Доклад колонизация марса и его терраформирование

Обновлено: 04.07.2024

Вопрос о переселении на другие планеты, и в частности о колонизации Марса, интересует человечество уже не один век. И если раньше идея космических путешествий была лишь сюжетом фантастических романов, то сейчас полет людей на красную планету – реальный коммерческий проект. Ученые активно ищут способы терраформирования Марса – создания на его поверхности условий для жизни колонизаторов. Кроме того разрабатываются новые пилотируемые космические корабли, позволяющие экипажу безопасно добраться до четвертой планеты Солнечной системы и при необходимости вернуться обратно.

Мы расскажем все о проектах колонизации Марса, их главных задачах, основных проблемах и предполагаемых датах заселения красной планеты.

Зачем людям переселяться на красную планету?

Колонизация Марса – вполне реальное решение проблемы перенаселения Земли. Запасы полезных ископаемых на нашей планете постепенно истощаются, при этом растет уровень загрязненности атмосферы и Мирового океана. Нехватка жизненно важных ресурсов может привести как к локальным войнам, так и к глобальным конфликтам, что также негативно отразится на жизни землян.

Кроме того, в отдаленном будущем возможно столкновение Земли с другим небесным телом, что может привести к массовому вымиранию живых существ. Такие события – не редкость в истории нашей планеты. К примеру, 65 млн. лет назад произошло вымирание динозавров в результате падения на Землю крупной кометы или астероида. В условиях такой космической угрозы землянам не помешает найти новую территорию для жизни.

Терраформирование Марса

Для того, чтобы человечество могло выбрать себе новый дом, на его поверхности необходимо создать все условия для жизни. Существование людей не возможно в бескислородной среде и при отсутствии запасов питьевой воды и еды. Кроме того, на планете должна поддерживаться температура, сравнимая с земной.

Терраформирование Марса — это воссоздание на нём подходящих условий для существования человека и других земных существ. При этом не всякое небесное тело можно привести к земному виду. Оно должно иметь следующие характеристики:
— твердая поверхность;
— сравнимые с Землей размеры и сила гравитации;
— запасы воды в любом состоянии;
— низкая вулканическая активность;
— выраженное магнитное поле;
— достаточный объем принимаемой солнечной энергии.

Почему именно он

Среди потенциальных претендентов сосед Земли имеет наибольшие шансы на освоение людьми. Терраформирование Марса возможно по следующим причинам:

Близость расположения. Несмотря на то, что к нашей планете ближе расположена Венера. Но ее кислотная атмосфера и разогретая до 400°С поверхность не позволяют ей стать убежищем для землян.
Марсианский грунт. Почва планеты состоит из кремнезема и окисей железа. Теоретически. В нем можно вырастить некоторые виды земных растений.
Продолжительность суток и сезонность. Сутки на Марсе длятся 24 часа и 37 минут. И пусть марсианский год составляет почти 700 дней, сезонность на планете схожа с земной.
Наличие воды. В полярных шапках и подповерхностном слое содержится много воды в виде льда.
Относительная безопасность. Среди остальных планет Солнечной системы Марс наиболее безопасен для людей. Здесь нет экстремальных перепадов температуры, гигантских ураганов или океанов кипящего водорода. Красная планета не имеет атмосферы, но при нахождении в особом скафандре на ее поверхности можно выжить.

Все перечисленные пункты дают право утвердительно отвечать на вопрос о том, возможна ли колонизация Марса. Но освоение новой планеты – дело трудное и опасное. И есть большой риск, что первые попытки могут закончиться катастрофой.

Основные задачи

Перед тем как первые колонизаторы ступят на марсианскую поверхность, нужно подготовить планету для существования людей. Для этого следует детально изучить ландшафт планеты и ее ресурсы, а также разработать необходимые для экипажа оснащение и экипировку.

Жилье для колонизаторов

Оптимальное место для поселения первых жителей красной планеты – область экватора. Там наблюдаются наиболее комфортные температуры на протяжении всего года (до +20°С летом). Кроме того, экватор усеян крупными кратерами и тоннелями, в которых можно соорудить убежища для переселенцев. В подповерхностных слоях извержения вулканов образовали систему протяженных лавовые ходы, в которых можно выстроить целые марсианские города.

Создание атмосферы

Жизнь людей невозможна без кислорода. А атмосфера красной планет представляет собой остаточные следы двуокиси углерода и метана. Синтезировать кислород можно несколькими способами:

Занос на поверхность живых фотосинтезирующих организмов (сине-зеленые водоросли и планктон).
Разложение двуокиси углерода путем ионизации низкотемпературной плазмой.
Электролиз углекислого газа особыми топливными элементами.
Атомная бомбардировка поверхности красной планеты для образования плотной углекислой атмосферы с дальнейшим ее преобразованием в кислородсодержащую воздушную оболочку.

Запасы еды и воды

Человеческая колония на Марсе должна сама восполнять запасы продовольствия. Для этого предлагается создать специальные теплицы. Они будут экранированы от космического излучения, а растения внутри будут выращиваться в специальных питательных средах. В теплицах будет искусственно поддерживаться оптимальная температура и влажность для нормального роста растений. Предполагается, что марсианские фермы будут находиться в подповерхностных пещерах.

Воду на Марсе достать не так сложно. Вся она сосредоточена в залежах льда, который можно топить и очищать от инородных примесей. Кроме того ученые надеются найти в недрах Марса пресные озера и реки.

Источники энергии

На данный момент вся марсианская техника работает на солнечных батареях. Но при его освоении людьми необходимо создать источники бесперебойной подачи энергии. Ведь на планете нередко бушуют песчаные бури, которые могут нарушить работу системы жизнеобеспечения.

Альтернативой энергии Солнца станет энергия ядерных реакций. Ученые обнаружили в марсианских недрах залежи урана и лития, а также тяжелого водорода в ледниках. Они станут топливом для ядерных реакторов.

Потенциальные проблемы

Несмотря на все расчеты и технические возможности, проблем колонизации Марса много. И одна из основных – это доставка экипажа на планету. Полет до Марса опасен для людей из-за длительного воздействия высоких доз космического излучения. Ведь полет к красной планете придется в среднем 8 месяцев. Кроме того, во время межпланетного перелета могут возникнуть поломки корабля. В этом случае получить помощь экипажу будет не от кого.

Вторая опасность, которая подстерегает колонизаторов, — условия на планете. Находится на ее поверхности без специального скафандра невозможно из-за низких температур, ионизирующего излучения и разряженной атмосферы. Кроме того, сила тяжести здесь в разы меньше земной, что быстро приведет к атрофическим процессам в костях и мышцах.

Также земной сосед часто подвергается метеоритным бомбардировкам. Если при падении небесного тела будут повреждены системы жизнеобеспечения колонии, люди погибнут без малейшего шанса на спасение.

Перспективные проекты

Пока точно неизвестно, когда начнется колонизация Марса. Но уже сейчас некоторые частные и государственные компании разрабатывают свои проекты по освоению земного соседа.

Одним из наиболее популярных проектов является план колонизации Марса Илона Маска. Генеральный директор компании SpaceX и Tesla уже представил модель многоразового пилотируемого корабля для межпланетных перелетов. В качестве топлива предполагается использовать метан, воду и двуокись углерода из марсианской атмосферы. Первые корабли полетят без людей, но с полезной нагрузкой – оснащением для образования колонии. Такие грузовые судна также помогут определить сложности с посадкой на марсианскую поверхность. Первые беспилотники планируют запустить в 2022-2023 годах. Люди же отправятся на Марс предположительно в 2024 году.

Однако, план по колонизации Марса от SpaceX не единственный. Нидерландская компания Mars One уже ищет инвесторов и добровольцев для осуществления своей программы по освоению соседа Земли. Предполагается, что вначале на Марс отправятся грузовые корабли и марсоходы, а также орбитальные спутники связи. Это произойдёт в 2024 году. А через 6 лет к красной планете безвозвратно полетит экипаж из 4 человек, которые и начнут формировать все условия для других переселенцев.

Через 20 лет проект по терраформированию Марса планирует начать НАСА. Однако для его осуществления требуется вначале построить межпланетную станцию и провести масштабные исследования о влиянии долгих космических полетов на человека. Тренировочной базой для экипажа них станет МКС. Сам же полет людей на Марс по версии НАСА будет возможен не ранее 2030 года.

Вопрос о покорении других миров интересует людей уже достаточно продолжительное время. Им стали задаваться не только тогда, когда человечество обеспокоилось возможным перенаселением планеты. Мысль о колонизации других планет звучала задолго до этого в различных фантастических романах. Но, если раньше она была лишь плодом воображения писателей, то сегодня колонизация другой планеты – это конкретная цель, в достижении которой участвует огромное количество людей по всему миру. Вам наверняка известны планы Илона Маска по колонизации марса на ближайшие сто лет. Если нет, обязательно ознакомьтесь, ведь некоторые из них уже были исполнены или выполняются прямо сейчас. Помимо того, что разрабатываются способы выживания людей на современном Марсе, учеными придумываются и методы терраформирования Красной планеты. Это позволит создать там условия для жизни, примерно такие же, как на Земле. Также создаются пилотируемые корабли, которые не только позволят людям слетать на Красную планету, но и вернуться. Так как же будет происходить колонизация Марса и зачем вообще все это нужно? Узнаете прямо сейчас.

Зачем нужна колонизация Марса

Главная причина – перенаселение нашей родной планеты. Численность населения неуклонно растет, поэтому скоро придется вырубать леса и заселять другие природные районы, чтобы уместить всех людей. Это негативно скажется на общем состоянии планеты, существенно уменьшив количество кислорода в атмосфере.

Колонизация Марса

Более того, ресурсы Земли не вечны, и рано или поздно они закончатся, оставив человечество без средств к существованию. Кроме этого, атмосфера и Мировой океан тоже страдают и постоянно загрязняются. Чем меньше на планете полезных ископаемых, тем быстрее начнутся войны за владение их остатками. Это погубит не только население, но и саму планету.

Также существует вероятность того, что в будущем Земля столкнется с другим объектом, что приведет к глобальной катастрофе. Хоть мы и не знаем точно, отчего вымерли динозавры, но, это вполне мог быть крупный астероид. Ничто не мешает такому же небесному телу снова упасть на поверхность нашей планеты.

Терраформирование Марса

Чтобы люди могли свободно жить на другой планете, необходимо создать там подходящие условия для нашего существования. Людям нужен кислород, питьевая вода и еда, а также температура, близкая к земной.

Терраформирование Марса

Исходя из этого встает вопрос о терраформировании Марса – изменение климата и атмосферы планеты до пригодных для жизни людей значений. Но нельзя просто так взять и привести любую планету к земному виду. Для этого она должна обладать следующими параметрами:

Твердая поверхность. Не нужно быть ученым, чтобы понять, что газовая планета никак не может стать пригодной для жизни людей.
Размер и гравитация похожие на земные.
Вода, не обязательно в жидком состоянии.
Магнитное поле достаточной силы.
Объем принимаемой солнечной энергии на уровне, близком к земному. То есть если не принимать во внимание размеры Плутона, то он не подойдет, потому что расположен слишком далеко от Солнца. А Меркурий – потому что слишком близко.
Низкая вулканическая активность. Если на планете постоянно бушуют вулканы, уничтожающие все живое, то терраформирование пройдет напрасно.

Почему именно Марс

Исходя из всех выше перечисленных требований, для Марс подходит больше остальных претендентов не только для терраформирования, но и для колонизации в принципе. Также у Красной планеты есть и свои особенности, делающие ее наиболее пригодной для жизни людей:

Все это говорит нам, что Марс – просто идеальное место для колонизации. Однако, освоение нового мира – это не заселение только что открытого континента. Данный процесс очень сложен и опасен, поэтому людям нужно тщательно все спланировать, чтобы избежать катастрофы.

Основные задачи

До того, как отправится первая экспедиция на Красную планету, человечеству нужно тщательно подготовиться: изучить местность, способы выживания и прочее. Основные задачи для создания колонии на Марсе следующие:

Жилье для колонизаторов

Во-первых, нужно определиться с местом, куда отправятся первые переселенцы. Оптимальная территория – экватор, так как температура на нем наиболее приближенная к земной. Летом она доходит до +20 градусов по Цельсию. Также на экваторе располагается множество тоннелей и кратеров, где можно построить первое жилье для колонизаторов. А в некоторых подповерхностных слоях образованы целые лавовые ходы, где можно даже строить города.

Жилье для колонизаторов

Создание атмосферы

Как известно, людям для жизни нужен кислород. Первое время он, естественно, будет вырабатываться искусственно и только в пределах жилых модулей. Однако в долгосрочной перспективе необходимо синтезировать его по всей планете. Для этого можно воспользоваться следующими методами:

Привести на планету водоросли, планктон и другие организмы, способные к фотосинтезу.
Прибегнуть к ионизации двуокиси углерода, находящейся в атмосфере Марса.
Электролиз углекислого газа.
Сбрасывание на поверхность Марса атомных бомб для создания более плотной атмосферы. А после этого преобразование ее в кислородосодержащую оболочку.

Запасы еды и воды

Как вы уже знаете, на Марсе есть вода и в достаточно больших количествах. Поэтому с ней проблем не будет. Ее можно добывать изо льда и просто очищать, чтобы делать пригодной для питья. Помимо этого, на Красной планете могут быть целые пресные озера и реки, находящиеся под поверхностью. Однако их еще придется найти.

Источники энергии

Вся техника, отправленная на Марс сейчас, работает на солнечных батареях. Этот способ получения энергии удобен, дешев и может восполнять запасы автономно. Однако он крайне ненадежен, и в условиях песчаной бури системы жизнеобеспечения людей могут выйти из строя, спровоцировав катастрофу. Поэтому человечеству нужны более стабильные источники энергии.

Источники энергии

Альтернативным вариантом является ядерная энергетика. Под поверхностью Красной планеты имеются залежи урана и лития, а в ледниках – тяжелого водорода. Все это может стать отличным топливом для ядерных генераторов и целых электростанций.

Потенциальные проблемы

Ученые могут рассчитать большую часть возможных вариантов развития событий, чтобы все предусмотреть. Однако проблемы все равно могут возникнуть. Главная из них – сам полет. Неизвестно, как будут чувствовать себя астронавты во время такого длительного перелета, и справятся ли они с дозой получаемого космического излучения. Помимо этого, корабль может сломаться, столкнуться с неизвестным объектом и так далее. В таком случае экипажу в открытом космосе никто не поможет.

После приземления колонизаторов ждет вторая проблема – марсианские условия. Здесь всегда придется находиться в скафандре, кроме как во время нахождения в жилом модуле. Здесь очень холодно, а сила гравитации в несколько раз меньше, чем на Земле, что приведет к быстрому атрофированию мышц и костей.

Потенциальные проблемы

Помимо всего прочего, на Марс часто падают метеориты, которые могут не только задеть важные участки колонии, но и убить всех колонистов.

Марс. Довольно жестокое место. В этом сухом, иссушенном мире средняя температура поверхности составляет -55 градусов по Цельсию. На полюсах температура может опускаться до -153 градусов по Цельсию. Во многом это из-за тонкой атмосферы планеты, которая не может удержать тепло (не говоря уж о пригодном для дыхания воздухе). Почему же идея колонизации Марса так интригует нас?

На это есть ряд причин, среди которых сходство этой планеты с нашей родной, наличие воды, перспективы выращивания пищи, производства кислорода и строительных материалов на месте. Есть также долгосрочные выгоды от использования Марса как источника сырья и терраформирования его в более пригодную для жизни среду. Давайте подробно поговорим об этом.

Выгоды колонизации Марса

Как уже упоминалось, есть много интересных сходств между Землей и Марсом, которые делают последний жизнеспособным вариантом для колонизации. Для начала Марс и Земля обладают похожей длиной дня. Марсианский день (сол) длится 24 часа и 39 минут, а это означает, что растениям и животным, не говоря уж о колонистах со стороны людей, такой суточный цикл придется вполне по душе.

Марс также обладает наклоном оси, который очень похож на земной, что означает практически те же основные перемены времен года, к которым мы привыкли на Земле. В основном когда одно полушарие направлено на Солнце, оно испытывает лето, тогда как на другом царит зима — только температуры выше и дни дольше.

Это будет весьма на руку, когда дело дойдет до выращивания культур и обеспечения колонистов комфортными условиями и способом измерения течения года. Подобно фермерам на Земле, будущие марсиане будут переживать сезон роста урожая и сезон его сбора, а также иметь возможность проводить ежегодные торжества по случаю смены времен года.

Кроме того, как и на Земле, Марс расположен в пределах потенциально обитаемой зоны нашего Солнца (так называемой зоны Златовласки), хотя и смещен к ее внешнему краю. Венера тоже находится в этой зоне, но расположена ближе к внутреннему краю, что в сочетании с ее толстой атмосферой сделало ее самой горячей планетой Солнечной системы. Отсутствие кислотных дождей также делает Марс более привлекательным вариантом.

К примеру, 8 апреля 2014 года Земля и Марс были на 92,4 миллиона километров друг от друга. 22 мая 2016 года они будут на расстоянии 75,3 миллиона километров, а к 27 июля 2018 года сойдутся на 57,6 миллиона километров. Запуск в нужный момент позволит сократить время полета с нескольких лет до месяцев.

Кроме того, Марс обладает изрядными запасами воды в форме льда. Большая его часть расположена в полярных регионах, но изучение марсианских метеоритов показало, что много воды может находиться под поверхностью планеты. Ее можно добывать и очищать в питьевых целях, причем довольно просто.

В своей книге The Case for Mars Роберт Зубрин также отмечает, что будущие колонисты могли бы жить за счет почвы, отправляясь на Марс, и в конечном счете колонизировали бы планеты на все сто. Вместо того чтобы возить все припасы с Земли — подобно жителям Международной космической станции, — будущие колонисты могли бы делать собственный воздух, воду и даже топливо, расщепляя марсианскую воду на кислород и водород.

Предварительные эксперименты показали, что марсианскую почву можно запечь в кирпичи, чтобы создать защитные сооружения, и это сократило бы количество материалов, которые необходимо отправлять с поверхности Земли. Земные растения также могут расти в марсианской почве, если получают достаточно света и углекислого газа. Со временем высадка растений в местной почве может помочь создать пригодную для дыхания атмосферу.

Проблемы колонизации Марса

Гравитация на Марсе составляет около 40% земной, приспособиться к ней будет довольно трудно. Согласно отчету NASA, последствия влияния микрогравитации на тело человека довольно глубоки, ежемесячные потери мышечной массы доходят до 5%, а плотности костей — до 1%.

На поверхности Марса эти потери будут ниже, поскольку там есть некоторая гравитация. Но постоянные поселенцы будут сталкиваться с проблемами дегенерации мышц и остеопороза в долгосрочной перспективе.

Также есть вопрос атмосферы, которая непригодна для дыхания. Порядка 95% атмосферы планеты составляет углекислый газ, а это значит, что в дополнение к производству пригодного для дыхания воздуха для колонистов, они также не смогут выходить наружу без сдавливающих скафандров и кислородных баллонов.

Марс также не имеет глобального магнитного поля, сравнимого с геомагнитным полем Земли. В сочетании с тонкой атмосферой это означает, что поверхности Марса может достигать значительное количество ионизирующего излучения.

Благодаря измерениям, сделанным космическим кораблем Mars Odyssey (инструмент MARIE), ученые выяснили, что уровень радиации на орбите Марса в 2,5 раза выше, чем на Международной космической станции. На поверхности этот уровень должен быть ниже, но все равно остается слишком высоким для будущих поселенцев.

В одной из последних работ, представленных группой ученых MIT, анализирующих план Mars One по колонизации планеты, которая начнет в 2020 году, подсчитано, что первый астронавт задохнется уже через 68 дней, в то время как остальные умрут от голода, обезвоживания или выгорания в богатой кислородом атмосфере.

Короче говоря, проблемы создания постоянного поселения на Марсе остаются многочисленными, но вполне преодолимыми.

Терраформирование Марса

Со временем многие или все трудности жизни на Марсе могут быть преодолены путем применения геоинженерии (терраформирования). Используя организмы вроде цианобактерий и фитопланктона, колонисты могли бы постепенно преобразовать большую часть углекислого газа в атмосфере в пригодный для дыхания кислород.

В дополнение к этому предполагается, что значительное количество диоксида углерода (CO2) содержится в форме сухого льда на южном полюсе Марса, а также поглощено реголитом (почвой). Если температура на планете поднимается, этот лед сублимирует в газ и повысит атмосферное давление. Хотя атмосфера после этого не станет более дружелюбной для легких человека, это решит проблему необходимости сдавливающих костюмов.

Возможный способ осуществить это — намеренно создать парниковый эффект на планете. Это можно сделать путем импорта аммиачного льда из атмосфер других планет в нашей Солнечной системе. Поскольку аммиак (NH3) представлен в основном азотом по весу, он также поставить буферный газ, необходимый для пригодной для дыхания атмосферы — как здесь, на Земле.

Точно так же можно было бы вызвать парниковый эффект за счет импорта углеводородов вроде метана — его много в атмосфере Титана и на его поверхности. Метан можно было бы выпустить в атмосферу, где он выступит в качестве компонента парникового эффекта.

Зубрин и Крис Маккей, астробиолог Исследовательского центра Эймса при NASA, также предложили создать заводы на поверхности планеты, которые накачивали бы парниковые газы в атмосферу, тем самым вызвав глобальное потепление (с помощью такого же процессы мы портим атмосферу нашей родной Земли).

Существуют и другие возможности, начиная с орбитальных зеркал, нагревающих поверхность, до намеренной бомбардировки поверхности кометами. Независимо от метода, все существующие варианты по терраформированию Марса могут сделать планету пригодной для человека только в долгосрочной перспективе.

Другое предложение заключается в создании подземных жилищ. Построив ряд туннелей, соединяющих подземные места обитания, колонисты могли бы отказаться от необходимости носить кислородные баллоны и сдавливающие скафандры, находясь вдали от дома.

Также это обеспечило бы некоторой защитой от радиации. Данные, полученные Mars Recknnaissance Orbiter, показывают, что такие подземные жилища уже существуют, а значит, их можно использовать.

Предлагаемые миссии

В 2012 году группа голландских предпринимателей раскрыла планы на краудфандинговую компанию по созданию марсианской базы, которое начнется в 2023 году. План MarsOne предусматривает серию односторонних миссий с целью создания постоянной и расширяющейся колонии на Марсе, которые будут финансироваться при помощи сбора средств через СМИ.

Другие детали плана MarsOne включают отправку телекоммуникационного орбитального аппарата к 2018 году, марсохода к 2020 году и компонентов базы вместе с колонистами к 2023 году. База будет оснащена 3000 квадратных метров солнечных панелей, а оборудование будет доставлено с помощью ракеты SpaceX Falcon 9 Heavy. Первая команда из четырех астронавтов должна будет приземлиться на Марс в 2025 году; после этого, через каждые два года будет прибывать новая группа.

2 декабря 2014 года директор по продвинутым системам человеческого исследования и операционным миссиям NASA Джейсон Крусан и зампомощника администратора по программам Джеймс Рейтнер анонсировали предварительную поддержку инициативе Boeing под названием Affordable Mars Mission Design (проект доступной миссии на Марс). Запланированная на 2030-е годы, миссия включает планы по созданию радиационной защиты, искусственной гравитации с помощью центрифуги, повторной поддержки расходными материалами и аппарата для возвращения.

CEO SpaceX и Tesla Элон Маск также объявил о планах по созданию колонии на Марсе с населением 80 000 человек. Неотъемлемой частью этого плана является разработка Mars Colonial Transporter (MCR), системы космических полетов, которая будет полагаться на ракеты повторного использования, пусковые аппараты и космические капсулы для транспортировки людей на Марс и возвращения на Землю.

Настанет день, когда спустя поколения терраформирования и многочисленные волны колонистов Марс заполучит жизнеспособную экономику. Возможно, на Красной планете будут добываться минералы, их можно будет отсылать на Землю для продажи. Запуск драгоценных металлов вроде платины будет относительно недорогим, благодаря низкой силе тяжести на планете.

Однако Маск считает, что наиболее вероятный сценарий (для обозримого будущего) включает экономику недвижимости. По мере того как население Земли будет расти, будет расти желание убраться отсюда подальше, а также инвестировать в недвижимость Марса. И как только система транспорта будет налажена и отработана, инвесторы будут рады начать строительство на новых землях.

Многие космические программы, в конечном итоге, это шаг к отправке астронавтов на Марс. И вполне естественно думать о следующем шаге — колонизации. Однако это потребует много ресурсов и рабочей силы для своего воплощения. Тем не менее, технологии продолжают развиваться быстрыми темпами и новые материалы, в настоящее время, могут помочь выполнить столь нелегкую задачу. А терраформирование Марса это гораздо более сложный процесс, который превосходит усилия, вложенные в строительство Международной космической станции.

Преимущества терраформирования планеты

Однако нужно понимать какие есть проблемы, прежде чем начинать изменять планеты. Он имеет много преимуществ по сравнению с другими объектами. Во первых он имеет атмосферу, в отличие, например, от Луны.

Планета после терраформинга

Это делает более простым получение таких важных элементов, как азот и кислород. Следующим преимуществом является то, что Марс имеет схожий минеральной состав с Землей. Все металлы и минералы, необходимые для производства и промышленности, также существуют на Марсе. Он также имеет аналогичное вращение и наклон оси, почти как на Земле. Наклон его оси дает сезоны похожие на Земные. Эти условия помогут будущим колонистам приспособиться к жизни на Марсе.

Колонисты в построенных убежищах

Тем не менее, есть еще много проблем, которые стоят на пути. Во-первых, это расстояние. Перелет стоит уйму денег. Следующая проблема заключается в атмосфере. Она слишком тонкая, чтобы удерживать кислород. Это означает, что необходимо изменить не только качественный состав атмосферы, для достижения парникового эффекта, но и количественный для первоначального поселения. Кроме того, гравитация на Марсе слабее, чем на Земли. Таким образом, людям, которые будут жить на Марсе, и/ или его терраформировать придется иметь дело с потерей костной ткани и другими заболеваниями, связанными с низкой гравитацией.

В любом случае, преобразование Марса представляет много возможностей. Она даст человечеству возможность найти новые ресурсы, не истощая Землю. Однако это потребует усилий не только национальных правительств, но и частного сектора, чтобы осуществить это.

Несмотря на отсутствие воздуха, низкие температуры и радиацию, Марс интригующая цель для терраформирования его человеком.

Давайте посмотрим, какие есть преимущества в колонизации красной планеты:

Плюсы колонизации

Колонизация красной планеты

Он имеет очень похожую длину дня. Марсианский день составляет 24 часов и 39 минут, так что растения и животные очень быстро бы адаптировались. Он имеет наклон оси, похожий на Земной. Это дает ему смену сезонов, как и у нашей родной планеты.
Марс имеет огромные запасы воды в виде льда. Эта вода будет иметь важное значение для путешественников и может быть использована для переработки в ракетное топливо.

Вместо того, чтобы везти провизию с Земли, будущие колонисты могли бы получать свой собственный воздух путем расщепления воды на Марсе, на кислород и водород. Эта вода также будет использоваться для питья.

Убежища на поверхности

Предварительные эксперименты показали, что почва Марса может быть использована для создания защитных сооружений. Земные растения могут быть выращены в марсианской почве, при условии, что они получат достаточно солнечного света и углекислого газа.

Со временем, мы можем разрабатывать месторождения полезных ископаемых.
И в очень далеком будущем, колонизация может включать в себя его терраформирование, т.е. повышение температуры на планете до того момента, пока его ледники не растают, и огромные запасы газа пополнят атмосферу.

Цель работы: изучить условия, необходимые для создания пригодных для жизни условий на планетах Солнечной системы, выбрать наиболее оптимальные объекты и предложить методы их освоения.

Ну, а уж после создания первых баз можно будет перейти и непосредственно к осуществлению терраформирования. Самый первый кандидат на проведение подобных работ – воспетый несколькими поколениями фантастов Марс. Именно на Марсе условия наиболее близки к земным. По сравнению с другими планетами Солнечной системы, здесь наиболее оптимальны сила гравитации, длина суток, температура и состав атмосферы. Конечно, есть и существенные проблемы: очень разреженная атмосфера, низкая температура, наличие некоторых ядовитых веществ. Но – повторимся, по сравнению с другими планетами условия на Марсе отличаются в значительно лучшую сторону. Самая главная задача при проведении работ по терраформингу Марса: повышение температуры. Достичь этого можно разными путями. Предлагались такие способы, как организация парникового эффекта путем насыщения атмосферы соответствующими газами, снижение альбедо (например, покрытие полярных шапок слоем темного грунта), создание пояса искусственных зеркал, которые будут отражать на планету солнечный свет, заселение специальными микроорганизмами, производящими в процессе жизнедеятельности метан. Конечно, рассматривались и более радикальные методы, например, взрывы мощных термоядерных бомб на полярных шапках, что должно привести к образованию морей и резкому снижению отражающей способности планеты.

Другими кандидатурами на проведение комплекса работ по терраформированию являются Меркурий, Луна и некоторые спутники Юпитера и Сатурна (Ганимед, Ио, Европа, Титан). Условия здесь ещё хуже, чем на Венере и тем более Марсе, хотя есть и свои плюсы. Например, наличие океана на Европе и, возможно, на Ганимеде. Что же касается Луны, то для проведения её терраформинга желательно будет изменить длину суток, а для создания и насыщения атмосферы предлагается производить бомбардировку поверхности небольшими астероидами. Учитывая близость Луны к Земле и зависимость от вращения нашего спутника фаз морских приливов, думается, что подобные прожекты лучше заменить на так называемое паратерраформирование. То есть – создание городов под соответствующими куполами. И верится, что под такими куполами земные яблони смогут цвести не только на Марсе, но и на Луне. И уж тем более для построения подобных городов не понадобятся сотни и тысячи лет, как для создания пригодной для жизни атмосферы на целой планете.

Планета Земля, вид из космоса

Факторы, которые могут привести к необходимости заселения других планет

Критерии пригодности планет к терраформированию

Обитаемая зона относительно звёзд разного типа Потенциально пригодные к немедленному заселению планеты можно разделить на три основные категории:

• Обитаемая планета (планета типа Земли), наиболее пригодная к заселению.

• Биологически сопоставимая планета, то есть планета в состоянии, подобном земному, миллиарды лет назад.

Пригодность планет к терраформированию зависит от физических условий, в которых эти планеты находятся. Основными из этих условий являются:

• Ускорение свободного падения на поверхности планеты. Гравитация терраформируемой планеты должна быть достаточной для удержания атмосферы с соответствующим газовым составом и влажностью. Планеты, имеющие слишком малые размеры и, следовательно, массу, совершенно непригодны, так как будет происходить существенная утечка атмосферы в космическое пространство. Кроме того, определённая степень притяжения необходима для нормального существования на планете живых организмов, их размножения и устойчивого развития. Слишком высокая гравитация также может сделать планету непригодной для терраформирования, ввиду невозможности комфортного существования на ней людей.

• Объём принимаемой солнечной энергии. Для проведения работ по терраформированию планет необходим достаточный объём солнечной энергии для прогрева поверхности и атмосферы планеты. Прежде всего, освещенность планеты Солнцем (равно как и любой другой родительской звездой) должна быть достаточной для прогрева атмосферы планеты как минимум до достижения искусственного парникового эффекта для поддержания температур на поверхности, достаточных для устойчивого нахождения воды в жидком состоянии. Освещенность также необходима для осуществления воспроизводства энергии с помощью фото- или термопреобразователей и выполнения задач по терраформированию. С точки зрения освещенности зона, в которой есть необходимый объём солнечной энергии и в которой находятся подходящие планеты, достигает орбиты Сатурна, а следовательно в более глубоких областях космоса терраформирование в настоящее время невозможно. В то же время в будущем при расширении Солнца уровень энергии, достаточный для кратковременного (несколько сот миллионов лет) поддержания окажется в пределах орбиты Плутона или же даже в ближних областях Пояса Койпера.

Кратер Тихо на Луне, диаметр — 85 км.

• Наличие воды. Необходимое для поддержания заселения планеты растениями и животными количество воды — это одно из неизменных условий для возможностей заселения и успешного терраформирования. В Солнечной системе не так много планет, располагающих достаточными объёмами воды, и в этой связи кроме Земли может быть упомянут лишь Марс и спутники Юпитера: Европа, Ганимед и Каллисто. Вопрос наличия воды на Титане пока остается открытым. В иных случаях вода должна быть завезена на планеты с помощью технических средств. Планеты с чрезмерным количеством воды также могут быть малопригодны для заселения по той причине, что колонистам необходимо будет доставлять все необходимые для существования на такой планете элементы таблицы Менделеева с собой, так как все полезные ископаемые на такой планете погребены под несколькими тысячами километров льда.

• Радиационный фон на планете.

• Наличие у планеты магнитного поля. В последнее время появились данные, что при отсутствии магнитного поля солнечный ветер активно взаимодействует с верхними слоями атмосферы. При этом молекулы воды расщепляются на водород и гидроксильную группу OH. Водород покидает планету, которая полностью обезвоживается. Подобный механизм действует на Венере.

Параметр Значение Пояснение Средняя температура 0 — 30 °C Средняя температура поверхности должна составлять около 15 °C Флора Среднее атмосферное давление > 10 кПа Основными компонентами атмосферы должны быть водяной пар, O2, N2, CO2 Парциальное давление O2 > 0,1 кПа Дыхание растений Парциальное давление CO2 > 15 Па Нижний предел для условия протекания реакции фотосинтеза; нет однозначного верхнего предела Парциальное давление N2 > 0,1-1 кПа Азотфиксация

Фауна Среднее атмосферное давление > 5 кПа 25 кПа Парциальное давление CO2 30 кПа Буферное содержание

Орбиты планет в системе Глизе 581

Начало освоения - претерраформирование

Марс – наиболее подходящих кандидат на терраформирование

Терраформирование Марса

Марс является одним из наиболее подходящих кандидатов на терраформирование (площадь поверхности равна 144,8 млн км², что является 28,4 % от поверхности Земли). Ускорение свободного падения на поверхности Марса составляет 3,72 м/с², а количество солнечной энергии, принимаемой поверхностью Марса, составляет 43 % от количества, принимаемого поверхностью Земли. На данный момент Марс представляет собой, возможно, безжизненную планету. В то же время, полученный объём информации о Марсе позволяет говорить о том, что природные условия на нём были некогда благоприятны для поддержания и зарождения жизни. Марс располагает значительными количествами водного льда и несёт на своей поверхности многочисленные следы своего благоприятного климата в прошлом: высохшие речные долины, залежи глины и многое другое. Многие современные учёные сходятся в едином мнении о том, что планету возможно нагреть, и создать на ней относительно плотную атмосферу, и NASA даже проводит околонаучные дискуссии по этому поводу. Значительные запасы воды и связанного кислорода в составе пероксидов и озонидов в почве Марса дают прочное основание предполагать, что терраформирование этой планеты станет возможным при направленном воздействии на марсианский климат. На текущее время земной цивилизацией хорошо освоено использование ядерной энергии, однако до сих пор нерешёнными остаются проблемы, связанные с транспортировкой технического оборудования на Марс и его обслуживанием на самой планете. В то же время, сам по себе Марс обладает весьма значительными ресурсами металлов и ядерного топлива (уран, торий). При налаживании на Марсе промышленности и последующем использовании ядерного топлива предполагаются колоссальные выбросы тепла в атмосферу планеты. Одним из важнейших технологических препятствий для освоения не только Марса, но и других планет являются ограниченные возможности космических транспортных средств, поэтому большие надежды возлагаются на газофазные ядерные реактивные двигатели. Только при наличии ядерных ракетных двигателей, обладающих значительной тягой, надежностью и скоростью, станет вполне возможным доставка предназначенных для начального этапа терраформирования тяжелых грузов к планетам, а в перспективе даже и астероидов из водно-аммиачного льда, предназначенных для наполнения атмосферы и гидросферы Марса азотом, водой и кислородом. Предположительно, астероиды могут вывозиться из пояса астероидов и даже из пояса Койпера с помощью ракетных двигателей или солнечных парусов. Терраформирование Марса можно проводить как при прямом введении в его атмосферу искусственно изготовляемых парниковых газов (фреонов), так и посредством нагрева поверхности планеты с помощью солнечного излучения, направленного орбитальными зеркалами, и затемнения поверхности полярных шапок сажей или полимерными плёнками, и косвенно при освоении Марса и его полезных ископаемых (металлургия, горные взрывные работы и проч.). Оба процесса могут происходить одновременно и вносить большой вклад в изменение климата Марса. Например, развитие масштабной ядерной, а в перспективе, и термоядерной энергетики позволит высвобождать огромные объёмы вторичного тепла в атмосфере и гидросфере Марса. Так, например, при наладке выработки водорода и кислорода для наземного марсианского транспорта, космических кораблей и энергоснабжения поселений возникнут условия для высвобождения больших объёмов тепловой энергии в атмосферу. В совокупности общий объём энергетики будет нагревать атмосферу Марса, и способствовать значительному парниковому эффекту при таянии полярных шапок.

Основные способы терраформирования Марса • Наполнение атмосферы Марса парниковыми газами: метан и другие углеводороды, доставляемые в больших количествах с Титана, способны быстро поднять давление и температуру на Марсе до приемлемого уровня, а также служить источником недостающих ключевых элементов (углерод, водород), необходимых для полноценного терраформирования Марса.

• Выброс в атмосферу Марса искусственных парниковых газов: Фреоны (тетрафторметан, октофторпропан и т. п.), а также элегаз обладают рекордными показателями парникового эффекта. Однако эти соединения очень дороги в производстве.

• Затемнение поверхности полярных шапок: сажа, смог из углеводородов, доставляемых с Титана, напыляемые полимерные пленки, взрывное уменьшение альбедо.

• Прогрев полярных шапок: космические сверхлёгкие орбитальные зеркала.

• Бомбардировка астероидами: водно-аммиачные льды способны создать на Марсе океаны и атмосферу с приемлемым давлением.

• Техногенная деятельность: выброс тепла атомными электростанциями и транспортом, потоки тепла от купольных поселений.

• Биогенное воздействие: введение земных бактерий и водорослей, устойчивых на Марсе (Chroococcidiopsis sp., Matteia sp., Deinococcus radiodurans, и др). Технические возможности осуществления

Космическая линза (сделанная по принципу линзы Френеля на основе тонких мембран.), предлагаемая для терраформирования Венеры или Марса

Важнейшими задачами земной цивилизации по обеспечению возможности терраформирования планет и их спутников являются:

• Заинтересованность космических держав — необходимый компонент для начала практической подготовки и изучения планет для терраформирования.

• Создание экономических фондов и компаний по освоению планет —- необходимая государственная и частная инициатива для финансовой поддержки научных проектов.

• Развитие наблюдательной астрономии — в целях экономичного и быстрого изучения объектов Солнечной системы.

• Изучение планет с помощью зондов — источник детальной информации о планетах и их составе.

• Развитие энергетики Земли — обеспечение космических запусков и развитие сопутствующих областей промышленности.

• Постройка достаточно мощных ракетных двигателей — работы в области ядерных ракетных двигателей, электроядерных двигательных установок, солнечных парусов, ионных ракетных двигателей.

• Развитие материаловедения — поиск новых материалов и ко

• Развитие биотехнологий — изучение земных микроорганизмов и предполагаемых микроорганизмов, обитающих в гипотетической биосфере Марса; выведение генно-модифицированных микроорганизмов, устойчивых к природным условиям терраформируемых планет. Вывод: В результате проведенных исследований можно сделать вывод, что возможность освоения Марса землянами – реальна, потребует достаточно много времени ( не исключено, что процесс начнётся только лет через 150) т. к. современные технологии не позволяют достаточно глобально приступить к работе. Сейчас мы только можем тестировать некоторые разработки и изучать строение Марса.

Читайте также: