Когда колонизируют марс. Проживание на Марсе

На 67-м Международном конгрессе по астронавтике, в Гвадалахаре, Мексика, Элон Маск выступил с речью, которая была более ожидаемой, чем любой другой спич миллиардера и изобретателя. Маск рассказал о том, что человечество находится на пороге своего нового будущего - нас ждет бесплатная солнечная энергия, самостоятельные автомобили и космические путешествия. Первым серьезным шагом на пути колонизаторов вселенной станет Марс - планета, которая привлекает людей уже не первую сотню лет. Проект колонизации Марса по Маску предполагает строительство там самоподдерживающейся станции-города - это станет возможным уже через 50 — 100 лет. Несмотря на всю смелость подобных заявлений, проекты по колонизации Марса возникали задолго до Маска - мы собрали наиболее яркие из них.

Идея немного разогреть Красную планету путем направленных ядерных ударов в залежи нитратов - идея, которая появилась даже раньше ядерной бомбы. Термин «терраформирование» был придуман фантастом Джеком Уильямсоном - в одной из повестей он детально описал способы сделать безжизненную планету пригодной для колонизации. Именно тогда зародились основные принципы этой футуристической науки, на которую и сегодня делают ставки ученые, в том числе и Элон Маск. Его предложение бомбить Марс термоядерными зарядами - не что иное, как первичное терраформирование, которое вызовет парниковый эффект и разогреет планету до приемлемых температур.

1950-е: Проект Вернера фон Брауна

Первое детальное видение американского космического полета на Марс было детищем Вернера фон Брауна - бывшего нацистского ученого, который работал в НАСА после Второй мировой войны. Его книга 1952 года «Проект Марс» стала первым широко распространенным планом строительства колонии на Марсе. Фон Браун представлял себе, что флот из 10 массивных космических кораблей, собранных прямо в космосе и расположенных на орбите Марса, будет нести 70 человек, наряду с продовольствием и всем необходимым для выживания.

1960-е: Модульные станции на экваторе Марса

Десант из нескольких космических кораблей по достижении Марса становится модульными жилищами для экипажа. При этом на поверхности планеты создаются вспомогательные помещения с оранжереями и теплицами, снабжающими первопроходцев пищей. Для новоприбывших авторы проекта предусматривали развертывание надувных жилищ в виде шатров, рассчитанных на 70 человек постоянного контингента.

1980-е годы: The Mars Underground и чехол для Марса

В конце 1970-х годов, после удачных пилотируемых полетов на Луну, многие ученые загорелись идеей отправить на Марс первых колонизаторов. Mars Underground стал первой ласточкой в современных планах по заселению планеты. Именно в рамках этого проекта начались серьезные исследования возможностей не только техники, но и людей. Проект освоения космоса включал в себя интересную схему челночной заброски первопоселенцев - в качестве перевалочного космопорта предполагалось использовать Луну. Подобные планы ученые не оставляют по сей день.

1990-е годы: Роберт Зубрин и Mars Direct

Все наработки ученых НАСА в 1980-х пошли прахом, когда первая администрация Джорджа Буша-старшего урезала финансирование марсианской программы почти до нуля. Руководствуясь личным энтузиазмом, ученый Роберт Зубрин начал разработку новой программы, которая была в разы дешевле и отказывалась от идеи челночных перевозок. По плану Зубрина, корабли колонизаторов отправлялись прямиком на Марс и на месте начинали строительство жилых блоков. Ключевой особенностью проекта было создание мелких поселений по 10-20 человек, которые жили в собственных жилых модулях со всем необходимым - в домах был предусмотрен спортзал и личные комнаты для каждого поселенца.

2000-е: Mars One

Частный проект Mars One предполагает полет на Марс с последующим основанием колонии на его поверхности и трансляцией всего происходящего по телевидению. Самое масштабное в истории планеты реалити-шоу планируется запустить в 2022 году, но из-за недостаточного финансирования проект пока находится на стадии концепта. В 2013 году Mars One начали отбор будущих астронавтов, которые будут обучаться необходимым навыкам, проходить тесты на длительное нахождение в закрытом пространстве в симуляторах ракеты и колонии. В состав группы астронавтов обязательно будут входить разные гендеры и представители различных народов. Авиакосмическая компания Lockheed Martin выразила интерес в обеспечении колонистов космическим кораблем, однако дело пока не вышло за рамки фантазий.

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.

Колонизация Марса

Колонизация Марса - создание поселений людей на планете Марс .

Важный шаг для будущего человечества. Марс является центром внимания как разнообразных предположений, так и серьёзных исследований в области возможных колоний.

Марс - планета, путешествие к которой с Земли требует наименьших энергетических затрат, если не считать Венеры . Путешествие по самой экономичной полуэллиптической орбите требует около 9 месяцев полёта; с повышением начальной скорости время полёта быстро сокращается, поскольку уменьшается и длина траектории.

Сходство с Землёй

Различия

Пригодность для освоения

Без защитного снаряжения человек не сможет выжить на поверхности Марса и нескольких минут. Тем не менее, по сравнению с условиями на жарких Меркурии и Венере , холодных внешних планетах и лишённых атмосферы Луне и астероидах, условия на Марсе гораздо более пригодные для освоения. На Земле есть такие разведанные человеком места, в которых природные условия во многом похожи на марсианские. Атмосферное давление на высоте 34 668 метров - рекордная по высоте точка, которой достиг воздушный шар с командой на борту (май г.) - примерно соответствует давлению на поверхности Марса. Крайне низкие температуры в Арктике и Антарктиде сравнимы даже с самыми низкими температурами на Марсе. Также на Земле есть пустыни , схожие по виду с марсианским ландшафтом.

Основные сложности

Главные опасности, подстерегающие космонавтов во время полета к Марсу и нахождение на планете, следующие:

• высокий уровень космической радиации;
• сильные сезонные и суточные колебания температуры;
• метеоритная опасность;
• низкое атмосферное давление.

Возможные физиологические проблемы при нахождении на Марсе у экипажа будут следующие:

• стресс;
• адаптация к марсианской гравитации;
• ортостатическая неустойчивость после посадки на планету;
• нарушения деятельности сенсорных систем;
• нарушения сна;
• снижение работоспособности;
• изменения метаболизма;
• отрицательные эффекты от воздействия космической радиации.

Способы терраформирования Марса

Основные задачи

Способы

Следует отметить, что последние два из вышеприведённых способов требуют основательных расчётов, направленных на изучение подобного воздействия на планету, её орбиту, скорость вращения и многое другое.

Но самой серьезной проблемой на пути колонизации Марса является отсутствие магнитного поля, защищающего от солнечной радиации. Для полноценной жизни на Марсе без магнитного поля не обойтись.

Радиация

Mars One

Нидерландская компания Mars One собирается отправить человека на Марс в 2023 году. Это станет первым шагом на пути его колонизации. Согласно плану, первыми на Красную планету отправятся четыре человека, которые уже никогда не вернутся на Землю. Далее каждые два года на Марс будут прибывать по четыре новых члена зарождающейся колонии. По предварительным оценкам, отправка на Марс первых колонизаторов обойдется в $6 миллиардов. Чтобы окупить затраты, Mars One намерена привлечь телевидение, показав весь процесс, всю процедуру подготовки первого и последующих экипажей в прямом эфире. «Это будет феерическое зрелище, на фоне которого „Большой брат“ покажется лишь бледной тенью. Весь мир будет наблюдать и переживать эту поездку», цитирует The Huffington Post слова лауреата Нобелевской премии по физике Жерара Хоофта .

Несмотря на то что компания рассказала о своих планах только недавно, вынашиваются они с прошлого года. «Этот проект чуть ли не единственный способ осуществить мечту человечества в исследовании космического пространства . Это будет захватывающий эксперимент. Давайте начнем», призывает Хоофт. В рамках проекта Mars One в 2016 г. предполагает запустить на Марс спутник связи , а через два года отправить туда марсоход . Он подыщет подходящие места для колонии. К 2020 г. на Красную планету доставят все необходимое для жизнеобеспечения, а еще через три года подтянутся люди.

Столетний космический корабль

«Столетний космический корабль» (англ. Hundred-Year Starship ) - проект безвозвратного направления людей на Марс с целью колонизации планеты. Проект разрабатывает с 2010 года Исследовательский центр имени Эймса - одна из основных научных лабораторий НАСА . Основная идея проекта состоит в том, чтобы отправлять людей на Марс безвозвратно. Это приведет к значительному сокращению стоимости полета, появится возможность взять больше груза и экипаж. Дальнейшие полёты будут доставлять новых колонистов и пополнять их запасы.

Связь с Землёй

Задержка сигналов от Марса к Земле, обусловленная конечностью скорости света, исчисляется минутами. Световой сигнал будет идти от Марса до Земли от 3 до 22 минут в зависимости от расположения Марса и Земли в момент подачи сигнала. Однако использование электромагнитных волн (в том числе световых) не даёт возможности поддерживать связь с Землей напрямую (без спутника ретрансляции), когда планеты находятся в противоположных точках орбит относительно Солнца.

Возможные места основания колоний

Наилучшие места для колонии тяготеют к экватору и низменностям. В первую очередь это:

В случае терраформирования первый открытый водоём появится в долине Маринера.

Колония (Прогноз)

Хотя до сих пор проектирование марсианских колоний не зашло дальше эскизов, из соображений близости к экватору и высокого атмосферного давления их обычно планируют основывать в разных местах долины Маринера. Каких бы высот в будущем ни достиг космический транспорт, законы сохранения механики определяют высокую цену доставки грузов между Землёй и Марсом, и ограничивают периоды полётов привязывая их к планетарным противостояниям. Высокая цена доставки и 26-месячные межполётные периоды определяют требования: 1) Гарантированное трёхлетнее самообеспечение колонии (дополнительные 10 месяцев на полёт и изготовление заказа). Его можно выполнить только накопив к первоначальному прилёту людей конструкции и материалы на территории будущей колонии. 2) Производство в колонии основных конструкционных и расходных материалов из местных ресурсов. Это означает необходимость создания цементного, кирпичного, ЖБИ-изделий, воздушного и водного производств, а также разворачивания чёрной металлургии, металлообработки и оранжерей. Экономия продуктов питания потребует вегетарианства. Вероятное отсутствие коксующихся материалов на Марсе потребует прямого восстановления оксидов железа электролизным водородом - и соответственно производства водорода. Пылевые бури могут на месяцы сделать невозможной солнечную энергетику, что при отсутствии природных топлив и окислителей делает единственной надёжной ядерную энергетику на Марсе. Крупномасштабное производство водорода и впятеро большее содержание дейтерия в льдах Марса по сравнению с земными приведёт к дешевизне тяжёлой воды, что при добыче урана на Марсе сделает самыми эффективными и рентабельными тяжеловодные ядерные реакторы. 3) Высокая научная или экономическая продуктивность колонии. Похожесть Марса на Землю определяет большую ценность Марса для геологии, и при наличии жизни - для биологии. Экономическая выгодность колонии возможна исключительно при обнаружении крупных богатых месторожений золота, платиноидов или драгоценных камней.

Критика

Помимо основных аргументов критики идеи колонизации космоса человеком (см. ), имеются и возражения, специфичные для Марса:

См. также

Примечания

Ссылки

Фильмография

• «Место жительства - Марс» (англ. Living on Mars ) - научно-популярный фильм, снятый National Geographic в 2009 г.

Колонизация Солнечной системы
Космос как среда обитания
Ресурсы и энергетика

Части материалов и предметов первой необходимости (прежде всего - кислород , вода , продукты питания) из местных ресурсов этот путь ведения исследований окажется в целом экономически эффективнее, чем отправка возвращаемых экспедиций или создание станций-поселений для работы вахтовым методом. Кроме того, в перспективе Марс может стать удобным полигоном для проведения масштабных научных и технических экспериментов, опасных для земной биосферы .

Что касается добычи полезных ископаемых, то, с одной стороны, Марс может оказаться достаточно богат минеральными ресурсами, причём из-за отсутствия свободного кислорода в атмосфере возможно наличие на нём богатых месторождений самородных металлов , с другой - на текущий момент стоимость доставки грузов и организации добычи в агрессивной среде (непригодная для дыхания разрежённая атмосфера и большое количество пыли) настолько велика, что никакое богатство месторождений не обеспечит окупаемости добычи.

Для решения демографических проблем потребуется, во-первых, переброска с Земли населения в масштабах, несопоставимых с возможностями современной техники (как минимум - миллионы человек), во-вторых - обеспечение полной автономии колонии и возможности более или менее комфортной жизни на поверхности планеты, для чего потребуется создание на ней пригодной для дыхания атмосферы , гидросферы , биосферы и решение проблем защиты от космического излучения . Сейчас всё это можно рассматривать лишь умозрительно, как перспективу на отдалённое будущее.

Пригодность для освоения

Сходство с Землёй

Различия

• Сила тяжести на Марсе примерно в 2,63 раза меньше, чем на Земле (0,38 g). До сих пор неизвестно, достаточно ли этого, чтобы избежать проблем для здоровья, возникающих при невесомости .
• Температура поверхности Марса гораздо ниже земной. Максимальная отметка составляет +30 °C (в полдень на экваторе), минимальная - −123 °C (зимой на полюсах). При этом температура приповерхностного слоя атмосферы - всегда ниже нуля.
• В силу того, что Марс находится дальше от Солнца , количество достигающей его поверхности солнечной энергии примерно вдвое меньше, чем на Земле.
• Орбита Марса имеет больший эксцентриситет , что увеличивает годовые колебания температуры и количества солнечной энергии.
• Атмосферное давление на Марсе слишком мало, чтобы люди могли выжить без пневмокостюма . Жилые помещения на Марсе придётся оборудовать шлюзами , наподобие устанавливаемых на космических кораблях, которые могли бы поддерживать земное атмосферное давление .
• Марсианская атмосфера состоит в основном из углекислого газа (95 %). Поэтому, несмотря на её малую плотность, парциальное давление CO 2 на поверхности Марса в 52 раза больше, чем на Земле, что, возможно, позволит поддерживать растительность .
• У Марса есть два естественных спутника, Фобос и Деймос . Они гораздо меньше и ближе к планете, чем Луна к Земле. Эти спутники могут оказаться полезными [ ] при проверке средств колонизации астероидов .
• Магнитное поле Марса слабее земного примерно в 800 раз. Вместе с разреженной (в 100-160 раз в сравнении с Землёй) атмосферой это существенно увеличивает количество достигающего его поверхности ионизирующего излучения . Магнитное поле Марса не способно защитить живые организмы от космической радиации, а атмосферу (при условии её искусственного восстановления) - от рассеивания солнечным ветром.
• Обнаружение аппаратом Феникс , приземлившимся вблизи Северного полюса Марса в 2008 году, в грунте Марса перхлоратов ставит под сомнение возможность выращивания в марсианской почве земных растений без дополнительных экспериментов либо без искусственного грунта .
• Радиационный фон на Марсе в 2,2 раза превышает радиационный фон на Международной космической станции и приближается к установленным пределам безопасности для космонавтов.
• Вода, вследствие низкого давления, закипает на Марсе уже при температуре +10 °C . Другими словами, вода изо льда, почти минуя жидкую фазу, быстро превращается в пар.

Принципиальная достижимость

Время полёта с Земли до Марса (при нынешних технологиях) составляет 259 суток по полуэллипсу и 70 - по параболе . В принципе, доставка на Марс необходимого минимума снаряжения и припасов на начальный период существования небольшой колонии не выходит за пределы возможностей современной космической техники, с учётом перспективных разработок, срок реализации которых оценивается в одно-два десятилетия. На текущий момент принципиальной нерешённой проблемой остаётся защита от излучений во время перелёта; в случае её решения сам перелёт (в особенности, если он будет производиться «в одну сторону») вполне реален, хотя и требует вложения огромных финансовых средств и решения целого ряда научных и технических вопросов различного масштаба.

При этом необходимо заметить, что «стартовое окно» для полёта между планетами открывается один раз в 26 месяцев. С учётом времени перелёта даже в самых идеальных условиях (удачное расположение планет и наличие транспортной системы в состоянии готовности) ясно, что, в отличие от околоземных станций или лунной базы, марсианская колония в принципе не будет иметь возможности получить оперативную помощь с Земли или эвакуироваться на Землю в случае возникновения нештатной ситуации, с которой невозможно справиться своими силами. Вследствие вышеизложенного, просто для выживания на Марсе колония должна иметь гарантированный срок автономии не менее трёх земных лет . С учётом возможности возникновения в течение этого срока самых различных нештатных ситуаций, аварий оборудования, природных катаклизмов ясно, что для обеспечения выживаемости колония должна иметь значительный резерв оборудования, производственных мощностей во всех отраслях собственной промышленности и, что на первых порах самое главное - энергогенерирующих мощностей, так как и всё производство, и вся сфера жизнеобеспечения колонии будет остро зависеть от наличия электроэнергии в достаточных количествах.

Условия обитания

Без защитного снаряжения человек не сможет прожить на поверхности Марса и нескольких минут. Тем не менее, по сравнению с условиями на жарких Меркурии и Венере , холодных внешних планетах и лишённых атмосферы Луне и астероидах , условия на Марсе гораздо более пригодные для освоения. На Земле есть такие разведанные человеком места, в которых природные условия во многом похожи на марсианские. Атмосферное давление Земли на высоте 34 668 метров - рекордная по высоте точка, которой достиг воздушный шар с командой на борту (4 мая г. ) - приблизительно вдвое превышает максимальное давление на поверхности Марса.

Результаты последних исследований показывают, что на Марсе имеются значительные и при этом непосредственно доступные залежи водяного льда, почва, в принципе, пригодна для выращивания растений, а в атмосфере присутствует в достаточно большом количестве диоксид углерода . Всё это в совокупности позволяет рассчитывать (при наличии достаточного количества энергии) на возможность производства растительной пищи, а также добычи воды и кислорода из местных ресурсов, что значительно снижает потребность в технологиях замкнутого цикла жизнеобеспечения , который был бы необходим на Луне, астероидах или на удалённой от Земли космической станции .

Основные сложности

Главные опасности, подстерегающие космонавтов во время полета к Марсу и пребывания на планете, следующие:

Возможные физиологические проблемы при нахождении на Марсе у экипажа будут следующие:

Способы терраформирования Марса

Основные задачи

Способы

• Управляемое обрушение на поверхность Марса кометы , одного крупного или множества малых ледяных астероидов из Главного пояса или одного из спутников Юпитера , с целью разогреть атмосферу и пополнить её водой и газами .
• Вывод на орбиту спутника Марса массивного тела, астероида из Главного пояса (например, Цереры) с целью активации эффекта планетарного «динамо», и усиления собственного магнитного поля Марса .
• Изменение магнитного поля с помощью прокладки вокруг планеты кольца из проводника или сверхпроводника с подключением к мощному источнику энергии.
• Взрыв на полярных шапках нескольких ядерных бомб. Недостаток метода - радиоактивное заражение выделенной воды .
• Помещение на орбиту Марса искусственных спутников, способных собирать и фокусировать солнечный свет на поверхность планеты для её разогрева .
• Колонизация поверхности архебактериями (см. археи) и другими экстремофилами , в том числе генно-модифицированными, для выделения необходимых количеств парниковых газов или получения необходимых веществ в больших объёмах из уже имеющихся на планете . В апреле г. Германский центр авиации и космонавтики сделал доклад о том, что в лабораторных условиях симуляции атмосферы Марса (Mars Simulation Laboratory) некоторые виды лишайников и цианобактерии после 34 дней пребывания приспособились и показали возможность фотосинтеза .

Способы воздействия, связанные с выводом на орбиту или падением астероида, требуют основательных расчётов, направленных на изучение подобного воздействия на планету, её орбиту, скорость вращения и многое другое.

Серьёзной проблемой на пути колонизации Марса является отсутствие магнитного поля, защищающего от солнечной радиации. Для полноценной жизни на Марсе без магнитного поля не обойтись.

Необходимо отметить, что практически все вышеперечисленные действия по терраформированию Марса на текущий момент являются не более чем «мысленными экспериментами», так как в большинстве своём не опираются на какие-либо существующие в реальности и хотя бы минимально проверенные технологии, а по приблизительным энергозатратам многократно превышают возможности современного человечества. Например, для создания давления, достаточного хотя бы для выращивания в открытом грунте, без герметизации, наиболее неприхотливых растений, требуется увеличить имеющуюся массу марсианской атмосферы в 5-10 раз, то есть доставить на Марс либо испарить с его поверхности массу порядка 10 17 - 10 18 кг. Нетрудно посчитать, что, например, для испарения такого количества воды потребуется приблизительно 2,25 10 12 ТДж, что более чем в 4500 раз превышает всё современное ежегодное энергопотребление на Земле (см. ).

Радиация

Пилотируемый полёт на Марс

Создание космического корабля для полёта к Марсу - сложная задача. Одной из главных проблем является защита космонавтов от потоков частиц солнечной радиации . Предлагается несколько путей решения этой задачи, например, создание особых защитных материалов для корпуса или даже разработка магнитного щита, подобного по механизму действия планетарному .

Mars One

«Mars One» - частный проект по сбору средств, руководимый Басом Лансдорпом , предполагающий полет на Марс с последующим основанием колонии на его поверхности и трансляцией всего происходящего по телевидению.

Inspiration Mars

«Inspiration Mars Foundation» - американская некоммерческая организация (фонд), основанная Деннисом Тито , планирующая отправить в январе 2018 года пилотируемую экспедицию для облёта Марса .

Столетний космический корабль

«Столетний космический корабль» (англ. Hundred-Year Starship ) - проект, общей целью которого является подготовка в течение века к экспедиции в одну из соседних планетарных систем. Одним из элементов подготовки является реализация проекта безвозвратного направления людей на Марс с целью колонизации планеты. Проект разрабатывает с 2010 года Исследовательский центр имени Эймса - одна из основных научных лабораторий НАСА . Основная идея проекта состоит в том, чтобы отправлять людей на Марс для того, чтобы они основали там колонию и продолжали жить в этой колонии, не возвращаясь на Землю. Отказ от возвращения приведёт к значительному сокращению стоимости полета, появится возможность взять больше груза и экипаж. Дальнейшие полёты будут доставлять новых колонистов и пополнять их запасы. Возможность обратного перелёта появится лишь тогда, когда колония своими силами сможет организовать на месте производство достаточного количества необходимых для этого предметов и материалов из местных ресурсов (прежде всего, речь идёт о топливе и запасах кислорода, воды и пищи).

Связь с Землей

Для общения с потенциальными колониями может использоваться радиосвязь, которая имеет задержку 3-4 мин в каждом направлении во время максимального сближения планет (которое повторяется каждые 780 дней) и около 20 мин при максимальном удалении планет; см. Конфигурация (астрономия) . Задержка сигналов от Марса к Земле и наоборот обусловлена скоростью света. Однако использование электромагнитных волн (в том числе световых) не даёт возможности поддерживать связь с Землей напрямую (без спутника ретрансляции), когда планеты находятся в противоположных точках орбит относительно Солнца.

Возможные места основания колоний

Наилучшие места для колонии тяготеют к экватору и низменностям. В первую очередь это:

• впадина Эллада - имеет глубину 8 км, и на её дне давление наивысшее на планете, благодаря чему в этой местности наименьший уровень фона от космических лучей на Марсе [ ] .
• Долина Маринера - не столь глубока, как впадина Эллада, но в ней наибольшие минимальные температуры на планете, что расширяет выбор конструкционных материалов [ ] .

В случае терраформирования первый открытый водоём появится в долине Маринера.

Колония (Прогноз)

Хотя до сих пор проектирование марсианских колоний не зашло дальше эскизов, из соображений близости к экватору и высокого атмосферного давления их обычно планируют основывать в разных местах долины Маринера. Каких бы высот в будущем ни достиг космический транспорт, законы сохранения механики определяют высокую цену доставки грузов между Землёй и Марсом, и ограничивают периоды полётов, привязывая их к планетарным противостояниям.

Высокая цена доставки и 26-месячные межполётные периоды определяют требования:

• Гарантированное трёхлетнее самообеспечение колонии (дополнительные 10 месяцев на полёт и изготовление заказа). Это возможно только при условии накопления конструкций и материалов на территории будущей колонии до первоначального прилёта людей.
• Производство в колонии основных конструкционных и расходных материалов из местных ресурсов.

Это означает необходимость создания цементного, кирпичного, ЖБИ , воздушного и водного производств, а также разворачивания чёрной металлургии, металлообработки и оранжерей. Экономия продуктов питания потребует вегетарианства [ ] . Вероятное отсутствие коксующихся материалов на Марсе потребует прямого восстановления оксидов железа электролизным водородом - и, соответственно, производства водорода. Марсианские пылевые бури могут на месяцы сделать непригодной для использования солнечную энергетику, что при отсутствии природного топлива и окислителей делает единственно надёжной, на данный момент, только ядерную энергетику . Крупномасштабное производство водорода и впятеро большее содержание дейтерия во льдах Марса по сравнению с земными приведёт к дешевизне тяжёлой воды, что при добыче урана на Марсе сделает самыми эффективными и рентабельными тяжеловодные ядерные реакторы .

• Высокая научная или экономическая продуктивность колонии. Похожесть Марса на Землю определяет большую ценность Марса для геологии, и при наличии жизни - для биологии. Экономическая выгодность колонии возможна исключительно при обнаружении крупных богатых месторождений золота, платиноидов или драгоценных камней.
• Первая экспедиция должна ещё разведать удобные пещеры, пригодные к герметизации и накачке воздуха для массового заселения городов строителями. Обживание Марса начнется из-под его поверхности.
• Другим вероятным эффектом от создания грот-колоний на Марсе может стать консолидация землян, подъём глобального осознания на Земле; планетарная синхронизация.
• Физический образ человека перерождения поселенца - «подсушенное» от тройной потери веса тело, облегчение скелета и мышечной массы. Перемена походки, манер передвижения. Существует также опасность набора избыточного веса. Есть вероятность смены режима питания в сторону уменьшения потребления еды.
• Питание колонистов может сместиться к молочно-кислому, продуктам от коров с местных гидропонных конвейерных пастбищ, устроенных в шахтах.

Критика

Помимо основных аргументов критики идеи колонизации космоса человеком (см. Колонизация космоса), имеются и возражения, специфичные для Марса:

• Колонизация Марса не является эффективным способом решения каких-либо стоящих перед человечеством проблем, которые можно рассматривать как цели этой колонизации. На Марсе пока не обнаружено ничего настолько ценного, что оправдало бы риск для людей и расходы на организацию добычи и транспортировку, а для колонизации на Земле всё ещё остаются огромные незаселённые территории, условия на которых гораздо благоприятнее, чем на Марсе, и освоение которых обойдётся намного дешевле, в том числе Сибирь , огромные пространства приэкваториальных пустынь и даже целый материк - Антарктида . Что же касается самого исследования Марса, то его экономичнее вести с использованием роботов .
• В качестве одного из основных аргументов против колонизации Марса приводится довод о его чрезвычайно малом ресурсе ключевых элементов, необходимых для жизни (в первую очередь это водород , азот , углерод). Впрочем, в свете последних исследований, обнаруживших на Марсе, в частности, огромные запасы водяного льда, по крайней мере, по водороду и кислороду вопрос снимается.
• Условия на поверхности Марса требуют разработки для жизни на нём инновационных проектов систем жизнеобеспечения. Но поскольку на земной поверхности не встречаются условия, достаточно близкие к марсианским, то проверить их экспериментально не представляется возможным. Это, в некотором отношении, ставит под сомнение практическую ценность большинства из них .
• Также не изучено долгосрочное влияние марсианской силы тяжести на людей (все опыты проводились либо в среде с земным притяжением, либо в невесомости). Степень влияния гравитации на здоровье людей при её изменении от невесомости до 1g не изучена. На земной орбите предполагается провести эксперимент («Mars Gravity Biosatellite») на мышах с целью исследования влияния марсианской (0,38g) силы притяжения на жизненный цикл млекопитающих .
• Вторая космическая скорость Марса - 5 км/с - довольно высока, хоть и в два раза меньше земной, что при нынешнем уровне космической техники делает невозможным достижение уровня безубыточности колонии за счёт экспорта материалов. Однако, плотность атмосферы , форма (радиус горы около 270 км) и высота (21,2 км от основания) горы Олимп позволяют использовать разного рода электромагнитные ускорители масс (электромагнитную катапульту или маглев , или пушку Гаусса и т. д.) для вывода грузов в космос. Атмосферное давление на вершине Олимпа составляет лишь 2 % от давления, характерного для среднего уровня марсианской поверхности. Учитывая, что на поверхности Марса давление составляет менее 0,01 атмосферы , разреженность среды на вершине Олимпа почти не отличается от космического вакуума.
• Вызывает опасение также и психологический фактор. Длительность перелета на Марс и дальнейшая жизнь людей в замкнутом пространстве на нём могут стать серьёзными препятствиями на пути освоения планеты.
• У некоторых вызывает беспокойство факт возможного «загрязнения» планеты земными формами жизни. Вопрос о существовании (в настоящее время или в прошлом) жизни на Марсе до сих пор не решён .
• До сих пор отсутствует технология получения технического кремния без использования древесного угля, как и технология производства полупроводникового кремния без технического. Это означает огромные трудности с производством солнечных батарей на Марсе. Не существует другой технологии получения технического кремния, так как технология с использованием древесного угля самая дешёвая в плане дешевизны этого материала и затрат энергии. На Марсе же можно использовать металлотермическое восстановление кремния из его диоксида магнием до силицида магния , с последующим разложением силицида соляной или уксусной кислотой с получением газообразного моносилана SiH4 , который можно очистить от примесей разными способами, а затем разложить на водород и чистый кремний.
• Недавние исследования на мышах показали, что длительное пребывание в условиях невесомости (космоса) вызывает дегенеративные изменения печени, а также симптомы сахарного диабета. У людей после возвращения с орбиты наблюдались аналогичные симптомы, но причины этого явления были неизвестны. Но Марс обладает гравитацией, ускорение свободного падения на его экваторе равно 3,711 м/с², что составляет 0,378 земного. Путешествие на Марс же можно либо ускорить до 69 дней , либо провести часть его или всё под действием искусственной силы тяжести , используя центрифуги или вращающиеся отсеки .

В искусстве

• Советская песня «На марсе будут яблони цвести» (музыка В. Мурадели , слова Е. Долматовский) .
• «Место жительства - Марс» (англ. Living on Mars ) - научно-популярный фильм, снятый National Geographic в 2009 г.
• Песня группы Otto Dix - Утопия так же имеет упоминание («… И яблони будут цвести на Марсе, как на Земле…»)
• Песня исполнителя Noize MC - «На Марсе классно».
• В фантастическом фильме 1990-го года «Вспомнить всё » действие сюжета происходит на Марсе.
• Песня исполнителя David Bowie - «Life on Mars», а также Зигги Стардаст (англ. Ziggy Stardust ) - вымышленный персонаж, созданный Дэвидом Боуи и являющийся центральной фигурой его концептуального глэм-рок-альбома «The Rise and Fall of Ziggy Stardust and the Spiders From Mars » .
• Рей Бредбери - «Марсианские хроники ».
• Айзек Азимов - Серия «Лакки Старр». Книга 1 - «Дэвид Старр, космический рейнджер».
• Фильм «Миссия на Марс » рассказывает о спасательной миссии на планету Марс после катастрофы, постигшей первую экспедицию на красную планету.
• На колонизированном Марсе происходит действие OVA Armitage III.
• Процессу колонизации и (во втором случае) терраформирования Марса посвящены настольные ролевые игры «Mars Colony» и «Марс: Новый воздух» .
• Терраформирование и колонизация Марса составляет основной фон событий «Марсианской трилогии» Кима Стэнли Робинсона .
• Серия книг Эдгара Берроуза о фантастическом мире Марса .
• В британском телесериале Доктор Кто в серии Воды Марса на поверхности Марса была освоенная первая колония в кратере Гусева «Bowie Base One ».
• Научно-фантастический рассказ Гарри Гаррисона «Тренировочный полет» рассказывает о первой пилотируемой экспедиции на Марс. Особое внимание уделено психологическому состоянию человека, пребывающего в замкнутой дискомфортной среде.
• Роман писателя Энди Уира «Марсианин » повествует о полуторагодичной борьбе за жизнь астронавта оставленного в одиночестве на Марсе. В 2015 году вышла экранизация этого произведения.
• «Джон Картер » (англ. John Carter) - фантастический приключенческий боевик режиссёра Эндрю Стэнтона, поставленный по книге Эдгара Райса Берроуза «Принцесса Марса».
• «Марсианин » - фильм режиссёра Ридли Скотта , выпущен кинокомпанией 20th Century Fox .
• «Познать неизведанное » - американский художественный фильм 2016 года об одиночном космическом полёте на Марс.
• «Прикладное терраформирование» - фантастический роман Эдуарда Катласа о колонизации Марса.

Глава компании SpaceX, американский бизнесмен Илон Маск, выступая в мексиканском городе Гвадалахара на 67-м конгрессе Международной федерации астронавтики, представил проект межпланетной транспортной системы ITS (Interplanetary Transport System), предназначенной для колонизации Марса. Предполагается, что на Красной планете будет построено полностью автономное поселение. Благодаря ITS в колонию на Марсе через полвека переберется миллион человек.

По мнению Илона Маска, человечеству, чтобы выжить, необходимо колонизировать другие миры. Марс для этого подходит лучше всего, поскольку условия на планете хоть и отдаленно, но все же похожи на земные. На соседней Венере слишком жарко, а спутники Юпитера и Сатурна, где также можно было бы создать колонию, расположены слишком далеко. Освоение этих лун, в частности, Энцелада, - уже следующий этап колонизации Солнечной системы.

Илон Маск является основателем компаний SpaceX (производит ракеты и космические корабли) и Tesla Motors (создает электромобили), а также инициировал проект Hyperloop (гибридной транспортной системы из вакуумного поезда и маглева). Он также принял участие в создании компаний PayPal (занимается электронными платежами) и SolarCity (солнечная энергетика).

Терраформирование Марса, то есть создание там максимально похожего на земной климата, по Маску, может занять несколько сотен лет. Это дело далекого будущего. Бизнесмен полагает, что в прошлом на Красной планете была более плотная атмосфера и текли водяные реки. Маск согласен с теми учеными, которые считают возможным вернуть Марс в его прежнее состояние. Тогда планета станет пригодной для земледелия без парников и жизни хотя бы примитивных микроорганизмов.

Сегодня, по оценкам, стоимость отправки человека на Марс - 10 миллиардов долларов. Маск считает, что и 10 миллионов - это слишком дорого. И предлагает программу удешевления полетов на Красную планету. Деньги на нее он намерен найти у частных партнеров и энтузиастов. Государство, судя по всему, в этом SpaceX не помогает. НАСА также, несмотря на сотрудничество со SpaceX по программе Международной космической станции, к проекту с осторожностью.

Маск предлагает создать пилотируемый корабль вместимостью 200 человек. На околомарсианской орбите должна накопиться тысяча таких аппаратов. Всего от Земли до Марса планируется около десяти тысяч перелетов. Путешествие займет не более 150 суток, а стоимость доставки полезного груза составит 140 тысяч долларов за одну тонну.

Концепция ITS основывается на нескольких ключевых технологиях - многоразовости, дозаправке кораблей на орбите и использовании марсианского топлива. В качестве топлива предлагается метан, который можно получать на Марсе из воды и углекислого газа. Все двигатели на ракетах останутся химическими - ионные или ядерные варианты не рассматриваются. На ракету ITS планируется поставить двигатель Raptor, у которого самое большое отношение тяги к массе. Этот агрегат недавно прошел испытания, в перспективном носителе предусмотрено 42 двигателя. Топливные баки для Raptor предполагается изготавливать из углеволокна.

Ракета для колонизации Марса будет самой крупной из когда-либо созданных человеком: диаметр - 12 метров, высота - 122 метра (вместе с головной частью). Первая ступень носителя ITS - это увеличенная первая ступень средней ракеты Falcon 9. Для ее возвращения на Землю после отправки корабля на околоземную орбиту потребуется около семи процентов всего топлива первой ступени.

С ракетой ITS, как отметил Маск, можно доставить груз в любую точку Земли максимум за 45 минут. Диаметр пилотируемого корабля, размещаемого в головной части, составит 17 метров, высота - 50 метров. Грузоподъемность - 450 тонн (вместе с топливом). Шесть двигателей работают в космосе, три - в атмосфере. После презентации ITS бизнесмен ответил на вопросы присутствующих в зале.

Из его ответов стало известно, что денег на самостоятельное финансирование проекта ITS у SpaceX нет - компания зарабатывает исключительно на заказах НАСА и коммерческих спутниках. Однако ситуация может поменяться. Если в настоящее время из пяти тысяч сотрудников SpaceX над ITS работают около 50 человек, то с течением времени, когда инвестиции в проект вырастут до 300 миллионов долларов в год, бизнесмен надеется резко увеличить их количество.

На вопрос россиянки Анастасии о привлечении иностранных граждан к проекту Маск ответил так: в программе ITS может участвовать любой желающий. Но для этого, помимо таланта, нужна еще и грин-карта. Для сравнения, в компании Tesla ситуация проще - там четверть сотрудников - иностранцы.

Маск подтвердил свое намерение отправить в 2018 году к Марсу при помощи тяжелой ракеты Falcon Heavy, испытания которой намечены на осень 2016 года, беспилотную миссию на корабле Dragon V2 (расчетной вместимостью до семи человек). После этого он планирует отправлять на Красную планету аппараты каждые 26 месяцев: две миссии в 2020 году, как минимум одну в 2022-м и, вероятно, пилотируемую миссию через два года с высадкой на планету в 2025 году. Пуски планируется осуществлять на разрабатываемой ракете-носителе Falcon Heavy, а старт 2020 или 2022 годов - уже на ракете ITS.

Первый марсианский корабль в SpaceX собираются назвать Heart of Gold. Маск признал: к сожалению, нет никаких гарантий того, что первые колонизаторы смогут вернуться на Землю. Путешествие на Марс он традиционно сравнил с открытием и заселением Америки. От себя добавим, что в Европе такие переселения, как и предшествующее им открытие Америки, многими считались безумием. Станет ли Илон Маск новым Христофором Колумбом или окажется расчетливым бизнесменом с богатой фантазией - покажет время и его дела.