Пригодные места для заселения марса. Нужно ли колонизировать Марс — за и против

> Колонизация Марса

Создание колонии на Марсе : как человечеству сформировать поселение на четвертой планете Солнечной системы. Проблемы, новые методы, исследования Марса с фото.

Марс предлагает крайне некомфортные условия для жизни. У него слабая атмосфера, нет защиты от космических лучей и отсутствует воздух. Но у него есть и много общего с нашей Землей: наклон оси, структура, состав и даже небольшое количество воды. Это означает не только то, что ранее на планете была жизнь, но и то, что у нас есть шанс колонизировать Марс. Вот только понадобится огромное количество ресурсов и времени! Как выглядит план колонизации Марса?

Проблем много. Начнем с тонкого слоя марсианской атмосферы, состав которой представлен углекислым газом (96%), аргоном (1.93%) и азотом (1.89%).

Колебания атмосферного давления охватывают 0.4-0.87 кПа, что приравнивается к 1% на уровне земного моря. Все это приводит к тому, что мы сталкиваемся с холодной обстановкой, где температура способна падать к -63°C.

На Марсе нет защиты от опасного космического излучения, поэтому доза составляет 0.63 мЗв в день (1/5 от количества, которое мы получаем на Земле за год). Поэтому придется нагреть планету, создать атмосферный слой и изменить состав.

Колонизация Марса в художественной литературе

Впервые Марс фигурирует в художественном произведении в 1951 году. Это был роман Артура Кларка «Пески Марса», где рассказывается о поселенцах, прогревающих планету для создания жизни. Одной из наиболее популярных книг считается «Озеленение Марса» от Д. Лавлока и М. Албаби (1984 год), с описанием постепенного превращения марсианской среды в земную.

В истории 1992 года Фредерик Похл использовал кометы из Облака Оорта, чтобы создать атмосферу и водные запасы. В 1990-х гг. появляется трилогия от Кима Робинсона: «Красный Марс», «Зеленый Марс» и «Голубой Марс».

В 2011 году возникла японская манга от Ю Сасуга и Кеничи Тачибана, где отображены современные попытки трансформировать Красную планету. А в 2012 году появился рассказ от Кима Робинсона, где говорится о колонизации всей Солнечной системы.

Рассматриваемые методы колонизации Марса

За последние десятилетия возникало множество предложений о способах создания колоний на Марсе. В 1964 году Дандридж Коул выступал за активацию парникового эффекта – доставка аммиачных льдов на поверхность планеты. Это мощный парниковый газ, поэтому должен загустить атмосферу и повысить температуру Красной планеты.

Еще один вариант – уменьшение альбедо, где марсианскую поверхность покроют темным материалом, чтобы сократить поглощение звездных лучей. Эту идею поддерживал Карл Саган. В 1973 году он даже предложил два сценария для этого: доставка низколегированного материала и посадку темных растений на полярных территориях, чтобы расплавить ледяные шапки.

В 1982 году Кристофер Маккей написал статью о концепции саморегулируемой марсианской биосферы. В 1984 году Д. Лавлок и М. Албаби предложили импортировать хлорфторуглероды, чтобы создать глобальное потепление.

В 1993 году Роберт Зубрин и Кристофер Маккей предложили разместить орбитальные зеркала, которые бы увеличили нагрев. Если расположить их возле полюсов, то можно было бы расплавить ледяные запасы. Также они голосовали за использование астероидов, которые при ударах накаляют атмосферу.

В 2001 году поступила рекомендация о применении фтора, который в качестве парникового газа в 1000 раз эффективнее СО 2 . Причем эти материалы можно добывать на Красной планете, а значит можно обойтись без земных поставок. Нижний рисунок демонстрирует концентрацию метана на Марсе.

Также предлагали доставлять метан и прочие углеводороды из внешней системы. Их много на Титане. Есть идеи по созданию закрытых биодомов, где будут использовать кислородосодержащие цианобактерии и водоросли, посаженные в марсианскую почву. В 2014 году проводили первые испытания и ученые продолжают развивать концепцию. Такие конструкции способны создать определенные кислородные запасы.

Потенциальные преимущества колонизации Марса

Начнем с того, что колонизация Марса - вызов всему человечеству, которое снова попытается посетить совершенно чужой мир. Но причина создания человеческой колонии заключается не только в научном азарте и человеческом эго. Дело в том, что наша планета Земля не бессмертна. Случайный сбой орбитального пути у астероида и нам конец. А в перспективе также расширение Солнца до состояния красного гиганта, который поглотит нас или поджарит. Не будем забывать о риске глобального потепления, перенаселения и эпидемии. Согласитесь, разумно подготовить себе путь к отступлению.

Тем более, Марс – выгодный вариант. Это планета земного типа, расположенная в пределах зоны обитаемости. Роверы и зонды подтвердили наличие воды, а также ее обилие в прошлом.

Нам удалось познакомиться с марсианским прошлым. Оказывается, 4 млрд. лет назад на поверхности была вода, а атмосферный слой был намного плотнее. Но планета потеряла это из-за серьезного удара или стремительного падения температуры во внутренней части.

Среди причин также называют необходимость расширения источников добычи ресурсов. Марс располагает изобилием льда и минералов. К тому же колония станет промежуточным пунктом между нами и поясом астероидов.

Проблемы при колонизации Марса

Да, нам придется крайне нелегко. Начнем с того, что трансформация требует использования огромного количества ресурсов, как человеческих, так и технологических. Есть также риск, что любое наше вмешательство пойдет не по сценарию. К тому же на это уйдут не годы и не десятилетия. Речь ведь идет не о простом создании защитных укрытий, а изменении атмосферного состава, создании водяного покрова и т.д.

Мы точно не знаем, сколько земных организмов потребуется и смогут ли они адаптировать к новым условиям, чтобы создать свою экологию. Формирование атмосферы с кислородом и озоном возможно за счет фотосинтезирующих организмов. Но на это уйдут миллионы лет!

Но сроки можно сократить, если вывести специальную разновидность бактерий, которая уже приспособлена к экстремальным условиям Красной планеты. Но даже тогда счет идет на века и тысячелетия.

Есть также нехватка в инфраструктуре. Мы говорим об аппаратах, способных добывать необходимые материалы на чужих планетах и спутниках. Это значит, что их полеты должны осуществляться в приемлемых для нас временных рамках. Современные двигатели не соответствуют этим задачам.

У Новых Горизонтов ушло 11 лет для прибытия к Плутону. Ионный двигатель Рассвета доставил аппарат к Веста (в поясе астероидов) за 4 года. Но это совершенно не практично, ведь мы собираемся отправлять их туда-обратно, как конвейер по доставке.

Есть также другой момент. Мы не знаем, есть ли на планете живые организмы, поэтому наша трансформация нарушит их естественную среду. В итоге, мы просто станем виновниками геноцида.

Так что в долгосрочной перспективе освоение Марса – выгодная идея. Но она не подойдет тем, кто мечтает справиться за десятилетие. Тем более, что любая миссия будет рискованная, если не жертвенная. Найдутся ли смельчаки?

Однако опрос показал, что сотни тысяч людей согласны отправиться в поездку в один конец. Да и многие агентства заявляют о своем желании принять участие в колонизации. Как видите, все-таки научный азарт и неизвестность притягивают к себе и заставляют нас углубляться в пространство и открывать новые горизонты.

На 67-м Международном конгрессе по астронавтике, в Гвадалахаре, Мексика, Элон Маск выступил с речью, которая была более ожидаемой, чем любой другой спич миллиардера и изобретателя. Маск рассказал о том, что человечество находится на пороге своего нового будущего - нас ждет бесплатная солнечная энергия, самостоятельные автомобили и космические путешествия. Первым серьезным шагом на пути колонизаторов вселенной станет Марс - планета, которая привлекает людей уже не первую сотню лет. Проект колонизации Марса по Маску предполагает строительство там самоподдерживающейся станции-города - это станет возможным уже через 50 — 100 лет. Несмотря на всю смелость подобных заявлений, проекты по колонизации Марса возникали задолго до Маска - мы собрали наиболее яркие из них.

Идея немного разогреть Красную планету путем направленных ядерных ударов в залежи нитратов - идея, которая появилась даже раньше ядерной бомбы. Термин «терраформирование» был придуман фантастом Джеком Уильямсоном - в одной из повестей он детально описал способы сделать безжизненную планету пригодной для колонизации. Именно тогда зародились основные принципы этой футуристической науки, на которую и сегодня делают ставки ученые, в том числе и Элон Маск. Его предложение бомбить Марс термоядерными зарядами - не что иное, как первичное терраформирование, которое вызовет парниковый эффект и разогреет планету до приемлемых температур.

1950-е: Проект Вернера фон Брауна

Первое детальное видение американского космического полета на Марс было детищем Вернера фон Брауна - бывшего нацистского ученого, который работал в НАСА после Второй мировой войны. Его книга 1952 года «Проект Марс» стала первым широко распространенным планом строительства колонии на Марсе. Фон Браун представлял себе, что флот из 10 массивных космических кораблей, собранных прямо в космосе и расположенных на орбите Марса, будет нести 70 человек, наряду с продовольствием и всем необходимым для выживания.

1960-е: Модульные станции на экваторе Марса

Десант из нескольких космических кораблей по достижении Марса становится модульными жилищами для экипажа. При этом на поверхности планеты создаются вспомогательные помещения с оранжереями и теплицами, снабжающими первопроходцев пищей. Для новоприбывших авторы проекта предусматривали развертывание надувных жилищ в виде шатров, рассчитанных на 70 человек постоянного контингента.

1980-е годы: The Mars Underground и чехол для Марса

В конце 1970-х годов, после удачных пилотируемых полетов на Луну, многие ученые загорелись идеей отправить на Марс первых колонизаторов. Mars Underground стал первой ласточкой в современных планах по заселению планеты. Именно в рамках этого проекта начались серьезные исследования возможностей не только техники, но и людей. Проект освоения космоса включал в себя интересную схему челночной заброски первопоселенцев - в качестве перевалочного космопорта предполагалось использовать Луну. Подобные планы ученые не оставляют по сей день.

1990-е годы: Роберт Зубрин и Mars Direct

Все наработки ученых НАСА в 1980-х пошли прахом, когда первая администрация Джорджа Буша-старшего урезала финансирование марсианской программы почти до нуля. Руководствуясь личным энтузиазмом, ученый Роберт Зубрин начал разработку новой программы, которая была в разы дешевле и отказывалась от идеи челночных перевозок. По плану Зубрина, корабли колонизаторов отправлялись прямиком на Марс и на месте начинали строительство жилых блоков. Ключевой особенностью проекта было создание мелких поселений по 10-20 человек, которые жили в собственных жилых модулях со всем необходимым - в домах был предусмотрен спортзал и личные комнаты для каждого поселенца.

2000-е: Mars One

Частный проект Mars One предполагает полет на Марс с последующим основанием колонии на его поверхности и трансляцией всего происходящего по телевидению. Самое масштабное в истории планеты реалити-шоу планируется запустить в 2022 году, но из-за недостаточного финансирования проект пока находится на стадии концепта. В 2013 году Mars One начали отбор будущих астронавтов, которые будут обучаться необходимым навыкам, проходить тесты на длительное нахождение в закрытом пространстве в симуляторах ракеты и колонии. В состав группы астронавтов обязательно будут входить разные гендеры и представители различных народов. Авиакосмическая компания Lockheed Martin выразила интерес в обеспечении колонистов космическим кораблем, однако дело пока не вышло за рамки фантазий.

Марс с учётом его орбиты, поверхности и наличия водяного льда на полюсах является одним из самых привлекательных для людей космическим объектом. На Земле с каждым днём растёт озабоченность по поводу будущего человечества, а поэтому колонизация Марса становится всё более насущной проблемой. Нельзя также сбрасывать со счетов экономические интересы, которые ещё больше разжигают внимание к далёкому космическому собрату.

Земля и Марс имеют относительное сходство . Марсианский день или сол очень близок к земному. Солнечный день на четвёртой планете равен 24 часам 30 минутам 35,244 секундам. Площадь составляет 28,4% от площади Земли и лишь немного меньше земной суши. Радиус составляет половину земного, а масса только одну десятую.

Осевой наклон равен 25,19 градусов, а у Земли он 23,44 градуса. В результате этого на красной планете сезоны года похожи на земные. Но длятся они почти в 2 раза дольше, так как марсианский год составляет около 1,88 земных лет. И самое главное, на Марсе имеется вода, спрятанная под коркой замёрзшего углекислого газа.

А теперь давайте рассмотрим различия Марса и Земли . Здесь сразу надо сказать, что даже экстремофильные организмы, выживающие на Земле во враждебных условиях, не могут выдержать экстремальную среду, которая присутствует на поверхности Марса.

Его поверхностная гравитация составляет 38% от земной. Тут следует заметить, что микрогравитация вызывает проблемы со здоровьем у людей. Они теряют мышечную массу и наблюдается деминерализация костей. Возможен ли такой негативный эффект на поверхности красной планеты? Это неизвестно, так как научные исследования, связанные с поверхностной гравитацией Марса, пока не проводились на Земле.

На четвёртой планете гораздо холоднее, чем на Земле. Средняя температура составляет минус 50 градусов по Цельсию, а на Земле она равна плюс 15 градусам по Цельсию. Количество солнечной энергии, достигающей Марса, гораздо меньше земной, так как он на 52% отстоит дальше от Солнца, чем Земля. Солнечная постоянная равна 43,3% от земной.

В то же время марсианская атмосфера более тонкая, а поэтому более высокая доля солнечной энергии достигает поверхности. Но тут не надо забывать про круглогодичные пылевые бури. Они способны блокировать солнечный свет на несколько недель. Отсутствие магнитосферы делает поверхность незащищённой от солнечного ветра.

Марсианское атмосферное давление ниже предела Армстронга. Атмосфера на 95% состоит из углекислого газа. Ещё есть азот (3%), аргон (1,6%) и следы других газов, включая кислород (0,4%). В марсианском воздухе парциальное давление углекислого газа равно 0,71 кПа по сравнению с 0,031 кПа за Земле.

Отравление углекислым газом (гиперкапния) у людей начинается при 0,1 кПа. Даже для растений 0,15 кПа является токсичным. А означает это только одно – воздух на Марсе токсичен для растений, животных и человека. И в добавление следует сказать, что тонкая атмосфера не способна отфильтровывать ультрафиолетовый солнечный свет.

На основании всего вышесказанного напрашивается вполне обоснованный вывод: колонизация Марса представляет собой довольно сложную задачу . Марсианская среда враждебна для людей, а разница в гравитации пагубно скажется на здоровье. Она приведёт к ослаблению костей и мышц, возникновению остеопороза и сердечно-сосудистым проблемам.

Обязательно следует учитывать и психологический фактор. Люди, работающие на Марсе, будут находиться в десятках миллионов километров от Земли. Если миссия будет продолжаться 2,5 года, то члены экипажа начнут испытывать чувства изоляции, тоски, депрессии. У них возникнет ощущение, что они брошены в космосе, ведь Земля в марсианском небе будет выглядеть как крошечная голубовато-зелёная точка.

Поэтому огромное значение при колонизации Марса будет иметь правильный выбор людей. Все они в обязательном порядке должны будут пройти специальную психологическую подготовку. А при возвращении на Землю им будут необходимы психосоциальные сессии, чтобы опять влиться в человеческое общество.

А теперь поговорим о самом главном – о связи с Землёй . Надо сказать, что Марс уже имеет спутники связи. Они со временем износятся, а поэтому потребуются другие орбитальные устройства, пока не будут разработаны новые продвинутые технологии.

Задержка односторонней связи при ближайшем приближении планет составляет около 8 минут. А когда планеты находятся на большом удалении друг от друга, возрастает до 40 минут. Также прямая связь блокируется на 2 недели, когда Солнце оказывается между Землёй и Марсом. Но в реальности полная потеря связи может достигать целого месяца.

Единственным выходом в данной ситуации может служить целый каскад спутников связи. Но они будут привлекать к себе космическую пыль и астероиды, что негативно скажется на их работе. Идеальным вариантом станут спутники, оборудованные ионными двигателями. Они смогут двигаться с небольшой скоростью по своим орбитам и обеспечивать непрерывную связь Марса с Землёй.

Какие места на Марсе являются самыми подходящими для колонии ? Для этих целей подходит экваториальный регион. Там много естественных пещер возле вулканов. Эти убежища надёжно защитят колонистов от радиации и микрометеоритов. Также есть версия, что в экваториальном регионе имеется в наличии геотермальная энергия.

Второй вариант – это размещение колонии в лавовых трубках. По аналогии с Землёй они должны иметь длинные проходы, которые обеспечат полную защиту от излучения. Большим плюсом также является то, что их легко герметизировать, используя местные материалы, особенно на небольших участках.

Помимо всего сказанного колонизация Марса подразумевает терраформирование . Данный термин означает изменение поверхности и климата красной планеты таким образом, чтобы она стала пригодной для проживания людей. Разговор идёт, естественно, об искусственном изменении окружающей среды.

У Марса нет магнитосферы, которая смягчает воздействие солнечной радиации и удерживает атмосферу. Поэтому для восстановления атмосферы и появления жидкой воды необходимы магнитные полюса или искусственная магнитосфера. Японские учёные выдвинули идею создания искусственной магнитосферы путём построения охлаждаемых широтных сверхпроводящих колец с достаточной величиной постоянного тока. Есть и другая теория, предполагающая развёртывание магнитного дипольного щита в точке Лагранжа Марса L1.

Моделирование показывает, что при наличии магнитосферы на красной планете за несколько десятков лет появится атмосфера, а её давление будет равно половине земного. Как результат, замороженный на полюсах углекислый газ начнёт сублимироваться, то есть переходить из твёрдого состояния в газообразное и согреет экватор. Ледяные шапки начнут таять и появятся океаны. Этому также будет способствовать вулканическая дегазация.

При достаточно высоком атмосферном давлении человеку на поверхности Марса уже не нужен будет специальный защитный напорный костюм. Ему потребуется только маска, обеспечивающая 100% кислород. Также исчезнет потребность в защите от солнечного ветра, радиации и сильного холода. Ситуация будет как на Земле, только человек будет ходить в маске с кислородным баллоном.

Таким образом, колонизация Марса в рамках терраформирования предусматривает создание магнитосферы, атмосферы и повышение температуры. Главная роль здесь отводится углекислому газу, благодаря которому усилится парниковый эффект, а формирование атмосферы и потепление будут дополнять друг друга.

Всё это здорово, но как быть с кислородом ? Не хотелось бы всё время ходить в маске по марсианской поверхности. Основная масса кислорода присутствует в виде двуокиси углерода. Кислород также имеется в оксидах металлов и в почве в виде нитратов на поверхности красной планеты. Анализ образцов грунта показал наличие перхлората. Его используют для высвобождения кислорода в химических кислородных генераторах. Воду с помощью электролиза можно разделить на кислород и водород, если есть электричество и жидкая вода.

С помощью водорослей и другой зелени можно добавить небольшое количество кислорода в атмосферу. Но этого будет недостаточно, чтобы люди получили возможность свободно дышать, а колонизация Марса превратилась в комфортное занятие.

Есть вариант создания биодомов, в которых будут размножаться кислородосодержащие цианобактерии и фотосинтезирующие водоросли для производства молекулярного кислорода. Такие биодома нужно будет разместить на Марсе ещё до его колонизации, чтобы прибывшие на планету люди сразу оказались в кислородной среде. Но данная технология предназначена лишь для изолированных помещений, а вот глобальной планетарной технологии пока нет.

В заключении следует сказать, что, несмотря на кажущиеся трудности и фантастичность многих проектов, колония на Марсе обязательно станет реальностью. Случится это в самом ближайшем будущем, так как технический прогресс идёт вперёд семимильными шагами, а освоение космоса является приоритетной задачей. Человек непременно обустроится на четвёртой планете, а затем наступи черёд других далёких планет и спутников .

Владислав Иванов