Переселення на Марс | Журнал Популярна Механіка

1. земля 2.0
2. розбиті надії
3. Крапля в морі
4. Силоньок вистачить?
5. З точки зору науки

Наши партнеры ArtmMisto

Рано чи пізно людству доведеться покинути рідну планету. Можливо, Марс стане першим кроком на цьому довгому шляху. Але як зробити Червону планету більш гостинною для людини?

Пару місяців тому американський промисловець Елон Маск в ефірі вечірнього гумористичного шоу поділився думкою, що ядерне бомбардування марсіанських полюсів могла б перетворити Червону суху і холодну планету в більш комфортну для людини. Його жарт підхопили багато ЗМІ, але майже ніхто не спробував поглянути на ситуацію в контексті сучасних наукових знань про Марс. Так чи потрібно насправді бомбити Марс?

земля 2.0

Ще в XIX столітті астрономи спостерігали сезонну мінливість марсіанських полярних шапок. Тоді вчені вважали, що відтають полярні льоди наповнюють іригаційні канали марсіан. До середини XX століття нові методи досліджень дозволили визначити склад атмосфери і середні температури Марса, після чого з'явилися обґрунтовані припущення про те, що шапки складаються не з водяного, а з вуглекислотного льоду (сухого льоду). Перші космічні апарати уточнили склад марсіанської атмосфери, температуру на поверхні і склад полярного льоду, який дійсно виявився вуглекислотним. В цей же час людство досягло успіхів у розвитку ядерного озброєння. Тоді-то і виникла ідея бомбити марсіанські полюси.

Роберт Зубрин, аерокосмічний інженер, популяризатор космічних досліджень, засновник і президент «марсіанського суспільства», автор книги «Як вижити на Марсі» (1996): «Найбільш очевидний спосіб підняття температури на Марсі - будівництво заводів з виробництва галогенуглеродов, найсильніших парникових газів. Фактично одна з їх варіацій - хлорфторвуглеці (ХФВ). Через свого сильного сприяння парникового ефекту і впливу на порушення озонового шару він був заборонений на Землі в 1990-і роки. Проте, акуратно вибираючи галогенуглеродние гази і уникаючи використання хлору (тобто потрібні фторуглероди), ми можемо побудувати захисний озоновий шар в марсіанській атмосфері. Найпростіший в виробництві подібний газ - це перфторметан, CF4, також володіє привабливою жизнестойкостью (стабільний протягом більше 10 000 років) у верхній атмосфері нашої планети. Парниковий ефект від використання перфторметана може бути збільшений добавкою невеликої кількості інших фторуглеродов (на зразок C2F6 і С3F8). Вони повинні заблокувати пропуски в інфрачервоному спектрі, які може залишити атмосферний ковдру з одних лише газів CF4 і CO2. Для виконання плану нам будуть потрібні значні промислові потужності - 2-4 ГВт, якщо ми хочемо побудувати газову ковдру відносно швидко. Для Землі це невелика кількість: там 1 ГВт витрачається тільки на те, щоб забезпечити енергією типовий американський місто з населенням в мільйон чоловік ».

Ідея терраформирования (створення землеподобних умов) вимальовувалася проста і логічна. Спочатку ядерними бомбами, ударами астероїдів або за допомогою гігантських дзеркальних відбивачів на орбіті розтоплюємо полярний вуглекислотний лід, підвищуючи щільність атмосфери. Вуглекислий газ створює парниковий ефект, тому температура зростає, грунт відтає, і на Марсі знову починають текти річки і йти дощі. Після цього порівняно швидкого періоду обігріву планети доведеться заслати на Марс одноклітинні водорості і почекати кілька тисяч років, поки вони не створять там придатну для життя атмосферу.

розбиті надії

У 2005 році європейський космічний апарат ESA Mars Express за допомогою радара MARSIS вивчив полярні шапки планети. Виявилося, що постійні крижані відкладення, які не змінюються під час зміни сезонів, - це не вуглекислота, а замерзла вода. А сухий лід на полюсах - тонка скоринка, намерзає взимку. Про це здогадувалися і раніше, але співвідношення вуглекислотного і водяного льоду було неясним.

Бомбити воду марно - вона вимагає занадто багато тепла для відтавання і має занадто високу для Марса температуру замерзання. Навіть якщо випарувати полярні льоди, вода сконденсіруется в верхніх шарах атмосфери, замерзне і випаде у вигляді снігу. Крім того, водяні хмари і сніжний покрив ефективно відбивають сонячне світло, тому, випарувавши полярну воду, можна отримати снігопади, які ще сильніше виморозять атмосферу Марса, - адже сонячне світло буде відбиватися від снігу, а не поглинатися грунтом. Потужність водяних відкладень на півночі перевищує 1,5 км, а на півдні досягає 3,5 км. Сезонні же льоди, намерзає взимку, - це дійсно вуглекислота, але товщина їх шару взимку на північному полюсі не перевищує 3 м, а на південному - 8 (через особливості витягнутої орбіти Марса зима в південній півкулі коротше, але холодніше). Влітку вся сезонна вуглекислота випаровується на північному полюсі і відкладається на південному, при цьому атмосферний тиск на планеті падає на третину від максимального значення. В середньому тиск на Марсі становить 7,1 миллибар (0,7% від земного). Так що навіть якщо ми зможемо нагріти обидва марсіанських полюса одночасно, навряд чи тиск на Марсі підійде до 10 мбар (1% від земного).

Якщо ж нам потрібна планета з атмосферою, придатної навіть не для життя, а хоча б для безпечного існування, тиск на Марсі необхідно підвищити не менше ніж в десять разів, до «межі Армстронга» - 60 мбар, нижче яких вода закипає при температурі людського тіла . А краще підвищити тиск на Марсі в 50 разів - тоді умови наблизяться до існуючих на Евересті: дихати при цьому неможливо, але хоча б можна обійтися без скафандра.

Крапля в морі

У 2005 році космічний апарат NASA Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) виявив у верхній частині південної полярної шапки поклади вуглекислого льоду. Вони частково прикриті водяним льодом і знаходяться в центральній, найхолоднішою частини полярної шапки, тому влітку практично не випаровуються. Оцінивши отримані дані, вчені зробили висновок, що на південному полюсі Марса залягає від 9500 до 12 000 км ³ льоду. Звучить солідно, але якщо ці поклади випарити, то щільність атмосфери підвищиться менш ніж в два рази. Тоді чи є який-небудь сенс розтоплювати запасений вуглекислотний лід?

Силоньок вистачить?

А чи може в принципі людство розтопити навіть ці нещасні 12 000 км ³ сухого льоду? Що буде, якщо ми скинемо туди найпотужнішу бомбу? Прості розрахунки показують, що якщо помістити 50-мегатонну «кузькину мать» в товщу льоду, не дозволивши енергії вибуху розсіюватися в сторони, і там підірвати, то це дозволить випарувати приблизно 0,23 км³. Так що для випаровування всіх покладів сухого льоду на Марсі нам знадобиться 55 000 бомб. Такої кількості термоядерних зарядів на Землі просто немає (на щастя). Більш того, зараз немає у нас і ракет, здатних доставити хоча б одну таку бомбу ( «цар-бомба» важила 26,5 т) до Марсу.

Дослідження Марса за допомогою датчиків, розподілених на поверхні планети, - ідея не нова. Спільний проект MarsNet, розроблений фінським метеорологічний інститутом, іспанським Національним інститутом аерокосмічної техніки і російським НВО імені С.А. Лавочкіна, передбачає відправку на Марс декількох невеликих (близько 20 кг кожна) метеостанцій MetNet, призначених для довготривалого збору метеоданих в різних точках планети.

З точки зору науки

Так що кидати термоядерні бомби на Марс для його перетворення просто не має сенсу. А ось для науки навіть один, а вже тим більше кілька ядерних вибухів на Марсі дозволили б отримати дані, важливість яких важко переоцінити. Скажімо, можна провести вибух на південному полюсі, щоб подивитися, скільки газу насправді випарується, які процеси виникнуть в атмосфері, як довго вони будуть спостерігатися, - тобто провести перший натурний експеримент по прикладному тераформуванні.

Кілька вибухів на екваторі принесуть ще більше цінних наукових даних - звичайно, якщо попередньо розмістити на поверхні Марса сейсмодатчики і кліматичні станції. Це дозволить провести сейсмічне зондування надр планети, завдяки чому ми набагато більше дізнаємося про її глибинну будову. В принципі, можна обійтися і без бомб, а просто розставити датчики і чекати падіння астероїда побільше, але очікування може затягнутися, а все вибухи пройдуть заплановано і в потрібному місці. Такий проект буде відносно недорогим навіть в порівнянні з вартістю марсохода Curiosity, не кажучи вже про пілотованої експедиції. Всі технології вже існують, для бомбардування вистачить однієї касетної боєголовки ракети РС-20В «Воєвода», а науковий результат буде набагато ціннішим, ніж від кількох куди більш дорогих місій. Знадобиться тільки (виключно в наукових цілях) ненадовго зняти міжнародний мораторій на проведення ядерних випробувань в космосі.

Хоча марсіани напевно будуть проти. Якщо, звичайно, вони існують.

Стаття «розбомбили Марс» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №11, Січень 2015 ).