Далекие перспективы и новые вопросы

С экономической точки зрения (если иметь в виду экономику потребления) освоение Марса абсолютно бесполезно и проигрышно. Да, появятся новые технологии, но вряд ли они окупят затраты. Только при чем здесь ? гораздо важнее любой экономики — это цель, способствующая развитию человеческого рода. Или, если хотите, цель, препятствующая деградации человечества в условиях экономического благоденствия, когда выключены все каналы положительного отбора. Этой же цели служит фундаментальная наука (я всё грубее отвечаю журналистам на вопрос «А какая от этого открытия практическая польза?»), но Марс демократичней, понятней. Он пробуждает чувства. А там, где пробуждается интерес широких масс, найдется и финансовый интерес.

По-моему, вопрос об освоении Марса сильно коррелирует с вопросом выживания человеческого рода в дальней перспективе. Не потому, что без Марса обречена. Просто экспансия человека за пределы Земли и его развитие на Земле зависят от одних и тех же качеств, и Марс эти качества стимулирует.

Начнем с самой дальней перспективы.

Подлежит ли Марс терраформированию?

Когда-то на Марсе была достаточно плотная атмосфера, которую он со временем потерял. Осталось примерно полтора процента земной по толще (около 15 г/см2), а давление составляет всего 0,6% земного — 6 миллибар (мбар); в нижней точке марсианского рельефа — 11 мбар. Можно ли восстановить атмосферу до такой степени, чтобы по Марсу можно было ходить без скафандра?

Довольно проблематично. Дело не в отсутствии магнитного поля и диссипации атмосферы — до этих проблем дело, скорее всего, не дойдет. Просто на Марсе нет достаточного количества летучих веществ, чтобы наполнить атмосферу. Точнее, нет достаточного количества легко извлекаемых летучих веществ.

С одной стороны, на Марсе достаточно воды. Воду/лед на Марсе видят в полярных шапках, в грунте по замедлению нейтронов (например, российско-американский эксперимент HAND), напрямую в виде льда под фрезой марсохода «Феникс» и косвенно — по рельефу. По разным оценкам, воды на Марсе от 5 до 50 млн км3 — хватит, чтобы наполнить моря, а возможно, и океаны. Этой водой можно пользоваться, но из водяного пара не сделаешь атмосферу — он может быть лишь добавкой к более надежному газу, который не конденсируется и не выпадает в виде осадков. Хуже того, водяной пар сам по себе в нынешней атмосфере Марса не сможет обеспечить . Это показано в работе [1].

Как насчет СО2, который заодно и парниковый газ? Именно с ним связана основная надежда на восстановление марсианской атмосферы. Он точно есть в полярных шапках. Вопрос — сколько его там?

Углекислый иней составляет основную часть сезонных полярных шапок Марса. Но это очень тонкий слой: суммарного количества углекислого газа в сезонных шапках хватит, чтобы увеличить давление лишь на треть. Надежды возлагаются на захороненный углекислый лед. В работе [2] с помощью радиозондирования с борта орбитальной станции в глубине Южной полярной шапки нашли включения, похожие на залежи твердого СО2. Найденного количества хватит, чтобы удвоить атмосферу Марса.

Результат радиолокационного поиска залежей твердой углекислоты в Южной полярной шапке Марса. Измерения проводились с борта станции Mars Reconnaissance Orbiter. Поскольку орбита не проходила прямо над полюсом, результат опирается на экстраполяцию данных. Красный цвет — толщина залежей около 600 м, желтый — до 400 м, синий — до 100 м. Полный объем обнаруженных залежей — порядка 10 000 км3
Результат радиолокационного поиска залежей твердой углекислоты в Южной полярной шапке Марса. Измерения проводились с борта станции Mars Reconnaissance Orbiter. Поскольку орбита не проходила прямо над полюсом, результат опирается на экстраполяцию данных. Красный цвет — толщина залежей около 600 м, желтый — до
400 м, синий — до 100 м. Полный объем обнаруженных залежей — порядка 10 000 км3

В работе [3] анализируются все возможные запасы углекислоты. Кроме залежей, обнаруженных радиолокацией, СО2 может находиться в полярных шапках в другой форме в смеси с водяным льдом; верхняя оценка, согласно работе [3], — эквивалент атмосферного давления 150 мбар, но, скорее всего, существенно ниже. В той же работе оценивается запас СО2 в карбонатах, обнаруженных на Марсе (для выделения углекислого газа карбонаты надо нагревать до 300 °С). Оценка «полезных» запасов карбонатов приводится в статье с зазором в порядок величины: от 12 до 150 мбар в единицах эквивалентного атмосферного давления. Вопрос, насколько оценкам, приведенным в статье [3], можно доверять. Видимо, их можно использовать как нижнюю границу — речь идет фактически о «разведанных» запасах СО2. По базе NASA ADS [4], на статью за три года с момента ее выхода есть всего семь ссылок, что не означает низкого качества статьи, но говорит о том, что вопрос исследуется довольно вяло.

Самый простой способ достать СО2 — растопить полярные шапки, зачернив их. Видимо, полярных шапок хватит, чтобы как минимум утроить атмосферу (потеплеет, радиационный фон существенно снизится, жидкая вода по­явится, но ходить без скафандра будет нельзя), а дальше — большой вопрос. В наиболее оптимистичном варианте давление удастся повысить на порядок — станет значительно теплее; видимо, при атмосферном давлении смогут цвести если не яблони, то специально выведенные ГМО.

При каком давлении человек сможет передвигаться по поверхности Марса без скафандра? Существует так называемый предел Армстронга — давление 0,062 бар, при котором вода закипает, достигнув температуры человеческого тела. Кровь не закипает — там есть дополнительное давление, — но есть еще лимфа и  в альвеолах легких. При более низком давлении человек сможет оставаться в живых не более минуты. Но и при более высоком давлении остается проблема: даже если человек дышит чистым кислородом, его не хватает — проблема с гипоксией при дыхании кислородом исчезает при давлении выше примерно 0,15 бар. Насколько комфортно будет человек себя чувствовать с кислородной маской при таком давлении — вопрос. Другой вопрос — как будет выглядеть процедура перехода человека из «домашнего» давления во внешнее при такой разнице.

Видимо, за срок порядка тысяч лет вполне реально сделать Марс более гостеприимным: с озерами и морями, с растениями, с возможностью ходить без скафандра. При этом надо понимать, что условия для жизни на Марсе останутся несравненно хуже, чем на Земле. Остановит ли это человека? По-моему, это чисто риторический вопрос: конечно нет, если те качества, которые заставили человека расселиться по всей Земле из теплой Африки, не будут утрачены. Всегда найдутся люди, которые будут любить и обустраивать свою суровую родину. И если так, на Марсе сформируется золотой фонд человечества — в тех условиях не до деградации.

Есть еще проблема диссипации атмосферы. Но это как раз одна из тех проблем, которые надо решать по мере поступления. В данном случае проблема встанет через многие миллионы лет и можно не спешить.

Марсианская база

Реалистичность постоянной марсианской базы со сменным персоналом не вызывает сомнений с технической точки зрения. С экономической точки зрения — тоже, ведь затраты вполне подъемны для крупных стран, в том числе и по отдельности для США, Китая и Евросоюза. С точки зрения космических лучей — тоже: достаточно зарыть жилые помещения трехметровым слоем грунта.

И всё же интересно было бы иметь ответы на следующие вопросы:

Сколько будет стоить забросить одну тонну груза на Марс?

Во что обойдется доставка человека с Земли на Марс и с Марса на Землю?

Сколько весит годичное пропитание одного человека, в максимально сухом виде? (Вода есть на месте в неограниченном количестве.)

Энергоснабжение. Сколько может весить небольшая атомная электростанция (типа судовой всего на несколько мегаватт) без биологической защиты и можно ли ее закинуть на Марс в полусобранном виде?

Попробуем получить хотя бы приблизительные ответы к следующему выпуску газеты.

Марсианская колония

А сейчас пару слов про колонию на Марсе — таком, какой он есть. Под колонией имеется в виду сообщество людей, которые в большинстве своем рождаются и умирают на Марсе и сами обеспечивают себя всем необходимым, за малыми исключениями. Понятно, что жить придется в «катакомбах» под небольшим слоем грунта. Не напоминает ли это пожизненное тюремное заключение? Если при этом сферу обитания можно постоянно расширять и обустраивать, если существует простор для созидания, многие наверняка предпочтут подобную «тюрьму» рутинной жизни на обустроенной Земле. Чтобы лучше представить себе проблемы с созданием подобной колонии, полезно иметь приблизительные ответы на следующие вопросы, мы зададим их специалистам:

Какая площадь «сельхозугодий» требуется для прокорма одного человека?

— Под каким минимальным давлением можно выращивать урожай? (От этого будет зависеть технология «сельхозугодий»: чем меньше давление, тем меньше строительных проблем.)

— Что может стать основой «кормовой базы» марсианских колонистов?

Как может отразиться на популяции сила тяготения 0,38g в течение жизни многих поколений?

  1. Ramirez R. M. et al. Warming early Mars with CO2 and H2 // Nat. Geosci. 2014. 7. P. 59–63.
  2. Phillips R. J. et al. Massive CO2 ice deposits sequestered in the south polar layered deposits of Mars // Science. 2011. 332. P. 838–841.
  3. Jakosky B. M., Edwards C. S. Inventory of CO2 available for terraforming Mars // Nature Astronomy. 2018. Vol. 2. P. 634–639.
  4. ui.adsabs.harvard.edu/

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

См. также:

Подписаться
Уведомление о
guest
4 Комментария(-ев)
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Vladimir Protopopov
Vladimir Protopopov
2 месяцев(-а) назад

… Чем дальше в лес, тем больше дров…
Озвучены только часть вопросов..
И на том спасибо.

Evgeny
2 месяцев(-а) назад

Толща атмосферы Марса 15 г/см². Теперь понятно, почему наши руководители всё время хотят науку оптимизовать.

Сов ОК
Сов ОК
2 месяцев(-а) назад

Автор еще забыл, что g на Марсе в 3 раза меньше. В таких условиях человек долго существовать не сможет.

Rattus
Rattus
2 месяцев(-а) назад

— Под каким минимальным давлением можно выращивать урожай? (От этого будет зависеть технология «сельхозугодий»: чем меньше давление, тем меньше строительных проблем.)

Разумеется под таким, при котором вода не закипает при температуре роста и развития семян — например от ~16℃ для озимой ржи. Это как раз и будут 20 мбар, но — при земной инсоляции, либо земном же парциальном давлении кислорода, причём не только для гетеротрофов типа грибов — растения ведь тоже активные эукариоты, а значит — аэробы — и для нормального метаболизма требуют УЖЕ наличия доступного кислорода: фотосинтез происходит только в листьях, система транспорта кислорода к нефотосинтезирующим тканям в растениях не предусмотрена, да и вообще у них баланс кислорода околонулевой в биоценозе — только морские цианобактерии его могут выделить значительно больше чем сами потребят. И поскольку это особенности физиологии растений «архитектурные», фундаментальные — то далеко не факт, что генетической модификацией здесь реально что-то исправить. В любом случае это будет весьма глубокая модификация, сегодняшней биотехнологии недоступная.

— Что может стать основой «кормовой базы» марсианских колонистов?

Куда скорее — грибы. Но вот органику для их прокорма придётся синтезировать абиогенным путём…

— Как может отразиться на популяции сила тяготения 0,38g в течение жизни многих поколений?

В свете всего вышеперечисленного — это далеко не первое препятствие для «колонизма»: плакать ли по волосам, когда голова на плахе?

Последняя редакция 2 месяцев(-а) назад от Rattus
Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (5 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: