Колонизация Марса
Колонизация Марса — создание поселений людей на планете
Марс.
Колонизация космоса — важный 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. 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.
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 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;
- 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 сложности.
Главные опасности, подстерегающие
космонавтов во время полета к
Марсу и нахождение на планете, следующие:
- высокий уровень космической радиации;
- сильные сезонные и суточные колебания температуры;
- метеоритная опасность;
- низкое атмосферное давление.
Возможные физиологические
проблемы при нахождении на Марсе
у экипажа будут следующие:
- стресс;
- адаптация к марсианской гравитации;
- ортостатическая неустойчивость после посадки на планету;
- нарушения деятельности сенсорных систем;
- нарушения сна;
- снижение работоспособности;
- изменения метаболизма;
- отрицательные эффекты от воздействия космической радиации.
Способы терраформирования
Марса.
Терраформирова́ние (лат. terra — земля и forma — вид) — изменение
климатических условий планеты, спутника
или же иного космического тела для приведения
атмосферы, температуры и экологических
условий в состояние, пригодное для обитания
земных животных и растений.
Основные задачи:
а) Создание атмосферы с
таким давлением, при котором
вода могла бы существовать в жидком
виде;
б) Повышение температуры
в экваториальной части планеты
до +10° — +20°С (с помощью парникового
эффекта, созданного перфторуглеродными
соединениями);
в) Создание аналога озонового
слоя для защиты от ультрафиолетового
излучения;
г) Создание биосферы;
д) Создание и поддержание условий
для работы терраформеров.
Способы:
а) Управляемое обрушение
на поверхность Марса кометы, астероида
из Главного пояса (например Цереры) или
одного из спутников Юпитера, с целью разогреть
атмосферу и пополнить её водой и газами.
б) Взрыв на полярных шапках
нескольких ядерных бомб. Недостаток
метода — возможное радиоактивное
заражение выделенной воды.
в) Помещение на орбиту Марса
искусственных спутников, способных
собирать и фокусировать солнечный
свет на поверхность планеты для
её разогрева.
Следует отметить, что последние
два из вышеприведённых способов
требуют основательных расчётов,
направленных на изучение подобного
воздействия на планету, её орбиту,
скорость вращения и многое другое.
Но самой серьезной
проблемой на пути колонизации Марса
является отсутствие магнитного поля,
защищающего от солнечной радиации.
Для полноценной жизни на Марсе
без магнитного поля не обойтись.
Радиация
Магнитное поле Марса слабее
земного примерно в 800 раз. Вместе с
разрежённой атмосферой это увеличивает
количество достигающего его поверхности
ионизирующего излучения. Радиационные
измерения, проведённые американским
беспилотным космическим аппаратом
The Mars Odyssey, показали, что радиационный
фон на орбите Марса в 2,2 раза превышает
радиационный фон на Международной космической
станции. Средняя доза составила примерно
220 миллирада в день (2,2 миллигрея в день
или 0,8 грея в год). Объём облучения, полученного
в результате пребывания в таком фоне
на протяжении трёх лет, приближается
к установленным пределам безопасности
для космонавтов. На поверхности Марса
радиационный фон будет, скорее всего,
несколько ниже и может значительно изменяться
в зависимости от местности, высоты и локальных
магнитных полей. Жилые и рабочие помещения
можно будет экранировать с помощью марсианского
грунта, сильно понижая степень облучения
людей во время их пребывания внутри комплекса.
Периодические солнечные
протонные события (СПС) создают
гораздо более высокие дозы облучения.
Космонавтов на Марсе можно предупреждать
о СПС сенсорами, находящимися ближе
к Солнцу, чтобы они могли укрыться
во время этих событий. Некоторые
СПС, не замеченные околоземными датчиками,
были засечены электроникой The Mars Odyssey
с орбиты Марса, что позволяет сделать
предположение о направленности СПС. Из
этого предположения можно сделать вывод
о необходимости сети детекторов вокруг
Солнца для обеспечения своевременного
обнаружения всех опасных для Марса СПС.
Последний марсоход NASA — Mars
Science Laboratory — доставленный на Марс 6 августа
2012 года, оборудован специальным детектором
RAD, разработанным в целях оценки уровня
радиационного фона красной планеты.
Экономический потенциал
колонизации Марса
Южное полушарие Марса
расплавлению не подвергалась, в отличие
от всей поверхности Земли - поэтому
горные породы южного полушария унаследовали
количественный состав протопланетного
облака. По расчетам кора Южного полушария
должна быть обогащенной этими элементами
(относительно Земли) которые на Земле
«утонули» в ее 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 наличии поверхностного
водоема с жидкой водой для обогатительных
процессов.
Отсутствие биосферы и
высокий фон космических лучей
позволяют широкомасштабно применять
термоядерные заряды для крупномасштабных
изменений рельефа и раскрытия
рудных тел.
Малые относительно Земли масса
и плотность планеты позволят намного
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 с длительным сроком
хранения груза с Марса на Землю в стоимость
межконтинентальных авиаперевозок.
Критика
Помимо основных аргументов
критики идеи колонизации космоса
человеком, имеются и возражения,
специфичные для Марса:
- На Земле есть целый материк, условия жизни на котором гораздо благоприятнее, чем на Марсе — Антарктида.
- 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/с — довольно высока, хоть и в два раза меньше земной. Это повышает затраты на межпланетное перемещение грузов[источник не указан 183 дня] 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.