Насколько приоритетной должна быть отправка людей на Марс? В наши дни это, по-видимому, большой вопрос. НАСА разрабатывает систему космического запуска (SLS) и капсулу Orion специально для того, чтобы иметь возможность отправлять людей на Марс. Илон Маск заявил, что истинная цель SpaceX – колонизировать Марс.
Воображение публики также разожгли такие фильмы, как “Марсианин” (который был превосходным). Я также рекомендую серию “Марс” от National Geographics, которая представляет собой сочетание интервью с нынешними учеными и инженерами о проблемах, с которыми столкнется колония на Марсе, с рассказом о будущей миссии по колонизации.
Все согласны с тем, что колонизация Марса будет чрезвычайно сложной задачей. Атмосфера Марса примерно на 1% плотнее земной. Это делает ее достаточно плотной, чтобы создавать проблемы, но недостаточно плотной, чтобы избежать разрушения при посадке на Марс, и недостаточно плотной, чтобы сделать поверхность более пригодной для жизни. 1% атмосферы – это, по сути, вакуум, но этого достаточно, чтобы вызвать пылевые бури по всей планете, которые осложнят жизнь на Марсе.
При современных ракетных технологиях полет на Марс занял бы около 8 месяцев. В зависимости от взаимного расположения планет и скорости перемещения, чаще всего приводятся цифры в 130-260 дней. Это означает, что линии снабжения будут очень сложными, и не ожидайте никаких спасательных операций.
Если на Марсе и есть жизнь, то она микроскопическая и не поможет поддерживать существование колонии. Колонистам придется создавать тепличную экосистему. Им также понадобятся вода, кислород и энергия. Существует также проблема радиационного облучения, для чего потребуются хорошо защищенные или подземные помещения.
Можем ли мы создать атмосферу?
Многие проблемы, связанные с колонизацией Марса, были бы решены, если бы мы могли просто уплотнить его атмосферу. Атмосфера, близкая по плотности к земной, упростила бы строительство объектов, поскольку в них не требовалось бы создавать такое высокое давление. Утечки были бы не такими катастрофическими (без взрывной декомпрессии). Атмосфера также согревала бы поверхность Марса и защищала ее от радиации. Теоретически колонисты могли бы передвигаться по поверхности Марса в атмосфере без скафандра, просто с дополнительным запасом кислорода.
Однако создание атмосферы на планете кажется сложной инженерной задачей, и это действительно так. Мы знаем, что в прошлом у Марса была плотная атмосфера. В древней марсианской атмосфере Марс был достаточно теплым, чтобы на его поверхности текла вода. Однако за прошедшие миллиарды лет Марс потерял большую часть своей атмосферы из-за солнечных ветров.
С Солнца постоянно дует ветер ионизированных частиц. Земля защищена от этого ветра нашим магнитным полем. Ионизированные частицы движутся вдоль силовых линий магнитного поля вокруг Земли. Иногда, если они достаточно сильны, они погружаются в атмосферу на магнитных полюсах, что приводит к северному или южному сиянию.
На Марсе отсутствует общепланетное магнитное поле. (На Марсе небольшие магнитные поля, которые слишком слабы, чтобы защитить атмосферу.) По этой причине на протяжении многих лет солнечный ветер постепенно разрушал его атмосферу. Кора Марса также давно затвердела, поэтому извержения вулканов, которые могли бы пополнить атмосферу, больше не происходят.
Если мы собираемся серьезно терраформировать Марс и вернуть ему атмосферу, то есть две вещи, которые мы можем сделать: мы можем найти способ добавить газы для сгущения атмосферы, и мы можем найти способ увеличить магнитное поле Марса. Первое может оказаться проще, чем вы думаете. Полюса Марса содержат замерзшую воду и углекислый газ. Повышение температуры на Марсе привело бы к обратному эффекту, поскольку полюса начали бы таять, что привело бы к увеличению выбросов CO2 в атмосферу, а также к повышению температуры, что привело бы к еще большему таянию льда на полюсах.
Мы не знаем точно, каким будет Марс в данный момент. Мы знаем, что вода покрывала бы огромные площади Марса толщиной в несколько метров, но это значительно меньше, чем содержание воды на Земле. Атмосфера была бы почти полностью покрыта CO2. Зимой на полюсах, вероятно, все еще оставалось бы немного льда. Мы могли бы начать преобразовывать CO2 в биомассу и кислород, но для создания пригодной для дыхания атмосферы потребуется около 1000 лет.
Добавление дополнительных летучих веществ на Марс могло бы помочь. Мы могли бы, например, перенаправить ледяные астероиды, чтобы они столкнулись с Марсом. В идеале мы завершили бы этот процесс до того, как основали какие-либо колонии на Марсе, и такой проект мог бы занять столетия.
Однако все это было бы временным, пока на Марсе по-прежнему отсутствует магнитное поле. Вода и CO2 в конечном итоге были бы унесены солнечным ветром. Тем не менее, если мы сможем сделать Марс пригодным для жизни на миллион лет, мы сможем беспокоиться о долгосрочных последствиях позже.
Однако есть те, кто считает, что если бы мы могли найти способ создать на Марсе магнитное поле, это помогло бы во всем. Это в некоторой степени защитило бы поверхность от радиации и защитило бы любую атмосферу, которую мы создаем на Марсе. Однако создание магнитного поля в масштабах всей планеты – задача не из легких. НАСА, однако, подумывает о том, чтобы сделать именно это:
На семинаре Planetary Science Vision 2050 в штаб–квартире НАСА Джим Грин, директор отдела планетарных исследований НАСА, предлагает запустить магнитный экран, чтобы добиться именно этого.
Это пока только предположение, но это интересная идея. Подробности на данный момент неясны. Одна из идей заключается в создании магнитных катушек на солнечной энергии на орбите Марса. Они были бы огромными, и их должно было быть много, чтобы окружить планету. Это было бы нетривиальным инженерным достижением.
Однако, когда он будет установлен, будет легче снова создать атмосферу на Марсе.
Все эти идеи по терраформированию Марса интересны, но они рассчитаны на долгосрочную перспективу. В этом столетии, если мы собираемся отправиться на Марс, нам придется столкнуться с его суровыми условиями. Нет причин, по которым мы не могли бы этого сделать. Просто это будет дорого и сложно, но существующие технологии теоретически могут справиться с этой задачей.
