Одним из основных шагов для колонизации Марса является выращивание пищи в холодной, засушливой среде и производство энергии без использования ископаемых видов топлива. Сегодня международные организации по развитию экспериментируют с культурами, которые достигают той же основной цели: производство калорий в негостеприимных средах. Солеустойчивый картофель в Пакистане. Засухающая кукуруза в Восточной Африке. Богатый питательными веществами рис в Индии. Разница в том, что марсианская проблема требует гораздо более экстремальных, инновационных решений.
Великая сельскохозяйственная революция прошлого века была подкреплена боковыми инновациями. Работая в Мексике при поддержке Фонда Рокфеллера в 1940-1960-х годах, биолог Норман Борлауг начал серию революционных инноваций в сельском хозяйстве. Одним из самых важных было "челночное разведение" - техника, которую Борлауг использовал для проведения двух полных вегетационных сезонов в одном и том же календарном году. Не все были довольны его нестандартным подходом. Как писал Марк Штуц в Dallas Observer в 2012 году, "стремительный прогресс Борлауга привлек нахмурившихся коллег-селекционеров и генетиков, которые поддерживали сорта пшеницы, которые могли быть выведены только в одной специфической среде". Оппозиция его босса даже заставила Борлауга уйти в отставку с проекта, поддерживаемого Рокфеллером.
Лаборатории, имитирующие поверхность Марса, переправляются астробиологами и физиками, играющими в космическую программу Кербал на стороне. Различные умы видят разные решения
Когда коллега вмешался и Борлауг был восстановлен, он не только выполнил план, но, в силу различий в климате и почве на его двух испытательных полигонах в Мексике, Борлауг наткнулся на одно из своих самых важных нововведений. Как оказалось, на севере мы сажали, когда дни становились короче, на низкой высоте над уровнем моря и при высокой температуре", - объяснил он. Тогда мы брали семена лучших растений на юге и сажали их на большой высоте, когда дни становились длиннее и было много дождей". Вскоре у нас появились сорта, отвечающие всем условиям". Этого не должно было произойти по книгам. Решение проблемы более быстрого разведения растений в Мексике привело к улучшению пород и увеличению количества корма. Какие идеи может дать инженерный картофель для выращивания в холодной, засушливой, тусклой среде Марса?
Проблема инженерного выращивания марсианских культур также привлекает другую группу мыслителей и занимает другое институциональное сообщество, нежели те, кто традиционно занимается сельскохозяйственными исследованиями. В разработке солеустойчивого картофеля в Пакистане участвуют международные программы развития, местные фермеры и землевладельцы, а также частные сельскохозяйственные компании. Лабораторная среда, используемая для моделирования поверхности Марса, переправляется астробиологами и физиками, которые готовят рукописи для экспертной оценки и играют в космическую программу Кербал на стороне. Различные умы видят разные решения.
В области производства энергии разработка технологий для колонии на Марсе также может быть изменена в зависимости от потребностей Земли. Солнечная и ядерная энергия - единственные источники энергии, которые когда-либо приводили в движение корабли на Марсе: роботизированные зонды, которые включают в себя все еще работающие марсоходы "Возможности" и "Любопытство". На Марсе нет никаких залежей ископаемого топлива, нет проточной воды для гидроэнергетики, а его волнистая атмосфера не может толкать плавники вокруг ротора с большой силой. Дело не только в том, что солнечная и ядерная энергия будут предпочтительными вариантами энергии на Марсе, но и в том, что это единственные варианты. Все энергетические инновации, связанные с колонизацией Марса, должны будут иметь длительный срок действия, и по своей сути они будут безуглеродными.
Наконец, и это, пожалуй, самое главное, жизнь на марсианской поверхности - и особенно возвращение с нее домой - потребует умения манипулировать марсианской атмосферой. На Земле первичными газами в воздухе, которым мы дышим, являются азот, кислород и несколько следовых газов, включая углекислый газ. На Марсе атмосфера чрезвычайно тонкая - чуть более 1 процента плотности Земли. И хотя кислорода и азота, по сути, нет, углекислый газ чрезвычайно избыточный, составляя 95 процентов от плотности марсианской атмосферы.
Огромное количество CO2 в марсианской атмосфере станет важнейшим ресурсом для самообеспечивающейся марсианской колонии. Извлекая углеродные молекулы, мы можем вступать в реакцию с водородом для производства метана - ракетного топлива, которое отправит наших астронавтов домой. Мы также можем извлечь кислород из CO2, чтобы сделать воду. Основные химические вещества, участвующие в этих реакциях, известны на протяжении веков, но стимулов для инноваций в методах, используемых для манипулирования ими, практически не осталось. Вода и кислород настолько богаты на Земле, что у нас никогда не было стимула разрабатывать эффективные способы их извлечения из углекислого газа. Но сегодня становится ясно, что переработка CO2 может стать ключом к сокращению выбросов углекислого газа и созданию полезных материалов, таких как пластмассы, без использования ископаемого топлива.
Проблема колонизации Марса разделяет замечательную ДНК с теми проблемами, с которыми мы сталкиваемся здесь, на Земле. Жизнь на Марсе потребует от нас умения перерабатывать материю и воду, производить пищу из бесплодной и засушливой почвы, вырабатывать безуглеродную ядерную и солнечную энергию, строить современные батареи и материалы, а также извлекать и хранить углерод из двуокиси углерода в атмосфере - и делать все это одновременно. Мечтатели, мыслители и исследователи, решившие отправиться на Марс, будут, по необходимости, подпитывать беспрецедентные боковые инновации.
