Марс. Колонизация Красной планеты

События

Писатели-фантасты в своих произведениях часто упоминают шахты и прииски на других планетах. А одна из самых близких нам планет – это Марс. Конечно, геологоразведочные работы начнутся нескоро, но ученые уже составили примерную карту того, где на Марсе могут располагаться полезные ископаемые.

По словам ученых, изучающих потенциальные места концентрации металлов на красной планете, будущим геологам Марса, скорее всего, придется искать полезные ископаемые в самых необычных местах. Например, на Земле огромную роль в вымывании, концентрации и осаждении таких ценных минералов как железо, золото, серебро, медь и никель, играют поверхностные и грунтовые воды, и даже химикалии, оставленные живыми существами.

Но на Марсе нет ни океанов, ни поверхностных вод, ни живых микроорганизмов. Более того, температура на планете такая низкая, что грунтовые воды заморожены до состояния вечной мерзлоты, и сами могут считаться полезными ископаемыми.

Но где в таком случае можно найти полезные минералы и металлы? Майкл Вест из Национального австралийского университета города Канберра говорит, что самые подходящие места для геологоразведочных работ – это вулканы и метеоритные кратеры.

"На Марсе вы точно не найдете огромные залежи полезных ископаемых, которые будете перевозить на Землю. Но этого может быть достаточно для заселения планеты ", – сказал Вест.

Вулканические ландшафты Марса похожи на то, что на Земле называют крупными магматическими провинциями. Такие провинции – это территории, на поверхность которых вылилась лава. Встречаются они в Сибири, Индии и на западе Северной Америки. В таких местах добывают никель, медь, железо, платину, палладий и хром.

По словам ученого Адриана Брауна, исследующего планеты, вулканы Марса тоже могут оказаться богатыми полезными ископаемыми. "Мы не знаем, что можем обнаружить возле вулканов. Они покрыты пылью, и вовсе не являются подходящим местом для приземления разведочных аппаратов ", – говорит он. Это займет немало времени.

Другими потенциальными источниками полезных ископаемых могут быть метеоритные кратеры: так как камни в кратерах выставлены наружу, следовательно, копать надо меньше. К тому же, в этих местах концентрировалось большое количество тепла на протяжении тысяч лет после падения метеоритов. А это означает, что замороженная вода в почве превратилась в жидкость или даже пар, с помощью которого происходит осаждение минералов, и образуются залежи в виде рудоносных жил и гидротермальных источников. На Земле такие жилы богаты медью, цинком, свинцом, барием, серебром и золотом.

У Марса совершенно другие кора и атмосфера, отличные от земных, и минералы также будут отличаться от привычных нам полезных ископаемых.

Планета Марс, или как иначе нередко выражаются Красная планета, представляет огромный интерес для человечества. Исследованием Марса ученые занимаются с 1960 года с помощью автоматических станций.

И по мнению исследователей, Марс имеет огромные перспективы в плане освоения человеком красных пустынь планеты человеком. Здесь надо отметить, что Марс это планета земного типа, и как выяснилось недавно, разряженная атмосфера планеты, хорошо защищает поверхность Марса от космической радиации. Так что поселенцам не придется искать серьезных убежищ от проникающей радиации

Одна из черт схожести Марса с нашей планетой, это период вращения, и смену времен года, — правда климат на планете суше земного, и значительно холоднее. Однако как полагают ученые, так было не всегда. Сейчас на Марсе довольно таки суровая климатическая ситуация средняя температура составляет?50 °C, колебания происходят от?153 °C на полюсе зимой,и до свыше +20 °C в полдень на экваторе.

Как предполагают исследователи, некогда на Марсе существовал не столь холодный климат, и было время, что поверхность Марса покрывали моря, океаны, озера – то есть было наличие воды в жидком состоянии. Но было это миллиард или более лет назад.

Перспективы колонизации Марса.

В качестве перспективных целей освоения Марса, рассматривается в первую очередь постройка на планете постоянной научно-исследовательской обитаемой базы. Приоритетной задачей сотрудников базы будет изучение непосредственно Марса, его спутников Фобоса и Деймоса. И как будущая цель исследовательской базы, изучение астероидного пояса, и Солнечной системы.

Конечно же, это добыча ресурсов, ведь Марс может оказаться богатой планетой в плане полезных ископаемых. Однако в этом случае, серьезную проблему представляет доставка грузов, высокая стоимость перевозки грузов не оправдает затрат. Разве что, по мнению экспертов, колонизаторы обнаружат редкоземельные металлы, — уран, золото, алмазы, платина.

И как считают некоторые ученые, ситуация на Земле подошла к тому рубежу, когда человечеству необходимо задуматься о решении демографического вопроса. Да и не только угроза перенаселения, или истощение ресурсов Земли заставляют пристальнее рассматривать вопросы колонизации планет.

Как считает некоторое количество ученых, — осторожно об этом высказываясь – просматривается и другая необходимость создания колоний на Марсе.

Дело в том, что в истории Земли уже случались катастрофы глобального масштаба. К примеру, падения крупных космических объектов, настолько огромных, что волна разрушений уничтожала все живое на Земле, заново перестраивая поверхность планеты. Когда суша и водные бассейны менялись местами.

Как полагают ученые-исследователи, нельзя исключить того факта, что из дальнего космоса может прилететь объект огромной массы, и столкнуться с планетой. А колоссальная сила удара космического объекта «встряхнет» Землю, настолько сильно, что все живое погибнет. Но даже при более благоприятном сценарии, выживание человека станет нелегким делом.

Ведь в таком случае, под удар существования ставится вся человеческая цивилизация. Даже при более благоприятном развитии сценария, выживание человека станет нелегким делом. Пыль, поднятая ударом громадного объекта, извержения от заработавших вулканов, — вся эта пыле и пепла — гаревая взвесь, на долгие года закроет планету от Солнца. Температура на десятилетия снизится до минусовых, — то есть, будет то же, что произошло и во времена гибели динозавров.

Так вот, как полагают ученые, человек должен подумать, что необходимо сделать, чтобы не погибла вся земная культура. И вариант, который видится думающим в этом направлении ученым-исследователям один, создание поселений на других планетах нашей системы.

Наиболее благоприятным, и более доступным в этом отношении, подходит Марс. Конечно и Луна не забыта, но только в плане освоения, — обитаемая научно-исследовательская база, этакий форпост человечества, но не более того. А вот в отношении Марса, смело мыслящие ученые, говорят о больших перспективах.

Как планируется создавать поселения на Марсе.

Изначально, планируется постройка исследовательского поселка модульного типа. Где строительным материалом послужат специально изготовленные панели доставленные с Земли. На Марсе из них будут собираться жилые модули, и модули исследовательской лаборатории.

На первом этапе создания исследовательских баз, рассматриваются районы в области экватора. В области экватора держится более умеренная температура. Что более подходит для обитания, и ведения дальнейшей геологической разведки Марса, и прочей исследовательской деятельности.

На втором этапе освоения, — безусловно при успехе первичного – речь идет уже как раз о создании колонии на Марсе. То есть, поселенцы приступят к постройке постоянных, базовых поселений. А вот постоянные поселения, предусматривается строить уже из местных материалов. Это будут капитальные строения, предназначенные для проживания колонистов и следующих поколений.

Некоторые ученые, заглядывая далеко вперед, говорят и таких вещах, как терраформирование, когда на марсе можно будет искусственным путем сформировать ландшафт, изменить атмосферу. Ведь нынешняя атмосфера Марса не пригодна для выживания человека без специальных защитных средств. А вот с помощью терраформирование, атмосферу Марса можно будет наполнить пригодным для дыхания воздухом. – Впрочем это очень далекая перспектива.

Трудности колонизации планет.

В настоящее время, освоение и создание научно-исследовательских баз на любом планетно-спутниковом объекте нашей системы дело очень не простое. Трудности существуют не только на этапе полета, когда колонистов надо доставить на Марс. Даже отстроив жилые и лабораторные модули станции, существует проблема что в модулях будет существовать нормальная обстановка для жизнедеятельности.

Многие наверно помнят, в связи с чем была снята с орбиты, и затоплена космическая станция, — космонавтам так и не удалось избавиться от поразившего станцию грибка. Плесень в буквальном смысле одолела станцию.

И даже на Земле, отстроив некую модель закрытой базы, в ней начались проблемы. В начале 1990 года, в пустыне под Аризоной был реализован проект задуманный миллиардером Эдвардом Бассом. Американцы создали в пустыне громадный комплекс,

Проект продержался около двух лет, четыре мужчины и четыре женщины, поддерживали связь с внешним миром исключительно через компьютер. Очень быстро климат внутри группы испортился, команда распалась на две противоборствующие группировки. Кстати, даже после 20 лет, участники эксперимента избегают встречаться друг с другом.

Но не только вопросы совместного проживания небольшой группы людей в замкнутом пространстве сорвали проект «Биосфера-2». Огромный комплекс, рассчитанный на то, что люди будут жить в нем автономно не смог существовать без поддержки извне. А ведь внутри был замкнут целый мир, — деревья, кустарники, свинарники и курятники, козы и пастбища для них. Водоемы с рыбой, целая экосистема, изолированная от внешнего мира.

Однако случилось непредвиденное, микроорганизмы и насекомые, начали размножаться в огромных количествах, и процесс было невозможно отрегулировать. И это началось спустя несколько недель после начала эксперимента «Биосфера-2». В связи с чем, резко возросло потребление кислорода, и уничтожение сельскохозяйственных культур.

Вследствие этого, участники проекта начали задыхаться от недостатка кислорода, и эксперимент потерял свою чистоту – ученым пришлось снабжать людей кислородом.

Но так можно решить проблему на Земле, но как этот вопрос можно будет решить на Марсе? – ведь там не кому будет влить свежего кислорода в модули. Хочется верить, что нынешние ученые-исследователи, работающие в этом направлении, имеют на своем вооружении технологии как решать такие задачами.

И перед первыми поселенцами Марса, не встанут вопросы выживания, вследствие нарушения систем жизнеобеспечения. А более тщательный подбор первой группы колонистов, по психологической совместимости, сократит количество конфликтных ситуаций.

Марс с учётом его орбиты, поверхности и наличия водяного льда на полюсах является одним из самых привлекательных для людей космическим объектом. На Земле с каждым днём растёт озабоченность по поводу будущего человечества, а поэтому колонизация Марса становится всё более насущной проблемой. Нельзя также сбрасывать со счетов экономические интересы, которые ещё больше разжигают внимание к далёкому космическому собрату.

Земля и Марс имеют относительное сходство . Марсианский день или сол очень близок к земному. Солнечный день на четвёртой планете равен 24 часам 30 минутам 35,244 секундам. Площадь составляет 28,4% от площади Земли и лишь немного меньше земной суши. Радиус составляет половину земного, а масса только одну десятую.

Осевой наклон равен 25,19 градусов, а у Земли он 23,44 градуса. В результате этого на красной планете сезоны года похожи на земные. Но длятся они почти в 2 раза дольше, так как марсианский год составляет около 1,88 земных лет. И самое главное, на Марсе имеется вода, спрятанная под коркой замёрзшего углекислого газа.

А теперь давайте рассмотрим различия Марса и Земли . Здесь сразу надо сказать, что даже экстремофильные организмы, выживающие на Земле во враждебных условиях, не могут выдержать экстремальную среду, которая присутствует на поверхности Марса.

Его поверхностная гравитация составляет 38% от земной. Тут следует заметить, что микрогравитация вызывает проблемы со здоровьем у людей. Они теряют мышечную массу и наблюдается деминерализация костей. Возможен ли такой негативный эффект на поверхности красной планеты? Это неизвестно, так как научные исследования, связанные с поверхностной гравитацией Марса, пока не проводились на Земле.

На четвёртой планете гораздо холоднее, чем на Земле. Средняя температура составляет минус 50 градусов по Цельсию, а на Земле она равна плюс 15 градусам по Цельсию. Количество солнечной энергии, достигающей Марса, гораздо меньше земной, так как он на 52% отстоит дальше от Солнца, чем Земля. Солнечная постоянная равна 43,3% от земной.

В то же время марсианская атмосфера более тонкая, а поэтому более высокая доля солнечной энергии достигает поверхности. Но тут не надо забывать про круглогодичные пылевые бури. Они способны блокировать солнечный свет на несколько недель. Отсутствие магнитосферы делает поверхность незащищённой от солнечного ветра.

Марсианское атмосферное давление ниже предела Армстронга. Атмосфера на 95% состоит из углекислого газа. Ещё есть азот (3%), аргон (1,6%) и следы других газов, включая кислород (0,4%). В марсианском воздухе парциальное давление углекислого газа равно 0,71 кПа по сравнению с 0,031 кПа за Земле.

Отравление углекислым газом (гиперкапния) у людей начинается при 0,1 кПа. Даже для растений 0,15 кПа является токсичным. А означает это только одно – воздух на Марсе токсичен для растений, животных и человека. И в добавление следует сказать, что тонкая атмосфера не способна отфильтровывать ультрафиолетовый солнечный свет.

На основании всего вышесказанного напрашивается вполне обоснованный вывод: колонизация Марса представляет собой довольно сложную задачу . Марсианская среда враждебна для людей, а разница в гравитации пагубно скажется на здоровье. Она приведёт к ослаблению костей и мышц, возникновению остеопороза и сердечно-сосудистым проблемам.

Обязательно следует учитывать и психологический фактор. Люди, работающие на Марсе, будут находиться в десятках миллионов километров от Земли. Если миссия будет продолжаться 2,5 года, то члены экипажа начнут испытывать чувства изоляции, тоски, депрессии. У них возникнет ощущение, что они брошены в космосе, ведь Земля в марсианском небе будет выглядеть как крошечная голубовато-зелёная точка.

Поэтому огромное значение при колонизации Марса будет иметь правильный выбор людей. Все они в обязательном порядке должны будут пройти специальную психологическую подготовку. А при возвращении на Землю им будут необходимы психосоциальные сессии, чтобы опять влиться в человеческое общество.

А теперь поговорим о самом главном – о связи с Землёй . Надо сказать, что Марс уже имеет спутники связи. Они со временем износятся, а поэтому потребуются другие орбитальные устройства, пока не будут разработаны новые продвинутые технологии.

Задержка односторонней связи при ближайшем приближении планет составляет около 8 минут. А когда планеты находятся на большом удалении друг от друга, возрастает до 40 минут. Также прямая связь блокируется на 2 недели, когда Солнце оказывается между Землёй и Марсом. Но в реальности полная потеря связи может достигать целого месяца.

Единственным выходом в данной ситуации может служить целый каскад спутников связи. Но они будут привлекать к себе космическую пыль и астероиды, что негативно скажется на их работе. Идеальным вариантом станут спутники, оборудованные ионными двигателями. Они смогут двигаться с небольшой скоростью по своим орбитам и обеспечивать непрерывную связь Марса с Землёй.

Какие места на Марсе являются самыми подходящими для колонии ? Для этих целей подходит экваториальный регион. Там много естественных пещер возле вулканов. Эти убежища надёжно защитят колонистов от радиации и микрометеоритов. Также есть версия, что в экваториальном регионе имеется в наличии геотермальная энергия.

Второй вариант – это размещение колонии в лавовых трубках. По аналогии с Землёй они должны иметь длинные проходы, которые обеспечат полную защиту от излучения. Большим плюсом также является то, что их легко герметизировать, используя местные материалы, особенно на небольших участках.

Помимо всего сказанного колонизация Марса подразумевает терраформирование . Данный термин означает изменение поверхности и климата красной планеты таким образом, чтобы она стала пригодной для проживания людей. Разговор идёт, естественно, об искусственном изменении окружающей среды.

У Марса нет магнитосферы, которая смягчает воздействие солнечной радиации и удерживает атмосферу. Поэтому для восстановления атмосферы и появления жидкой воды необходимы магнитные полюса или искусственная магнитосфера. Японские учёные выдвинули идею создания искусственной магнитосферы путём построения охлаждаемых широтных сверхпроводящих колец с достаточной величиной постоянного тока. Есть и другая теория, предполагающая развёртывание магнитного дипольного щита в точке Лагранжа Марса L1.

Моделирование показывает, что при наличии магнитосферы на красной планете за несколько десятков лет появится атмосфера, а её давление будет равно половине земного. Как результат, замороженный на полюсах углекислый газ начнёт сублимироваться, то есть переходить из твёрдого состояния в газообразное и согреет экватор. Ледяные шапки начнут таять и появятся океаны. Этому также будет способствовать вулканическая дегазация.

При достаточно высоком атмосферном давлении человеку на поверхности Марса уже не нужен будет специальный защитный напорный костюм. Ему потребуется только маска, обеспечивающая 100% кислород. Также исчезнет потребность в защите от солнечного ветра, радиации и сильного холода. Ситуация будет как на Земле, только человек будет ходить в маске с кислородным баллоном.

Таким образом, колонизация Марса в рамках терраформирования предусматривает создание магнитосферы, атмосферы и повышение температуры. Главная роль здесь отводится углекислому газу, благодаря которому усилится парниковый эффект, а формирование атмосферы и потепление будут дополнять друг друга.

Всё это здорово, но как быть с кислородом ? Не хотелось бы всё время ходить в маске по марсианской поверхности. Основная масса кислорода присутствует в виде двуокиси углерода. Кислород также имеется в оксидах металлов и в почве в виде нитратов на поверхности красной планеты. Анализ образцов грунта показал наличие перхлората. Его используют для высвобождения кислорода в химических кислородных генераторах. Воду с помощью электролиза можно разделить на кислород и водород, если есть электричество и жидкая вода.

С помощью водорослей и другой зелени можно добавить небольшое количество кислорода в атмосферу. Но этого будет недостаточно, чтобы люди получили возможность свободно дышать, а колонизация Марса превратилась в комфортное занятие.

Есть вариант создания биодомов, в которых будут размножаться кислородосодержащие цианобактерии и фотосинтезирующие водоросли для производства молекулярного кислорода. Такие биодома нужно будет разместить на Марсе ещё до его колонизации, чтобы прибывшие на планету люди сразу оказались в кислородной среде. Но данная технология предназначена лишь для изолированных помещений, а вот глобальной планетарной технологии пока нет.

В заключении следует сказать, что, несмотря на кажущиеся трудности и фантастичность многих проектов, колония на Марсе обязательно станет реальностью. Случится это в самом ближайшем будущем, так как технический прогресс идёт вперёд семимильными шагами, а освоение космоса является приоритетной задачей. Человек непременно обустроится на четвёртой планете, а затем наступи черёд других далёких планет и спутников .

Владислав Иванов

Как бы парадоксально не звучало, наша Солнечная система для человека малоинтересна. Внутренние планеты представляют собой сочетание неудобных условий и отсутствие каких-либо интересных человечеству ресурсов, внешние же (от Юпитера и далее) не пригодны для колонизации вовсе, поскольку являются газовыми гигантами. Отдельный интерес могли бы представлять их спутники, но увы, их большая удалённость делает их также малопривлекательными.

Однако, человечеству всё же придётся расселяться по просторам нашей системы, чтобы элементарно выжить, поскольку ресурсы Земли не бесконечны. Для этого придётся все пригодные космические объекты в конце концов терраформировать, то есть создавать на них условия подобные земным в глобальном масштабе. Это необходимо, поскольку использование небольших баз для переселения туда жителей Земли нецелесообразно.

Возможно, через несколько тысяч лет, человечество сможет освоить «разборку на атомы» газовых гигантов, типа Юпитера и Сатурна, чтобы потом из их вещества делать огромные орбитальные станции или даже целые планеты. Однако, в ближайшее время, мы вынуждены будем ограничиться более простыми методами инженерии, аналогичными тем, которые применяем в повседневной жизни на Земле.

Если рассматривать внутренние планеты спутники: Меркурий, Вернеру, Марс и Луну то, первым, скорее всего, будет колонизирован Марс. Это имеет очень простое объяснение. Луна, несмотря на свою близость является объектом безжизненным и бедным, то есть не будет представлять для землян никакого интереса. Меркурий и Венера из-за условий на их поверхности, заключающихся в огромной температуре (а на Венере ещё и в давлении), возможно, даже в ближайшие тысячелетия колонизированы не будут. А вот Марс… Марс удивительно идеально подходит не просто для колонизации землянами, он подходит для полного преобразование его в некое подобие Земли. Что же делает его таким особенным?

Во-первых, он может иметь густую атмосферу наподобие земной. Первая космическая скорость на Марсе составляет 3.6 км/с; это означает, что гравитация Марса способна удержать возле себя атмосферу, не дав ей улететь в космос (у газов земной атмосферы скорость движения составляет около 2.5 км/с). Во-вторых, на Марсе обнаружена вода; огромное количеств водяного льда найдено не только в полярных ледниках Марса, но и под его песчаной поверхностью. Вода – основа нашей жизни, поэтому если она есть в больших количествах на Марсе, шансы его колонизации значительно возрастают. В-третьих, структура почвы Марса похожа на земные вулканические пески, то есть, как минимум, она нейтральна к флоре нашей планеты; следовательно, если в эту почву внести питательные вещества, то можно будет на Марсе и картофель выращивать. Ну, и небольшая изюминка на торте: сутки на Марсе, называемые «сол», имеют длительность всего лишь на двадцать минут меньше, чем на Земле, что будет представлять определенное удобство людям, живущим там.

Однако, всё это, возможно, будет когда-нибудь. В настоящее же время Марс являет собой весьма непривлекательное зрелище. Средняя температура на планете достигает -60°С, давление атмосферы в 100-200 раз меньше земного, а самым распространённым газом является углекислый. И, тем не менее, это лучшие условия для колонизации, которые есть у человечества. Отдельную проблему составляет отсутствие у Марса магнитного поля, что является причиной высокого уровня радиации на поверхности планеты; оптимальным решением этой проблемы является укрытие блоков модулей, в которых будут жить колонисты, слоем марсианского грунта.

Как будет происходить это процесс? Скорее всего, колонизация начнётся с постройки полностью автономной базы для живущих там людей. Даже с учётом всех благоприятных факторов, полёт на Марс с Земли нынешними средствами занимает от 2 до 4 месяцев при благоприятном расположении планет, случающимся раз в 2 года. Таким образом, необходимо изначально рассчитывать на то, что помощь с Земли в случае нештатной ситуации может прийти с серьёзным опозданием и надо быть, как минимум, готовым переждать достаточное длительное время в автономном режиме.

Основной задачей колонии на Марсе будет постоянный её рост, причём необходимо будет максимально локализовать добычу природных ресурсов и производство модулей станции из них, чтобы быть независимым от поставок сырья с Земли.

Отдельную проблему будет составлять выращивание пищи для всё разрастающегося населения колонии. Поскольку организовать цикл непрерывного круговорота питательных веществ (наподобие тех, которые существуют в экосистемах Земли) на первых этапах будет невозможно, не исключены некоторые неудобства в питании колонистов. Поэтому, вполне возможны варианты питания сублимированной пищей; не исключено использование в качестве еды «аминокислотного коктейля» или даже пищи промышленного производства. Последнему сейчас уделяют много внимание в Китае и Японии, поэтому анекдотическая «пластиковая каша» может стать вполне реальной вещью для космонавтов будущего. Если удастся реализовать в колонии полностью автономную систему питания, можно будет считать этот этап колонизации завершенным.

Когда население Марса превысит число, необходимое для организации крупного промышленного производства, начинается второй этап: постройка комплексов по обогащению атмосферы Марса кислородом и азотом. Таким образом, будут достигнуты условия, необходимые для существования человечества безо всяких защитных средств; с учётом удаленности Марса от Солнца, одного лишь слоя атмосферы будет достаточно для защиты поверхности от радиации.

Футурологи отводят на первый этап колонизации Марса около сотни лет, на второй – около тысячи. В исторических рамках это, конечно, пустяк, однако, хватит ли нам времени? Дело в том, что если человечество продолжит расти и развиваться подобными темпами, лет через 200 нас ожидает немилосердный конец в виде смерти от голода. И, можно сказать, что в настоящее время человечество ожидает серьёзный экзамен на выживание: сможет ли оно грамотно распорядится остатком ресурсов, чтобы выйти, наконец, из своей колыбели-Земли?