Колонизация Марса

      Колонизация Марса — создание поселений людей на планете Марс. 

   Колонизация космоса — шаг для будущего человечества. Марс является центром  внимания как разнообразных предположений, так и серьёзных исследований в области возможных колоний. 

   Марс  — планета, путешествие к которой с Земли требует наименьших энергетических затрат, если не считать Венеры. Путешествие по самой экономичной полуэллиптической орбите требует около 9 месяцев полёта; с повышением начальной скорости время полёта быстро сокращается, поскольку уменьшается и длина траектории.

   Сходство  с Землёй

• Марсианские сутки составляют 24 часа 39 минут 35,244 секунды, что очень близко к земным.
• Площадь поверхности Марса составляет 28,4 % земной — чуть меньше площади суши на Земле (которая составляет 29,2 % от всей земной поверхности).
• Наклон оси Марса к плоскости эклиптики составляет 25,19°, а земной — 23,44°. В результате этого на Марсе, как на Земле, есть смена времён года, хотя она и происходит почти в два раза дольше, поскольку марсианский год в 1,88 раза длиннее земного.
• У Марса есть атмосфера. Несмотря на то, что её плотность составляет всего 0,007 земной, она даёт некоторую защиту от солнечной и космической радиации, а также была успешно использована для аэродинамического торможения космического летательного аппарата.
• Недавние исследования НАСА подтвердили наличие воды на Марсе[1]. Таким образом, условия на Марсе, похоже, достаточны для поддержания жизни.
• Параметры марсианского грунта (соотношение pH, наличие необходимых для растений химических элементов, и некоторые другие характеристики) близки к земным, и на марсианской почве теоретически можно было бы выращивать растения[2].

   Различия

• Сила тяжести на Марсе примерно в 2,63 раза меньше, чем на Земле (0,38 g). До сих пор неизвестно, достаточно ли этого, чтобы избежать проблем, связанных с невесомостью.
• Температура поверхности Марса гораздо ниже земной. Максимальная отметка составляет +30 °C (в полдень, летом на экваторе), минимальная — −123 °C (зимой на полюсах). При этом температура приповерхностного слоя атмосферы — всегда ниже нуля.
• На поверхности Марса нет воды в жидком агрегатном состоянии.
• В силу того, что Марс находится дальше от Солнца, количество достигающей его поверхности солнечной энергии примерно вдвое меньше, чем на Земле.
• Орбита Марса имеет больший эксцентриситет, что увеличивает годовые колебания температуры и количества солнечной энергии.
• Атмосферное давление на Марсе слишком мало, чтобы люди могли выжить без пневмокостюма. Жилые помещения на Марсе придётся оборудовать шлюзами, наподобие устанавливаемых на космических кораблях, которые могли бы поддерживать земное атмосферное давление.
• Марсианская атмосфера состоит в основном из углекислого газа (95 %). Поэтому, несмотря на её малую плотность, парциальное давление CO2 на поверхности Марса в 52 раза больше чем на Земле, что, возможно, позволит поддерживать растительность.
• У Марса есть два естественных спутника, Фобос и Деймос. Они гораздо меньше и ближе к планете, чем Луна к Земле. Эти спутники могут оказаться полезными при проверке средств колонизации астероидов.
• Магнитное поле Марса слабее земного примерно в 800 раз.
• Северный полюс на Марсе указывает на созвездие Лебедя, а не на Малую Медведицу.
• Обнаружение аппаратом Феникс, приземлившимся вблизи Северного полюса Марса в 2008 году, в грунте Марса перхлоратов ставит под сомнение возможность выращивания в марсианской почве земных растений без дополнительных экспериментов.

   Пригодность для освоения 

   Без защитного  снаряжения человек не сможет выжить на поверхности Марса и нескольких минут. Тем не менее, по сравнению с условиями на жарких Меркурии и Венере, холодных внешних планетах и лишённых атмосферы Луне и астероидах, условия на Марсе гораздо более пригодные для освоения. На Земле есть такие разведанные человеком места, в которых природные условия во многом похожи на марсианские. Атмосферное давление на высоте 34 668 метров — рекордная по высоте точка, которой достиг воздушный шар с командой на борту (май 1961 г.) — примерно соответствует давлению на поверхности Марса. Крайне низкие температуры в Арктике и Антарктиде сравнимы даже с самыми низкими температурами на Марсе. Также на Земле есть пустыни, схожие по виду с марсианским ландшафтом. 

   Основные  задачи

   Создание  атмосферы с таким давлением, при котором вода могла бы существовать в жидком виде.

   Повышение температуры в экваториальной части  планеты до +10-20 С (с помощью парникового  эффекта созданного перфторуглеродными соединениями)

   Создание  аналога озонового слоя для защиты от ультрафиолетового излучения

   Создание  биосферы

   Способы

   Наиболее  оптимальным представляется заселение поверхности Марса генно-модифицированными лишайниками чёрного цвета перерабатывающими марсианские минералы в газообразные фторуглеродные соединения.

   Бомбардировка поверхности Марса астероидами  из Главного пояса с целью, разогреть атмосферу и пополнить её водой и газами.

   Обрушение на поверхность Марса его спутников  Фобоса и Деймоса, с целью разогреть  атмосферу и пополнить её водой  и газами. 

   Следует отметить, что последние два из вышеприведённых способов требуют  основательных расчётов, направленных на изучение подобного воздействия на планету, её орбиту, скорость вращения и многое прочее, а уничтожение естественных спутников Марса вызовёт непредсказуемость накнона оси вращения планеты (так как Фобос и Деймос, в известной степени, играют роль балансира). 

   Наилучшие места для колонии тяготеют к  экватору и низменностям. В первую очередь это:

   впадина Эллада — имеет глубину 8 км, и  на её дне давление наивысшее на планете, благодаря чему в этой местности наименьший уровень фона от космических лучей на Марсе.

   Долина  Маринера — не столь глубока, как  впадина Эллада, но в ней наибольшие минимальные температуры на планете, что расширяет выбор конструкционных  материалов. 

   В случае терраформирования первый открытый водоём появится в долине Маринера. 

   Экономический потенциал колонизации  Марсf 

   Южное полушарие Марса расплавлению не подвергалось, в отличие от всей поверхности Земли — поэтому  горные породы южного полушария унаследовали количественный состав нелетучей компоненты протопланетного облака. По расчётам оно должно быть обогащено теми элементами (относительно Земли) которые на Земле «утонули» в её ядре при расплавлении планеты: металлы группы меди, железа и платиновые, вольфрам, рений, уран. 

   Вывоз на Землю рения, платиновых металлов, серебра, золота и урана имеет хорошие перспективы, но требует для реализации наличия поверхностного водоёма с жидкой водой для обогатительных процессов.

   Отсутствие  биосферы и высокий фон космических  лучей позволяют широкомасштабно применять термоядерные заряды для крупномасштабных изменений рельефа и вскрытия рудных тел.

   Малые относительно Земли масса и плотность  планеты позволят гораздо раньше, чем на Земле, реализовать космический  лифт (из современных массовых конструкционных  материалов), не дожидаясь создания длинных лент из графена или нанотрубок. Это приблизит стоимость доставки долгохранимого груза с Марса на Землю к межконтинентальным авиаперевозкам.

   Критика 

   Помимо  основных аргументов критики идеи колонизации  космоса человеком (см. Колонизация космоса), имеются и возражения, специфичные для Марса:

   На  Земле есть целый материк —  Антарктида — условия жизни на котором гораздо благоприятнее, чем на Марсе.

   У некоторых  вызывает беспокойство факт возможного «загрязнения» планеты земными формами жизни. Вопрос о существовании (в настоящее время или в прошлом) жизни на Марсе до сих пор не решён.

   Существует  мнение, что исследование Марса было бы экономичнее провести с использованием роботов. Но эта идея не исключает  возможности дальнейшей колонизации.

   Многие  предлагают Луну в качестве более  логичного места для основания  первой внеземной колонии. В дальнейшем эта база может быть использована для проведения экспедиций на Марс с участием человека.

   В качестве одного из основных аргументов против колонизации Марса приводится довод о его чрезвычайно малом ресурсе ключевых элементов, необходимых для жизни (в первую очередь это водород, азот, углерод).

   Слишком низкая температура поверхности  Марса и низкое давление атмосферы  заставляет искать выход в инновационных проектах систем жизнеобеспечения. Но, поскольку на земной поверхности не встречаются условия, сколько-нибудь близкие к марсианским, то проверить их экспериментально не представляется возможным. Это, в некотором отношении, ставит под сомнение практическую ценность большинства из них.

   Также не изучено долгосрочное влияние  марсианской силы тяжести на людей (все опыты проводились либо в  среде с земным притяжением, либо в невесомости). Степень влияния  гравитации на здоровье людей при  её изменении от невесомости до 1g не изучена. На земной орбите предполагается провести эксперимент («Mars Gravity Biosatellite») на мышах с целью исследования влияния марсианской (0,38g) силы притяжения на жизненный цикл млекопитающих.

   Вторая  космическая скорость Марса — 5 км/сек — довольно высока, хоть и в два раза меньше земной. Это повышает затраты на межпланетное перемещение грузов и затрудняет достижение уровня безубыточности колонии за счёт экспорта материалов.

   Вызывает  опасение также и психологический  фактор. Длительность перелета на Марс и дальнейшая жизнь людей в замкнутом пространстве на нём могут стать серьёзными препятствиями на пути освоения планеты.

   Также существенным недостатком Марса  является пыль, которая по размеру  крупинок напоминает муку самого мелкого помола и представляет опасность для здоровья людей.

   Некоторые другие сложности колонизации Марса  вытекают из существенных отличий этой планеты от Земли. 
 

   Напомним, что на сегодняшний день сделаны  два значительных открытия, которые, возможно, и стали решающими для интенсификации подготовки к колонизации.

      Первое — это фотографии разветвлённой  извилистой долины длиной в  сотни километров. На фотографии  отчётливо видны каналы, напоминающие  высохшие русла земных рек.

      Не исключено, что когда-то  температура и давление на планете могли быть выше и по поверхности Марса текли реки. Может быть, несколько миллиардов лет назад большая часть планеты была покрыта водой.

      Второе открытие — это данные  о наличии на поверхности Марса  больших запасов водорода, что может свидетельствовать о присутствии в недрах "красной планеты" большого количества замёрзшей воды. По разным данным, ледяные шапки на полюсах Марса содержат достаточно воды, чтобы покрыть планету слоем в 15 метров.