В чем состоят основные трудности при колонизации планет гигантов и их спутников ответ кратко
Обновлено: 04.07.2024
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
«…Есть космос, производящий солнца, планеты и живых
существ, …есть вселенная, которая распоряжается судьбой
Приведу в качестве примеров лишь некоторые комплексные программы освоения космоса, успешно реализуемые и сегодня:
С отечественными проектами освоения (читай, колонизации) Марса перекликаются проекты:
- Mars Atmosphere and Volatile Evolution — искусственный спутник для исследования атмосферы Марса ( NASA );
Основная часть
Основные проблемы колонизации планет
Ключевой термин работы – колонизация. Что понимать под колонизацией планет? Если гипотетическое создание автономных поселений вне Земли считать колонизацией космоса, становится понятным, что эта идея владеет умами людей еще со времен Циолковского – основоположника теоретической космонавтики, ставшей сегодня реальностью. [1]
Знакомство с теориями, гипотезами и высказываниями ученых и практиков о возможности колонизации космоса, помогло мне ответить на вопрос: какие проблемы будут встречаться на пути у потенциальных колонистов?
Проблем таких несколько групп, и первая из них – технические проблемы. Надежность работы всех технико-технологических систем и жизнеобеспечивающих установок будут оказывать огромное влияние на внеземное существование первого поколения поселенцев, потому что неисправность оборудования в чужом и неизведанном мире, несомненно, будет представлять серьезную опасность для самой жизни астронавтов. Конечно, часто рассматривается использование солнечных батарей как главного источника энергии, но не всегда, так как из-за низкой температуры окружающей среды на планетах их работа может не быть эффективной. [ 1 ]
Вторая группа проблем колонизации планет - биологические. Несомненно, жизнь людей на других планетах будет возможна только на автономных станциях, куда будут поступать вода, воздух, тепло и пища. Функционировать эти системы должны будут целые десятилетия. Существует вариант выращивания растений на станции, но для разнообразия также существует вариант поставок продуктов с Земли, который будет очень дорогостоящим.
Хочу отметить, что появится серьезная проблема, связанная с медициной. Если на Земле имеются больницы, клиники, оборудование и специалисты, которые помогают бороться с серьезными заболеваниями, то на других планетах и спутниках таких условий и оборудования, увы, нет.
Особую группу проблем при колонизации планет составят проблемы психологические. Психологический фактор играет, на мой взгляд, самую важную роль. Никакие тесты и курсы не помогут человеку преодолеть все то волнение и страх, которое он будет испытывать перед первым испытанием. Полная изоляция от привычного для нас мира, замкнутое пространство всегда будут волновать человека, они же будут приводить к срывам. Команда поселенцев должна будет формироваться так, чтобы в будущем люди могли создавать семьи. Когда люди все чаще и чаще будут пересекаться друг с другом, будет назревать напряженная атмосфера в общении. Вопросы любви, ревности, личных антипатий будут иметь напряженный характер. [1]
Итак, пришло время узнать, какие же планеты и спутники Солнечной системе подвластны людям для колонизации, пусть пока даже теоретической!
Объект колонизации – Луна.
Впервые земляне полетели к этому ближайшему небесному телу еще в 1959 году, начиная с 1969 года прошлого столетия на Луне, по данным НАСА, несколько раз побывали люди. [2]
Нет сомнений, что в период внеземной колонизации именно Луна станет первой планетой для заселения, если такая идея, пришедшая в голову колонизаторам, будет реализована.
Марс – объект колонизации
Попробую оценить, насколько это возможно, посещение Марса, а в дальнейшем – его колонизацию. Ось вращения Марса, как и у Земли, наклонена относительно плоскости орбиты, из-за чего на планете происходит смена сезонов, которые длятся почти в два раза дольше, чем на Земле, и практически такая же продолжительность суток, как у нас.
На Марсе подтверждено существование воды, здесь нет, как на Венере, кислотных дождей, и не кипят озера жидкого олова. Определенным плюсом является и расстояние от Земли до Марса, минимальное значение которого - 55,76 млн. км, а максимальное - 401 млн. км, что делает вполне реальным достижение землянами поверхности Марса.
Несмотря на все вышеперечисленные преимущества, имеются также недостатки. Один из главных недостатков – огромные перепады температур. Если днем температура на планете около +20 °C, то ночью -70 °C, что близко экстремальным значениям температуры в Антарктиде - самом холодном материке Земли. К тому же, из-за вытянутой орбиты Марса, летом здесь очень жарко, а зимой невероятно холодно.
Вторым недостатком, несомненно, является низкая гравитация Марса, составляющая 40% земной. Согласно отсчету НАСА, эффект почти нулевой гравитации на Марсе приведет к тому, что человек будет терять 5-6% мышечной массы в неделю и около 2% плотности костной ткани в месяц. Считается, что из-за незначительной гравитации на Марсе у переселенцев появятся дегенеративные изменения мышц, начнет развиваться серьезное заболевание - остеопороз. [5]
Но строить базу на Марсе при его колонизации может оказаться довольно просто именно благодаря тому, что гравитация здесь почти в три раза слабее, чем на Земле; поэтому при выполнении тяжелых погрузочных и монтажных работ колонистам не потребуется значительных физических усилий.
Ну, и третьим недостатком является неподходящая для жизни человека атмосфера, так как она на 94% состоит из углекислого газа. Из-за этого придется создавать на Марсе подходящую среду, а также человеку нужно будет все время ходить в высотно-компенсирующем костюме и с кислородными баллонами.
Стоит также отметить, что пылевые бури, которые частенько окутывают всю планету и с легкостью выводят всю электронику из строя, низкие температуры и другие капризы природы – это еще цветочки по сравнению с радиацией Солнца. Магнитное поле Земли защищает нас от огромного количества частиц, которые постоянно обстреливают нас из космоса. А вот Марс такой особенностью похвастаться не может, ведь у планеты нет магнитного поля. К тому же, слабая атмосфера красной планеты не оставляет сомнений в том, что потенциальные колонизаторы останутся здесь один на один с убийственной радиацией Солнца. [2]
Но для чего нам вообще нужен этот Марс? С какими же намерениями человечество стремится создать колонии на Марсе? Во-первых, это создание базы для научных исследований Марса и его спутников. Также возможна колонизация спутников красной планеты и планет-гигантов Солнечной системы.
Я специально нашел интересную информацию для тех людей, которые уже сегодня хотят провести часть своей прекрасной жизни на красной планете.
Кроме того, новое исследование предполагает, что выращивание сельскохозяйственных культур в среде обитателей поселений, как предполагает Mars One , приведет к образованию достаточного количества кислорода, что сделает жилые помещения пожароопасными. [1]
Исследователи считают, что трубопровод с азотом может снизить уровень кислорода до безопасного уровня, но это лишит колонию жизненно необходимого газа, необходимого для компенсации утечки кислорода в окружающую атмосферу Марса. Каков же возможный конечный результат? Исследование показало, что пространство, которое быстро стало бы неприемлемым, удушало бы колонистов примерно через десять недель.
Есть способы предотвратить этот сценарий - выращивание пищи в изолированных теплицах, например, или внедрение системы выделения кислорода. Но лучшая альтернатива заключается в том, чтобы обезопасить идею ферм Марса и принести всю пищу колонии с Земли.
Меркурий как объект колонизации
Меркурий - самая маленькая, самая быстрая и самая странная планета Солнечной системы, всего-навсего 4879 километров в диаметре. Это значит, если сильно захотеть и проделать тоннель сквозь планету, то за пять земных дней езды на машине вы сможете преодолеть его диаметр. Но, эти пять дней путешествия на Меркурии окажутся равными чуть более трех лет на Земле, ведь один оборот вокруг своей оси планета совершает за 59 земных суток, и в это же время один оборот вокруг Солнца планета совершает за 88 суток. Вот и получается, что один год на Меркурии длится всего чуть больше наших, земных суток. Это происходит, потому что планета имеет малый радиус орбиты и мчится по ней в среднем со скоростью 48 км/с, что почти в два раза быстрее, чем Земля, да и в целом быстрее всех планет Солнечной системы. [7]
Из-за такой скорости планета прогревается неравномерно, поэтому на Меркурии одновременно очень жарко и дико холодно: температура солнечной стороны часто превышает 400 °C , в то время, как на ночной стороне, она опускается до -180 °C .
Впрочем, ученые обнаружили еще один интересный факт. Проанализировав кратеры, в которые хотя бы изредка, рикошетом, залетает парочка солнечных зайчиков, они пришли к выводу, что даже крошечный лучик света, отразившийся от стенки самого глубокого и темного кратера, способен растопить лед, лежащий на дне его.
Весьма странно, что планета обладает жидким ядром, о чём говорит наличие магнитного поля. По мощности оно невелико, примерно один процент от земного, но при этом сверхактивно. Магнитное поле солнечного ветра в виде заряженных частиц, стремящихся от солнца, периодически вторгается в поле Меркурия, из-за чего возникают мощные магнитные торнадо, около 800 километров в диаметре, что составляет треть радиуса планеты¸ которые быстро достигают поверхности, вместе с горячей плазмой солнечного ветра.
Европа – космический объект возможной колонизации
Радиация на Европе слабее у того полушария, которое ориентированно вперед по ходу её движения вокруг газового гиганта. Данное полушарие еще называют лидирующим. Поверхность Европы одна из самых ровных в Солнечной системе. Лишь немногие образования, напоминающие земные холмы, имеют высоту до нескольких сотен метров. Высокое альбедо – отражательная способность спутника свидетельствует о том, что поверхностный лед относительно чистый, что следует тому, что лед здесь молодой. На поверхности Европы, по земным меркам, очень холодно от -150 °C до -190 °C , а уровень радиации там очень высок, так как орбита спутника проходит через мощный радиационный пояс Юпитера. Дневная зона почти в миллион раз больше, чем на Земле. Естественно, этого достаточно, чтобы вызвать лучевую болезнь у человека. Существование гейзеров также говорит нам о том, что мы сможем исследовать океан Европы, и для этого не придется бурить многокилометровую толщу льда. [10]
В феврале 2017 года стало известно, что у людей есть миссия к этому загадочному ледяному спутника Юпитера. Замысел вышел из стадии концепта, и теперь инженеры НАСА готовы к стадии предварительного проектирования миссии, получившей название Europa Clipper . Запуск планируется на двадцатые годы. Орбитальный аппарат должен будет совершить 40-45 пролетов, в ходе которых будет фотографировать поверхность Европы с высоким разрешением и исследовать ее состав и структуру. Основная цель Europa Clipper – исследовать Европу на предмет ее способности к поддержанию жизни.
А теперь, попробуйте только представить эти прекраснейшие виды из вашего будущего окна: огромнейший диск Юпитера, который раз так в двадцать крупнее лунного, могучие и разноцветные ураганы на его поверхности. Да вот только вся эта красота достанется нам при условии очень низких температур и опасных гейзеров ледяной воды, которые в разных местах вырываются из трещин. И вроде бы все хорошо, но давайте рассмотрим обратную сторону данной планеты.
Колонизация Европы имеет целый ряд проблем. Одна из них заключается в высоком показателе радиации на поверхности данного спутника. Такой высокий уровень радиации объясняется высокой интенсивностью радиационного излучения пояса газового гиганта – Юпитера. Для сравнения, мощность излучения радиационного пояса Ван Аллена, который окружает нашу любимую планету Земля, раз в десять ниже.
Последние исследования выявили еще одну проблему колонизации Европы: солнечная радиация, воздействующая на поверхность, может вызвать выделение кислорода, который под влиянием глубоководных течений будет поступать в океан, находящийся под поверхностью планеты. Это наводит на мысль о том, что содержание кислорода в водах Европы может быть примерно равным или даже выше, чем в мировом океане, что само собой создает условия, пригодные для существования различных форм жизни.
Колонизация планеты вне Солнечной системы
Так как вне Солнечной системы есть множество малоизвестных планет, решил выбрать лишь одну, которая больше всего похожа на колыбель землян, как считает группа ученых со всего мира. Сегодня имя ей - Kepler-438B.
Обнаружить объект, который называют самой похожей на Землю планетой вне солнечной системы, удалось в 2015 году. Известно ли вам, что, зная размеры и массу, ученые могут сделать вывод и определить, есть ли на данной планете камни, вода и различные газы. Если же массу небесного тела определить нельзя, то попытаться определить состав экзопланеты можно, отталкиваясь от ее размера. Если верить расчетам ученых, Kepler-438В всего лишь на 12% больше Земли. Планета вращается вокруг звезды Kepler-438, находящейся в созвездии Лиры, но вращается в десять раз быстрее, чем Земля вокруг Солнца. Из этого можно сделать вывод, что на Kepler придется отмечать Новый год каждые 35 дней. [12]
Хоть звезда Kepler-438 и входит в класс красных карликов, это вовсе не мешает ей давать своей планете процентов на сорок больше света, чем Земля получает от нашего маленького желтого карлика. Исходя из того, что Kepler-438 меньше и холоднее нашего Солнца, понимаем: условия на экзопланете должны быть приемлимыми и даже комфортными для жизни. Стоит отметить, что на Kepler-438 B прогнозируется наличие воды именно в жидкой форме благодаря тому, что расположение планеты в своей системе, такое же, как и Земли, идеальное для возникновения и существования биологической жизни.
По словам ученых, вероятность того, что эта планета является каменистой, составляет 70 процентов. Можно предположить: если экзопланета обладает скалистой поверхностью, то ее масса, возможно, будет больше массы Земли всего лишь в 1,4 раза, а температура на поверхности будет варьироваться от 0 °C до 60 °C. Эти сведения делают Kepler-438B мезопланетой, относя ее к классу объектов, с умеренной температурой на поверхности. Почему предположить? Да потому что ученые уже вычислили размеры планеты, а вот массу – нет.
Ну что, звучит многообещающе, не так ли? Вот слушаешь, и вроде бы, все звучит прекрасно, да вот только лететь нам до второй земли примерно 470 световых лет.
Кто-то может задать вопрос – для чего создавать колонии землян на других планетах, если на Земле и так все хорошо? Считаю, что такие суждения неверны, а тема актуальна, так как освоением и колонизацией планет можно решить много важных для землян проблем.
Но почему людям кажется, что им будет легче озеленить непригодные пустыни Марса или ледяные корки Цереры, чем спасти свою планету от всё более реальной экологической катастрофы – предвестника её гибели?
Нам кажется, что Земля огромна, что она вечно останется такой же красивой и привлекательной, как на рисунках в детских книжках, но это не так. Не возлагайте обязанность исправлять ваши ошибки на потомков, у них в этом мире будет совсем иная цель. Если человечество не остановится, то рано или поздно, нашему дому-планете наступит конец.
Основным выводом считаю только один: лучше планеты, чем родная Земля, для проживания человека попросту нет. Несколько миллиардов лет потребовалось нашему дому - планете, чтобы стать именно такой, какой она является сегодня, исключая проблемы, навязанные или порожденные безответственной, нерадивой деятельностью человечества. И только мы, жители Земли, сможем сохранить её для потомков.
2 Смотреть ответы Добавь ответ +10 баллов
Ответы 2
тем не менее, более реальной перспективой является освоение спутников газовых гигантов. сегодня рассматривается возможность колонизации трех крупных спутников юпитера: европы, ганимеда и каллисто. предполагается, что на европе под ледяной поверхностью находится океан. однако значительной помехой в колонизации этого спутника является сильная радиация на поверхности объекта из-за сильного радиационного пояса юпитера.
что касается спутников сатурна, то здесь главным кандидатом на колонизацию является титан. тем не менее, колонизация титана представляет лишь научный интерес, так как практическая ценность реализации проекта пока не определена. дело в том, что титан – весьма отдаленный от земли космический объект, полет к которому даже небольшой экспедиции обойдется дорого.
В космической колонизации других планет есть много плюсов и минусов. Чтобы по-настоящему понять какую планету лучше колонизировать рассмотрим уникальные причины каждой из них. А также все минусы, которые делают невозможным достижения этой цели.
Возможна ли колонизация планет Солнечной системы земной группы
Меркурий – буквально расположен прямо перед Солнцем, один день длиннее земного года. Меркурий получает слишком много солнечной радиации. Там нет атмосферы, чтобы говорить о колонизации. Планета ужасно горячая, так что у жидкой воды нет шансов. Меркурий был бы в порядке для ровера на ночной стороне. Но если он не продолжит движение, чтоб оставаться на темной стороне, он окажется под палящим Солнцем. Дневная температура днём на Меркурии 430 градусов цельсия. В таких условиях шансов выживания просто нет ни для оборудования, ни для человека.
Венера – атмосферное давление так же высоко, как на дне моря, способное разрушить типичный подводный корпус. Слишком плотная атмосфера Венеры, создает сильный парниковый эффект, температура превышает 200 градусов цельсия. Идут дожди из серной кислоты. На планете очень жарко, это делает невозможным образование сложных молекул, таких как белки, углеводы, ДНК. Его атмосфера также невероятно едкая. Венера на самом деле можно колонизировать, и действительно едва ли легче будет колонизировать, чем ближайшего красного соседа Земли. Но колонизация Венеры означает создание плавающих мест обитания в ее атмосфере, сродни гигантским воздушным шарам. Но тогда где взять сырье? Их либо придется переправлять с Земли, либо извлекать с поверхности, что даже хуже для электроники, чем для людей, если вы можете себе это представить.
Земля – прекрасное место для колонизации, к сожалению, она уже занята! Мы уже здесь.
Марс – в значительной степени замерзшая пустошь, гравитация незначительна, давление воздуха слишком низкое, не так много солнечного света, как хотелось бы, нет магнитного поля, слишком много солнечного излучения – лучше, чем любой из других вариантов.
Колонизация газовых гигантов
Что касается гигантов (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун), мы не знаем, есть ли у них твердая поверхность. Гравитация этих миров, вероятно, слишком велика для наших хрупких скелетов, и ядовитые газы, потерянные Землей давно, все еще удерживаются в их атмосферах.
Юпитер – это газовый гигант, колонизация просто невозможна. У него, скорее всего, нет твердой поверхности, на которой можно приземлиться, а сильное магнитное поле разобьет любой космический корабль. А вот луны Юпитера могут быть интереснее с точки колонизации.
Сатурн – то же самое, что и на Юпитере, с дополнительным пакетом возможности увидеть великолепный обруч.
Все остальные планеты будут очень холодными и темными.
Уран – сумасшедший осевой наклон создает дикие сумасшедшие циклы день, ночь. Будучи газовым гигантом там самая холодная атмосфера в Солнечной системе. Так что … НЕТ.
Нептун – еще один газовый гигант. Нептун похож на Юпитер и гораздо дальше.
Плутон – просто забудьте об этом. Нам понадобилось 10 лет, чтобы добраться до него.
Газовые планеты тоже не годятся. Так что среди планет – Марс единственный, кого мы могли бы посетить.
Возможные места колонизации – луны и карликовые планеты
Ни у Меркурия, ни у Венеры нет лун, вариантов для колонизации просто нет.
На земной Луне нет атмосферы и 14 дней незащищенного солнечного света, за которым следуют 14 дней темноты, немного воды которой недостаточно для поддержания длительного и продолжительного присутствия человека. Много солнечного излучения.
У Цереры (в поясе астероидов) слишком мало гравитации, нет атмосферы, в ней больше воды и меньше солнечной радиации, чем на нашей Луне.
Несколько лун Юпитера, плюс луна Сатурна Титан привлекают и выглядят более многообещающе.
Все остальное слишком далеко и там слишком холодно.
Так что красный сосед Земли или никуда больше, в принципе
Возможно, было бы еще проще построить нашу собственную среду обитания в космосе, относительно близко к Земле, вместо того, чтобы двигаться до нашего ближайшего соседа.
Никакие другие миры в нашей Солнечной системе не будут настолько близки, чтобы приблизиться с финансовой стороны, даже сейчас это очень дорого. Так что Четвертая планета действительно наш единственный пункт назначения.
Безусловно, красная планета единственная и самая простая для колонизации и выживания. Венера невероятно горячая и кислая. Меркурий бессмысленно далек, горячий или холодный, в зависимости от того, на какой стороне вы находитесь. Планеты дальше за пределами Марса либо невероятно далеки и холодны, либо состоят только из газа с сокрушительной гравитацией. У некоторых лун Юпитера может быть соответствующая сила тяжести, но время в пути туда измеряется годами, а не месяцами.
Когда речь идет о колонизации планет Солнечной системы (а также экзопланет в других отдаленных галактиках), как правило, имеют в виду космические объекты с твердой поверхностью. Тем не менее, ученые вполне серьезно рассматривают возможность колонизации газовых гигантов – Юпитера и Сатурна, - путем создания поселений в их атмосферах.
Тем не менее, более реальной перспективой является освоение спутников газовых гигантов. Сегодня рассматривается возможность колонизации трех крупных спутников Юпитера: Европы, Ганимеда и Каллисто. Предполагается, что на Европе под ледяной поверхностью находится океан. Однако значительной помехой в колонизации этого спутника является сильная радиация на поверхности объекта из-за сильного радиационного пояса Юпитера.
Что касается Ганимеда, самого большого спутника в Солнечной системе, то стоит отметить, что данный объект обладает магнитосферой, которая способна защитить космонавтов от губительного воздействия радиации (кстати, в отличие от Европы, Ганимед находится вне радиационного пояса Юпитера). Плюс к этому, спутник располагает большими запасами водного льда. Предполагается, что после терраформирования Ганимед будет способен удержать достаточно плотную атмосферу, а запасы газогидратов могут послужить источником для постоянного ее восполнения.
Еще один кандидат на потенциальную колонизацию – спутник Каллисто. Данный спутник находится вне зоны действия радиационного пояса планеты. Также Калистов отличается большими запасами водного льда, а также спокойно геологической обстановкой. Сила тяжести спутника не достаточно велика, чтобы удержать плотную атмосферу, однако, по мнению ученых, благодаря запасам воды и газогидратов атмосфера может постоянно восполняться. Однако для полноценного терраформирования спутника потребуется предварительный прогрев недр, а также снижение альбедо поверхности. На данный момент рассматривается возможность построения на поверхности Каллисто замкнутых экологических систем в виде купольных поселений.
ГАЛИЛЕ́ЕВЫ СПУ́ТНИКИ, четыре крупнейших спутника Юпитера – Ио, Европа, Ганимед и Каллисто, открытые Г. Галилеем в 1610 с помощью созданного им телескопа. Юпитер со спутниками напоминает Солнечную систему в миниатюре. Открытие этой первой системы спутников планеты имело большое значение для утверждения гелиоцентрической системы мира .
Большая российская энциклопедия
Создание колоний в системе Юпитера - давняя мечта человечества. Ученых привлекают огромные исследовательские возможности и ресурсы. Однако освоение лун планеты связано с огромными проблемами, одной из которых является сам газовый гигант и расстояние до него.
Читайте также: