Если вам кажется, что мир обречен и ничего уже не исправить, вы не одиноки. Жаль, у нас нет запасной Земли, где можно было бы начать все заново. Разве что мы сумеем колонизировать соседнюю планету и построить себе второй дом к моменту, когда первый окончательно придет в негодность.
Во всей Солнечной системе не найдется места, более похожего на Землю, чем Марс. У него тоже есть металлическое ядро и такая же твердая кора. Его поверхность впору спутать с пейзажами земных пустынь: те же пески, камни, красно-бурые скалы. Полюсы укрыты ледяными шапками, а наклон оси вращения планеты лишь на пару градусов отличается от нашего, обеспечивая своевременную смену сезонов. Даже сутки здесь длятся всего на 40 минут дольше. Но на этом сходства заканчиваются.
Марс вдвое меньше Земли, его ядро давно остыло и затвердело. Перемешивание металла в недрах остановилось, и магнитное поле планеты практически исчезло. В результате частицы космического излучения беспрепятственно достигают поверхности. Миллиарды лет они поливают Марс, и уже «сдули» с него почти всю атмосферу и влагу в открытый космос. Поэтому давление здесь не составляет и процента от привычного нам, свободного кислорода почти нет, а температура зимой опускается ниже −140 °C. Притяжение — чуть больше трети земного, и даже разреженной атмосферы достаточно, чтобы ветры поднимали огромные массы песка и пыли. Время от времени ураганы охватывают почти всю планету, надолго скрывая и без того слабое Солнце. Пылевые бури уже не раз становились источником проблем для марсоходов. Столкнуться с ними предстоит и людям: пока что Марс остается негостеприимной пустыней, ледяной и радиоактивной. Но если уж мы решили обустроить для себя свежий новый мир, то придется начинать с пустыни и двигаться по плану, шаг за шагом.
Шаг 1. Прибытие
Главным агитатором за колонизацию Марса сегодня выступает американский инноватор и бизнесмен Илон Маск. Основанная им SpaceX — пожалуй, единственная компания, активно развивающая такие проекты на практике. На полигоне в штате Техас уже проходят испытания прототипов космических кораблей Starship , которые должны доставить людей на соседнюю планету. Они станут основой сложной транспортной сети, жизненно важной на первых этапах освоения Марса, пока колония будет полностью зависеть от поставок с родины.
Скорее всего, корабли смогут делать остановки для дозаправки и дозагрузки на международной окололунной станции Lunar Gateway 1 , которая должна открыться после 2025 года. Но даже в таком случае отправка грузов для марсианской колонии останется крайне дорогим, рискованным и долгим предприятием. Подходящее окно для стартов с Земли открывается лишь раз в пару лет, поэтому следует приложить все усилия к тому, чтобы как можно скорее перейти на полное самообеспечение кислородом, водой, пищей и, конечно, энергией.
Как раз с энергией на Марсе большие проблемы. Излучение далекого Солнца здесь на 60% слабее, чем на Земле, да и его постоянно грозят закрыть песчаные бури. Разреженная атмосфера неспособна вращать мощные ветряки, водоемов нет, а недра чересчур холодны для геотермальной энергетики (на Марсе она звалась бы ареотермальной, от греческого названия планеты — Арес). Поэтому поначалу обитаемой базе придется полагаться на компактные 2 и топливо, привезенные с Земли.
1 Lunar Orbital Platform Gateway (Лунная орбитальная платформа-шлюз) — космическая станция, которую NASA собирается построить на лунной орбите. Участие в проекте рассматривают космические агентства Европы, Канады, Японии и России.
2 Ядерный реактор Kilopower , разработанный под эгидой Исследовательского центра NASA имени Джона Гленна с прицелом на марсианский аванпост, будет готов к летным испытаниям в 2022 году.
Шаг 2. Аванпост
Первые огоньки человеческой жизни на Марсе будут трогательно незаметны. Предваряя прибытие людей, роботы подготовят посадочные площадки, запустят реакторы, возведут герметичные помещения для жизни и работы, закачают в них чистый воздух под комфортным давлением. Для большей прочности сооружения сделают округлыми, без окон, с надежными шлюзовыми камерами для входа и выхода. Сверху их засыплют толстым слоем льда3 и грунта для защиты от холода и радиации: со стороны аванпост человечества будет выглядеть малопримечательными кучами грязи.
Хозяйством вне помещений станут заведовать машины. Строительные материалы они смогут производить на месте — такие технологии уже отрабатываются. Например, 4 , что электролиз расплавленных силикатов, аналогичных марсианскому грунту, позволяет выделять из них ценные металлы, а в качестве побочного продукта — не менее ценный кислород. Воду роботы добудут, растапливая лед, которого на Марсе вполне достаточно. Люди почти не будут выходить наружу, укрываясь толстыми стенами от невзгод все еще совершенно чужой планеты. Но тем опаснее станут они друг для друга.
Мы все уже имеем тяжелый опыт выживания в изоляции, но того, с чем предстоит столкнуться первым колонистам, не испытывал никто. Даже участники полярных экспедиций и медицинских экспериментов не оставались друг с другом так долго и безальтернативно. Проект «Марс-500» продолжался чуть больше 500 дней, в течение которых 5 полет к Красной планете и обратно, без длительного пребывания на ней. Чтобы не сойти с ума за годы совместной жизни, колонии обязательно придется расширяться и принимать новых граждан с Земли.
3 Исследовательский центр NASA Лэнгли спроектировал жилище Mars Ice Home («Марсианский ледяной дом»), внешне и по сути напоминающее эскимосское иглу. Пространство внутри толстых стен заполнено ледяными камерами: лед защитит марсонавтов от радиации.
4 Несколько лет назад экспериментальный реактор для электролиза расплава реголита (MRE) был успешно испытан в Космическом центре NASA имени Кеннеди, дав на выходе чистые железо, кремний и кислород.
5 Изоляционный эксперимент «Марс-500» проводился в 2010–2011 гг. в Институте медико-биологических проблем РАН. Шестеро добровольцев провели 520 дней на борту «космического корабля», где жили и работали так, как это предстоит первым путешественникам на Красную планету.
Шаг 3. Город
В одном из кратеров поблизости от скромной, покрытой «грязью» базы начнет подниматься сверкающий, прозрачный 6 нового города. Обширное защищенное пространство позволит разместить внутри многие тысячи жителей. Энергии ядерных реакторов на всю инфраструктуру уже не хватит, и поблизости придется развернуть обширные поля солнечных батарей. Из-за тусклого Солнца покрыть ими придется куда большую площадь, чем понадобилось бы на Земле. Но места на планете пока хватит. Обширные пространства марсианской пустыни к тому времени будут оставаться неосвоенными и бесполезными. С них не получится даже собрать грунт, чтобы использовать его для выращивания парниковых растений.
Здешний реголит почти не содержит жизненно необходимых им нитратов, зато богат токсичными перхлоратами. Поэтому пища для обитателей разросшейся колонии будет производиться методами безгрунтового разведения — 7 (в воде с растворенными минералами) и аэропоникой (в воздухе, насыщенном водяным паром). Еще перспективнее для Марса выглядит аквапоника, сочетающая разведение растений и рыб, которые способны обеспечивать друг друга питательными веществами. А вот мясо долго останется в дефиците и будет производиться лишь 8 , например из выращенных «в пробирке» клеток. Чтобы Марс обзавелся полноценным животноводством, понадобятся новые породы, способные нормально расти при его слабой гравитации.
Эта проблема встанет и перед людьми. Возможно, комфортную тяжесть в поселении создадут с помощью центробежной силы: не так давно начинающий британский архитектор Джеймс Телфер представил проект марсианского города, быстро 9 на «магнитной подушке». Но скорее всего, люди, которые к тому времени уже станут рождаться в колонии, так и не смогут пройтись по лугам родительской планеты без помощи экзоскелетов. Луга для прогулок им придется тоже выращивать самостоятельно, и терраформирование — превращение Марса в теплый живой мир — станет новым и самым сложным вызовом для его обитателей.
6 Купол может быть сделан из аэрогеля — заполненного газом необычайно легкого и прочного изолятора. Эксперименты гарвардского профессора Робина Уордсуорта показали, что слоя толщиной 2,5 см достаточно для сохранения нужного тепла даже на Марсе.
7 Системы выращивания растений без грунта активно испытываются на борту МКС. В 2018 году астронавты собрали «космический» урожай капусты, латука и японской горчицы.
8 Первый бургер с мясом «из пробирки» был показан публике и торжественно съеден учеными из Маастрихтского университета в 2013 году.
9 Большую часть времени жители купольного города Red Iris будут проводить в помещениях центрифуги, словно в вагонах сверхскоростного поезда, летящего по замкнутому кольцу.
Шаг 4. Сад
Миллиарды лет назад, пока у планеты сохранялись магнитное поле и плотная атмосфера, она была почти готова для жизни: по долинам текли реки, по небу пробегали тучи, а у поверхности, возможно, имелась даже простая жизнь. И сегодня некоторые энтузиасты говорят о том, что Марс достаточно «разбудить», вернуть к прошлому состоянию. К сожалению, пути назад нет. Большая часть легких веществ — прежде всего, воды и углекислого газа — улетучилась в космос и потеряна безвозвратно. Даже радикальное предложение Илона Маска как следует «отутюжить» Марс термоядерными 10 , чтобы растопить весь замороженный в грунте газ, положения не спасет: его в разы меньше, чем нужно для создания плотной парниковой атмосферы.
Некоторое количество углекислого газа найдется в полярных шапках, несколько больше рассеяно в грунте, но основные объемы, сохранившиеся на планете, намертво заперты в глубине, в составе карбонатных минералов. Высвободить газ практически нереально: подсчитано, что на это потребуется в сотни тысяч раз больше энергии, чем вырабатывается сегодня на всей Земле. Не лучше дело обстоит и с водой: можно полностью растопить полярные шапки, и она разольется по поверхности океаном глубиной в пару десятков метров. Однако этого слишком мало, чтобы перезапустить круговорот воды на планете.
Поэтому все увереннее звучат предложения направить на Марс флотилию астероидов или даже 11 , собрав подходящие в отдаленных областях Солнечной системы. Когда-то такие гигантские грязные снежки — смесь замерзшей воды, углекислого газа, метана и других соединений — обогатили нужными для жизни веществами молодую Землю. Они вполне могут выступить в этой роли еще раз. Удары комет дополнительно нагреют поверхность Марса, а когда атмосфера станет достаточно плотной, стартует высадка новой волны колонистов — микробов. Способные переносить самые жестокие условия, 12 приступят к своей главной обязанности — производству чистого кислорода. Останется только подождать.
10 Илон Маск озвучил уже несколько идей о том, каким образом можно было бы растопить марсианский лед, включая развертывание на орбите огромных зеркал , призванных направить на поверхность дополнительный свет. По некоторым подсчетам, пары зеркал площадью по 100 км² хватит, чтобы полностью растопить полярные шапки Красной планеты.
11 Американский инженер, основатель Марсианского общества Роберт Зубрин — один из самых активных сторонников идеи об астероидной бомбардировке . Такие тела часто содержат большие количества замерзшего аммиака, который поможет обогатить атмосферу азотом и сделать ее ближе к земной.
12 Атмосфера молодой Земли не имела свободного кислорода. Цианобактерии первыми освоили фотосинтез и начиная с 2,5 млрд лет назад наполнили им воздух, сделав его пригодным для дыхания.
Шаг назад
Увы, плотная атмосфера вряд ли долго продержится на Марсе. В отсутствие магнитного поля она будет по-прежнему беззащитна перед постоянно «подтачивающими» потоками космических частиц. При этом трудно даже представить, сколько энергии потребуется на то, чтобы снова расплавить металлическое ядро и «включить» магнитосферу, а также где эту энергию взять. Поле придется сгенерировать искусственно — например, вывести на орбиту массивный спутник, который создаст внешнее 13 и направит заряженные частицы прочь от планеты.
Однако все эти сложности делают терраформирование Марса настолько грандиозным проектом, что, возможно, мы на него так и не решимся. Тогда Марс никогда не станет прежним и уж тем более не превратится в «запасную» Землю для разочарованного человечества. Но ведь далеко не все потеряно и на нашей планете, пока еще вполне цветущей. Исправить положение здесь и сейчас — куда более реалистичная задача, чем высаживать тот же сад в соседней ледяной пустыне.
13 По плану астрофизика из NASA Джеймса Грина, «магнитный щит» можно разместить в точке L1 системы «Марс — Солнце». Здесь силы их притяжения, действующие на спутник, будут уравновешивать друг друга и смогут удерживать его на месте без лишних затрат энергии.
Фото: SPL (X8) / LEGION-MEDIA, FERRARI PRESS / EAST NEWS (X4), NASA (X3), NASA / CLOUDS AO / SEARCH, ESA / IBMP, NASA / JPL-CALTECH, AP / EAST NEWS, GETTY IMAGES, NASA / GODDARD / UNIVERSITY OF COLORADO / MAVEN
Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 6, июнь-июль-август 2020
