Перша інопланетна колонія огляд технологій, які дозволять людям добувати їжу та жити на Марсі
Оглядач vc.ru дізнався, як може виглядати перша марсіанська колонія, з якими проблемами доведеться зіткнутися першим людям на Червоній планеті та як їх вирішити. Серед головних завдань – доставка людей на планету, вирощування їжі, видобуток води та боротьба з радіацією.
Сувора краса
Елон Маск не дарма вибрав Марс як другий будинок для землян - це найбільш підходяща для життя планета в Сонячній системі. Щоправда, умови там суворі: атмосфера Марса на 96% складається з вуглекислого газу, температура коливається від +20 °C до -127 °C, а рівень радіації у багато разів вищий, ніж на околицях Чорнобиля. Зате на планеті багато води та вуглекислого газу, з яких можна робити придатне для дихання повітря та паливо для космічних кораблів. Доба на Марсі триває майже стільки ж, скільки і на Землі, і гравітація в кілька разів менша за земну.
Доставка людей на Марс
Перша проблема, яку потрібно вирішити SpaceX, - це доставка людей на Червону планету. До Марса 400 мільйонів кілометрів і пасажирам доведеться летіти вісім місяців, щоб туди дістатися. При цьому потрібно вилетіти у певний період, коли Земля та Марс зблизяться на мінімальну відстань.
Сама схема польоту на Марс виглядатиме так: ракета з астронавтами підніметься на земну орбіту, після чого її перший ступінь повернеться за Землю, до неї завантажать капсулу з паливом і знову відправлять до ракети з астронавтами. Після дозаправки корабель знову поверне танкер із паливом на Землю і почне свій шлях у бік Марса. За словами Маска, це буде найбільша ракета з існуючих — діаметр корабля становитиме 17 метрів, а загальна висота стартового комплексу — 122метри.
Маск планує здійснити першу безпілотну подорож на Марс вже 2018 року. Після цього місії на червону планету вирушатимуть кожні два роки в період максимального зближення планет. За оцінками NASA, цей проект коштуватиме Маску $320 млн. Перші місії будуть безпілотними, люди полетять на Марс лише через 8-10 років у разі успішності тестових польотів.
Що будуть їсти та пити марсіанські колоністи
Вода стоїть на першому місці у списку необхідних для виживання речей, але доставляти її із землі дорого і важко, тому колоністам доведеться видобувати її прямо на місці. Ґрунт на Марсі містить до 60% води, а за даними супутників багато кратерів мають шари льоду всередині. Вчені припускають, що на додаток до льодовиків на Марсі можуть текти і підземні води. Щоправда, для їх видобутку знадобиться спеціальне обладнання, яке зупинить замерзання води відразу після того, як вона підніметься на поверхню.
Воду на Марсі можна видобути навіть із атмосфери, яка часто має стовідсоткову вологість. Осушувач води був створений ще 1988 року в Університеті Вашингтона і може бути використаний у суворих марсіанських умовах.
Крім води, в NASA вирішили ще одну проблему — вигадали, де взяти повітря, яким дихають астронавти. Вчений Массачусетського технологічного інституту (MIT) Майкл Хект розробив машину під назвою Moxie - вона всмоктує марсіанську атмосферу та викачує кисень із вуглекислого газу. Наступний великий корабель NASA, запуск якого запланований на 2020 рік, буде обладнаний одним із таких пристроїв. Тестова версія Moxie зможе виготовляти достатньо кисню для забезпечення життя однієї людини.
З їжею дещо складніше. На думку Стефана Петранека, за допомогою гідропоніки(Вирощуванні рослин у воді з поживними речовинами) можна буде отримати не більше, ніж 15-20% необхідної для харчування астронавтів їжі, решту доведеться доставляти із Землі у висушеному вигляді.
Теоретично рослини зможуть рости у ґрунті на основі марсіанського ґрунту. Але вчені, які вивчили зразки з марсоходів, поки що схиляються до висновку, що марсіанська грунт може виявитися занадто кислотним або занадто лужним і вимагатиме реабілітації та насичення живильними речовинами на кшталт азоту. Тому спочатку більш надійним способом для вирощування рослин стане гідропоніка. За умови, що колоністи вже налагодять видобуток та зберігання води у рідкому стані.
Біолог Анжело Вермюлен, який прожив кілька місяців у симуляторі марсіанського середовища на Гавайських островах, упевнений, що перші посіви мають займати мало місця та бути максимально поживними. Наприклад, це може бути квасоля або картопля, що стала знаменитою після фільму «Марсіанін». А ось зелені салати, кріп та петрушка стануть для колоністів делікатесом – вони малокалорійні та займають багато місця.
Не варто сподіватися, що марсіанські теплиці будуть схожі на ілюстрації з радянських журналів — швидше за все вони будуть приховані під товстим шаром ґрунту або в лавових каналах, щоб уникнути впливу згубної сонячної радіації.
Що стосується добрив для марсіанських рослин, то Джим Клівс із дослідницького інституту Blue Marble Space висловив думку, що для підживлення ґрунту марсіани зможуть використовувати тіла загиблих на червоній планеті колоністів.
«Астронавти вже зараз порушують земні табу на тему відходів, вживаючи перероблену сечу як питну рідину. Якщо нам вдасться подолати табу смерті, активне компостування людськоготіла не сильно відрізнятиметься від його поховання в землі», — вважає Джим.
Наступний ключовий момент для виживання марсіан – це приміщення, де вони житимуть. Людям потрібно буде захищатись не тільки від холоду, а й від космічної радіації. На Землі від випромінювання нас захищає щільна атмосфера і чим вище піднімаються люди, тим більше вони піддаються впливу космічної радіації.
На відміну від Землі, на Марсі практично відсутнє магнітне поле і поселенці отримають трохи менше радіації, ніж у відкритому міжпланетному просторі – від 400 до 900 мілізівертів опромінення на рік. Для порівняння, середньостатистичний житель Землі протягом року накопичує в своєму організмі 3 мілізіверти, при 4000 мЗв розвивається променева хвороба з великою ймовірністю летального результату, а 6000-7000 мЗв вважається смертельною дозою.
Попередні результати радіаційної обстановки на Марсі є вже зараз: так, марсохід Curiosity за 500 днів, проведених на Марсі, отримав сумарну дозу опромінення 1,01 зіверта. Але виміри Curiosity — не остаточні, тому що радіаційне оточення Марса може змінюватися в залежності від сонячної активності як у більшу, так і меншу сторону.
З цього випливає, що перші житла колоністів, швидше за все, будуть укриті великим шаром реголіту (марсіанського грунту) або каменю, або зовсім закопані під землю. Американський інженер і засновник «Марсіанського товариства» Роберт Зубрін припускає, що шар цегли з реголіту завтовшки 3-4 метри зможе захистити людей від опромінення.
До речі, у NASA вже вигадали технологію створення такої цеглини — в агентстві збираються додавати в них полімерний пластик і після цього засовувати в мікрохвильову піч. Багато прихильників колонізації Марса вважають, що мінерали зчервоної планети можуть годитися для виробництва пластмаси, також там можна добувати залізо, мідь та виробляти сталь. Але поки це все теорія — на практиці для цього знадобиться величезна кількість енергії та обладнання, доставка якого із Землі коштуватиме десятки мільярдів доларів.
І, зрештою, одяг. Професор аеронавтики з Массачусетського технологічного інституту вже понад сім років працює над створенням нового скафандра типу. Скафандр BioSuit на вигляд нагадує гімнастичне трико з багатошарової тканини, що щільно облягає тіло людини. На відміну від традиційного скафандра вагою понад 100 кілограмів, BioSuit не сковує руху космонавта, в ньому можна навіть ходити і бігати. А за рахунок тиску на тіло BioSuit мінімізує атрофію м'язів, викликану тривалим перельотом в умовах невагомості.
За задумами Маска, марсіанські колоністи не житимуть у інформаційному вакуумі — він планує підключити червону планету до земного інтернету на високій швидкості. Для цього він має намір розмістити на марсіанській орбіті кілька сотень супутників, які зв'язуватимуться із супутниками на земній орбіті та передаватиме через них дані. Маск оцінює вартість проекту приблизно $10 млрд і планує окупити його за рахунок прибутку від супутникового інтернету на Землі.
Це лише базові речі, завдяки яким людина може вижити на негостинній червоній планеті. Перші колоністи житимуть у спартанських умовах: з мінімальним набором ліків, обтиратимуться вологими серветками замість душу та страждатимуть від незвичної сили тяжіння.
Подальші прогнози сягають уже області напівнаукової фантастики, адже для порівняно хорошого життя знадобиться тераформування планети, і тут у людства є тільки припущення. Ось якописує цей процес у лекції на Ted Стефен Петранек:
Спочатку планету потрібно нагріти. Марс неймовірно холодний, бо має розріджену атмосферу. Відповідь знаходиться на південному та північному полюсах Марса, кожен з яких покритий неймовірною кількістю замерзлого вуглекислого газу – сухого льоду. Якщо ми нагріємо його, він випарується прямо в атмосферу і ущільнить атмосферу так, як це робить на Землі.
І, як ми знаємо, СО2 це дуже потужний парниковий газ. Я вважаю, що треба збудувати величезне сонячне вітрило і сфокусувати його — він працює як дзеркало — на південному полюсі Марса. Так як планета обертається, це вітрило нагріє весь сухий лід, випарує його, і він вийде в атмосферу. Це не займе багато часу: температура на Марсі почне рости менше, ніж за 20 років.
В ідеальний день на екваторі, в середині літа на Марсі температура може досягати 21 ° C, але потім падає до мінус 40 ° C вночі. Те, чого ми прагнемо, — це швидкий парниковий ефект: температура підніметься достатньо, щоб можна було побачити, як весь лід на Марсі — особливо підземний лід — розтане. Потім розпочнеться магія.
Атмосфера стане товщою, і все налагодиться. Ми отримаємо більше захисту від радіації, атмосфера зігріватиме нас, зігріватиме саму планету, ми отримаємо проточну воду і зможемо збирати врожаї. Потім пара піде у повітря, формуючи ще один парниковий газ. На Марсі піде дощ та сніг. І щільна атмосфера створить достатньо тиску, щоб ми могли викинути скафандри. Нам потрібно лише 2,5 кг тиску, щоб вижити. Згодом Марс стане дуже схожим на Британську Колумбію.