В 2004 году в США обсуждалась новая космическая инициатива. Планировалась пилотируемая миссия на Марс, а наша первая лунная база должна была быть отправлена и запущена к 2020 году. Она должна была стоить от 40 до 80 миллиардов долларов. Более поздние оценки предполагают, что стоимость должна была составить около половины триллиона долларов. Один из предлагаемых вариантов экономии — отправить пожилых людей, которые просто не вернутся обратно. Они создадут базу и проживут остаток своей жизни на Марсе.
НАСА провело более 1000 исследований потенциала миссии на Марс между 1950 и 2000 годами. В какой-то момент НАСА активно рассматривало возможность пилотируемой миссии на Марс.
Очевидно, что человечество не быстро движется к Марсу, но однажды это произойдет. Когда это произойдет, это будет просто короткое путешествие или что-то большее? Это будет почти пустая трата ресурсов, если отправиться туда только для того, чтобы установить флаг. Идея создания базы и даже колонизации планеты давно была мечтой. У Илона Маска есть план добраться туда и заселить планету к 2040-м годам. Он считает, что к тому времени там будет жить миллион человек. НАСА менее оптимистично и считает, что пилотируемая миссия к 2040-м годам, а не постройка целого города, более реалистична.
Но вопрос в том, сможем ли мы это сделать вообще? Как нам преодолеть многочисленные препятствия, которые делают заселение Марса гораздо более сложным, чем заселение какого-то нового уголка Земли?
Атмосфера на Марсе тонкая и негостеприимная, около 95% углекислого газа. Давление настолько низкое, что без защитного снаряжения кровь человека закипела бы. У Марса раньше было магнитное поле, как у Земли, но оно исчезло около 4 миллиардов лет назад. Это означает, что он больше не может удерживать атмосферу, подобную земной, потому что солнечные ветры стерли ее полностью. Гравитация на планете составляет около 38% от земной, поэтому она не может удерживать плотную атмосферу.
На Марсе есть вода, но она не течет свободно по поверхности, как на Земле. Нам пришлось бы приземлиться вблизи некоторых известных ресурсов и работать над ее сбором. Аналогично, выращивание растений на Марсе потребовало бы особых условий. Вы не можете просто посадить картофель в марсианскую почву. Планета холоднее Земли, ее температура едва превышает 20 °C в самые жаркие дни, но опускается до -25 °C в самые холодные. Она также получает гораздо меньше света для содействия фотосинтезу. Растения нужно будет выращивать в теплицах, которые требуют больше ресурсов и ухода.
Больше всего беспокоит то, что, поскольку у Марса нет атмосферной защиты, как у Земли, он постоянно подвергается бомбардировке космической радиацией. Любой, кто находится на поверхности, будет постоянно подвергаться ее воздействию, рискуя заболеть раком и другими заболеваниями. Эту проблему необходимо решить до того, как будет основано какое-либо долгосрочное поселение.
Так как же нам решить эти проблемы? К счастью для нас и еще большему счастью для первых людей, которые отправятся на Марс, у нас есть несколько решений.
Приглашаю в свой Телеграм-канал https://t.me/+2_mpnJYjogIxODRi
Постройка убежищ
Прежде чем что-либо будет сделано на Марсе, нужно место, где это будет сделано. Людям на Марсе нужно убежище. SpaceX уже некоторое время работает над планами купольных убежищ. Будущие марсиане не смогут просто использовать пиломатериалы или бетон, а с Земли можно привезти не так много тяжелых грузов.
Одна из идей для марсианских убежищ — хитин. Этот материал можно найти в грибах, а также в экзоскелетах насекомых и таких вещах, как чешуя рыб или ящериц. Исследователи могли бы привозить насекомых для получения белка и извлекать хитин, а затем смешивать его с марсианской почвой, чтобы сделать строительный материал. Используя только материалы, найденные на Марсе или являющиеся побочными продуктами вещей, которые есть у исследователей Марса, в результате получается соединение, очень похожее на бетон, но гораздо более легкое.
Из него можно не только делать строительные материалы, но и придавать ему форму чего угодно, даже инструментов. Он прочный, легкий и простой в изготовлении.
Другие планы, подразумевают использование 3D-печати. Принтеры можно отправлять перед пилотируемыми миссиями и устанавливать роботами. Одна компания уже предложила проект пятиэтажных сооружений, и их 3D-печать на Земле показала, что они знают, что делают.
Использование географии Марса также было предложено в качестве метода выполнения большой части тяжелой работы по строительству убежищ. Зачем строить целое сооружение, если можно использовать пещеру? Несколько пещер уже были определены в качестве потенциальных мест.
В том же ключе была предложена идея строительства под землей. Подземные сооружения также обеспечивают защиту от космической радиации, которая бомбардирует планету.
Приглашаю в свой Телеграм-канал https://t.me/+2_mpnJYjogIxODRi
Производство кислорода
Люди могут прожить без кислорода всего несколько минут, поэтому это самое важное, что нам нужно на Марсе. Кислородные баллоны на космическом аппарате весят более 500 тонн, и это как раз тот воздух, который им нужен для выживания во время путешествия. На марсианской миссии будет мало места для «лишнего» кислорода, скорее, его будет достаточно, чтобы установить его, прежде чем они начнут производить свой собственный.
НАСА создало машину под названием MOXIE (эксперимент по использованию ресурсов кислорода на Марсе), которая извлекает кислород из марсианской атмосферы. Они испытали ее на марсоходе Perseverance, и она успешно прошла множество испытаний. Машина извлекает молекулы кислорода из CO2 в марсианской атмосфере, чтобы получить пригодный для дыхания воздух путем электролиза. Этот кислород также можно использовать в качестве топлива.
В ходе испытаний она произвела достаточно воздуха, чтобы выжила небольшая собака. На самом деле, можно развернуть более мощные машины, чтобы обеспечить всех людей воздухом для дыхания на протяжении всего их пребывания.
Однако есть и другие способы сделать воздух пригодным для дыхания на Марсе. Если соленая вода, полная химикатов, называемых перхлоратами, которая была обнаружена на марсианских зондах, является признаком более обильных запасов воды, исследователи Марса могли бы приземлиться вблизи этих рек и извлечь из раствора большое количество кислорода и водорода, также используя электролиз. Это также произведет больше кислорода с меньшими затратами энергии.
Третий метод предполагает ту же самую работу, что и с MOXIE, только в этом случае вместо старомодного электролиза используется низкотемпературная плазма. Преимущество этого в том, что этот способ гораздо более энергоэффективен.
Если предположить, что к тому времени, как мы доберемся до Марса, воздух не будет проблемой, что нам делать с едой и водой?
Приглашаю в свой Телеграм-канал https://t.me/+2_mpnJYjogIxODRi
Получение еды и воды
На Марсе много льда на поверхности и под поверхностью. Этот лед можно использовать для производства питьевой воды. В таком виде вода будет токсичной, поэтому её нужно будет очищать перед употреблением, но у учёных есть планы на этот счет. Один из них включает внедрение полезных бактерий для потребления опасных перхлоратов и превращения воды в питьевую.
Чтобы производить воду для целой колонии, были предложены такие идеи, как создание гигантского микроволнового водоотделителя, который может работать внутри скважины во льду.
Как только ситуация с водой будет решена, учёные могут перейти к вопросу о том, как выращивать еду. Марсианская почва довольно токсична, поэтому решением могут стать такие вещи, как гидропонные сады. Но это не значит, что почва бесполезна. Цианобактерии могут расти на марсианской почве. Это удалит опасные перхлораты, но также обеспечит органический материал, необходимый для сельского хозяйства. По сути, это будет производить удобрения, в которых люди смогут начать выращивать еду на Марсе.
С удобрениями, полученными из бактерий или даже из отходов людей, фермы могут существовать в марсианских сооружениях. Можно использовать гидропонные сады, вертикальные фермы и все, что дает место для выращивания растений. Хотя кажется, что выращивать растения на негостеприимной планете может быть сложно, эксперты по сельскому хозяйству сравнивают это с выращиванием урожая в городе. Возможно, условия для этого не подходят, но вы можете приспособиться. В качестве бонуса растения также могут использоваться в качестве части переработки воды и производства кислорода.
Учёные работают над генетически модифицированными растениями, которые могли бы выжить в более суровых условиях Марса, в надежде увеличить производство продуктов питания, кислорода и даже лекарств для будущих марсиан.
Приглашаю в свой Телеграм-канал https://t.me/+2_mpnJYjogIxODRi
Защита от радиации
Итак, мы можем добраться до Марса, построить базу, наполнить ее кислородом и выращивать овощи, пока мы там. Что нам делать с опасной для жизни радиацией, которая непрерывно бьет по планете? Предполагается, что люди, направляющиеся на Марс, будут подвергаться воздействию радиации в 700 раз выше, чем на Земле. Корпускулярная радиация, самый опасный тип, исходит от далеких звезд и состоит из протонов, лишенных электронов и движущихся со скоростью, близкой к скорости света. Большинство из них — водород, но некоторые из них — гораздо более тяжелые элементы, такие как железо или уран.
Эти частицы проходят почти через все, с чем сталкиваются, включая космические корабли и людей. На своем пути через наше тело они могут повредить ДНК и клетки. Вы можете защититься от них, например, очень толстым свинцом, но его невозможно доставить на Марс. Другими вариантами могут быть использование чего-то вроде водорода в виде воды или пластмасс. Еще вариант — гидрогенизированные нанотрубки нитрида бора, которые достаточно легкие, чтобы вплетать их в ткань. Требуется дополнительная работа, чтобы определить целесообразность использования.
Один из возможных методов защиты людей от этих опасных частиц — это, по сути, создание силового поля. Хотя это звучит как научная фантастика, это то, что мы могли бы создать с помощью магнитного поля. Сверхпроводящие электромагниты, установленные вокруг марсианской базы, не дадут частицам проникнуть внутрь и нанести ущерб. Главным недостатком этой идеи является то, что мощность, необходимая для ее работы, непрактична.
До сих пор поиск практического способа преодоления проблемы радиации оказался одной из самых сложных задач для миссии на Марс. Есть несколько решений, но неизвестно, насколько они будут эффективны в долгосрочной перспективе.
Приглашаю в свой Телеграм-канал https://t.me/+2_mpnJYjogIxODRi
Можем ли мы терраформировать Марс?
Благодаря научной фантастике, идея терраформирования известна многим из нас, но логистика в реальной жизни далека от ясности. Никто никогда этого не делал и даже не пытался, поэтому мы летим вслепую во многих вопросах, и есть серьезные препятствия, которые нужно преодолеть.
Если вы хотите терраформировать Марс, ему нужна атмосфера. Как ее обеспечить, если ничто не удерживает объекты на месте? Вторая космическая скорость на Марсе составляет пять километров в секунду, поэтому очень трудно удержать что-либо привязанным к планете.
Один из планов сделать ее гостеприимной включает в себя выпуск наностержней железа и алюминия в атмосферу, которые будут действовать как парниковые агенты. Этот план повысит температуру почти до 25 °C и растопит ледяные шапки Марса, выпустив парниковые газы. Это займет годы и все равно только согреет планету, не создав воздуха или пригодной для использования почвы, но это шаг вперед.
Произвести кислород на Марсе было бы монументальной задачей. На Земле цианобактерии появились миллиарды лет назад, когда наша атмосфера состояла в основном из углекислого газа. Они начали выполнять фотосинтез для производства кислорода и сделали наш мир пригодным для жизни. Теоретически это может произойти на Марсе, но этот процесс занимает тысячи лет и требует более яркого света, чем на Марсе. Чтобы противостоять этому, были предложены некоторые альтернативные бактерии с низкой освещенностью.
Таяние ледяных шапок на Марсе может не обеспечить атмосферного давления, необходимого для того, чтобы жидкая вода оставалась на поверхности. Даже если мы используем ядерное оружие, чтобы расплавить их, как некоторые предлагали. Считается, что на Марсе просто недостаточно CO2 для этого.
Отсутствие магнитного поля означает, что любая созданная нами атмосфера снова исчезнет. Это означает либо повторное включение магнитного ядра планеты, что выходит за рамки любой известной технологии, либо создание искусственного магнитного поля в космосе. Но это также выходит за рамки современных технологий.
Если бы Марс можно было терраформировать, этот процесс вполне мог бы занять поколения. Тем, кто там жил, пришлось бы адаптироваться к миру с другим давлением и гравитацией. Для поддержания мышечной и костной массы потребуются ежедневные упражнения. Со временем марсиане адаптируются к новому миру и, скорее всего, никогда не смогут вернуться на Землю без появления серьезных проблем со здоровьем.
Но сейчас все это не имеет значения, потому что у нас нет почти никаких технологий, необходимых для надлежащего терраформирования планеты. Мы можем отправиться туда и строить, да, но жизнь на поверхности — это не то, что мы увидим в течение столетий, если вообще увидим.
Приглашаю в свой Телеграм-канал https://t.me/+2_mpnJYjogIxODRi