать те или иные функции робота.
Программа «Артемида». Создание окололунной станции. Активность и вылеты будут происходить с нее. После работ космонавты будут возвращаться на станцию. Пока проект существует на уровне идеи, без серьезной проработки. Изначально вырос из более раннего проекта Gateway, цель которого была – создать орбитальную лунную базу. У Gateway была очень неудобная для высадки орбита. Сейчас существуют оба проекта. Но Gateway постепенно закрывается, а сроки «Артемиды» переносятся.
LunarOasis. Этот проект был разработан в NASA еще в 1989 году.
Авторы проекта – сотрудники NASA Майкл Дьюк и Джон Ньехофф – просчитали все до мелочей. Проект должен был занять девять лет. Всего должно было состояться 30 полетов, из них 15 пилотируемых, а остальные – уже беспилотные. В рамках каждого полета на лунную поверхность доставлялось бы по 14–20 тонн груза. На последнем этапе планировалось доставить купол, стены которого пропитаны водородом. Сам модуль для космонавтов находился бы в кратере, ниже нулевого уровня лунной поверхности. Солнечные батареи давали бы энергию. Всего на базе можно было разместить 10 человек. Они бы работали так же, как и на МКС, – сменами.
Проект технически вполне реализуемый. У него только одна проблема. Стоимость проекта (подсчитана на 2011 год) составила 550 миллиардов долларов. Для сравнения, годовой бюджет NASA в 2020 году – 22,6 миллиарда долларов.
Роскосмос планировал пилотируемые экспедиции на орбиту Луны без высадки на поверхность к 2030 году. К 2040-му – создание базового лунного полигона и к 2050-му – создание обитаемой базы и старт добычи полезных ископаемых. В Европе заявляли о планах колонизации Луны в 2030 году, в Китае – в период 2040–2060 годов. Европейское космическое агентство планировало достроить полностью автономную базу на Луне в 2062 году.
Однако пока все эти проекты недостаточно проработаны. И все, включая NASA, заявили о том, что не получают достаточно финансирования, чтобы реализовать проекты в срок. Единственный возможный выход – объединиться нескольким странам. Ни одна страна в мире сейчас такой проект не потянет. Или придется взять максимум ресурсов на его реализацию из бюджета. А это удар по обычным, «земным» гражданам, так что никто рисковать не будет.
Марс
Безусловно, Марс – кандидат номер один на планету для будущей экспансии. И вполне очевидно, что глава про колонизацию Марса будет больше, чем описание планов по освоению других планет.
В чем Марс лучше, чем другие кандидаты на колонизацию
Ресурсы здесь богаче, чем на Луне. Гравитация комфортная, температура не экстремальная. И нет токсичной атмосферы, как на Луне.
Луне Марс проигрывает только в одном: лететь до него в 100 раз дольше. Если до Луны можно добраться за 4 дня, то полет до Марса занимает, в зависимости от траектории, от 120 до 400 дней. Во втором случае – практически целый год.
Площадь поверхности Марса составляет 28,4 % от земной. У нас на сушу приходится 29,2 %, а остальное – океаны, озера и прочие водоемы. Получается, что площадь поверхности Марса практически совпадает с площадью суши на Земле.
И на местном грунте в будущем теоретически можно выращивать растения. На Луне это не получится, так как поверхность покрыта острой пылью.
План по колонизации Марса
Илон Маск высказал серию идей по колонизации Марса. Он предлагает построить гигантский космический корабль на 100 человек. Это не будет разовой акцией. Корабли должны в течение 100 лет совершить несколько тысяч полетов на Марс. Это позволит перевезти туда все необходимое, чтобы там возник крупный мегаполис. Но перевозка оборудования – это половина задачи. Космические миссии упираются в деньги, и этот вопрос теоретически можно решить. Гораздо более важные вопросы – где построить первую базу и как сделать Марс пригодным для жизни. Давайте последовательно их разберем.
Кратер королева на Марсе – одно из лучших мест для колонизации
В научных кругах сейчас бурно обсуждают этот кратер. Чем же он примечателен? Его диаметр – 82 км, а глубина – 2 км. Главная особенность – он круглогодично до краев заполнен чистейшим льдом. По количеству потенциальной воды объем льда, накопленный в кратере, сравним со знаменитым Большим Медвежьим озером в Канаде. Это лед, который можно растопить для сельскохозяйственных культур и космонавтов. Лед можно разложить на водород (для топлива) и кислород (для дыхания). В кратере образовалась так называемая ледяная ловушка. Тут холоднее, чем в окружающей среде. Воздух тяжелеет и оседает защитным слоем, который не дает испаряться льду. За миллионы лет накопился такой слой. Как выяснили ученые, в этом месте никогда не было водоема, поэтому вся вода замерзала и собиралась веками.
Первые поселения на Марсе будут, скорее всего, подземными (будем пользоваться нашим, «земным» термином, пока не придумали какое-нибудь новое модное слово типа «подповерхностный»). Причем самим копать грунт даже не придется. На Марсе найдено множество лавовых трубок. Это такие полости в лавовых потоках, которые образуют подземные коридоры. По задумке ученых, лавовые трубки будут удобными площадками для первых колоний людей на Марсе. Они обеспечивают хорошую защиту от радиации, перепадов температур и пылевых бурь.
Увы, на Марсе нет магнитного поля: планета его утратила. Из-за этого Марс беззащитен против радиации (у нас солнечный ветер блокируется на подступах к планете). И по этой причине он когда-то растерял свою атмосферу. Если поблизости есть лавовая трубка, то можно организовать подземную колонию, которая не будет требовать много дополнительного кислорода или воды. Вот почему этот кратер настолько важен.
На марсе много воды и в жидком виде
Оказалось, что не только кратер Королева будет важным источником воды. Ученые нашли на Марсе систему озер размером с Грузию.
В конце 2020 года ученые из Третьего университета Рима обнаружили на Марсе систему из четырех озер с жидкой водой, которые находятся под поверхностью планеты. Давайте разберемся, что означает это открытие.
В 2018 году эти же ученые сделали предположение о существовании озера под поверхностью Марса. В статье, опубликованной в журнале Nature, они объявили об открытии системы из четырех озер. К этому выводу исследователи пришли, изучив результаты, полученные с орбитальной станции Mars Express после радиозондирования поверхности планеты. Общая площадь озер – 75 тысяч кв. км. Это больше площади Грузии (69 тысяч кв. км) и чуть меньше Австрии (83 тысячи кв. км). Наличие целой системы озер – важный маркер для ученых. Это говорит о том, что озера могут образовываться довольно просто. Появление одного водоема может быть связано с каким-то сложным, уникальным набором условий. А система означает, что, говоря человеческим языком, процесс отлажен. А значит, и озер таких могло быть в истории Марса очень много.
Вода в этих озерах должна быть очень соленой. Иначе при текущем давлении и температурах она физически не смогла бы остаться в жидком виде. По структуре это рассолы с перхлоратом (соли хлорной кислоты). На Земле перхлораты очень токсичны для растений. Жизнь в таких марсианских озерах потенциально возможна, хотя и маловероятна. И, разумеется, может присутствовать только в самом примитивном виде.
Ранее на Марсе уже были реки и океаны. Куда же все исчезло и не разрушится ли вновь? Ведь при колонизации Марса важно не просто добыть воду, но и создать самовозобновляемую систему, как на Земле.
Воду в том или ином виде на Марсе уже открывали – это не сенсация. Ученые полагают, что раньше на Красной планете текли реки с «обычной» водой, как на Земле. Раньше здесь было намного теплее, а климат – гораздо дружелюбнее. Это сейчас на Марсе средняя температура –63 градуса (то есть как на пике холода в Антарктиде). Впрочем, даже в наши дни на экваторе самая жаркая зафиксированная температура –35 градусов. По одной из гипотез, океан и реки на Марсе могли исчезнуть из-за космической катастрофы.
Около 4 миллиардов лет назад Марс столкнулся с крупным космическим телом. Это был не просто метеорит, а объект уровня небольшой планеты. Вполне рядовая ситуация для раннего периода существования Солнечной системы: тогда планет было больше, их орбиты пересекались, и они часто вреза2лись друг в друга.
Землю, как вы помните, такая участь тоже не миновала. Но у нас столкновение закончилось хорошо – появилась Луна. А вот Марс после удара потерял магнитное поле. А оно защищало планету от солнечного ветра и удерживало атмосферу. Потеряв защиту, Марс лишился и воды. Процесс круговорота воды в природе – когда в небе образуются облака и вода попадает назад в океаны – был нарушен. Все молекулы просто стало «сдувать» в космос. Сейчас атмосфера на Марсе разреженная, а давление (которое завязано на плотности и высоте атмосферного столба) в 150 раз меньше земного.
Как вы думаете, почему Марс – красного цвета? Ведь поверхность планеты, судя по снимкам, кажется бурой и золотистой.
С Земли Марс выглядит красным. Из-за этого в древние времена его ассоциировали с войной и агрессией.
Марс красный из-за толстого слоя пыли, состоящей из частиц оксида железа. Вся планета буквально заржавела.
В первую очередь красным является тонкий верхний слой планеты. Его толщина – не более пары миллиметров.
Ученые полагают, что это связано с масштабным испарением воды с поверхности Марса. Когда-то здесь была вода в жидком виде. Под действием солнечного ветра вся вода превратилась в пар и начала рассеиваться. Началась фотодиссоциация – процесс распада молекул под действием фотонов.
Образовавшийся после распада кислород вступил в реакцию с частицами железа. Так и появилась пресловутая ржавчина. Несколько миллиардов лет назад Марс мог выглядеть с Земли совсем иначе – например, золотистым.
Как создать комфортный климат
Как сделать климат на Марсе комфортным для человека? С помощью атомных бомб, уверен Илон Маск. У него есть интересная идея, как сделать Марс более пригодным для жизни. Бомбардировка Марса ядерным оружием приведет к выбросу углекислого газа в атмосферу. Дело в том, что ледяные шапки на Марсе состоят не из водяного, а из сухого льда, то есть углекислотного. А уже под шапками лежит обычный классический лед. Если разбомбить сухой лед, то в атмосферу будет выброшен углекислый газ. Это создаст на Красной планете парниковый эффект и сделает Марс пригодным для жизни, считает изобретатель.
Что будет после этого? На Марсе появится обычная вода, потекут реки. И после этого туда можно будет заселить одноклеточные водоросли, которые начнут создавать необходимую экосистему. В целом, для создания базовой атмосферы с помощью водорослей может потребоваться всего несколько тысяч лет! Конечно, в первое время придется посидеть под прозрачными куполами, признает Маск. Первые люди вложат много сил и труда в создание экосистемы. Но в дальнейшем их старания обязательно окупятся.
Панорама Олимпа с зонда «Марс Экспресс». Фото NASA
На фото справа – самая высокая гора в Солнечной системе. Это гора Олимп, находится она на Марсе. Пик возвышается над поверхностью планеты на 26 км! А ведь когда мы колонизируем Марс, обязательно найдутся смельчаки, которые захотят покорить и эту вершину.
Первые три строчки по абсолютной высоте гор в Солнечной системе принадлежат Марсу. Только на четвертом месте находится гора Южная Боосавла с Ио, спутника Юпитера. Ее высота – 17,5 км.
А вот Земля с Эверестом и его «скромными» 8,8 км в высоту над уровнем моря занимает только девятую строчку в списке самых высоких гор в Солнечной системе. Если же считать не над уровнем моря, а с океанского дна, то на первом месте на Земле – Мауна-Кеа с 10 км. Однако и это далеко от рекордных значений для Солнечной системы.
Ну, может, и к лучшему. Весьма сомнительны эти рекорды: как в реальности использовать эти безжизненные махины?
Луна тоже ненамного от нас отстает. Там рекордсмен – пик Гюйгенса – вытянулся на 4,7 км. Близко к нашему Эльбрусу с его 5,6 км.
Немного холодного душа
Илон Маск выглядит довольно оптимистичным, когда говорит о Марсе. Он считает, что первую колонию можно основать уже в 2040 году. Но как решать проблему климата, атмосферы и защиты от радиации, не говоря уже о питании, пока непонятно. Также неясно, как планируется удержать на Марсе атмосферу после серии взрывов. Когда-то на Красной планете уже была атмосфера – и вся она улетучилась в космос. Ледяные шапки, которые нужно растопить, чтобы извлечь пар, слишком малого объема. Этого не хватит даже близко, чтобы насытить атмосферу Марса.
Создать атмосферу – это половина дела. А вот как удержать ее, ученые пока не придумали. Впрочем, на то, чтобы потерять новую атмосферу, могут уйти миллионы лет. А если она будет самообновляемой, то может и закрепиться на Марсе. Так что, возможно, мы стоим на пороге новой эры. Классическая золотая середина! Первые цивилизации на Земле – шумеры – по-явились примерно 6 тысяч лет назад. Возможно, первые цивилизации на Марсе как раз появятся спустя 6 тысяч лет. Поэтому можно действовать по плану. И пока копится атмосфера, люди смогут придумать механизм, как ее защитить. И какие-нибудь наши пра-пра… внуки все-таки застанут благодатные времена колонизации планет и космических экспедиций, которые мы рисовали в нашем советском прошлом.
Первая цветная фотография заката, сделанная марсоходом Curiosity в 2015 году, обнаружила удивительный момент: закаты на Марсе синие.
По мнению астрофизиков NASA, это связано с тем, что пыль в марсианской атмосфере насыщена мелкими частицами, которые блокируют цвета с более длинными волнами – такими как желтый, оранжевый и красный. А вот синий и фиолетовый пропускают. Аналогична причина оранжевых закатов на Земле, только со знаком минус. И Солнце у нас выглядит желтым из-за блокировки цветов с более короткими длинами волн. На самом деле свет от Солнца – белый.
Жизнь на Марсе может существовать и сейчас
Почему астробиологи надеются найти жизнь на Марсе? Есть четыре причины.
На Марсе бурлили реки, моря и озера. Широкие русла рек пронизывают марсианский ландшафт и разветвляются в причудливые дельты. Некоторые русла – следствие вулканической активности, но есть и останки древних водоемов. «Судя по ландшафту и специфике впадин и русел рек, в марсианском ландшафте когда-то преобладали реки, озера и моря», – пишет геолог из Университета Брауна Джеймс Хед. Марсоходы находили на Марсе глину, молекулы которой образуются только при наличии воды. Значит, когда-то Марс был гораздо теплее и у него была плотная атмосфера.
На Марсе есть органика. Углерод – основа органической жизни. Без углерода невозможно собирать ДНК и формировать стенки клеток. В 1984 году ученые обнаружили в Антарктике марсианский метеорит, насыщенный углеродом. Уже в XXI веке марсоход обнаружил на планете и другие органические соединения, по структуре близкие к керогену. Такие, например, находят на Земле в нефтяных сланцах.
На Марсе также есть метан. Этого газа немало и на Земле, и основной его производитель – микробы. И, не исключают эксперты NASA, метан на Марсе вполне может иметь органическое происхождение. Он может высвобождаться из-под поверхности, а произвели его живые организмы – древние или существующие.
Глобальное потепление и ледниковый период на Марсе. Погода на Марсе – как в Антарктиде: средняя температура –62 градуса. Это на 77 градусов ниже средней температуры на Земле. Но сотни тысяч лет назад на Марсе было намного теплее. Сотни тысяч – совсем небольшой период времени по космическим меркам.
Климат на Марсе со временем меняется. И точно так же, как на Земле, климатические колебания Марса происходят из-за изменений в его орбите. Временная шкала марсианских климатических циклов даже похожа на земную: примерно каждые 100 тысяч лет чередуются периоды похолодания и потепления.
Отличие Марса от Земли только в том, что здесь смена климата проходит чуть более резко, так как его ось наклоняется немного сильнее и эксцентриситет (степень отклонения орбиты от круга) больше земного. Всего 100 тысяч лет назад, то есть во времена, когда первые люди обрели современный вид, на Марсе вполне могла существовать жизнь в какой-нибудь примитивной ее форме.
Подземная жизнь
Астробиологи полагают, что сейчас под поверхностью планеты тоже может существовать жизнь. Дело в том, что на глубине довольно тепло за счет нагрева от ядра. А значит, там могут быть жидкая вода и бактериальная форма жизни. Поэтому ученые не теряют надежды. Если на поверхности Марса следов жизни не найдено, то дальнейшие исследования должны быть связаны с изучением подземного мира планеты.
Что стало со знаменитым «лицом» на Марсе?
Помните странное фото лица с Марса, которое активно обсуждали в 80-е и 90-е? Я решил выяснить, как развивалась эта история.
В 1976 году станция Viking сфотографировала на Марсе интересный объект, который по форме очень напоминал человеческое лицо. Эта фотография NASA облетела весь мир.
«Лицо»: фотография, сделанная станцией «Викинг-1» в 1976 году. Фото NASA
Возникла масса теорий о том, откуда взялось это «лицо». Особо упертые любители покопаться в таинственном нашли на фотографии «пирамиды».
Это сейчас кажется забавным, но я помню книги и научно-популярные журналы 90-х, где всерьез обсуждались версии о рукотворном происхождении этого «лица» и о том, что это могли быть остатки построек древних цивилизаций.
В начале XXI века загадка раскрылась. Этот северный ландшафт Марса называется Кидония. Вид «лица» получился из-за игры света и тени. А низкое разрешение камеры Viking-1 только усилило эффект. Пирамиды вокруг оказались обычными скалами.
Вот как Кидония выглядит сейчас:
Ученые полагают, что северная часть Кидонии когда-то могла быть океаном. А вот эта гора с фотографии – скалистым побережьем.
Несмотря на то что никаких следов цивилизации здесь не было найдено, «лицо Сфинкса» и «пирамиды» сыграли важную роль. Они привлекли внимание к Марсу. Фотографии вселили в людей энтузиазм, и человечество значительно продвинулось в изучении Красной планеты. Ведь мы прекрасно понимаем, что будущее человечества – в освоении космоса. Без этого в далеком будущем нам как виду не выжить.
Фотография «лица», сделанная в 2001 году со станции «Mars Global Surveyor». Фото NASA / JPL / Malin Space Science Systems
Орбитальные станции. Самый дешевый способ колонизации космоса
С колонизацией планет и спутников в Солнечной системе пока вопрос открыт. Теоретические проекты есть, но реализация их на практике потребует массу ресурсов. Тем временем есть любопытная идея, как ответить, по крайней мере, на одну угрозу из тех, что мы обозначили в начале этой главы, – катастрофы, как природные, так и техногенные. Орбитальная станция – прекрасный способ. Опыт у нас уже есть – МКС.
Идея проста. Во время техногенной катастрофы или падения астероида счастливчики смогут переждать это событие на орбитальной станции. Спустя время, пока последствия улягутся (для крупного астероида это, например, около двух лет), люди смогут вернуться на Землю и восстановить человеческий род. В теории звучит заманчиво. Давайте посмотрим, насколько это реализуемо на практике.
Сейчас во многих мировых вузах есть программы, посвященные разработке будущего жилья на орбите. В Университете Хьюстона можно окончить магистратуру по специальности «космическая архитектура». А в Американском институте аэронавтики и астронавтики есть собственный Технический комитет по вопросам космической архитектуры. В теории есть четыре проекта по созданию крупных орбитальных коммерческих станций. В обоих случаях это будут гостиницы, которые готовы принимать богатых посетителей.
У космического туризма кроме реализации самой гостиницы есть ряд других ограничений. Космический туризм гораздо опаснее обычного. С современными технологиями у вас есть шанс умереть каждый раз, когда вы выходите на орбиту. Этот шанс составляет 1 %.
1 % риска приемлем для военных или для профессиональных космонавтов, но не для мирных жителей. Вряд ли люди спокойно летали бы на самолетах, если бы знали, что при взлете 1 из 100 случаев может закончиться летальным исходом. Ракетные технологии просто недостаточно безопасны для случайного использования в гражданских целях – даже после 100 лет их разработки.
Genesis
Это проект «надувного» космического жилья. Специфика модулей Genesis – изменяемые размеры. Его запускают в сложенном состоянии, для простоты транспортировки. В космосе же он резко раздувается, значительно увеличивая свои размеры. На орбиту было отправлено два таких корабля, в 2006 и в 2007 годах, и в 2016-м – на МКС. На базе подобных модулей планируется создавать мини-города или гостиницы. И принимать частных посетителей с Земли.
«Коммерческая космическая станция Bigelow» – так называется проект, который разрабатывается на базе надувных модулей Genesis. Разрабатывает его частная компания Bigelow Aerospace. Объем коммерческой станции будет существенно больше, чем у МКС.
В 2020 году компания приостановила все свои проекты. Об их дальнейшей судьбе пока ничего не известно.
Voyager
Одним из интересных проектов среди орбитальных станций стала космическая гостиница Voyager, построить которую планируют к 2030 году.
В январе 2021 года компания Orbital Assembly Corporation заявила о строительстве орбитальной станции с искусственной гравитацией Voyager. Это будет коммерческая станция, принимающая туристов. Старт строительства назначен на 2025 год, а в 2030 году уже планируется принять первых гостей.
Орбитальная станция будет сделана в форме кольца с диаметром 200 метров и шириной 20 метров. Это будет гигантское колесо с 24 модулями, передвигаться между которыми можно на лифтах. Здесь будет искусственная гравитация, созданная за счет вращения с определенной угловой скоростью. Сила притяжения здесь планируется как на Луне – в шесть раз меньше земной. Только вот, увы, попрыгать, как на поверхности Луны, не получится – размеры невелики.
Тут будут работать рестораны, кинотеатр, тренажерный зал, спа. Комнаты рассчитаны в общей сложности на 400 человек. Возможна ли космическая орбитальная станция такого масштаба уже в столь недалеком будущем?
Многие не обращают внимания на самый важный факт: такая система будет запускаться там, где абсолютно ничего не существует. Как заложить все необходимое для функционирования отеля там, где нет вообще ничего?
Факторы, без которых подобные проекты не запустятся:
Нужна надежная, а главное – недорогая система запуска экипажа и груза. Это вопрос времени, и его, вероятнее всего, решат к 2025 году.
Среда обитания строителей гостиниц. Это не типичные строители, которые смогут вернуться домой или в вагончики. Им нужно работать неподалеку. Значит, для них нужна инфраструктура, множество специальных модулей. Не стоит забывать, что это строители, а не опытные летчики и космонавты. Им придется специально учиться и осваивать множество новых вещей.
Дорогой персонал. Если в обычных отелях персонал можно поселить в дешевое жилье, то здесь будут продвинутые номера со всей инфраструктурой. Ведь отель становится их домом на несколько месяцев. Важный факт – обучение персонала. Придется перестраивать все процессы для работы в космосе.
Но этот вопрос не самый сложный, его вполне можно решить с помощью денег. А туда полетят все-таки настоящие богачи, которые позволят окупить такую инфраструктуру.
Вопрос доставки могут решить Falcon и Falcon Heavy. Первый везет 22 тонны, второй – 64 тонны. Для обслуживания 6000 пассажиров в год требуется 1000 полетов комбинации Falcon/Dragon с 6 пассажирами в каждом и одним командиром. При таких параметрах реализация выглядит на грани фантастики.
Транспортировка 1 кг груза с помощью Falcon стоит 2000 долларов. Если ему на смену придет Starship, то стоимость снизится до 200–300 долларов.
Проблему поддержки инфраструктуры решить не так сложно. Большинство персонала должны заменить роботы, которые и будут выполнять максимум бытовой работы. Для особых богатых клиентов можно будет даже собирать роботов по индивидуальной конструкции.
Orbital Reef
Это проект бизнесмена Джеффа Безоса. Модули станции изготовит Boeing, а жилой модуль и космический корабль – Sierra Space. Станцию запустят на орбиту высотой 500 км – чуть выше средней у МКС. Предусмотрено одновременное размещение 10 человек. Стержневой модуль станции – это цилиндр с окнами. А с боков к нему будут пристыкованы небольшие модули.
Коммерческая космическая станция
Российский проект. Планируется, что это будет космический отель с четырьмя каютами. В нем могло бы разместиться максимум семь человек. В отличие от МКС, каюты и уровень обслуживания – на уровне полноценной гостиницы.
В свободное от туристов время станцию планировалось использовать для научной деятельности. Орбита станции – поблизости от МКС, чтобы при случае иметь возможность с ней взаимодействовать.
Кровати в номерах были как вертикальные, так и горизонтальные. Также в каютах планировался полноценный душ, в отличие от МКС. Стоимость недели проживания в таком отеле, включая все расходы на транспортировку, – 50 миллионов рублей.
Проект финансировали частные инвесторы, имена которых не разглашались. Также к проекту планировалось привлечь Роскосмос, РКК «Энергия» и другие крупные российские госкомпании.
Перспективы запуска орбитальных станций частными компаниями пока остаются весьма сомнительными. Готовые проекты есть, и рано или поздно к их созданию должны подключиться и государства. Но задачу спасти человечество в случае катастрофы они не выполнят. 10 человек (столько в среднем планируется заселить в гостиницу) – слишком мало, чтобы восстановить популяцию человечества в случае, например, падения астероида.
По оценкам антропологов и биологов, для восстановления человеческой популяции лучше как минимум 2000 человек. Ведь очень важно разнообразие генома, чтобы избежать близкородственных связей и ген не вырождался. К тому же разнообразие генома поможет лучше справиться с болезнями.
Увы, проекта орбитальной станции на 2000 человек пока нет даже в теории. Однако любые эксперименты по проектированию орбитальных станций очень важны. Это ценный опыт, который поможет при создании более крупных проектов.
Спутники газовых гигантов
Как ни странно, но условия на спутниках Юпитера и Сатурна могут быть лучше для жизни, чем у планет земной группы.
Однако далеко не все они подходят для колонизации. Потенциально интересным объектом выглядит Европа – спутник Юпитера. У нее есть железное ядро, а это, как мы помним, важное условие для экранирования космического излучения. И планета покрыта льдом. Возможно, под этим льдом бурлит океан жидкой воды. Ученые не исключают, что в недрах Европы, в океане, может быть даже микроскопическая жизнь. На Европе есть своя разреженная атмосфера, которая состоит из кислорода. Выглядит как идеальный вариант!
Но, увы, ни Европа, ни другие спутники Юпитера в ближайшей перспективе для колонизации не годятся. У Юпитера очень мощный радиационный пояс, который возникает из-за блокировки космических лучей. Юпитер за счет мощного магнитного поля блокирует радиацию. И она опоясывает планету, что губительно для всего живого. Человек в обычном скафандре на поверхности Европы быстро сгорит от радиации. Когда человечество изобретет тонкие материалы, способные блокировать радиацию, к идее колонизации Европы можно вернуться.
Потенциально освоение спутников Юпитера можно начать с Каллисто и Ганимеда. Тут не настолько идеальна ситуация с водой, зато и радиация поменьше.
С Сатурном ситуация интереснее. Самым перспективным объектом для колонизации здесь является Титан.
Титан – крупнейший спутник Сатурна. Он давно привлекает внимание астрономов как возможный плацдарм для будущей экспансии. Гравитация на Титане низкая. Это еще один плюс для полетов, помимо плотной атмосферы. Титан в полтора раза больше Луны и чуть больше Меркурия. Но сила тяжести здесь составляет примерно 15 % от земной. 70-килограммовый человек здесь весил бы всего 10 кг. На Титане много воды – правда, в виде льда. Однако на глубине теоретически возможна жизнь, ведь там гораздо теплее и комфортнее, чем на поверхности. С обогревом проблем не будет, ведь здесь огромные запасы природного газа! Его тут больше, чем на Земле. Если, по оценке экспертов BP, мировых запасов природного газа на Земле должно хватить примерно на 50 лет, то на Титане такой запас находится в одном из метаново-этановых озер. А всего таких крупных озер около десятка. Здесь есть и своя «газовая река». Астрономы прозвали ее «Титановый Нил». Река из жидких метана и этана растянулась на 400 километров.
На Титане человек может летать: силы его рук будет достаточно, чтобы поднять его в воздух. Для полета достаточно смастерить простые крылья. Дело в том, что на Титане довольно плотная атмосфера, насыщенная азотом. Человек смог бы, размахивая крыльями, плыть по ней, как по озеру. Эта плотная атмосфера также неплохо защищает от космического излучения. Холодный климат допускает использование техники и энергетических механизмов, основанных на эффекте сверхпроводимости. Потери энергии будут практически нулевыми, и можно будет использовать летательные аппараты.
И еще одна интересная особенность Титана: здесь гипотетически не обязательно носить скафандр. «Скафандр на Титане не нужен! Достаточно специального респиратора», – уверена планетолог Аманда Хендрикс. Атмосфера для человека непригодна, но не токсична для тела, как, скажем, на Венере. А плотная атмосфера не пускает опасные космические лучи, как на Марсе или Луне. Именно поэтому скафандр – как физическая защита – не нужен.
На Титане, конечно, холоднее, чем на Марсе. Но в будущем люди научатся поддерживать температурный режим в любых условиях. А на первых порах будет достаточно просто очень теплой одежды, уверена Аманда Хендрикс. Оптимистично звучит! Ведь температура на поверхности Титана достигает –170 градусов. Но если рядом газовый котел, то почему бы и нет?
Так что Титан вполне может стать вероятным претендентом на колонизацию. Однако сперва, до создания обитаемой колонии, на Титан планируется отправить команду роботов, чтобы создали все необходимое для будущих колонистов.
Проект космического аппарата Dragonfly. Иллюстрация NASA APL
Dragonfly (в переводе с англ. – «стрекоза») – проект космического аппарата NASA, предназначенного для исследования спутника Сатурна – Титана. Это винтокрылый летательный аппарат массой 450 килограммов.
В 2027 году NASA планирует запустить этот аппарат. Одна из ключевых целей «Стрекозы» на Титане – изучить озера углеводородов, которые здесь в изобилии. Это наталкивает астробиологов на мысль, что на Титане возможна жизнь в примитивной форме.
Космический аппарат займется поисками потенциальной микробной жизни. Также в его задачи входят анализ и оценка поверхности планеты с точки зрения потенциальной колонизации.
Освоение астероидов
Конечно, жить на астероиде вряд ли возможно. Но одну важную задачу астероиды выполнить могут.
А именно – закрыть потребность во многих ресурсах. Ведь в них часто содержатся тяжелые элементы и драгоценные металлы, включая золото и платину. По сути, бóльшую часть золота на нашу планету и занесли астероиды.
Представьте, в 2020 году по всему миру было добыто 2,2 миллиарда тонн железной руды. При этом один небольшой астероид диаметром в 1 километр может содержать до 2 миллиардов тонн железо-никелевой руды.
Освоить астероиды намного проще, и, возможно, это будет главная цель по ресурсодобыче на ближайшие десятилетия. Если поставить процесс на поток, то можно закрыть проблему нехватки ресурсов.
В космосе металл слипается.
Если в космосе сложить вместе два куска одного и того же металла, они соединятся. Этот процесс называется холодной сваркой. Холодная сварка происходит из-за кристаллической структуры металлов. Атомы на поверхности металлов не «чувствуют» разницы – где их металл, а где соседа. И образуют с ними аналогичные связи. На Земле этому мешает кислород, который находится практически во всех уголках нашей планеты. Окисление препятствует слипанию. Космонавты, которые привозят инструменты с Земли, не опасаются слипания, ведь у каждого инструмента сохраняется оксидный слой. Любой дополнительный слой, будь то газ или грязь, препятствует слипанию.