Колонизация Марса давно будоражит умы ученых и энтузиастов. В настоящее время разработано почти 50 проектов пилотируемых полетов на красную планету. Самый амбициозный энтузиаст – инженер и предприниматель из США Илон Маск – планирует в ближайшее десятилетие отправить туда несколько человек, которые создадут самостоятельную цивилизацию.
Переселение, как сохранение цивилизации.
В 2011 году компанией Mars One из Нидерландов было объявлено о планах основания в 2026 году частной колонии на Марсе. Колонистов планировалось отправлять на Красную планету каждые два года по четыре человека. Их жизнедеятельность поддерживалась бы за счет солнечной энергии и местных ресурсов – кислорода (полученного путем электролиза) и воды (полученной растоплением льда).
Антрополог Камерон Смит из Портлендского государственного университета в Орегоне утверждает, что для создания колонии на другой планете потребуется не менее 40 тысяч человек, из которых 23 тысячи должны находиться в репродуктивном возрасте. Такая численность колонистов позволит обеспечить генетическое и демографическое разнообразие.
В сентябре 2016 года в Мексике на Международном астрономическом конгрессе Илон Маск подготовил доклад, согласно которому переселение большей части человечества на Марс спасет его от вымирания. Жизнь на Земле может прерваться от множества факторов:
- взрыв сверхновой звезды, расположенной рядом с нашей планетой;
- сверхвспышки на Солнце;
- попадание в черную дыру;
- глобальные эпидемии;
- столкновение с огромным астероидом;
- техногенные катастрофы.
В случае развития одного из таких вариантов, большая колония людей на другой планете позволит обеспечить дальнейшее существование нашей цивилизации.
Почему для этой цели наиболее подходит Марс, в сравнение с другими планетами:
- сутки там длятся 24 часа 37 минут, что подходит для людей и растений;
- гравитация намного меньше земной, но вполне пригодна для существования человеческого организма;
- наличие воды в ледяных шапках, до которой вполне возможно добраться, растопить и использовать.
Другие же объекты Солнечной системы практически непригодны для подобной миссии:
- днем на поверхности Меркурия чрезвычайно высокая температура и очень низкая ночью;
- Венера имеет слишком агрессивную атмосферу;
- поверхность Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна состоит в основном из сжиженного газа;
- Луна полностью зависима от Земли и в случае катастрофы может погибнуть вместе с ней.
Цифра миллион человек также выбрана не случайно. По расчетам специалистов, это минимальное число людей, которые смогут сделать колонию на Марсе полностью самостоятельной и позволят ей развиваться. Среди них будут специалисты всех нужных профессий, способных справиться с любыми болезнями и эпидемиями, а также обеспечить стабильный естественный прирост населения.
Необходимые условия
При прибытии на красную планету, колонистам предстоит преодолеть массу сложностей, чтобы превратить ее в свой новый дом:
- На южном полюсе Марса, который в летний период повернут к Солнцу, растопить достаточное количество воды, чтобы создать океан глубиной в несколько метров. По мере таяния ледяной шапки водяной пар будет уплотнять атмосферу, которая станет удерживать больше солнечного тепла и ускорит процесс таяния. Технически это возможно осуществить при помощи ядерного взрыва или размещением над южным полюсом планеты лазерных устройств.
- После того как на планете появится вода, колонисты должны будут приступить к высадке растений. Сначала это будут более простые мхи, а затем деревья и кустарники. Все это должно разрастись в обширные леса, которые насытят атмосферу Марса кислородом. По предварительным предположениям на выращивание таких лесов и создание пригодного для жизни без скафандров воздуха уйдет от 300 до 1000 лет.
- Первым колонистам потребуются устройства для производства и преобразования энергии – космической или ядерной. Для этого на красную планету может быть доставлено большое количество легких раскладывающихся солнечных батарей.
- Также будет необходимо доставить огромное количество растений, которые будут обеспечивать переселенцев кислородом и продуктами питания.
- Пока не сформируется необходимая атмосфера, людям будут нужны средства защиты от солнечной радиации, а сами поселения будут находиться под специальными куполами.
Первоначально колонисты на красной планете построят небольшие дома, а потом со временем начнут обустраивать комплексы, которые будут состоять из домов, школ, больниц, магазинов и т.д.
Факт! По подсчетам специалистов на один рейс с колонистами необходимо девять рейсов с полезным грузом. При подсчетах за основу был взят космический корабль, который способен перевезти 100 человек. Таким образом, для создания колонии на Марсе из миллиона человек будет необходимо совершить 100 тысяч полетов, из которых 10 тысяч с пассажирами и 90 тысяч – с грузом.
К 2035 году планируется разработать и построить космические корабли, которые будут способны долететь до красной планеты за 80 дней. В течение нескольких последующих десятилетий эти корабли должны будут доставить туда миллион колонистов.
Стоимость проекта
Главным фактором в торможении колонизации Марса является высокая стоимость доставки грузов и людей на красную планету. Конечно, со временем по мере развития технологий и науки она постепенно снижается:
- В 1989 году по оценкам американского космического агентства NASA отправка от 4 до 6 астронавтов на Марс стоила бы 450 миллиардов долларов. То есть каждое место стоит около 100 миллиардов долларов.
- В 2004 году стоимость проекта этим же агентством была снижена в 9 раз — до 50 миллиардов долларов, т.е. 10 миллиардов на одного человека.
Для реализации данного проекта, по мнению ряда специалистов, оптимальная стоимость доставки должна составлять 500 тысяч долларов. При этом предполагается, что будущие колонисты будут сами оплачивать свое место на космическом корабле. По мнению экономистов и психологов только в США найдется более миллиона желающих отправиться в такое путешествие в один конец за свой счет.
Ракеты для полета
Илон Маск считает, что стоимость доставки одного человека с 10 миллиардов до 500 тысяч долларов можно снизить путем разработки ракеты, которая сможет доставлять на Марс не менее 100 человек за один полет.
Его компания уже имеет опыт постройки космических кораблей нового типа. Но из-за отсутствия конкуренции и огромного количества субподрядчиков такие ракеты имеют огромную стоимость.
Отсутствие конкуренции в данной отрасли не заставляет развивать технологии и внедрять новинки. Из-за этого современные космические аппараты имеют в своей основе конструкцию из 1990-х годов и высокие затраты на их производство.
Вторым фактором, замедляющим развитие космической отрасли, является то, что NASA отдает свои заказы лишь нескольким компаниям. Так, ULA (United Launch Alliance, которая принадлежит Boeing и Lockheed Martin), регулярно выполняет задания космического агентства и Министерства обороны США, при этом каждый ее запуск стоит дороже, чем у кого-либо в мире. Это происходит из-за того, что под предлогом государственной безопасности, заказы в этой области совершенно непрозрачны. В свою очередь, получая такие заказы, крупные компании передают его по частям мелким субподрядчикам, также накручивающим цены.
Компания SpaceX Илона Маска решила пойти иным путем – не выполнять заказы, а создать свой более надежный и дешевый космический аппарат, который затем можно предложить космическим агентствам и организациям. В ближайших планах компании разработка огромной ракеты Mars Colonial Transporter, которая будет способна доставить на красную планету первых 100 пассажиров.
Также компания ведет разработки в направлении многоразового использования космических аппаратов, что должно привести к снижению стоимости каждого полета. С этой целью было построена собственная система межпланетного транспорта, которая получила название Interplanetary Transport System (ITS). Суть ее в следующем:: с помощью ракеты на околоземную орбиту выводится большой космический корабль, который затем отделяется и ракета возвращается обратно на Землю. На орбите корабль с пассажирами будет дозаправлен с помощью другой ракеты, которая доставит для него топливо, раскроет солнечные батареи и начнет движение к Марсу.
На своей страничке в Twitter Илон Маск раскрыл часть технических характеристик такого корабля:
- высота ракеты вместе с пилотируемым модулем составит 122 метра;
- мощность солнечных батарей будет равна 200 киловат;
- каждая ракета сможет вывести на орбиту 550 тонн груза и будет снабжена 40 двигателями Raptor, работающих на жидком метане и жидком водороде, разработка которых ведется с 2009 года.
Факт! Многократное использование таких кораблей снизит затраты на полет в тысячи раз. Следовательно, запуск 100 тысяч таких кораблей уже не выглядит фантастикой.
Анабиоз
Ряд экспертов ищут другие способы удешевления полета. Один из них – доставка будущих колонистов на Марс в состоянии искусственного анабиоза. Это позволит на время замедлить метаболические процессы в организме человека. Анабиоз достаточно широко применяется в современной медицине. В полете он сэкономит астронавтам ряд ресурсов:
- пищу;
- питье;
- одежду;
- снаряжение и т.д.
Вводить людей в анабиоз будут путем вдыхания хладогента при помощи интраназальной системы RhinoChill. Это позволит понизить температуру тела человека до 31,6-33,8 градусв. По истечении запрограммированного времени система выведет людей из состояния анабиоза. Также будет предусмотрено и экстренное «пробуждение» в случае возникновения экстренной ситуации.
Обеспечение безопасности
Следующей важнейшей задачей колонизации Марса стоит обеспечение безопасности для людей.
Наибольшую опасность при перелете составляет радиация. Во время полетов на околоземную орбиту космонавты защищены магнитным полем нашей планеты, но на пути к Красной планете ее уже не будет. Сложность решения этой проблемы состоит в следующем: радиация приведет к необратимым повреждениям человеческого организма, а защита от нее приведет к увеличению массы корабля и удорожанию стоимости полета.
Следующей опасностью для колонистов являются космические лучи, представляющие собой быстрые элементарные частицы и ядра атомов, двигающиеся с высокой скоростью в межпланетном пространстве. Эти лучи способны разрушить клетки мозга. Ученые сравнили мозг обычных мышей и мышей, которые побывали в космосе и подверглись воздействию космических лучей. У последних было выявлено:
- значительное уменьшение количества нейронных отростков;
- ухудшение памяти;
- угасание интереса к жизни.
Еще одной трудностью является ослабление организма в условиях невесомости. Специалисты подсчитали, что для полноценного восстановления организма после 8-месячного полета астронавтам потребуется два года. При чем речь идет о тренированных людях, которые проходили долгую специальную подготовку. Что же тогда говорить о космических туристах, изъявившим желание купить место на корабле и стать колонистами… Было высказано предположение, что во время полета корабль необходимо каким-то образом раскручивать. Вращение создаст центробежную силу, которая заменит силу тяготения.
Также может возникнуть опасность и со стороны психологического аспекта перелета. Большое количество людей в замкнутом пространстве на протяжении долгого времени неизбежно создадут дискомфорт друг для друга. Чтобы избежать конфликтов и агрессии будет необходимо подбирать людей с высокой стрессоустойчивостью и учетом их религии, философии и образа жизни. Согласно исследованиям НАСА наименьшие шансы попасть в команду у экстровертов. В ходе проведенного опыта команды более 100 дней провели в изолированном окружении – на антарктических базах и внутри моделей космических кораблей. По результатам выяснилось:
- экстроверты достаточно сложно адаптировались к условиям, в которых у них было мало возможностей для активного социального взаимодействия;
- у них происходили неприятные инциденты в общении с другими членами команды.
На основании полученных данных специалисты пришли к выводу, что идеальными кандидатами для полета являются интроверты. Они могут спокойно переносить достаточно длительное одиночество или ограниченные возможности для общения, более вдумчиво и углубленно подходят к рабочим заданиям. При этом эксперты считают, что нельзя набирать группу для полета из одних интровертов, т.к. в условиях космической изоляции способность к активному социальному взаимодействию иногда может оказаться важным фактором для решения каких-либо проблем.
Писательница Кейт Грин из США утверждает, что первыми колонистами Марса должны стать исключительно представительницы женского пола. В 2015 году она принимала участие в проекте НАСА HI-SEAS (Hawai Space Exploration Analog and Simulation), который имитировал длительную экспедицию на красную планету. Большую часть времени участники провели в замкнутом пространстве, а выход наружу осуществлялся только в специальных сафандрах. Каждый день испытуемые по 45 минут занимались тренировками. При этом мужчины потребляли вдвое больше калорий, чем женщины. Более того, дамы в день сжигали не более 2000 калорий, тогда как мужчины расходовали 3000 и выше. Это связано с тем, что обменные процессы в мужском и женском организмах протекают по разному. Раз женщины потребляют меньше калорий, чем мужчины, значит им понадобиться меньше ресурсов. Отсюда следует, что у слабого пола больше шансов на выживание в условиях нехватки питательных веществ и успешного выполнения миссии.
Могут возникнуть проблемы и с вероятными поломками техники, для решения которых необходимо иметь хотя бы начальные навыки работы с космическими приборами, при обеспечении людей водой и продуктами, борьбой с пылью после прибытия на Марс.
Клонирование людей на Марсе
Журнал Space Weather опубликовал статью, согласно которой к тому моменту, когда с технической точки зрения будут возможны пилотируемые полеты на Красную планету, Солнечная система измениться настолько, что подобная экспедиция станет смертельно опасной для ее участников. Солнечная активность упадет настолько, что люди получат гораздо большие дозы радиоактивного облучения, чем рассчитывалось ранее. Радиация может не только повредить оборудование космического корабля, но и вызвать необратимые изменения в ДНК.
Нестандартное решение предложил главный инженер проекта Curiosity в Лаборатории реактивных двигателей НАСА Адам Штелцнер – первых колонистов Марса печатать на 3D-принтерах. Для этого следует вставить генетический код человека в геном бактерий. Ученные подтвердили практическую возможность такого построения ДНК. При этом бактерии отлично переносят космические полеты.
Таким образом, микроорганизмы могут стать носителями информации с генетическим кодом человека. Но как затем извлечь эту информацию и превратить в реального человека? Вот для этого и понадобяться 3D-принтеры.
На Земле уже научились печатать на таких принтерах органы и ткани человека. С развитием биоинженерии, генетики и 3D-печати создание живого организма на Марсе станет вполне реальной задачей. При этом использовать такую технологию куда более безопаснее, чем осуществлять космический полет людей с непредсказуемыми последствиями.
P.S. на ютубе есть об этом целый фильм.