Стивен Петранек - Как мы будем жить на Марсе

Одежда также должна сыграть определенную роль в защите колонистов от радиации и холода. Кроме того, существует специфическая для Марса проблема, которую можно решить только с помощью одежды: недостаток атмосферного давления. На Земле мы живем под толстым слоем атмосферы. Вытяните руку и представьте, что на каждый квадратный дюйм вашей кожи сейчас давит воздушный столб, уходящий на много миль вверх. На уровне моря давление воздуха равно 14,7 фунта на квадратный дюйм. Наши тела адаптированы к постоянному давлению и противодействуют ему. На Марсе, где атмосферное давление составляет менее одной сотой от земного, человеку не протянуть долго без скафандра, который будет уравновешивать внутреннее давление тела. В отличие от воды, кислорода, пищи и даже жилья, единственным решением проблемы давления является постоянное ношение скафандра – если только мы не предпочтем жить в камере с искусственно поддерживаемым давлением.

Профессор астронавтики Массачусетского технологического института Дава Ньюман сейчас разрабатывает концепцию гибкого, легкого негерметизированного скафандра, предназначенного для передвижений по планете. Профессор Ньюман утверждает, что “с точки зрения физиологии необходимо обеспечить телу всего лишь около трети атмосферного давления Земли”, что составляет меньше пяти фунтов на квадратный дюйм.

Ее скафандры больше похожи на повседневную одежду, чем на громоздкую защитную капсулу. При изготовлении этой “второй кожи” – скафандра “Биосьют” – она использует полимеры и сплавы с эффектом запоминания формы, позволяющие создать защитный костюм, который будет более гибким и менее громоздким, чем современные скафандры, представляющие из себя просто капсулы с искусственно поддерживаемым внутри атмосферным давлением.

Для увеличения мобильности Ньюман предлагает не снабжать костюм излишней радиационной защитой.

“Я не хочу добавлять в скафандр слишком много слоев, потому что по-настоящему надежный щит будет чересчур массивным и тяжелым. Нужна ли нам защита от радиации? Несомненно. Но в самом костюме ее, возможно, почти не потребуется”, поскольку астронавты будут проводить большую часть времени в защищенных марсоходах или в экранированных помещениях.

“К тому времени, как мы отправим людей на Марс, – говорит Ньюман, – мы уже будем знакомы с тамошней радиационной обстановкой благодаря множеству марсоходов и орбитальных станций, которые летали туда на протяжении последних десятилетий”.

Все эти сложности можно свести к одному главному вопросу, который встанет перед человеком на Марсе: как же все-таки выжить в столь враждебной среде? Ответ заключается в стратегиях повышения температуры на планете, а это позволит увеличить плотность атмосферы. Коротко говоря, нам придется переделать всю планету, чтобы она стала более похожей на Землю. Этот процесс называется терраформированием, и для его завершения, вероятно, потребуются столетия.

Но это возможно, и мы это сделаем.

Мы, люди, проявили невероятную способность адаптироваться к необычным условиям жизни, с легкостью приспосабливаясь к любой враждебной среде – от тропических лесов Амазонки до вечного ледникового щита на севере Гренландии. Однако мы, без сомнения, устанем от переработанного воздуха, постоянной необходимости следить за уровнем кислорода и от жестоких холодов Марса. И потому, естественно, обратим все усилия на то, чтобы сделать атмосферу Марса пригодной для дыхания и повысить температуру ее нижних слоев.

В связи с этим стоит отметить, что большинство ученых, которые занимались эволюцией Марса и обрабатывали данные сорока шести космических аппаратов, которые мы отправили туда начиная с 1960-х годов, считают, что на планете когда-то были ручьи, озера, по крайней мере один океан, влажная атмосфера и, возможно, жизнь.

К счастью для людей, количество воды, плотность атмосферы и температура взаимосвязаны. Система проста: если поднять температуру на Марсе, это, скорее всего, освободит газы, которые сейчас пребывают в замерзшем состоянии. Те поднимутся в атмосферу, делая ее более плотной и создавая парниковый эффект. Температура будет расти, отчего лед на поверхности, особенно вблизи экватора, начнет таять. Появится жидкая вода. Наличие жидкой воды (и соответствующей атмосферы) позволит поселенцам выращивать растения для производства продуктов питания на открытом воздухе. В свою очередь, эти растения увеличат содержание кислорода в атмосфере. Как и на Земле, источники жизни в экосистеме неразрывно связаны друг с другом.

Процесс, посредством которого мы добьемся всего этого, называется расплывчатым словом “терраформирование”. Собственно, более правильным выражением было бы “планетарное конструирование”. NASA предпочитает термин “планетарный экосинтез”. Хотя изобретение слова “терраформирование” часто приписывают авторам научной фантастики, в 1961 году астроном Карл Саган опубликовал в престижном журнале Science статью, в которой предложил терраформировать Венеру, чтобы сделать ее пригодной для обитания человека.

Терраформирование – дело чрезвычайно затратное, и пройдет, возможно, тысяча лет, прежде чем люди будут гулять по Марсу в условиях, мало чем отличающихся от тех, что можно встретить на западном побережье Канады. Но если мы хоть на несколько градусов сможем повысить температуру на правильно выбранном участке Марса, то это уже сделает жизнь там намного более приятной, чем в тот день в 2027 году, когда на планету высадятся первые астронавты. Даже критических изменений в жизни на поверхности можно добиться всего за несколько столетий.

Есть несколько способов подогреть Марс, и это будет первым шагом на пути к его терраформированию. Во многих отношениях самый изящный и результативный метод – расположить на орбите Красной планеты огромные зеркала, которые отражали бы солнечный свет на ее поверхность. Такие зеркала были бы особенно эффективными над южной полярной областью, где под огромным пластом сухого льда (замерзшего углекислого газа) прячется замерзшая вода. Зеркала – это самый дорогой и самый технически трудоемкий способ согреть Марс, но если мы все же выберем его, то уже через несколько лет на планете появится жидкая вода (в светлое время суток, в районе экватора). Зеркала, используемые для этой цели, должны быть гибкие, больше похожие на солнечные паруса, изготовленные из полиамидных пленок с покрытием из очень тонкого алюминия. И их нужно сделать невероятно огромными – по сто пятьдесят миль в поперечнике. Такие зеркала, вероятно, будут слишком тяжелыми, чтобы доставлять их с Земли, так что строить их придется на Марсе. Можно приспособить для этого солнечный парус прилетевшего с Земли грузового корабля: парус отчасти обеспечит необходимое для полета ускорение, а когда корабль выйдет на орбиту Марса, парус можно будет снять и переправить в нужное место. Конструкция таких космических зеркал на удивление проста, и к тому же их можно разместить в таком месте, где лучи Солнца, отражаемые ими, будут постоянно отталкивать их от Марса, но при этом гравитация планеты с равной силой будет тянуть в противоположную сторону. Такие солнечные паруса, “парящие” над определенным участком планеты, называются статитами.

Роберт Зубрин предпочитает именно такой сценарий разогрева Марса. По его расчетам, одно зеркало шириной в сто пятьдесят миль может поднять температуру южного полюса Марса до минус восьми градусов Цельсия. Этого уже будет достаточно, чтобы в атмосферу выделилось огромное количество CO2, который является мощным парниковым газом. Выделение CO2 должно вызвать что-то вроде парниковой цепной реакции и растопить замерзшую воду в реголите. В свою очередь, в атмосферу поднимется водяной пар – еще один мощный парниковый газ. Зеркало шириной в двести пятьдесят миль может удвоить этот результат.

Еще один реалистичный способ добиться потепления – найти в поясе астероидов большой астероид, содержащий замороженный аммиак. В конце концов для того, чтобы дышать на Марсе без специального оборудования, нам понадобится буферный газ. На Земле эту роль выполняет азот, который составляет около 78 % атмосферы. Аммиак (NH3) состоит из азота и водорода. Если мы сумеем заставить астероид, содержащий большое количество аммиака, врезаться в Марс, то этим можно будет добиться как минимум двух вещей: создать тепло, которое поможет подогреть планету, и усилить плотность парниковых газов. Один удар крупного астероида о поверхность может поднять температуру планеты на 15 градусов Цельсия.

К сожалению, у этого могут быть и другие, катастрофические последствия. Столкновение астероида с Марсом способно запустить сценарий ядерной зимы: в атмосферу поднимется столько пыли и обломков, что планета начнет охлаждаться, а не разогреваться, и терраформирование затянется на куда более долгий срок. Кроме того, аммиак – едкий газ, и большое его количество в атмосфере создаст еще менее благоприятные условия для людей, чем двуокись углерода. Но в конечном счете под влиянием солнечных лучей аммиак должен распасться на водород и азот. Часть водорода прореагирует с окисью железа в реголите и образует воду. Другая часть, вероятно, испарится в космос, потому что на Марсе слабое притяжение.