Когда будет колонизация марса. Покорители Красной планеты

Обозреватель сайт узнал, как может выглядеть первая марсианская колония, с какими проблемами придется столкнуться первым людям на Красной планете и как их решить. Среди главных задач - доставка людей на планету, выращивание еды, добыча воды и борьба с радиацией.

27 сентября 2016 года Элон Маск рассказал о планах по колонизации Марса и о системе межпланетной транспортировки людей. Первый корабль с колонистами может отправиться на Марс уже в 2023−2025 году. Но готово ли человечество к заселению красной планеты и какие технологии помогут людям выжить на расстоянии 225 млн километров от Земли?

Суровая красота

Элон Маск не зря выбрал Марс в качестве второго дома для землян - это наиболее подходящая для жизни планета в Солнечной системе. Правда, условия там суровые: атмосфера Марса на 96% состоит из углекислого газа, температура колеблется от +20 °C до −127 °C, а уровень радиации во много раз выше, чем в окрестностях Чернобыля. Зато на планете много воды и углекислого газа, из которых можно делать пригодный для дыхания воздух и топливо для космических кораблей. Сутки на Марсе длятся почти столько же, сколько и на Земле, и гравитация в несколько раз меньше земной.

Первое марсианское селфи Curiosity

Доставка людей на Марс

Первая проблема, которую предстоит решить SpaceX - это доставка людей на Красную планету. До Марса 400 миллионов километров, и пассажирам придется лететь восемь месяцев, чтобы туда добраться. При этом нужно вылететь в определенный период, когда Земля и Марс сблизятся на минимальное расстояние.

«До сих пор наши попытки долететь до Марса были довольно жалкими. И американцы, и русские, и европейцы, и японцы, и китайцы, и индусы отправили туда 44 ракеты, бóльшая часть из которых либо потерялась, либо сломалась. Только треть миссий на Марс были успешными», - пишет автор книги «Как мы будем жить на Марсе» Стефан Петранек.

У Маска пока тоже не все ладно с безопасностью полетов. Falcon 9 первого сентября 2016 года стала второй за историю коммерческих запусков SpaceX. Перед этим компания потеряла ракету и груз для МКС в июне 2015 года - ракета взорвалась в воздухе из-за неполадок во второй ступени. Правда после этого SpaceX провела девять успешных запусков и у Маска есть еще время, чтобы проанализировать причины катастроф и избежать их в дальнейшем.

Сама схема полета на Марс будет выглядеть следующим образом: ракета с астронавтами поднимется на земную орбиту, после чего ее первая ступень вернется за Землю, в нее загрузят капсулу с топливом и снова отправят к ракете с астронавтами. После дозаправки корабль вновь вернет танкер с топливом на Землю и начнет свой путь в сторону Марса. По словам Маска, это будет самая крупная ракета из существующих - диаметр корабля составит 17 метров, а общая высота стартового комплекса - 122 метра.

В конце сентября 2016 года SpaceX успешно провела испытания метанового ракетного двигателя Raptor, который будет использоваться в системе межпланетных перелетов (ITS).

Маск планирует совершить первое беспилотное путешествие на Марс уже в 2018 году. После этого миссии на красную планету будут отправляться каждые два года в период максимального сближения планет. По оценкам NASA, этот проект обойдется Маску в $320 млн. Первые миссии будут беспилотными, люди полетят на Марс только через 8−10 лет в случае успешности тестовых полетов.

Что будут есть и пить марсианские колонисты

Вода стоит на первом месте в списке необходимых для выживания вещей, но доставлять ее с земли дорого и тяжело, поэтому колонистам придется добывать ее прямо на месте. Грунт на Марсе содержит до 60% воды, а по данным спутников многие кратеры имеют слои льда внутри. Ученые предполагают, что в дополнение к ледникам на Марсе могут течь и подземные воды. Правда, для их добычи потребуется специальное оборудование, которое остановит замерзание воды сразу же после того, как она поднимется на поверхность.


Снимок, сделанный Phoenix Lander в 2008 году. Белое вещество - это лед

Воду на Марсе можно добыть даже из атмосферы, которая часто имеет стопроцентную влажность. Осушитель воды был создан еще в 1988 году в Университете Вашингтона и может быть использован в суровых марсианских условиях.

Помимо воды, в NASA решили еще одну проблему - придумали, где взять воздух, которым будут дышать астронавты. Ученый Массачусетского технологического института (MIT) Майкл Хект разработал машину под названием Moxie - она всасывает марсианскую атмосферу и выкачивает кислород из углекислого газа. Следующий большой корабль NASA, запуск которого запланирован на 2020 год, будет оборудован одним из таких устройств. Тестовая версия Moxie сможет производить достаточно кислорода для обеспечения жизни одного человека.


С едой все несколько сложнее. По мнению Стефана Петранека, с помощью гидропоники (выращивании растений в воде с питательными веществами) можно будет получить не больше, чем 15−20% необходимой для пропитания астронавтов еды, остальную часть придется доставлять с Земли в высушенном виде.

Теоретически растения смогут расти в почве на основе марсианского грунта. Но ученые, изучившие образцы с марсоходов, пока что склоняются к выводу, что марсианская почва может оказаться слишком кислотной или слишком щелочной и потребует реабилитации и насыщения питательными веществами вроде азота. Поэтому на первых порах более надежным способом для выращивания растений станет гидропоника. При условии, что колонисты уже наладят добычу и хранение воды в жидком состоянии.


Биолог Анжело Вермюлен, проживший несколько месяцев в симуляторе марсианской среды на Гавайских островах, уверен, что первые посевы должны занимать мало места и быть максимально питательными. Например, это может быть фасоль или ставшая знаменитой после фильма «Марсианин» картошка. А вот зеленые салаты, укроп и петрушка станут для колонистов деликатесом - они малокалорийны и занимают много места.

Не стоит надеяться, что марсианские теплицы будут похожи на иллюстрации из советских журналов - скорее всего, они будут скрыты под толстым слоем почвы или в лавовых каналах, чтобы избежать воздействий губительной солнечной радиации.

Что касается удобрений для марсианских растений, то Джим Кливс из исследовательского института Blue Marble Space выразил мнение , что для подпитки почвы марсиане смогут использовать тела погибших на красной планете колонистов.

«Астронавты уже сейчас нарушают земные табу на тему отходов, употребляя переработанную мочу в качестве питьевой жидкости. Если нам удастся преодолеть табу смерти, активное компостирование человеческого тела будет не сильно отличаться от его захоронения в земле», - считает Джим.

Где жить

Следующий ключевой момент для выживания марсиан - это помещения, где они будут жить. Людям нужно будет защищаться не только от холода, но и от космической радиации. На Земле от излучения нас защищает плотная атмосфера и чем выше поднимаются люди, тем больше они подвержены воздействию космической радиации.

В отличии от Земли, на Марсе практически отсутствует магнитное поле и поселенцы получат немногим меньше радиации, чем в открытом межпланетном пространстве - от 400 до 900 миллизивертов облучения в год. Для сравнения, среднестатистический житель Земли в течении года накапливает в своем организме 3 миллизиверта, при 4000 мЗв развивается лучевая болезнь с большой вероятностью летального исхода, а 6000−7000 мЗв считается смертельной дозой.

Предварительные результаты радиационной обстановки на Марсе есть уже сейчас: так, марсоход Curiosity за 500 дней, проведенных на Марсе, получил суммарную дозу облучения в 1,01 зиверта. Но измерения Curiosity - не окончательные, так как радиационное окружение Марса может меняться в зависимости от солнечной активности как в большую, так и в меньшую сторону.

Из этого следует, что первые жилища колонистов, скорее всего, будут укрыты большим слоем реголита (марсианского грунта) или камня, или же вовсе закопаны под землю. Американский инженер и основатель «Марсианского общества» Роберт Зубрин допускает, что слой кирпичей из реголита в 3−4 метра толщиной сможет защитить людей от облучения.

Кстати, в NASA уже придумали технологию создания таких кирпичей - в агентстве собираются добавлять в них полимерный пластик и после этого засовывать в микроволновку. Многие сторонники колонизации Марса считают, что минералы с красной планеты могут годиться для производства пластмассы, также там можно добывать железо, медь и производить сталь. Но пока это все теория - на практике для этого понадобится огромное количество энергии и оборудования, доставка которого с Земли обойдется в десятки миллиардов долларов.

И, наконец, одежда. Профессор аэронавтики из Массачусетского технологического института уже более семи лет работает над созданием скафандра нового типа. Скафандр BioSuit по внешнему виду напоминает гимнастическое трико из многослойной ткани, плотно облегающей тело человека. В отличие от традиционного скафандра весом более 100 килограмм, BioSuit не сковывает движения космонавта, в нем можно даже ходить и бегать. А за счет давления на тело, BioSuit минимизирует атрофию мышц, вызванную длительным перелетом в условиях невесомости.


По замыслам Маска, марсианские колонисты не будут жить в информационном вакууме - он планирует подключить красную планету к земному интернету на высокой скорости. Для этого он намерен разместить на марсианской орбите несколько сотен спутников, которые будут связываться со спутниками на земной орбите и передавать через них данные. Маск оценивает стоимость проекта примерно в $10 млрд и планирует окупить его за счет прибыли от спутникового интернета на Земле.

Это только базовые вещи, благодаря которым человек может выжить на негостеприимной красной планете. Первые колонисты будут жить в спартанских условиях: с минимальным набором лекарств, обтираться влажными салфетками вместо душа и страдать от непривычной силы тяжести.

Дальнейшие прогнозы уходят уже в область полунаучной фантастики, ведь для сравнительно хорошей жизни понадобится терраформирование планеты, и здесь у человечества есть только предположения. Вот как описывает этот процесс в на Ted Стефен Петранек:

Для начала планету нужно нагреть. Марс невероятно холодный, потому что у него разреженная атмосфера. Ответ находится на южном и северном полюсах Марса, каждый из которых покрыт невероятным количеством замёрзшего углекислого газа - сухого льда. Если мы нагреем его, он испарится прямо в атмосферу и уплотнит атмосферу так, как он делает это на Земле.

И, как мы знаем, СО2 - это очень мощный парниковый газ. Я считаю, что нужно соорудить огромный солнечный парус и сфокусировать его - он работает как зеркало - на южном полюсе Марса. Так как планета вращается, этот парус нагреет весь сухой лёд, испарит его, и он выйдет в атмосферу. Это не займёт много времени: температура на Марсе начнёт расти меньше, чем через 20 лет.

В идеальный день на экваторе, в середине лета на Марсе температура может достигать 21 °C, но потом она падает до минус 40 °C ночью. То, к чему мы стремимся, - это быстрый парниковый эффект: температура поднимется достаточно, чтобы можно было увидеть, как весь лёд на Марсе - особенно подземный лёд - растает. Потом начнется магия.

Атмосфера станет толще, и всё наладится. Мы получим больше защиты от радиации, атмосфера будет согревать нас, согревать саму планету, мы получим проточную воду и сможем собирать урожаи. Потом пар пойдёт в воздух, формируя ещё один парниковый газ. На Марсе пойдут дождь и снег. И плотная атмосфера создаст достаточное давление, чтобы мы могли выбросить скафандры. Нам нужно всего 2,5 кг давления, чтобы выжить. Со временем Марс станет очень похож на Британскую Колумбию.

Что пить и чем дышать?

Проблемы жизнеобеспечения в Mars One и NASA собираются решать в рамках единого комплекса, который называется ECLSS (Система жизнеобеспечения и контроля окружающей среды). Вода на Марсе есть – в основном в виде льда, который сосредоточен в полярных шапках и под поверхностью.

Проект Mars One планирует добывать ее из грунта: вытапливать лед из почвы, конденсировать пар, а сухую почву возвращать на поверхность планеты. По расчетам, каждый марсоход будет способен доставлять 60 кг почвы за один раз, а один ECLSS – вырабатывать 365 кг кислорода и полторы тысячи литров воды за 365 дней.

Дистилляционная установка, использовавшаяся на МКС. На ее основе NASA разрабатывает часть ECLSS для Марса. Фото NASA.

Генерировать кислород для дыхания можно будет только из воды. В марсианской атмосфере он содержится в сверхмалом количестве – немногим более 0,1%.

Для того чтобы создать пригодный для дыхания воздух, нужен будет также азот. Организаторы миссии Mars One планируют добывать его из марсианской атмосферы, а затем закачивать в жилые помещения.

С источником электричества тоже более или менее определились: и SpaceX, и Mars One собираются использовать энергию, полученную от солнечных батарей. Однако никаких расчетов, сколько батарей необходимо для миссии, еще не озвучивали.

Схема производства кислорода и метана на Марсе (SpaceX). Кадр из презентации Илона Маска.

Питание колонизаторов

Возить еду с Земли – дорого и бесперспективно. Колония сможет существовать только в том случае, если сама будет обеспечивать себя едой. Однако земные растения не предназначены для выращивания в марсианской почве, что создает огромный простор для развития биотехнологий.

В программе Mars One идут эксперименты по выращиванию овощей в симуляторе марсианского грунта. К 2017 году биотехнологи проекта научились выращивать картофель, морковь, зеленый горошек, бобы, редис и помидоры.

Еще более приближенный к реальным условиям эксперимент по выращиванию картофеля провело NASA совместно с Международным центром картофеля (CIP): клубни высаживали при низком давлении, высоком уровне CO2 и солнечной радиации.

Росток картофеля в условиях, приближенных к марсианским. Кадр из видео CIP.

Выяснилось, что картошка на Марсе расти может, но почву нужно разрыхлить и удобрить. Основная задача биотехнологов на этом этапе – найти способы повысить урожайность в марсианском грунте.

Растениям необходимы питательные вещества, которые содержатся в органических отходах, но требуют переработки. Для этого Имперский колледж Лондона ведет эксперименты по выращиванию в марсианской почве бактерий, а в миссии Mars One работают с дождевыми червями, которые будут рыхлить почву и также перерабатывать удобрения.

Дождевые черви Lumbricus terrestris в эксперименте Mars One. Фото Mars One.

Скафандры

Атмосфера на Марсе есть, но состоит она преимущественно из углекислого газа и значительно более разрежена по сравнению с земной. Но скафандры, которые используются на МКС, для Марса не подойдут: они не предназначены для длительного пребывания и работы на поверхности другой планеты.

В NASA уже несколько лет ведется разработка новых костюмов. В них предусмотрены системы вывода углекислого газа и испарения воды. Последняя нужна для того, чтобы регулировать температуру тела марсонавта, а также генерировать воздух для дыхания.

Агентство параллельно разрабатывает два варианта скафандров: для работы на орбите (модель PXS) и на поверхности планеты (Z-2). Важная деталь этих костюмов – возможность настраивать длину плеча и обхват талии, чтобы скафандр плотно сидел на разных фигурах. Разработчики PXS подчеркивают, что «плечики» для него можно будет печатать на 3D-принтере прямо на орбите.

Прототипы скафандров для марсианской миссии (в центре и справа) в сравнении со скафандром, используемым на МКС (слева). Фото NASA.

Еще одна модель скафандра разработана в этом году группой ученых и студентов Калифорнийского университета в Беркли. Она предназначена специально для «синих воротничков» – тружеников, которые будут выполнять физическую работу. По заверению разработчиков, он выдержит ежедневную работу по 7-8 часов в условиях постоянно меняющейся погоды.

Технологически он отличается от разработок NASA: весь кислород находится под давлением в шлеме, изолированном уплотнителем на шее. Если в нижней части скафандра образуется брешь, у космонавта будет больше времени, чтобы ее заделать. Ну и работать удобнее, конечно.

Черновой прототип скафандра, разработанный в Университете Беркли. Фото из архива проф. Лоуренса Кузнеца.

Медицинские технологии

Скудный рацион питания, микрогравитация, длительное пребывание в тяжелых условиях и отсутствие врачей узкой специализации – вот что ждет колонизаторов на Марсе. По оценкам NASA, самыми распространенными проблемами у астронавтов станут травмы костей, атрофия мышц, проблемы с вестибулярным аппаратом и потеря зрения. Еще более сложной проблемой станет радиация – как минимизировать ее воздействие, пока не знает никто.

Диагностика на Марсе абсолютно немыслима без применения современных технологий – в первую очередь, высокоточных датчиков, которые смогут «снимать» сотни и тысячи показателей, анализировать большие объемы данных в динамике с учетом индивидуальных характеристик пациента. По счастью, именно сейчас подобные технологии на стыке медицины и Big Data начали развиваться у нас на Земле – правда, большинство из них еще не показали своей эффективности.

Жамиля Каменева, директор по развитию бизнеса и маркетингу Konica Minolta Business Solutions Russia:

Эти проблемы можно решить с помощью мобильных диагностических комплексов, карманных устройств и точной медицины. Уже сейчас появляются комплексные и компактные диагностические решения – от ультразвуковых систем до систем цифровой рентгенографии, которые собирают и анализируют медицинские данные пациента. Системы прогнозной аналитики позволят определить диагноз пациента (точность диагноза таких решений сейчас – уже около 75%, согласно данным BioMed Central), а интеллектуальный помощник типа Siri, Alexa или Cortana скорректирует лечение относительно индивидуальных характеристик больного.

Марсоходы

Первый марсоход NASA «Соджорнер», запущенный еще в 1996 году, был похож на солнечную батарею на колесиках. После него были «Спирит» и «Кьюриосити», гораздо более мощные и функциональные – но для колонизации не годятся и они. В новой миссии марсоходам отведена роль передвижного робота на все случаи жизни.

Таким представляют себе марсоход в миссии Mars One. Кадр из видео Mars One.

Миссия Mars One предполагает, что марсоход будет оборудован роботизированной рукой. Он поможет найти удачное место для поселения, измерит количество воды в грунте, развернет солнечные батареи, присоединит воздуховод системы жизнеобеспечения к жилым блокам и будет перетаскивать грунт для добычи воды. Пока ни NASA, ни SpaceX не представили новые версии марсоходов, а у Mars One готов лишь концепт – и он, если честно, совсем не впечатляет.

Артур Мурадян, исполнительный директор транспортной компании Traft:

Строительные технологии, освоенные на земле, не найдут применения на Марсе – здесь не будет такого разнообразия строительной техники и материалов. Для того чтобы поселенцам было где жить, проект Mars One планирует доставить на планету жилые блоки, собранные на Земле. Внутри них можно будет строить перегородки и этажи, выводить в нужных местах розетки, предусмотрены и «зоны влажности» – кухня и душ.

К разработке строительного материала присоединилось NASA. Летом агентство устроило конкурс на создание кирпичей из переработанного пластика с общим призовым фондом в 201 тысячу долларов. Шесть команд подготовили свои проекты кирпичей и распечатали их на 3D-принтере. Вот только от солнечной радиации на Марсе они не защитят.

Все миссии, объявившие свои программы по освоению Красной планеты, пока по-разному подходят к проблеме. Mars One сразу строит фантастические картины колонизации, SpaceX фокусируется на снижении стоимости «билета» на корабль, а NASA вообще собирается оставить своих астронавтов на орбите с возможностью «вылазок» на планету. Планы Роскосмоса пока выглядят самыми осторожными.

Госкорпорация подчеркивает, что ни к 2025, ни к 2030 году полеты на Марс не будут возможны: защиту от радиации, взлет и посадку нужно будет отработать на Луне. Но это неважно – главное, что люди снова обращают свои взгляды в космос.

Во время загрузки произошла ошибка.

Как бы парадоксально не звучало, наша Солнечная система для человека малоинтересна. Внутренние планеты представляют собой сочетание неудобных условий и отсутствие каких-либо интересных человечеству ресурсов, внешние же (от Юпитера и далее) не пригодны для колонизации вовсе, поскольку являются газовыми гигантами. Отдельный интерес могли бы представлять их спутники, но увы, их большая удалённость делает их также малопривлекательными.

Однако, человечеству всё же придётся расселяться по просторам нашей системы, чтобы элементарно выжить, поскольку ресурсы Земли не бесконечны. Для этого придётся все пригодные космические объекты в конце концов терраформировать, то есть создавать на них условия подобные земным в глобальном масштабе. Это необходимо, поскольку использование небольших баз для переселения туда жителей Земли нецелесообразно.

Возможно, через несколько тысяч лет, человечество сможет освоить «разборку на атомы» газовых гигантов, типа Юпитера и Сатурна, чтобы потом из их вещества делать огромные орбитальные станции или даже целые планеты. Однако, в ближайшее время, мы вынуждены будем ограничиться более простыми методами инженерии, аналогичными тем, которые применяем в повседневной жизни на Земле.

Если рассматривать внутренние планеты спутники: Меркурий, Вернеру, Марс и Луну то, первым, скорее всего, будет колонизирован Марс. Это имеет очень простое объяснение. Луна, несмотря на свою близость является объектом безжизненным и бедным, то есть не будет представлять для землян никакого интереса. Меркурий и Венера из-за условий на их поверхности, заключающихся в огромной температуре (а на Венере ещё и в давлении), возможно, даже в ближайшие тысячелетия колонизированы не будут. А вот Марс… Марс удивительно идеально подходит не просто для колонизации землянами, он подходит для полного преобразование его в некое подобие Земли. Что же делает его таким особенным?

Во-первых, он может иметь густую атмосферу наподобие земной. Первая космическая скорость на Марсе составляет 3.6 км/с; это означает, что гравитация Марса способна удержать возле себя атмосферу, не дав ей улететь в космос (у газов земной атмосферы скорость движения составляет около 2.5 км/с). Во-вторых, на Марсе обнаружена вода; огромное количеств водяного льда найдено не только в полярных ледниках Марса, но и под его песчаной поверхностью. Вода – основа нашей жизни, поэтому если она есть в больших количествах на Марсе, шансы его колонизации значительно возрастают. В-третьих, структура почвы Марса похожа на земные вулканические пески, то есть, как минимум, она нейтральна к флоре нашей планеты; следовательно, если в эту почву внести питательные вещества, то можно будет на Марсе и картофель выращивать. Ну, и небольшая изюминка на торте: сутки на Марсе, называемые «сол», имеют длительность всего лишь на двадцать минут меньше, чем на Земле, что будет представлять определенное удобство людям, живущим там.

Однако, всё это, возможно, будет когда-нибудь. В настоящее же время Марс являет собой весьма непривлекательное зрелище. Средняя температура на планете достигает -60°С, давление атмосферы в 100-200 раз меньше земного, а самым распространённым газом является углекислый. И, тем не менее, это лучшие условия для колонизации, которые есть у человечества. Отдельную проблему составляет отсутствие у Марса магнитного поля, что является причиной высокого уровня радиации на поверхности планеты; оптимальным решением этой проблемы является укрытие блоков модулей, в которых будут жить колонисты, слоем марсианского грунта.

Как будет происходить это процесс? Скорее всего, колонизация начнётся с постройки полностью автономной базы для живущих там людей. Даже с учётом всех благоприятных факторов, полёт на Марс с Земли нынешними средствами занимает от 2 до 4 месяцев при благоприятном расположении планет, случающимся раз в 2 года. Таким образом, необходимо изначально рассчитывать на то, что помощь с Земли в случае нештатной ситуации может прийти с серьёзным опозданием и надо быть, как минимум, готовым переждать достаточное длительное время в автономном режиме.

Основной задачей колонии на Марсе будет постоянный её рост, причём необходимо будет максимально локализовать добычу природных ресурсов и производство модулей станции из них, чтобы быть независимым от поставок сырья с Земли.

Отдельную проблему будет составлять выращивание пищи для всё разрастающегося населения колонии. Поскольку организовать цикл непрерывного круговорота питательных веществ (наподобие тех, которые существуют в экосистемах Земли) на первых этапах будет невозможно, не исключены некоторые неудобства в питании колонистов. Поэтому, вполне возможны варианты питания сублимированной пищей; не исключено использование в качестве еды «аминокислотного коктейля» или даже пищи промышленного производства. Последнему сейчас уделяют много внимание в Китае и Японии, поэтому анекдотическая «пластиковая каша» может стать вполне реальной вещью для космонавтов будущего. Если удастся реализовать в колонии полностью автономную систему питания, можно будет считать этот этап колонизации завершенным.

Когда население Марса превысит число, необходимое для организации крупного промышленного производства, начинается второй этап: постройка комплексов по обогащению атмосферы Марса кислородом и азотом. Таким образом, будут достигнуты условия, необходимые для существования человечества безо всяких защитных средств; с учётом удаленности Марса от Солнца, одного лишь слоя атмосферы будет достаточно для защиты поверхности от радиации.

Футурологи отводят на первый этап колонизации Марса около сотни лет, на второй – около тысячи. В исторических рамках это, конечно, пустяк, однако, хватит ли нам времени? Дело в том, что если человечество продолжит расти и развиваться подобными темпами, лет через 200 нас ожидает немилосердный конец в виде смерти от голода. И, можно сказать, что в настоящее время человечество ожидает серьёзный экзамен на выживание: сможет ли оно грамотно распорядится остатком ресурсов, чтобы выйти, наконец, из своей колыбели-Земли?

Колонизация Марса

Колонизация Марса - создание поселений людей на планете Марс .

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

Различия

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 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

Основные задачи

Способы

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

Mars One

Нидерландская компания Mars One собирается отправить человека на Марс в 2023 году. Это станет первым шагом на пути его колонизации. Согласно плану, первыми на Красную планету отправятся четыре человека, которые уже никогда не вернутся на Землю. Далее каждые два года на Марс будут прибывать по четыре новых члена зарождающейся колонии. По предварительным оценкам, отправка на Марс первых колонизаторов обойдется в $6 миллиардов. Чтобы окупить затраты, Mars One намерена привлечь телевидение, показав весь процесс, всю процедуру подготовки первого и последующих экипажей в прямом эфире. «Это будет феерическое зрелище, на фоне которого „Большой брат“ покажется лишь бледной тенью. Весь мир будет наблюдать и переживать эту поездку», цитирует The Huffington Post слова лауреата Нобелевской премии по физике Жерара Хоофта .

Несмотря на то что компания рассказала о своих планах только недавно, вынашиваются они с прошлого года. «Этот проект чуть ли не единственный способ осуществить мечту человечества в исследовании космического пространства . Это будет захватывающий эксперимент. Давайте начнем», призывает Хоофт. В рамках проекта Mars One в 2016 г. предполагает запустить на Марс спутник связи , а через два года отправить туда марсоход . Он подыщет подходящие места для колонии. К 2020 г. на Красную планету доставят все необходимое для жизнеобеспечения, а еще через три года подтянутся люди.

Столетний космический корабль

«Столетний космический корабль» (англ. Hundred-Year Starship ) - проект безвозвратного направления людей на Марс с целью колонизации планеты. Проект разрабатывает с 2010 года Исследовательский центр имени Эймса - одна из основных научных лабораторий НАСА . Основная идея проекта состоит в том, чтобы отправлять людей на Марс безвозвратно. Это приведет к значительному сокращению стоимости полета, появится возможность взять больше груза и экипаж. Дальнейшие полёты будут доставлять новых колонистов и пополнять их запасы.

Связь с Землёй

Задержка сигналов от Марса к Земле, обусловленная конечностью скорости света, исчисляется минутами. Световой сигнал будет идти от Марса до Земли от 3 до 22 минут в зависимости от расположения Марса и Земли в момент подачи сигнала. Однако использование электромагнитных волн (в том числе световых) не даёт возможности поддерживать связь с Землей напрямую (без спутника ретрансляции), когда планеты находятся в противоположных точках орбит относительно Солнца.

Возможные места основания колоний

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

В случае терраформирования первый открытый водоём появится в долине Маринера.

Колония (Прогноз)

Хотя до сих пор проектирование марсианских колоний не зашло дальше эскизов, из соображений близости к экватору и высокого атмосферного давления их обычно планируют основывать в разных местах долины Маринера. Каких бы высот в будущем ни достиг космический транспорт, законы сохранения механики определяют высокую цену доставки грузов между Землёй и Марсом, и ограничивают периоды полётов привязывая их к планетарным противостояниям. Высокая цена доставки и 26-месячные межполётные периоды определяют требования: 1) Гарантированное трёхлетнее самообеспечение колонии (дополнительные 10 месяцев на полёт и изготовление заказа). Его можно выполнить только накопив к первоначальному прилёту людей конструкции и материалы на территории будущей колонии. 2) Производство в колонии основных конструкционных и расходных материалов из местных ресурсов. Это означает необходимость создания цементного, кирпичного, ЖБИ-изделий, воздушного и водного производств, а также разворачивания чёрной металлургии, металлообработки и оранжерей. Экономия продуктов питания потребует вегетарианства. Вероятное отсутствие коксующихся материалов на Марсе потребует прямого восстановления оксидов железа электролизным водородом - и соответственно производства водорода. Пылевые бури могут на месяцы сделать невозможной солнечную энергетику, что при отсутствии природных топлив и окислителей делает единственной надёжной ядерную энергетику на Марсе. Крупномасштабное производство водорода и впятеро большее содержание дейтерия в льдах Марса по сравнению с земными приведёт к дешевизне тяжёлой воды, что при добыче урана на Марсе сделает самыми эффективными и рентабельными тяжеловодные ядерные реакторы. 3) Высокая научная или экономическая продуктивность колонии. Похожесть Марса на Землю определяет большую ценность Марса для геологии, и при наличии жизни - для биологии. Экономическая выгодность колонии возможна исключительно при обнаружении крупных богатых месторожений золота, платиноидов или драгоценных камней.

Критика

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

См. также

Примечания

Ссылки

Фильмография

  • «Место жительства - Марс» (англ. Living on Mars ) - научно-популярный фильм, снятый National Geographic в 2009 г.
Колонизация
Солнечной системы
Космос как
среда обитания
Ресурсы и энергетика

Wikimedia Foundation . 2010 .

Mars One - частный проект, о котором вы неоднократно слышали, руководимый Басом Лансдорпом и предполагающий полет на Марс с последующим основанием колонии на его поверхности и трансляцией всего происходящего по телевидению.


Эту статью вы прочитаете за 20 минут вместе с разглядыванием картинок.

План проекта

2011 - старт проекта, все поставщики оборудования подтверждают свою готовность принять участие;
2013 - начало международного отбора астронавтов;
2015 - начало технической и психологической подготовки отобранных 24 кандидатов, получение навыков выживания в изолированной среде и в условиях, приближенных к марсианским;
2018 - в мае будет запущена демонстрационная миссия: отправка посадочного модуля для проверки солнечных батарей, технологии извлечения воды из марсианского грунта, а также запуск коммуникационного спутника, который 24 часа в сутки, 7 дней в неделю будет передавать изображения, видео и другие данные с поверхности Марса;
2020 - запуск второго спутника связи на орбиту вокруг Солнца (точка L5, для обеспечения бесперебойного потока), оборудования для строительства колонии и беспилотного марсохода с прицепом, который выберет лучшее место для поселения и подготовит поверхность Марса для прибытия груза и размещения солнечных панелей;
2022 - в июле будет запущено 6 грузов: 2 жилых блока, 2 блока с системами жизнеобеспечения, 2 грузовых/складских блока;
2023 - в феврале грузы совершат посадку на Марс рядом с марсоходом, он начинает готовить базу для прибытия людей: доставляет блоки на выбранное место, активирует системы энергопитания и жизнеобеспечения, создающие запасы воды (3000 литров) и кислорода (120 кг);
2024 - в апреле-мае на орбиту Земли будут отправлены: транзитный модуль, корабль MarsLander (посадочный модуль) со «сборочным» экипажем на борту и 2 разгонных ступени. В сентябре первая четвёрка миссии сменяет «сборочный» экипаж и, после последней проверки системы на Марсе и транзитного модуля, состоится запуск первого пилотируемого корабля на Марс. Одновременно отправляется груз для обеспечения жизни второго экипажа;
2025 - в апреле первый экипаж в посадочном модуле высаживается на Марсе (транзитный останется летать по орбите вокруг Солнца). После восстановления и акклиматизации «поселенцы» установят дополнительные солнечные панели, соберут все модули, включая 2 жилых блока и 2 системы жизнеобеспечения для второго экипажа, в единую марсианскую базу и начнут обживать свой новый инопланетный дом;
2027 - в июле высадка следующей группы людей из 4 человек, новые модули, вездеходы и оборудование. И так каждые два года;
2035 - население колонии должно достигнуть 20 человек. (Источник: Mars One - Roadmap)

Отбор колонистов

Бас Лансдорп - соучредитель и руководитель проекта Mars One.
В 2013 году Mars One начали отбор будущих астронавтов, которые будут обучаться необходимым навыкам, будут проходить тесты на длительное нахождение в закрытом пространстве в симуляторах ракеты и колонии. В состав группы астронавтов обязательно будут входить оба пола. Минимальный возраст для подачи заявления на участие - 18 лет, максимальный - 65 лет; подать заявление могут граждане любых стран. Приоритет имеют высокообразованные, умные, здоровые люди с научно-техническим образованием. Заявки на участие начали приниматься в первом квартале 2013 года. Процедура подачи заявки является бесплатной, однако, для подтверждения серьезности намерений кандидата необходимо внести пожертвование в размере до 40 долларов США, в зависимости от государства, в котором живет человек. В июне 2013 на сайте проекта зарегистрировалось более 85 тысяч человек со всей Земли, выразив таким образом свое желание полететь на Марс, многие из них подали заявление на участие в отборе; в августе число желающих превысило 100 тыс. человек, а позднее составило более 165 тыс. Окончание первого этапа отбора планировалось на конец августа 2013 года. Затем, как заявляют на официальном сайте проекта, будут проведены локальные встречи с участниками, в их государствах. Окончательное решение о том, кто полетит на Марс, и о том, кто будет первым человеком, ступившим на Марс, оставлено зрителям (из науки делают шоу).

Тот самый Бас Лансдорп

Первый тур

9 сентября 2013 года руководители проекта Mars One сообщили о завершении первого тура сбора заявок на участие в опыте по колонизации Марса. За пять месяцев желание принять участие в миссии «невозвращенцев» выразили 202 586 человек из 140 стран мира.

Больше всего заявок поступило из США - 24 %. На втором месте находится Индия с 10 % от общего числа запросов, далее следуют: Китай (6 %), Бразилия (5 %), Великобритания (4 %), Канада (4 %), Россия (4 %), Мексика (4 %), Филиппины (2 %), Испания (2 %), Колумбия (2 %), Аргентина (2 %), Австралия (1 %), Франция (1 %), Турция (1 %), Чили (1 %), Украина (1 %), Перу (1 %), Германия (1 %), Италия (1 %) и Польша (1 %).

Из общего количества кандидатов отборочный комитет Mars One отберёт потенциальных поселенцев. Прошедшие первый тур получили уведомления об этом в январе 2014 года. В ближайшие два года будет проведено еще три дополнительных отборочных тура, и к 2015 году планируется отобрать 6-10 групп по четыре человека.

По результатам первого тура было отобрано 1058 (из более чем 200 000) человек из 107 стран. В том числе жители США - 297 человек, Канады - 75, Индии - 62, России - 52 человека. Из Польши первый этап отбора прошли 13 человек, из Украины 10, из Белоруссии 5 (трое мужчин и две женщины), из Литвы два, а из Латвии один.

Второй тур

30 декабря 2013 года Mars One анонсировал второй тур программы отбора космонавтов. Кандидаты, прошедшие во второй тур, прошли комплексное медицинское обследование и представили результаты отборочной комиссии Mars One до 8 марта 2014. По результатам мед. обследования из 1058 человек осталось 705 - из 99 стран. Из оставшихся кандидатов больше всего - жителей США - 204 человека, Канады - 54, Индии - 44, России - 36, Австралии - 27, Великобритании - 23. По уровню образования: 23 человека - младшие специалисты, 9 - юристы, 12 - медики, 253 - не имеют научной степени, 229 - бакалавры, 114 - магистры и 65 - кандидаты наук.

Также Mars One начинает работу по моделированию марсианской базы для будущих колонистов. Руководителем проекта назначен Кристиан фон Бенгтсон.

Техническая подготовка

2 астронавта должны быть специалистами в области использования и ремонта всего оборудования, чтобы быть в состоянии выявлять и решать технические проблемы.

2 астронавта получат обширную медицинскую подготовку, чтобы иметь возможность лечить как незначительные, так и серьезные проблемы со здоровьем, в том числе оказания первой помощи и использования медицинского оборудования, которое будет доставлено вместе с ними на Марс. Их обучение и подготовка займет все время между включением их в программу и отправкой на Марс.

1 человек будет тренироваться для исследования геологии Марса .

еще 1 получит опыт в экзобиологии, поиске жизни за пределами Земли и изучении влияния внеземной среды на живые организмы.
Другие специальности, такие как физиотерапия, психология и электроника, будут общими для всех астронавтов в каждой из начальных групп.

Полёт к Марсу

Полёт к Марсу: переходная орбита Гомана - Ветчинкина.
Подходящие сроки запусков к Марсу ограничены наиболее благоприятным взаимным расположением планет, и будут осуществляться по орбите Гомана - Ветчинкина (Гомановская траектория). Стартовое окно открывается каждые 2 года. Полёт пилотируемого корабля к Марсу займёт около 7 месяцев (~210 дней), для минимизации воздействия космического излучения на организмы членов экипажа. Грузовые миссии могут длиться и дольше, для экономии топлива.

Посадочный модуль

В начале 2014 года Mars One начала подготовку посадочного модуля, который отправится на Марс в рамках первого этапа первой частной миссии. Базой посадочного модуля Mars One станет посадочный модуль NASA Phoenix, который совершил посадку на Марс в 2008 году и был разработан и изготовлен компанией Lockheed Martin. Правда, состав научного оборудования модуля Mars One будет существенно отличаться от состава оборудования модуля Phoenix, и для модуля Mars One потребуется большее количество энергии. Это станет причиной того, что солнечные батареи нового модуля будут иметь большую площадь и несколько другую форму, нежели батареи модуля-предшественника.

Связь планируется осуществлять при помощи спутников, расположенных на орбите вокруг Солнца, Марса и Земли. Минимальное расстояние от Земли до Марса - 55 миллионов километров, максимальное - 400 миллионов километров, когда Марс не скрыт от Земли Солнцем. Скорость сигнала связи равна скорости света, минимальное время до прибытия сигнала - 3 минуты, максимальное - 22. Когда Марс скрыт от Земли Солнцем, связь невозможна. Будут доступны текстовые, аудио- и видеосообщения. Пользование Интернетом ограничено ввиду длительной задержки сигнала, однако предполагается наличие у колонистов сервера с презагруженными данными, которые они могут в любое время просматривать и которые должны временами синхронизироваться с земными. Жизнь колонистов будет транслироваться на Землю круглые сутки.

Радиация и облучение колонистов

Данные, полученные аппаратурой на борту транзитной капсулы, доставившей марсоход Curiosity, показали, что радиоактивное облучение для миссии постоянного поселения будет находиться в пределах установленных границ, принятых космическими агентствами.

Радиация на пути к Марсу

В исследованиях, опубликованных в журнале Science в мае 2013, подсчитано, что радиоактивное облучение за 360-дневный полёт туда и обратно составляет 662 +/- 108 миллизивертов (мЗв) - как измерения детектором радиоактивной экспертизы (RAD) (англ.). Исследования показывают, что 95 % радиации, принятой прибором RAD приходится на галактические космические лучи, от которых трудно защититься без использования непозволительно большой экранирующей массы. В 210-дневном путешествии поселенцы Mars One получат дозу радиации, равную 386 +/- 63 мЗв, учитывая за стандарт самые свежие данные измерений. Облучение будет ниже верхней границы принятых норм в карьере космонавтов: в Европейском, Российском и Канадском Космических Агентствах предел составляет 1000 мЗв, в НАСА - 600-1200 мЗв, в зависимости от пола и возраста.

Радиационное убежище в марсианской транзитной капсуле

На пути к Марсу команда будет защищена от солнечных частиц конструкцией космического корабля. Экипаж получит общую экранирующую защиту в 10-15 гр/см² для всего корабля в течение всего полёта. В случае солнечных вспышек или всплесков солнечной радиации этого экранирования будет недостаточно, и космонавты, получив сигнал от бортового дозиметрического контроля и системы тревожного оповещения, будут пережидать в более защищённой части корабля. Выделенное радиационное убежище будет окружено резервуаром с водой, что обеспечит дополнительную защиту на уровне 40 гр/см². Космонавтам следует ожидать всплески солнечной радиации в среднем 1 раз в 2 месяца - всего около 3 или 4 за всё время полёта, при этом каждый из них обычно длится не больше пары дней.

Радиация на Марсе

Марсианская поверхность получает больше радиации, чем земная, но и там радиация также в значительной мере блокируется. Радиоактивное облучение на поверхности - 30 мкЗв (микрозивертов) в час в период солнечного минимума, во время солнечного максимума доза эквивалентного облучения понизится на фактор два. (ДЛЯ ВАШЕГО ПОНИМАНИЯ: «В России требование обеспечить соблюдение годовой эффективной дозы 1 мЗв при проведении профилактических медицинских рентгенологических исследований, в том числе при проведении диспансеризации». Среднемировая доза облучения от рентгенологических исследований, накопленная на душу населения за год, равна 0,4 мЗв, однако в странах с высоким уровнем доступа к медобслуживанию (более одного врача на 1000 человек населения) этот показатель растёт до 1,2 мЗв.) Если поселенцы станут проводить около трёх часов из 3 суток на поверхности Марса вне жилого комплекса, их собственное облучение составит 11 мЗв в год. Жилые модули Mars One будут покрыты несколькими метрами почвы , что обеспечит надёжную защиту даже от галактического космического излучения. 5 метров грунта обеспечат защиту, идентичную земной атмосфере и эквивалентную экранированию 1000 гр/см². С помощью системы прогнозирования в убежище в жилых модулях можно будет избегать всплесков солнечной радиации.

Суммарное облучение

210-дневный полёт приведёт к облучению в 386 +/- 63 мЗв. На поверхности колонисты будут получать дозу радиации в 11 мЗв в год - в ходе их деятельности «под открытым небом». Это означает, что поселенцы смогут провести около шестидесяти лет на Марсе до превышения ограничений, принятых в ЕКА в их карьере космонавтов.

На этом месте можете налить себе чаю, дальше будет интереснее=)

Предполагаемая картина формирования жизни на Марсе


…и вид Марса после терраформирования:

Цели колонизации

В качестве целей колонизации Марса называются следующие:
-Создание постоянной базы для научных исследований самого Марса и его спутников, в перспективе - для изучения пояса астероидов и дальних планет Солнечной Системы.
-Промышленная добыча ценных полезных ископаемых.
-Решение демографических проблем Земли.
-«Колыбель Человечества» на случай глобального катаклизма на Земле.
Основным лимитирующим фактором является, прежде всего, крайне высокая стоимость доставки колонистов и грузов на Марс.

На текущий момент и ближайшее будущее, очевидно, актуальна только первая цель. Ряд энтузиастов идеи колонизации Марса считает, что при больших первоначальных затратах на организацию колонии в перспективе, при условии достижения высокой степени автономии и организации производства части материалов и предметов первой необходимости (прежде всего - кислород, вода, продукты питания) из местных ресурсов этот путь ведения исследований окажется в целом экономически эффективнее, чем отправка возвращаемых экспедиций или создание станций-поселений для работы вахтовым методом. Кроме того, в перспективе Марс может стать удобным полигоном для проведения масштабных научных и технических экспериментов, опасных для земной биосферы.

Что касается добычи полезных ископаемых, то, с одной стороны, Марс может оказаться достаточно богат минеральными ресурсами, причём из-за отсутствия свободного кислорода в атмосфере возможно наличие на нём богатых месторождений самородных металлов, с другой - на текущий момент стоимость доставки грузов и организации добычи в агрессивной среде (непригодная для дыхания разрежённая атмосфера и большое количество пыли) настолько велика, что никакое богатство месторождений не обеспечит окупаемости добычи.

Для решения демографических проблем потребуется, во-первых, переброска с Земли населения в масштабах, несопоставимых с возможностями современной техники (как минимум - миллионы человек), во-вторых - обеспечение полной автономии колонии и возможности более-менее комфортной жизни на поверхности планеты, для чего потребуется создание на ней пригодной для дыхания атмосферы, гидросферы, биосферы и решение проблем защиты от космического излучения. Сейчас всё это можно рассматривать лишь умозрительно, как перспективу на отдалённое будущее.

Пригодность для освоения

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.
Химический состав распространённых на Марсе минералов разнообразнее, чем у других небесных тел поблизости от Земли. По мнению корпорации 4Frontiers, их достаточно для снабжения не только самого Марса, но и Луны, Земли и астероидного пояса.
На Земле есть места, в которых природные условия похожи на марсианские. На экваторе Марса в летние месяцы бывает так же тепло (+20 °C) , как и на Земле. Также на Земле есть пустыни, схожие по виду с марсианским ландшафтом.

Различия с Землей

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 для здоровья, возникающих при невесомости.
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 пока не обнаружено 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. Вместе с разрежённой (в сотни раз в сравнении с Землёй) атмосферой это увеличивает количество достигающего его поверхности ионизирующего излучения.
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 либо без искусственного грунта.
Радиационный фон на Марсе в 2,2 раза превышает радиационный фон на Международной космической станции и приближается к установленным пределам безопасности для космонавтов.
Вода, вследствие низкого давления, закипает на Марсе уже при температуре +10 °C. Другими словами вода изо льда, минуя жидкое состояние, сразу же превращается в пар.

Принципиальная достижимость

Время полёта с Земли до Марса (при нынешних технологиях) составляет 259 суток по полуэллипсу и 70 - по параболе. В принципе, доставка на Марс необходимого минимума снаряжения и припасов на начальный период существования небольшой колонии не выходит за пределы возможностей современной космической техники, с учётом перспективных разработок, срок реализации которых оценивается в одно-два десятилетия. На текущий момент принципиальной нерешённой проблемой остаётся защита от излучений во время перелёта; в случае её решения сам перелёт (в особенности, если он будет производиться «в одну сторону») вполне реален, хотя и требует вложения огромных финансовых средств и решения целого ряда научных и технических вопросов различного масштаба.

При этом необходимо заметить, что «стартовое окно» для полёта между планетами открывается один раз в 26 месяцев . С учётом времени перелёта даже в самых идеальных условиях (удачное расположение планет и наличие транспортной системы в состоянии готовности) ясно, что в отличие от околоземных станций или лунной базы марсианская колония в принципе не будет иметь возможности получить оперативную помощь с Земли или эвакуироваться на Землю в случае возникновения нештатной ситуации, с которой невозможно справиться своими силами. Вследствие вышеизложенного, просто для выживания на Марсе колония должна иметь гарантированный срок автономии не менее трёх земных лет. С учётом возможности в течение этого срока самых различных нештатных ситуаций, аварий оборудования, природных катаклизмов ясно, что для обеспечения выживаемости колония должна иметь значительный резерв оборудования, производственных мощностей во всех отраслях собственной промышленности и, что на первых порах самое главное - энергогенерирующих мощностей, так как и всё производство, и вся сфера жизнеобеспечения колонии будет остро зависеть от наличия электроэнергии в достаточных количествах.

Условия обитания

Без защитного снаряжения человек не сможет прожить 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 Земли на высоте 34 668 метров - рекордная по высоте точка, которой достиг воздушный шар с командой на борту (4 мая 1961 г.) - приблизительно вдвое превышает максимальное давление на поверхности Марса.

Результаты последних исследований показывают, что на Марсе имеются значительные и при этом непосредственно доступные залежи водяного льда, почва, в принципе, пригодна для выращивания растений, а в атмосфере присутствует в достаточно большом количестве диоксид углерода. Всё это в совокупности позволяет рассчитывать (при наличии достаточного количества энергии) на возможность производства растительной пищи, а также добычи воды и кислорода из местных ресурсов, что значительно снижает потребность в технологиях замкнутого цикла жизнеобеспечения, который был бы необходим на Луне, астероидах или на удалённой от Земли космической станции.


Основные сложности

Главные опасности, подстерегающие космонавтов во время полета к Марсу и пребывания на планете, следующие:
-высокий уровень космической радиации.
-сильные сезонные и суточные колебания температуры.
-метеоритная опасность.
-низкое атмосферное давление.
-пыль с высоким содержанием перхлоратов и гипса.
-высочайшая сложность посадки на поверхность, включающая в себя как минимум четыре обязательных стадии:

торможение двигателями до входа в атмосферу
торможение об атмосферу
торможение двигателями в атмосфере
посадка на огромные сложные подушки безопасности или с помощью уникального крана

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.

Основные задачи для терраформирования Марса

Повышение давления атмосферы до уровня, при котором вода могла бы существовать в жидком виде - необходимое условие для создания биосферы земного типа. Это также резко снизит опасность для людей, так как позволит отказаться от скафандров, заменив их на высотно-компенсационный костюм и кислородный аппарат (при имеющемся давлении на поверхности Марса в случае серьёзного повреждения оболочки скафандра или разгерметизации убежища у человека практически нет шансов на спасение).
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.
Усиление магнитного поля планеты.
Создание и поддержание условий для работы терраформеров.
Селекционирование человека для способности адаптироваться к условиям Марса.

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.

Церера слева внизу

Вывод на орбиту спутника Марса массивного тела, астероида из Главного пояса (например, Весты) с целью активации эффекта планетарного «динамо», и усиления собственного магнитного поля Марса.

Веста, диаметр 530 км по длинной оси,

летает вокруг солнца между Марсом и Юпитером в Поясе астероидов

Изменение магнитного поля с помощью прокладки вокруг планеты кольца из проводника или сверхпроводника с подключением к мощному источнику энергии.
Взрыв на полярных шапках нескольких ядерных бомб. Недостаток метода - возможное радиоактивное заражение выделенной воды.
Помещение на орбиту Марса искусственных спутников, способных собирать и фокусировать солнечный свет на поверхность планеты для её разогрева.
Колонизация поверхности архебактериями и другими экстремофилами в том числе генно-модифицированными, для выделения необходимых количеств парниковых газов или получения необходимых веществ в больших объёмах из уже имеющихся на планете. В апреле 2012 г. Германский центр авиации и космонавтики сделал доклад о том, что в лабораторных условиях симуляции атмосферы Марса (Mars Simulation Laboratory) некоторые виды лишайников и цианобактерии после 34 дней пребывания приспособились и показали возможность фотосинтеза.
Способы воздействия, связанные с выводом на орбиту или падением астероида требуют основательных расчётов, направленных на изучение подобного воздействия на планету, её орбиту, скорость вращения и многое другое.

Необходимо отметить, что практически все вышеперечисленные действия по терраформированию Марса на текущий момент являются не более чем «мысленными экспериментами», так как в большинстве своём не опираются на какие-либо существующие в реальности и хотя бы минимально проверенные технологии, а по приблизительным энергозатратам многократно превышают возможности современного человечества. Например, для создания давления, достаточного хотя бы для выращивания в открытом грунте, без герметизации, наиболее неприхотливых растений, требуется увеличить имеющуюся массу марсианской атмосферы в 5-10 раз, то есть доставить на Марс либо испарить с его поверхности массу порядка 1017 - 1018 кг. Нетрудно посчитать, что, например, для испарения такого количества воды потребуется приблизительно 2,25*1012ТДж, что более чем в 4500 раз превышает всё современное ежегодное энергопотребление на Земле.

Связь с Землей

Для общения с потенциальными колониями может использоваться радиосвязь, которая имеет задержку 3-4 мин в каждом направлении во время максимального сближения планет (которое повторяется каждые 780 дней) и около 20 мин. при максимальном удалении планет. Задержка сигналов от Марса к Земле и наоборот обусловлена скоростью света. Однако использование электромагнитных волн (в том числе световых) не даёт возможности поддерживать связь с Землей напрямую (без спутника ретрансляции), когда планеты находятся в противоположных точках орбит относительно Солнца.

Возможные места основания колоний

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.

можете ткнуть на картинку ниже=)


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


Долина Маринера, 4500 км в длину, 210 в ширину и почти 11 км глубиной

В случае терраформирования первый открытый водоём появится в долине Маринера.

Колония (Прогноз)

Предполагаемый вид будущей колонии на Марсе


Хотя до сих пор проектирование марсианских колоний не зашло дальше эскизов, из соображений близости к экватору и высокого атмосферного давления их обычно планируют основывать в разных местах долины Маринера. Каких бы высот в будущем ни достиг космический транспорт, законы сохранения механики определяют высокую цену доставки грузов между Землёй и Марсом, и ограничивают периоды полётов привязывая их к планетарным противостояниям.

Высокая цена доставки и 26-месячные межполётные периоды определяют требования:
Гарантированное трёхлетнее самообеспечение колонии (дополнительные 10 месяцев на полёт и изготовление заказа). Его можно выполнить только накопив к первоначальному прилёту людей конструкции и материалы на территории будущей колонии.
Производство в колонии основных конструкционных и расходных материалов из местных ресурсов.
Это означает необходимость создания цементного, кирпичного, ЖБИ, воздушного и водного производств, а также разворачивания чёрной металлургии, металлообработки и оранжерей. Экономия продуктов питания потребует вегетарианства. Вероятное отсутствие коксующихся материалов на Марсе потребует прямого восстановления оксидов железа электролизным водородом - и, соответственно, производства водорода. Марсианские пылевые бури могут на месяцы сделать непригодной для использования солнечную энергетику, что при отсутствии природного топлива и окислителей делает единственно надёжной, на данный момент, только ядерную энергетику. Крупномасштабное производство водорода и впятеро большее содержание дейтерия во льдах Марса по сравнению с земными приведёт к дешевизне тяжёлой воды, что при добыче урана на Марсе сделает самыми эффективными и рентабельными тяжеловодные ядерные реакторы.

Высокая научная или экономическая продуктивность колонии. Похожесть Марса на Землю определяет большую ценность Марса для геологии , и при наличии жизни - для биологии. Экономическая выгодность колонии возможна исключительно при обнаружении крупных богатых месторождений золота, платиноидов или драгоценных камней.
Первая экспедиция должна еще разведать удобные пещеры, пригодные к герметизации и накачке воздуха для массового заселения городов строителями. Обживание Марса начнется из-под его поверхности.

Целью колонии нельзя считать лишь экономическую выгоду акционеров, но и путь к вечной жизни всей цивилизации.. И чем раньше человечество решится на колонизацию космоса, тем раньше будет освоена вся вселенная.
Другое действие от грот-колоний на Марсе будет в консолидации землян, подъем глобального осознания на Земле, планетарная синхронизация.

Физический образ человека перерождения поселенца - подсушенное от тройной потери веса тело, облегчение скелета и мышечной массы. Перемена походки, манер передвижения. Опасность набора веса. Смена режима питания к сокращению еды.
Питание колонистов может сместиться к молочно-кислому, продуктом от коров на местных гидропонных конвейерных пастбищах устроенных в шахтах.

Собрано из статей с любимой вики, иллюстрации взяты с сайтов интернета.

Снова для развития — скорость чтения взрослого человека 120-150 слов в минуту. В статье 4030 слов.