Когда я был в средней школе, мой учитель биологии показал нашему классу научно-фантастический фильм "Звёздный путь III: В поисках Спока".
Сюжет фильма увлёк меня, с его изображением "Проекта Генезис" — новой технологии, которая превращала мёртвый инопланетный мир в мир, наполненный жизнью.
После просмотра фильма наш учитель попросил нас написать эссе о такой технологии. Реалистична ли она? Этична ли она? И, следуя примеру Спока: логична ли она? Это задание оказало на меня огромное влияние.
Перенесёмся в настоящее время, и я инженер и профессор, занимающийся разработкой технологий для расширения человеческого присутствия за пределами Земли.
Например, я работаю над передовыми двигателями для космических кораблей, которые могут покидать земную орбиту. Я помогаю разрабатывать технологии лунного строительства для поддержки цели НАСА по долгосрочному присутствию человека на Луне. И я был в команде, которая показала, как печатать 3D-жилища на Марсе.
Для поддержания людей за пределами Земли потребуется много времени, энергии и воображения. Но инженеры и учёные уже начали решать множество проблем.
Частичный список: еда, вода, убежище, воздух
После Луны следующим логическим местом для проживания людей за пределами Земли является Марс.
Но возможно ли терраформировать Марс — то есть преобразовать его так, чтобы он напоминал Землю и поддерживал жизнь? Или это просто фантазии научной фантастики?
Для жизни на Марсе людям потребуется жидкая вода, еда, убежище и атмосфера с достаточным количеством кислорода для дыхания и достаточно плотная, чтобы удерживать тепло и защищать от радиации Солнца.
Но марсианская атмосфера почти полностью состоит из углекислого газа, с практически отсутствием кислорода. И она очень тонкая — всего около 1% плотности земной.
Чем менее плотная атмосфера, тем меньше тепла она может удерживать. Земная атмосфера достаточно плотная, чтобы удерживать достаточно тепла для поддержания жизни за счёт так называемого парникового эффекта.
Но на Марсе атмосфера настолько разреженная, что ночная температура регулярно падает до 150 градусов ниже нуля по Фаренгейту (-101 градус по Цельсию).
Итак, какой же лучший способ создать атмосферу на Марсе?
Хотя на Марсе сейчас нет активных вулканов — по крайней мере, насколько нам известно — учёные могли бы вызвать извержения вулканов с помощью ядерных взрывов. Газы, запертые глубоко в вулкане, высвободились бы и попали в атмосферу. Но этот план немного безумный, потому что взрывы также внесли бы в воздух смертельные радиоактивные материалы.
Лучше идея: перенаправление комет и астероидов, богатых водой, на столкновение с Марсом. Это также высвободило бы газы из-под поверхности планеты в атмосферу, а также высвободило бы воду, содержащуюся в кометах. НАСА уже продемонстрировало, что возможно перенаправлять астероиды, но для значительного эффекта потребуются довольно большие астероиды и много их.
Сделать Марс уютным
Есть множество способов нагреть планету. Например, гигантские зеркала, построенные в космосе и размещённые на орбите вокруг Марса, могли бы отражать солнечный свет на поверхность и нагревать её.
Одно из последних исследований предложило, чтобы колонисты на Марсе могли бы распространять аэрогель, ультралёгкий твёрдый материал, на поверхности планеты. Аэрогель действовал бы как изоляция и удерживал тепло. Это можно было бы сделать по всему Марсу, включая полярные шапки, где аэрогель мог бы растопить существующий лёд, создавая жидкую воду.
Для выращивания пищи нужна почва. На Земле почва состоит из пяти компонентов: минералов, органических веществ, живых организмов, газов и воды.
Но Марс покрыт слоем рыхлого, пылеобразного материала, называемого реголит. Представьте себе марсианский песок. Реголит содержит мало питательных веществ, недостаточно для здорового роста растений, и он содержит некоторые вредные химические вещества, называемые перхлоратами, которые используются на Земле в фейерверках и взрывчатых веществах.
Очистка реголита и превращение его в пригодный для использования будет нелёгкой задачей. Что нужно инопланетной почве, так это марсианское удобрение, возможно, созданное добавлением экстремофилов — устойчивых микробов, завезённых с Земли, которые могут выживать в самых суровых условиях. Также возможны генетически модифицированные организмы.
Через процесс фотосинтеза эти организмы начнут превращать углекислый газ в кислород. В конечном итоге, по мере того как Марс станет более пригодным для жизни земных организмов, колонисты смогут вводить более сложные растения и даже животных.
Обеспечение кислорода, воды и пищи в правильных пропорциях чрезвычайно сложно. На Земле учёные пытались смоделировать это в Биосфере-2, закрытой экосистеме, включающей океан, тропические и пустынные среды. Хотя все среды Биосферы-2 контролируются, даже там учёные изо всех сил пытаются добиться правильного баланса. Природа действительно знает, что она делает.
Дом на Марсе
Здания можно будет печатать на 3D-принтере; вначале их нужно будет герметизировать и защищать, пока Марс не приобретёт земные температуры и атмосферу. Программа НАСА по планетарным автономным строительным технологиям «От Луны к Марсу» исследует, как это сделать.
Существует множество других проблем. Например, в отличие от Земли, у Марса нет магнитосферы, которая защищает планету от солнечного ветра и космической радиации. Без магнитного поля слишком много радиации проникает через атмосферу, чтобы живые существа могли оставаться здоровыми. Существуют способы создания магнитного поля, но на данный момент наука находится на стадии гипотез.
Фактически, все описанные мной технологии намного превосходят нынешние возможности в масштабе, необходимом для терраформирования Марса. Их разработка потребует огромного количества исследований и денег, вероятно, гораздо больше, чем возможно в ближайшее время. Хотя устройство «Генезис» из «Звёздного пути III» могло терраформировать планету за считанные минуты, терраформирование Марса займёт столетия или даже тысячелетия.
И перед тем как люди начнут превращать Марс в другую Землю, нужно решить множество этических вопросов. Правильно ли вносить такие радикальные и постоянные изменения в другую планету?
Если всё это оставляет вас разочарованными, не переживайте. По мере того, как учёные создают инновации для терраформирования Марса, мы также будем использовать их для улучшения жизни на Земле. Помните, технологию, которую мы разрабатываем для печати 3D-жилищ на Марсе? В настоящее время я являюсь частью группы учёных и инженеров, использующих ту же технологию для печати домов здесь, на Земле — что поможет решить проблему нехватки жилья в мире.
