Идею терраформирования Марса выдвинули писатели-фантасты в 1940–1950-х годах. Еще тогда она казалась непростой задачей. С 1970-х годов ее всерьез рассматривают ученые, и раз за разом приходят к неутешительным выводам. Пока у человечества нет технологий и запасов энергии, которые помогут воплотить эту затею в жизнь. Однако, теоретические разработки в этом направлении проводятся.
В целом, процесс терраформирования Марса можно разделить на пять этапов. Первый этап описывает текущие условия на планете. Сейчас на Красной планете холодно, а атмосферное давление близко к нулю. Люди могут там находиться, только если используют громоздкие системы, которые поддерживают жизнь.
На втором этапе нужно поднять давление на поверхности выше тройной точки воды — это 6,1 миллибара при 0℃. При таких условиях на планете смогут одновременно существовать лед, жидкость и пар. Вода перестанет мгновенно испаряться в космос, что даст основу для следующих шагов.
Когда на планете появится жидкая вода, наступит третий этап. Инженеры предлагают строить большие теплицы, чтобы выращивать еду локально. Давление внутри рукотворных куполов составит около 100 миллибар. На Земле такие конструкции пришлось бы делать прочными, но на Марсе разница давлений снаружи и внутри наоборот поможет куполам не разрушаться. Эту технологию называют паратерраформированием. Со временем сеть теплиц сможет разрастись и укрыть планету целиком.
Четвертый этап наступит, когда глобальное давление на всем Марсе вырастет до 62,7 миллибара. При таком показателе кровь человека перестанет закипать на поверхности при температуре тела 37℃. Выходить наружу станет безопаснее.
Пятый и финальный шаг предполагает, что атмосферу сделают пригодной, чтобы люди дышали без скафандров. Для этого понадобится плотный азотный буфер, около 210 миллибар кислорода, общее давление в 500 миллибар и температура, сопоставимая с земной.
Чтобы пройти эти этапы, придется добавить на планету много газа. Например, чтобы увеличить давление всего на 1 миллибар, потребуется 3,89х10 в 15 степени килограммов газа. Это равно массе марсианского спутника Деймос. Чтобы получить атмосферу, которой можно дышать, понадобиться уже 10 в 18 степени килограммов. Столько весит спутник Сатурна Янус. В Солнечной системе летают сотни объектов такого размера. Один из них можно разрушить и направить газы на Марс.
Одного давления не хватит, поэтому параллельно нужно поднять среднюю температуру на 60℃. Это позволит льду стабильно таять. Ученые предлагают разные решения: распылить в воздухе наночастицы, чтобы они поглощали короткие волны, выбросить много углекислого газа или установить на орбите зеркала. Зеркала будут отражать солнечный свет и нагревать поверхность. Однако расчеты показывают, что площадь таких отражателей должна составить 70 миллионов квадратных километров. Промышленность Земли пока не может выпустить конструкции такого размера.
Чтобы люди смогли дышать, понадобится 8,2x10 в 17 степени килограммов кислорода. Проще всего добыть этот газ из воды. Когда кислород отделяют от водорода, часть массы теряется. Из-за этого самой воды потребуется немного больше: примерно 6 кубических метров на каждый квадратный метр марсианской поверхности. При этом на планете достаточно льда для такой задачи. Нужный объем составляет лишь 20% от доступных поверхностных запасов. Это значит, что людям не придется менять орбиты комет и сбрасывать их на Марс, чтобы получить океаны. Воду можно добыть прямо на месте.
Главная проблема во всем этом процессе — это энергия. Чтобы извлечь нужный объем кислорода из марсианского льда, требуется минимум 1,2x10 в 25 степени джоулей. Если выполнять эту работу 1000 лет, понадобится постоянная мощность в 380 тераватт. Это почти в 20 раз превышает энергию, которую вся Земля тратит за год. Человечество пока не умеет генерировать столько энергии.
Поэтому полное изменение планеты остается задачей для будущих поколений. А пока предлагается сосредоточиться на втором и третьем этапах — строить компактные теплицы со стабильными условиями внутри. Со временем люди смогут сделать планету похожей на Землю, если примут такое решение.
#космос #космический_полет #терраформирование #паратерраформирование #космический_корабль #Марс #солнечная_система #космонавт #астронавт #энергия