Статья обещает быть очень интересной, поэтому заваривайте чай или кофе, берите печенье с конфетками, а мы приступаем
Научная фантастика снова и снова говорила нам, что мы принадлежим к звёздам. Но прежде чем мы сможем построить эту огромную галактическую империю, нам нужно научиться выживать в космосе. К счастью, мы живем в Солнечной системе со множеством миров, больших и малых, которые мы можем использовать, чтобы стать космической цивилизацией.
Эта статья о колонизации внутренней части Солнечной системы, от крошечного Меркурия, самой маленькой планеты, до Марса, являющегося объектом пристального внимания Илона Маска и SpaceX.
В то время, когда я пишу это, человечество пытается колонизировать Солнечную систему исключительно на Земле. Мы исследовали каждую часть планеты, от Южного полюса до Севера, от огромных континентов до мельчайших островов. Есть несколько мест, которые мы еще не полностью колонизировали, и мы до этого доберемся.
Но когда дело доходит до космоса, мы предприняли лишь самые короткие и осторожные шаги. Было несколько временно обитаемых космических станций, таких как «Мир», «Скайлаб» и китайские станции Тяньгун.
Наша первая и единственная настоящая колонизация космоса - это Международная космическая станция, построенная в сотрудничестве с НАСА, ЕКА, Российским космическим агентством и другими странами. Эта станция была постоянно заселена со 2 ноября 2000 года.
Прежде чем мы поговорим о местах и способах, которыми люди могут колонизировать остальную часть Солнечной системы, важно поговорить о том, что нужно, чтобы добраться с места на место.
Чтобы попасть с поверхности Земли на орбиту вокруг нашей планеты, вам нужно двигаться боком со скоростью около 10 км / с. Это орбита, и сегодня мы можем сделать это только с помощью ракет. Попав на низкую околоземную орбиту или НОО, нужно использовать больше топлива, чтобы попасть в другие миры.
Если вы хотите отправиться на Марс, вам понадобится дополнительная скорость в 3,6 км / с, чтобы избежать земного притяжения и отправиться на Красную планету. Если вы хотите попасть на Меркурий, вам понадобится еще 5,5 км / с. А если вы хотите полностью покинуть Солнечную систему, вам понадобятся еще 8,8 км / с. Нам всегда нужна ракета побольше.
Одна из наших основных целей исследования и колонизации Солнечной системы будет состоять в том, чтобы собрать воедино ресурсы, которые сделают будущую колонизацию и путешествия легче. Нам нужна вода для питья и разделить ее на части, чтобы кислород мог дышать. Мы также можем превратить эту воду в ракетное топливо. К сожалению, во внутренней Солнечной системе вода - труднодоступный ресурс, который будет высоко цениться.
Нам нужна твердая земля. Чтобы строить наши базы, добывать ресурсы, выращивать пищу и защищать нас от опасностей космической радиации. Чем больше гравитации, тем лучше, поскольку низкая гравитация размягчает наши кости, ослабляет мышцы и наносит нам вред, которого мы не до конца понимаем.
Каждый мир и место, которые мы колонизируем, будут иметь свои преимущества и недостатки. Давайте будем честными, Земля - лучшее место в Солнечной системе, на ней есть все, что мы когда-либо хотели и в чем нуждались. Во всей Солнечной системе будет чрезвычайно сложно колонизировать объекты в ней и обеспечить там полное самообеспечение но это возможно
Однако у нас есть одно огромное преимущество. Земля все еще здесь, мы можем вернуться, когда захотим. Открытия, сделанные на нашей родной планете, по-прежнему будут полезны человечеству в космосе посредством коммуникаций и даже 3D-печати. Как только производство станет достаточно сложным, открытие, сделанное в одном мире, можно будет массово производить на расстоянии половины солнечной системы с правильным сырьем.
Человечество научится делать то, что ему нужно, и где бы оно не находилось. Мы всегда этого достигали.
Меркурий - ближайшая планета от Солнца и одно из самых сложных мест, которые мы могли бы попытаться колонизировать. Поскольку он находится так близко к Солнцу, он получает огромное количество энергии. Днем температура может достигать 427 C, но без атмосферы, удерживающей тепло, ночные температуры опускаются до -173 C. Атмосфера практически отсутствует, гравитация Земли составляет 38%, а один солнечный день на Меркурии длится 176 Земные дни.
Однако у Меркурия есть некоторые преимущества. Его средняя плотность почти такая же, как у Земли, но из-за его меньшего размера это фактически означает, что он имеет более высокий процент металла, чем Земля. Меркурий будет невероятно богат металлами и минералами, которые понадобятся будущим колонистам по всей Солнечной системе.
С меньшей гравитацией и отсутствием атмосферы будет намного легче вывести этот материал на орбиту и по траекториям переноса в другие миры.
Но как мы можем там жить в суровых условиях на планете? Хотя поверхность Меркурия либо опаляется, либо замерзает, космический корабль НАСА MESSENGER обнаружил регионы планеты, которые находятся в вечной тени возле полюсов. На самом деле, кажется, что эти области покрыты водяным льдом, что удивительно для любого места, расположенного так близко к Солнцу.
Вы можете представить себе будущую среду обитания, скрюченную в этих кратерах, втягивающую солнечную энергию прямо из края кратера, используя резервуары водяного льда в качестве воздуха, топлива и воды.
Мощные роботы могут рыскать по поверхности Меркурия, собирая редкие металлы и другие минералы для отправки за пределы мира. Поскольку Меркурий купается в солнечных ветрах, он будет иметь большие запасы гелия-3, который будет полезен для будущих термоядерных реакторов. Со временем все больше и больше сырья Меркурия попадет в ресурсо-голодные колонии, разбросанные по всей Солнечной системе.
Также похоже, что по Меркурию разбросаны лавовые трубки, пустоты, вырезанные потоками лавы миллионы лет назад. С помощью роботов их можно было превратить в безопасные подземные жилища, защищенные от радиации, высоких температур и жесткого вакуума на поверхности.
Обладая достаточными инженерными способностями, будущие колонисты смогут создавать среды обитания на поверхности, где они захотят, используя тепловой экран в форме гриба для защиты колонии, построенной на сваях, чтобы не подпускать ее к солнечной поверхности.
Меркурий меньше Марса, но намного плотнее, поэтому у него примерно такая же гравитация, 38% земной. Теперь это может оказаться прекрасным местом, но если нам нужно больше, у нас есть возможность использовать центробежную силу для ее увеличения. Космические станции могут создавать искусственную гравитацию путем вращения, но вы можете комбинировать нормальную гравитацию с вращательной гравитацией, чтобы создать более сильное поле, чем у любого из них. Таким образом, стебель нашей среды обитания может иметь внутреннюю вращающуюся секцию с большей силой тяжести для тех, кто живет внутри нее.
Венера - вторая планета в Солнечной системе и злой близнец Земли. Несмотря на то, что её размер, масса и сила тяжести примерно такие же, как у нашей планеты, она слишком близко к Солнцу. Плотная атмосфера действует как одеяло, удерживая сильную жару, повышая температуру на поверхности до 462 C. Повсюду на планете 462 C, так что прохладнее некуда. Атмосфера из чистого углекислого газа в 90 раз толще Земли, что эквивалентно километру под океаном на Земле.
Вначале колонизировать поверхность Венеры невозможно. Как выжить и сохранять хладнокровие в густой ядовитой атмосфере, достаточно горячей, чтобы плавить свинец?
Одно из самых удивительных качеств Венеры заключается в том, что если вы попадете в верхние слои атмосферы, на высоте примерно 52,5 километра, давление и температура воздуха будут такими же, как на Земле. Предполагая, что вы сможете подняться над ядовитыми облаками серной кислоты, вы можете выйти за пределы плавучей колонии в обычной одежде, без скафандра. Однако вам понадобится источник пригодного для дыхания воздуха. Более того, пригодный для дыхания воздух - это подъемный газ в верхних слоях облаков Венеры. Вы можете представить себе будущую колонию, наполненную пригодным для дыхания воздухом, плавающую вокруг Венеры.
Поскольку гравитация на Венере примерно такая же, как на Земле, люди не страдают ни одним из побочных эффектов микрогравитации. Фактически, это может быть единственное место во всей Солнечной системе, кроме Земли, где нам не нужно учитывать низкую гравитацию.
Картина напоминает облачный город из 5 эпизода Звездных войн, не так ли? День на Венере невероятно длинный, 243 земных дня, поэтому, если вы все время будете оставаться на одном и том же месте, будет светло четыре месяца, а затем темно четыре месяца. На первый взгляд, это не идеально для солнечной энергии, но Венера вращается так медленно, что даже на экваторе вы можете опередить закат на быстрой прогулке.
Так что, если у вас есть плавающие колонии, потребуется очень мало усилий, чтобы постоянно оставаться на светлой или темной стороне, или рядом с сумеречной зоной. По сути, вы живете внутри дирижабля, поэтому он также может быть мобильным. А в дневное время потребуется всего несколько солнечных батарей, чтобы остаться впереди. А поскольку он расположен так близко к Солнцу, здесь много солнечной энергии.
Сама атмосфера, вероятно, послужит источником сырья. Углерод - основа всего живого на Земле. Он понадобится нам для еды и строительных материалов в космосе. Плавучие фабрики могли обрабатывать плотную атмосферу Венеры для извлечения углерода, кислорода и других элементов.
Термостойкие роботы могут быть спущены на поверхность для сбора минералов, а затем извлечены, прежде чем они выйдут из строя.
У Венеры действительно высокая гравитация, поэтому запуск ракет в космос из гравитационного колодца Венеры будет дорогостоящим. В течение более длительных периодов времени будущие колонисты могут построить большие солнечные зеркала, чтобы защитить себя от палящего зноя, и в конечном итоге даже начать охлаждение самой планеты.
Следующая планета от Солнца - Земля, лучшая планета Солнечной системы. Одно из самых больших преимуществ наших усилий по колонизации будет заключаться в том, чтобы увести тяжелую промышленность с нашей планеты в космос. Зачем загрязнять нашу атмосферу и реки, когда в космосе так много места.
Со временем все больше и больше ресурсов будет собираться за пределами мира, с орбитальной выработкой энергии, добычей астероидов и производством в условиях невесомости. Огромный гравитационный колодец Земли означает, что материалы лучше доставлять на Землю, а не в космос.
Однако нормальная гравитация, атмосфера и устоявшаяся промышленность Земли позволят нам производить более легкие высокотехнологичные товары, которые потребуются остальной части Солнечной системы для их собственных усилий по колонизации.
Но мы не полностью колонизировали саму Землю. Хотя мы расселились по суше, мы очень мало знаем о глубоком океане. Будущие колонии под океаном помогут нам больше узнать о самодостаточных колониях в экстремальных условиях. Океаны на Земле будут похожи на океаны на Европе или Энцеладе, и уроки, которые мы усвоим здесь, научат нас жить там.
Вернувшись в космос, мы колонизируем регион вокруг нашей планеты. Мы построим более крупные орбитальные колонии на низкой околоземной орбите, опираясь на уроки, полученные с Международной космической станции.
Один из важнейших шагов, которые нам необходимо предпринять, — это понять, как преодолеть изнурительные эффекты микрогравитации: размягчение костей, ослабленные мышцы и многое другое. Нам нужно усовершенствовать методы создания искусственной гравитации там, где ее нет.
Лучшая техника, которая у нас есть, — вращение космического корабля для создания искусственной гравитации. Как мы видели, вращая весь космический корабль или его часть, вы можете создать направленную наружу центробежную силу, имитирующую ускорение свободного падения. Чем больше радиус космической станции, тем комфортнее и естественнее ощущается вращение.
Низкая околоземная орбита также удерживает космическую станцию в пределах защитной магнитосферы Земли, ограничивая количество вредного излучения, которое будут испытывать будущие космические колонисты.
Полезны и другие орбиты, в том числе геостационарная орбита, которая находится примерно на 36 000 километров над поверхностью Земли. Здесь космические корабли вращаются вокруг Земли с той же скоростью, что и вращение Земли, а это означает, что станции появляются в фиксированных положениях над нашей планетой, полезных для связи.
Геостационарная орбита находится выше в гравитационном колодце Земли, что означает, что эти станции будут служить точками низкоскоростного прыжка для достижения других мест в Солнечной системе. Они также находятся за пределами атмосферного сопротивления Земли и не требуют орбитального ускорения, чтобы удерживать их на месте
Усовершенствуя орбитальные колонии вокруг Земли, мы разработаем технологии для выживания в глубоком космосе в любой точке Солнечной системы. Одна и та же общая технология будет работать везде, находимся ли мы на орбите вокруг Луны или за Плутоном.
Когда технология будет достаточно развита, мы сможем научиться строить космические лифты для транспортировки материала из гравитационного колодца Земли. Мы могли бы также построить пусковые петли, электромагнитные рельсотроны, которые запускают материал в космос. Эти пусковые системы также смогут подавать припасы по траекториям передачи из планеты на планету по всей Солнечной системе.
Земная орбита, близкая к родному миру, дает нам идеальное место для разработки и совершенствования технологий, необходимых нам, чтобы стать настоящей космической цивилизацией. Не нужно не только это,у нас есть Луна.
Конечно, Луна - единственный естественный спутник Земли, который вращается вокруг нас на среднем расстоянии около 400 000 километров. Почти в десять раз дальше геостационарной орбиты.
Луна требует поразительной скорости, чтобы достичь ее с низкой околоземной орбиты. Это близко, но дорого добраться, говоря о толчке.
Но тот факт, что это близко, делает Луну идеальным местом для колонизации. Это близко к Земле, но это не Земля. Он безвоздушный, залит вредным излучением и имеет очень низкую гравитацию. Это место, где человечество научится выживать в суровых условиях космоса.
Но у Луны все еще есть ресурсы, которые мы можем использовать. Лунный реголит, измельченная скалистая поверхность Луны, можно использовать в качестве бетона для создания конструкций. Космический аппарат обнаружил большие залежи воды на полюсах Луны в ее постоянно затененных кратерах. Как и в случае с Меркурием, это идеальное место для колоний.
Наш космический аппарат также сделал снимки отверстий в подземных лавовых трубах на поверхности Луны. Некоторые из них могут быть гигантскими, даже в километры. Внутри некоторых из этих лавовых трубок можно было бы разместить огромные города, чтобы было свободное место.
Гелий-3 из Солнца падает на поверхность Луны, осаждается солнечным ветром Солнца, который можно добывать с поверхности и обеспечивать источник топлива для лунных термоядерных реакторов. Это изобилие гелия может быть экспортировано в другие места Солнечной системы.
Обратная сторона Луны постоянно скрыта от наземных радиосигналов и может стать идеальным местом для гигантской радио обсерватории. Телескопы огромных размеров можно было построить при гораздо меньшей лунной гравитации.
Мы кратко говорили о наземном космическом лифте, но лифт на Луне имеет еще больший смысл. Благодаря более низкой гравитации вы можете поднимать материал с поверхности на лунную орбиту с помощью кабелей, изготовленных из материалов, которые мы производим сегодня, таких, как зилон или кевлар.
Одна из самых больших угроз на Луне - это сам пыльный реголит. Без какого-либо выветривания на поверхности эти частицы пыли остры как бритва и проникают во все. Лунным колонистам потребуются очень строгие правила, чтобы не допускать попадания лунной пыли в их механизмы, особенно в их легкие и глаза, иначе это может нанести непоправимый ущерб.
Будущее человечества будет включать колонизацию Марса, четвертой планеты от Солнца. На первый взгляд, у Марса много интересного. День на Марсе лишь немногим длиннее дня на Земле. Он получает солнечный свет, не фильтруемый тонкой марсианской атмосферой. На полюсах и под поверхностью планеты есть отложения водяного льда.
Марсианский лед будет ценен, его будут собирать с планеты и использовать в качестве пригодного для дыхания воздуха, ракетного топлива и воды, чтобы колонисты могли пить и выращивать пищу. Марсианский реголит можно использовать для выращивания пищи. В нем действительно есть токсичные перхлораты, но их можно просто смыть.
Более низкая гравитация на Марсе делает его еще одним идеальным местом для космического лифта, перевозящего товары вверх и вниз с поверхности планеты.
В отличие от Луны, Марс имеет выветренную поверхность. Хотя красная пыль планеты попадет повсюду, она не будет токсичной и опасной, как на Луне.
Как и на Луне, на Марсе есть лавовые трубы, которые можно использовать в качестве предварительно выкопанных колоний, где марсиане могут жить под землей, защищенные от враждебной окружающей среды.
У Марса есть две большие проблемы, которые необходимо преодолеть. Во-первых, гравитация на Марсе составляет лишь треть гравитации на Земле, и мы не знаем, как это, возможно, повлияет на человеческий организм в долгосрочной перспективе.
Вторая большая проблема - это излучение Солнца и межзвездные космические лучи. Без защитной магнитосферы марсианские колонисты будут уязвимы для гораздо более высокой дозы радиации. Но тогда это та же проблема, с которой колонисты столкнутся где угодно во всей Солнечной системе.
Это излучение вызовет повышенный риск рака и может вызвать проблемы с психическим здоровьем с симптомами, похожими на слабоумие. Лучшее решение для борьбы с радиацией - заблокировать ее камнем, почвой или водой. А марсианским колонистам, придется провести большую часть своей жизни под землей и под куполами из слоёв метала и марсианской почвы
Помимо самого Марса, на Красной планете есть два небольших спутника - Фобос и Деймос. Они послужат идеальным местом для небольших колоний. У них такая же низкая гравитация, как у колоний астероидов, но они будут чуть выше гравитационного колодца Марса. Космические корабли будут путешествовать к марсианским спутникам и обратно, доставляя свежие припасы и отправляя марсианские товары в остальную часть Солнечной системы.
Мы еще не уверены, но есть хорошие признаки того, что у этих спутников может быть лед внутри, если это так, это отличный источник топлива и может значительно облегчить первоначальные поездки на Марс, позволив нам отправить первую экспедицию на эти спутники. Которые затем начинают производить топливо, которое будет использоваться для приземления на Марс, а также для того, чтобы покинуть Марс и вернутьсядомой.
По словам Илона Маска, если марсианская колония может достигнуть миллиона жителей, она будет самодостаточной и независимой. В этот момент у нас будет настоящая цивилизация Солнечной системы. Возможно, что Марс провозгласит себя отдельной нацией.
Это здорово, что через десятки, сотни лет, люди, которые родятся не на земле, назовут своё место домом.
