Терраформирование Марса

ВВЕДЕНИЕ 3

ГЛАВА 1. ЖИЗНЕПРИГОДНЫЕ ПЛАНЕТЫ 4

1.1 ФАКТОРЫ ЖИЗНЕПРИГОДНОСТИ 4

1.2 ХАРАКТЕРИСТИКИ МАРСА 5

ГЛАВА 2. ТЕРРАФОРМИРОВАНИЕ 6

2.1 ПОНЯТИЕ И СПОСОБЫ ТЕРРАФОРМИРОВАНИЯ 6

2.2 ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 7

2.3 ПАРАТЕРРАФОРМИРОВАНИЕ 8

2.4 ТЕРРАФОРМИРОВАНИЕ МАРСА 10

ГЛАВА 3. ПРАКТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ 14

ГЛАВА 4. ПОСЛЕДСТВИЯ ТЕРРАФОРМИРОВАНИЯ 19

4.1 ОБЩИЙ ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЙ 19

4.2 ЖИВОТНЫЙ МИР 20

4.3 РАСТИТЕЛЬНЫЙ МИР 21

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 22

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 24

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 25

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 26

Человечество с давних времен исследует нашу Солнечную систему и все, что находится за ее пределами, вопрос нового жилья или колонизации с каждым годом становится все более актуальным. Пилотируемые базы на Луне или Марсе, уже давно живут в мечтах многих ученых.

Последнее время новости о Марсе так и сыплются как из рога изобилия. NASA, SpaceX, Lockheed Martin – все хотят полететь на Красную планету, а в идеале – там поселиться. Существует естественное желание исследовать дальше и больше, а также расширить присутствие человечества за пределами Земли на постоянной или, по крайней мере, полупостоянной основе. Для того чтобы сделать это, необходимо в первую очередь адаптироваться к различным экстремальным условиям.

В этом человечеству может помочь процесс терраформирования – смены атмосферных условий и окружающей среды для ее адаптации к Земным. Хотя до сих пор, с технологической точки зрения, сделать это не так легко, обустройство Красной планеты уже давно рассматривается, как перспективная возможность выйти за пределы Земли.

Данная тема является актуальной в наше время и по этой причине мы решили углубить свои знания в интересующем нас вопросе, и назвать работу «Терраформирование Марса», что является как для нас, так и для всего мира чем-то новым и неизведанным.

Нами была поставлена следующая цель: разобраться смогут ли люди, с помощью терраформирования когда-нибудь, колонизировать Марс.

Задачи были поставлены следующие:

определиться какие планеты можно отнести к жизнепригодным;

ознакомиться с основными характеристиками планеты Марса;

узнать, что же такое терраформирование;

познакомиться со способами терраформирования планет и Марса в частности;

узнать технические возможности в осуществлении данной методики;

предложить практическое решение в освоении Марса;

а также определиться с последствиями, которые произойдут на планете после терраформирования.

Выдвигаемая нами гипотеза заключается в том, что терраформирование просто необходимо, для дальнейшей колонизации, как Марса, так и любой другой планеты.

В ходе исследования мы пользовались методом анализа и синтеза.

Данная работа представлена в четырех главах. Первая глава называется «Жизнепригодные планеты» в которой речь идет о существовании необходимых факторов для зарождения жизни, и основных особенностях планеты Марс, так как она наиболее подходит для колонизации.

Во второй главе рассказывается о понятии, способах и их реализации, о том, как происходит терраформирование планет, и Марса в частности.

В третей главе мы предложим практический расчет в осуществлении поставленной нами проблемы.

И последняя четвертая глава «Последствия», говорится об изменениях в растительном и животном мире после терраформирования определенной местности.

1. ФАКТОРЫ ЖИЗНЕПРИГОДНОСТИ

Жизнепригодность планеты определяется на основании различных факторов, основными из которых являются ее масса, орбита и вращение, а также геохимический состав. Жизнепригодными планетами в таком случае называют планеты земной группы, которые имеют близкую к земной массу, а также сложены первоначально из силикатных горных пород. В связи с этим газовые гиганты являются полностью непригодными для зарождения жизни из-за слишком большой гравитации и отсутствия твердой поверхности.

Итак, самой главной характеристикой планеты является ее масса. В этом случае, планеты с очень маленькой массой меньше всего пригодны для жизни. Во-первых, на таких планетах гравитация слишком мала для удержания атмосферы. Отсутствие плотной атмосферы сказывается на плохой теплопередаче, слабой изоляции, а также практически полного отсутствия защиты против солнечного излучения и метеоритов.

Во-вторых, планеты с маленькой массой очень быстро теряют накопленную за счет звезды энергию, в результате чего прекращается вулканическая и сейсмическая активность, необходимая для поддержания температуры, для поддержания поверхности необходимыми материалами, а также для формирования необходимого для жизни магнитного поля.

Исходя из всего вышесказанного, Земля является наиболее благоприятной планетой по своей массе, диаметру и плотности для зарождения и поддержания жизни: земной гравитации достаточно для удержания достаточно плотной атмосферы, а ее размеров – для сохранения внутренности планеты горячей и подвижной.

По мнению ученых, минимальная масса жизнепригодной планеты составляет 0.3 земной.

Таким образом, масса не является единственным фактором, влияющим на вероятность зарождения жизни на планете. Не маловажную роль играет также стабильность ее орбитальных и вращательных характеристик. Кроме того, жизнепригодная планета должна характеризоваться достаточно мягкой сменой сезонных температур. Кроме того, весьма важно, чтобы вращение планеты вокруг своей оси происходило достаточно быстро (для быстрой смены дня и ночи).

Что касается химического состава, то наиболее важными элементами для зарождения и поддержания жизни являются углерод, водород, кислород, и азот. Многие ученые считают, что большая часть воды, а также аминокислоты появились на поверхности Земли благодаря ее столкновениям с кометами. Это дает специалистам повод предположить, что для успешного освоения жизнепригодных планет в первую очередь необходимо доставить на них необходимые для этого элементы. [1]

1. ХАРАКТЕРИСТИКИ МАРСА

Многие ученые, говорят, что Марс - это самая пригодная для жизни планета не только в нашей Солнечной системе, но и во всей Вселенной. Поэтому, мы более подробнее решили остановиться на ней, и рассмотреть ее основные характеристики.

Марс - четвертая планета в Солнечной системе от Солнца. Яркий ржавый цвет Марса, как известно, обусловлен тем, что его поверхность состоит из реголита, богатого железом, минеральной пылью и камнями. В определенной степени почва Земли аналогична марсианскому реголиту, однако содержит гораздо больше органических веществ.

Холодная и тонкая атмосфера исключает присутствие на Марсе жидкой воды. Это позволяет с достаточной точностью утверждать, что эта пустынная планета, чей диаметр вдвое меньше диаметра Земли, полностью лишена какой-либо органической жизни. (рисунок 1)

Обширные залежи вещества, имеющего вид тонкого слоя льда и пыли, были обнаружены в обоих полушариях Марса. Вероятнее всего, они были сформированы несколько миллионов лет назад. Эти ледяные шапки сохраняются на протяжении всего года и не оттаивают под воздействием агрессивных солнечных лучей.

Рисунок 1

Но температура на планете Марс намного ниже, чем в любом экстремально холодном уголке Земли. Это объясняется большим расстоянием планеты от основного источника тепла – Солнца. Средняя температура на планете составляет - 80 градусов по Фаренгейту или - 60 градусов Цельсия.

Атмосфера Марса богата диоксидом, что делает ее более чем в 100 раз плотнее атмосферы Земли, однако недостаточно толстой, чтобы сформировать ветра или облака. Во многом, плотность атмосферы зависит от времени года, поскольку зимой диоксид углерода в марсианском воздухе попросту замерзает.

На планете Марс веют крупнейшие в Солнечной системе пыльные бури, которые способны на несколько месяцев обволакивать планету в облако красной пыли (рисунок 2)

Ось Марса, как и ось Земли, наклонена по отношению к Солнцу. Это значит, что, как и на Земле, количество солнечного света, падающего на Марс, может значительно отличаться от сезона к сезону.

Рисунок 2

Тем не менее, времена года на Марсе имеют более четкие границы, поскольку Красная планета имеет более вытянутую эллиптическую форму, поэтому лето здесь длится долго и отличается умеренным климатом, наступает долгая и холодная зима.

Что же касается физических характеристик, состава, структуры и орбиты планеты Марс, они представлены в приложении 1 в таблице 1.

Из первой главы можно сделать следующий вывод:

Что вторая Земля должна находиться в "зелёной зоне" - на оптимальном удалении от своей звезды. И обладать гравитацией, не превышающей земную, чтобы человек и животные могли нормально передвигаться. Остальные условия так или иначе можно откорректировать: атмосферу создать, воду привезти, поверхность нагреть. В Солнечной системе самый вероятный кандидат на эту роль - Марс: он не слишком удалён от Солнца, там приемлемая гравитация, а ещё полярные льды - прекрасный источник воды и парниковых газов. [2]

1. ПОНЯТИЕ И СПОСОБЫ ТЕРРАФОРМИРОВАНИЯ

Терраформирование — изменение климатических условий планеты, спутника или же иного космического тела для приведения атмосферы, температуры и экологических условий в состояние, пригодное для обитания земных животных и растений.

Практическое значение терраформирования обусловлено необходимостью обеспечить нормальное существование и развитие человечества. С течением времени рост населения Земли, экологические и климатические изменения могут создать ситуацию, когда недостаток пригодной для обитания территории поставит под угрозу дальнейшее существование и развитие земной цивилизации. Поэтому человечество будет естественным образом стремиться к перемещению в более комфортный пояс.

Помимо природных факторов, существенную роль могут сыграть и последствия деятельности самого человечества: экономическая или геополитическая ситуация на планете; глобальная катастрофа, вызванная применением оружия массового поражения; истощение природных ресурсов планеты и др.

Когда ни будь «недвижимость» в Солнечной системе будет поделена и процесс переселения не будет ограничиваться существующими в Солнечной системе планетарными объектами, но будет направлен в сторону других звездных систем. Вопрос об осуществимости подобных проектов упирается в технологичность и выделение достаточных ресурсов. Как и в любых других сверхпроектах, риск и размер инвестиций слишком велик для одной организации и с большой вероятностью потребует вмешательства государственных структур и привлечения соответствующих инвестиций. Время реализации проектов по терраформированию околоземного пространства в лучшем случае может измеряться десятилетиями или даже столетиями.

Существует несколько способов для терраформирования:

• Выброс в атмосферу искусственных парниковых газов: тетрафторметан, октофторпропан.

• Затемнение поверхности полярных шапок: сажа, напыляемые полимерные пленки, взрывное уменьшение альбедо.

• Орбитальный прогрев поверхности: космические сверхлегкие орбитальные зеркала.

• Бомбардировка астероидами: водно-аммиачные льды.

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

• Биогенное воздействие: введение земных бактерий и водорослей устойчивых на Марсе.

Осуществив различные способы терраформирования - из безжизненной красной планеты можно получить «райский уголок», который представлены на рисунке 3 состоящий из 6 стадий. [3]

Рисунок 3

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На современном этапе развития технологий, возможности последних для проведения терраформирования климатических условий на других планетах весьма ограниченные, но не нулевые. Уже в конце 20-го века земляне обладали возможностями для запуска ракет к наиболее далеким планетам солнечной системы для выполнения задач научного характера. Мощности и скорости, а также возможности масштабного запуска ракет в космос в начале 21-го века значительно возросли, и в случае проявления доброй воли и желания крупных космических держав (Россия, США), уже в наши дни человечеству вполне под силу выполнения пусть и не глобальных, а мелких задач по терраформированию планет. В настоящее время возможности современной астрономии, ракетной техники, вычислительной техники и других областей высоких технологий прямо или косвенно позволяют, например, буксировать небольшие астероиды, вносить небольшие объемы бактерий определенного сорта в атмосферы или почву других планет, доставлять необходимое энергетическое, научное и другое оборудование. Важнейшие задачи цивилизации землян необходимые для обеспечения возможностей будущего терраформирования планет и их спутников выглядят следующим образом:

• Стремление и добрая воля космических держав: Необходимая компонента для начала практической реализации подготовки и изучения возможностей терраформирования планет.

• Создание экономических фондов и компаний по освоению планет: Необходимая государственная и частная инициатива для финансовой поддержки научных проектов в деле изучения космоса.

• Развитие наблюдательной астрономии: Необходимый процесс для экономичного и быстрого изучения объектов солнечной системы.

• Изучение планет с помощью зондов: Важная область научного развития, как источник детальной информации об интересующих небесных телах и их составе.

• Развитие энергетики Земли: Увеличение возможностей для обеспечения космических запусков и сопутствующих отраслей промышленности.

• Постройка мощных ракетных двигателей: Работы в области газофазных ядерных ракетных двигателей, электроядерных двигательных установок, солнечных парусов, ионных ракетных двигателей.

• Развитие материаловедения: Поиск новых материалов и композиций, пригодных для использования в процессах терраформирования и строительства космических транспортных средств.

• Развитие биотехнологий: Тщательное изучение микроорганизмов живущих на Земле, и предполагаемых микроорганизмов живущих в литосфере Марса. Интенсивные работы по выведению новых видов микроорганизмов, пригодных для терраформирования. [4]

1. ПАРАТЕРРАФОРМИРОВАНИЕ

Давайте теперь подробнее остановимся на терраформировании планет и еще раз оговорим, что основными характеристиками при анализе планеты на пригодность являются: гравитация, объем солнечной энергии, принимаемой планетой, наличие воды или возможность ее «завоза» с Земли, приемлемый радиоактивный фон, наличие твердой поверхности, наличие магнитного поля, удаленность от астероидного скопления и другие.

Первым этапом преобразования условий на жизнепригодных планетах является так называемое паратерраформирование, которое может заключаться в построении искусственной биосферы (теплицы под огромным куполом), которое бы решило проблемы чрезмерного охлаждения атмосферы, защитило от инфракрасного излучения и так далее.

Под куполом должны быть созданы условия, максимально приближенные к земным, которые позволят приступить к немедленно колонизации планеты.

Например, проект «Эдем» Великобритания (рисунок 4)

Рисунок 4

Цель эксперимента была: понять сможет ли человек жить в искусственно созданной среде. Грандиозный опыт ставился как раз с прицелом на колонизацию Марса или создание убежищ на Земле в случае глобальной экологической катастрофы.

Или, например, как раз таким практичным решением вопроса, а не простыми обещаниями, занялись Объединенные Арабские Эмираты, тоже имеющие свои планы на Марс. В ОАЭ решено построить целый город для симуляции, насколько это вообще возможно на Земле, условий марсианской среды и жизни в ней.

Об одобрении проекта AED500 (стоимость реализации составляет около 136 миллионов долларов) было объявлено в рамках ежегодной встречи правительства ОАЭ. Новое муниципальное образование получит название «Марсианский научный город» и станет частью долговременного плана шейха Мохаммеда ибн Рашид Аль Мактума и Космического центра Эмиратов по реализации грандиозной марсианской миссии по созданию человеческой колонии на Красной планете к 2117 году.

Согласно строительному плану, площадь города будет составлять 177 000 квадратных метров, что примерно равно, скажем, тому же Сочи.

Разработкой плана города, который будет состоять из нескольких огромных футуристичных зданий в виде куполов, занимался знаменитый датский архитектор Бьярке Ингельс, в сотрудничестве с инженерами и учеными Эмиратов. Внутри этих зданий найдут место множество лабораторий, которые займутся поисками решений в обеспечении пищей, энергией и водой марсианских колонистов. Как отмечает правительственное агентство Dubai Media Office, здесь также будет находиться большой музей, посвященный важнейшим человеческим достижениям, стены которого будут созданы с помощью 3D-принтера и песка Эмиратов.

«Проект Марс 2117 – это долгоплановый проект, где нашей первой целью является разработка информационной и образовательной базы, чтобы наши сыновья могли возглавить научные исследования в самых различных секторах», — заявил шейх Мохаммед, впервые объявляя о плане «Марс 2117» в феврале этого года.

1. ТЕРРАФОРМИРОВАНИЕ МАРСА

Перед тем как приступить к терраформированию Марса, на нём нужно обосноваться. Для этой цели лучше всего построить небольшую базу с изолированной от внешней среды экосистемой и замкнутым циклом жизнеобеспечения. А уж потом проводить определенные действия, относящиеся к терраформированию, которые могут привести к созданию еще одной обитаемой зоны в Солнечной системе (рисунок 6).

Рисунок 6

Начинать терраформирование следует, конечно, с создания плотной атмосферы, подобной земной, что невозможно без жидкой воды и оптимальной температуры. Эти факторы неотделимы друг от друга и могут присутствовать только в совокупности.

1. Бомбардировка кометами и астероидами.

Пожалуй, самый популярный способ - бомбардировка Марса кометами или астероидами (рисунок 7). В разное время эту идею высказывали физик, астроном и футуролог Митио Каку, астробиолог из NASA Крис Маккей, а также инженер и основатель Марсианского общества Роберт Зубрин.

Рисунок 7

Этот вариант наиболее близок к естественному, если принять гипотезу, что на Земле жидкая вода и атмосфера появились именно вследствие падения огромного количества обледенелых комет. При падении значительная часть кометы или метеорита плавится либо испаряется, а в воздух поднимаются тучи пыли. В результате множества мощных ударов поверхность планеты оказывается окутана парниковыми газами, которые разогревают её и растапливают вековые ледники.

Логичный, казалось бы, способ, но очень непростой в реализации. Во-первых, пока непонятно, как перенаправлять кометы и астероиды, чтобы они били точно в цель - по поверхности Марса. Во-вторых, и это главный контраргумент, Красная планета не обладает достаточным тяготением для поддержания постоянной атмосферы, поэтому её придётся регулярно обновлять. И, в-третьих, подобные манипуляции чреваты сильным перегревом или переохлаждением планеты, а результат не поддаётся точному прогнозу.

1. Подрыв термоядерных зарядов.

Ещё одну идею, как создать на Марсе подходящую для жизни атмосферу, предложил в прошлом году американский изобретатель и предприниматель Илон Маск. Хорошо бы, сказал он, взорвать на полюсах Красной планеты мощные термоядерные заряды. В результате из полярных льдов испарятся вода и углекислый газ. Сначала они образуют плотную атмосферу, со временем за счёт концентрации парниковых газов поверхность планеты нагреется, и на ней появится жидкий океан.

Такой способ гораздо проще в исполнении, чем перенаправление комет и астероидов. Однако грозит сильнейшим радиоактивным заражением. По сути, Марс ничем не будет отличаться от Земли, перенёсшей атомную войну… И вряд ли кто-то захочет там поселиться.

1. Строительство реакторов.

Что и говорить, первые два способа создания атмосферы на Марсе смущают своей жёсткостью и агрессивностью. Однако всё тому же Митио Каку принадлежит более мягкая и безопасная концепция терраформирования Красной планеты - постройка и запуск на полюсах Марса термоядерных реакторов. Они так же разогреют и растопят полярные льды. Вода является распространённым теплоносителем на атомных станциях, что даже упростит задачу: марсианские ледники можно будет использовать как рабочее тело.

Такой подход убережёт планету от страшных взрывов, потрясений и заражения радиоактивными веществами. Хотя, надо признать, топить марсианские полярные шапки придётся не одно столетие. А сколько понадобится времени, чтобы построить и наладить безопасное обслуживание таких термоядерных реакторов? Об этом и подумать страшно.

1. Метано-фреоновые заводы. Всепланетная загазованность

Ещё один мягкий способ сотворения атмосферы на Марсе - это строительство и равномерное распределение по поверхности планеты 100-150 заводов, производящих парниковые газы метан и фреон. Как считают Зубрин и Маккей, при бесперебойной работе таких фабрик атмосферу нужной плотности удастся создать в течение 10-30 лет.

Инженеры сделали ставку именно на эти газы, потому что они почти не повлияют на будущую экосистему, но вместе с тем вызовут сильный парниковый эффект, достаточный для жизнедеятельности производящих кислород автотрофов - организмов, синтезирующих органические вещества из неорганических.

Схожую идею высказал в книге "Физика будущего" и Митио Каку. Его выбор пал опять же на метан и фреон, встречаемые на Марсе, а также аммиак, который затем можно будет переработать и использовать в качестве удобрения.

1. Гигантские солнечные зайчики. Марс в орбитальных зеркалах

Чтобы запустить процесс глобального потепления с последующим образованием атмосферы, можно использовать орбитальные зеркала (рисунок 8). Их нужно расположить вблизи Красной планеты и направить отражённые ими солнечные лучи прямо на вековые льды.

Рисунок 8

Опыт создания космических зеркал у землян уже есть, правда, не очень успешный: в 1990-е годы Роскосмос запускал на околоземную орбиту аппараты "Знамя-2" и "Знамя-2,5". На первом аппарате складной 20-метровый парус из светоотражающей металлизированной плёнки толщиной в несколько десятков микрон удалось развернуть - и даже запустить с его помощью на Землю солнечного зайчика шириной примерно 8 км. Второй парус диаметром 25 метров раскрыть не удалось. Изначально был запланирован ещё один запуск - "Знамя-3", но после неудач с предыдущими экспериментами его отменили.

Подобные проекты предлагали и другие страны, однако успешными результатами пока никто не похвастался. Вероятно, эта задача не входит в приоритеты ни одной космической программы, что, впрочем, неудивительно - есть в космосе дела и поважнее.

Чтобы растопить ледники Марса, понадобится система зеркал - каждое по несколько километров в диаметре. Допустим, через сотню лет мы научимся создавать такие, ещё через какое-то время сможем доставлять их к Марсу, успешно разворачивать и настраивать.

1. Посыпать реголитом. Ставка на поглощение

И, пожалуй, последний, едва ли не самый безопасный способ атмосферотворения. Он тоже завязан на игре со светом - предполагает покрытие полярных марсианских шапок толстым слоем пыли, дабы они меньше отражали солнечные лучи и постепенно таяли.

Но откуда взять эту пыль? Везти с Земли слишком трудозатратно. Проще собрать с естественных спутников Марса Фобоса и Деймоса. Они, как и большинство относительно небольших безатмосферных космических булыжников, целиком и щедро покрыты реголитом (рыхлым сыпучим грунтом, похожим на песок). Это делает альбедо (коэффициент отражения) спутников очень низким - всего 0,07 (для сравнения: у Земли альбедо в среднем равен 0,31, у Марса - 0,16). Так что можно предположить, что реголита с поверхности спутников Красной планеты хватит сполна.

По расчётам исследователей из Университета Макгилла (Канада), при уменьшении альбедо полярных шапок с 0,77 до 0,73 (всего лишь на четыре сотые) ледники целиком растают за пару сотен лет.

1. Цианобактерии. Насыщение атмосферы кислородом

Допустим, воспользовавшись одной из перечисленных идей, плотную атмосферу на Марсе мы всё-таки создадим. Следом за этим нужно будет срочно насытить её кислородом, необходимым людям и остальным земным формам жизни.

Профессор Эдинбургского университета Чарльз Кокелл полагает, что при наличии на Красной планете воды, подходящей температуры и надёжного атмосферного купола нужно задействовать цианобактерии. Это превосходные одноклеточные фотосинтетики, ответственные за "кислородную катастрофу", изменившую состав атмосферы нашей планеты. Их главные достоинства - неприхотливость и высокая скорость воспроизводства. Для размножения им нужна вода, поэтому оптимальный вариант - заселить ими все водоёмы на планете. Но не стоит забывать, что некоторые виды этих бактерий вместо кислорода выделяют токсичные вещества.

Ещё один способ генерации кислорода предложен Элеонорой Роббинс из Университета Сан-Диего. Суть метода заключается в заселении увлажнённого марсианского грунта анаэробными железовосстанавливающими бактериями, способными высвобождать кислород из оксидных соединений железа и марганца.

Марсианский грунт почти на 15% состоит из оксидов железа - они и придают поверхности планеты характерный охристо-красный оттенок. Для некоторых видов бактерий, таких как Geobacter metallireducens, эти соединения - идеальный источник энергии, микробы восстанавливают их до гидроксидов, попутно выделяя кислород. Образовавшиеся таким путём смешанные гидроксиды железа имеют зеленоватый оттенок. Так что если мы решимся терраформировать Марс в соответствии с этой концепцией, нужно быть готовым к тому, что он поменяет цвет с красного на серо-зелёный или бурый.

1. Аграрная стадия. Засеять поля, запустить животных

Как только мы насытим кислородом атмосферу, можно будет приступать к развитию сельского хозяйства. В первую очередь следует заселить грунт водорослями, бактериями, грибами и другими микроорганизмами. Со временем в процессе жизнедеятельности они образуют перегной - плодородный гумусовый слой почвы. И тогда мы сможем заняться разведением жизни посложнее: посадим клевер, потом картошку и прочую полезную растительность, запустим на свои марсианские поля и луга овец и коров…[6]

Вывод продемонстрирован на рисунке 9, из которого видно, что с использованием различных способов терраформирования можно из безжизненной красной планеты получить вторую Землю.

И когда ни будь мы, будем взирать на прекрасный, воссозданный человеком мир, где слон неуверенно, с подозрением топчет марсианскую траву, мартышка скачет по веткам, помечая новую территорию, крокодил у пруда ждет антилопу (которую обещали завести на следующей неделе), а волк воет, не находя Луну. Смотрим, как сложное сообщество: микробы, бактерии, растения, млекопитающие животные и разные другие организмы вступают во взаимодействие, образуя единую, сложную и сбалансированную, самовоспроизводящуюся экосистему. А для этого потребуется не одно тысячелетие! Однако, энтузиасты-ученые говорят, что мы решаем задачу 22 века при помощи возможностей 21 века. К тому моменту технологии, вероятно, достигнут таких вершин, что предложат недоступные сегодняшнему пониманию варианты действий, значительно ускоряющие процесс оживления планет.

В то время как камера российско-европейского космического аппарата «ЭкзоМарс» отправила на Землю первый снимок Красной планеты, США работают над отправкой на Марс полноценной пилотируемой экспедиции.

К настоящему времени НАСА определило шесть основных элементов, требуемых для осуществления полета на Марс, включая посадку.

Это тяжелый носитель SLS, корабль «Орион», жилой модуль «Трансхэб» (для полета по трассе Земля – Марс – Земля), посадочный модуль, взлетная ступень и солнечно-электрическая двигательная установка (SEP). Согласно одной из предварительных оценок, на поверхность Красной планеты нужно будет доставить от 15 до 20 тонн грузов и оборудования для обеспечения первой высадки людей на его поверхность. Впрочем, представители НАСА озвучивали цифру в 30 и более тонн с учетом того, что вес одной лишь проектируемой взлетной ступени составит 18 тонн, а вес посадочного модуля – не менее 20 тонн. Для отправки данных элементов в космос потребуется не меньше 6 пусков тяжелого/сверхтяжелого носителя SLS грузоподъемностью от 70 до 130 тонн. В целях экономии времени и средств на разработку и производство этого «тяжеловоза» НАСА использовало технологии и технику, оставшиеся от шаттлов, включая двигатели, топливный бак и твердотопливные ускорители «челноков».

Собираться в связку элементы марсианского комплекса будут не на околоземной орбите, а в точке Лагранжа L-2. Она расположена в полутора миллионах километров от Земли, за обратной стороной Луны, в 61 500. Точка эта считается идеальным местом для строительства космических комплексов, ибо в ней уравновешиваются силы притяжения Земли и Солнца, что обеспечивает «строительную площадку», практически не подверженную внешнему гравитационному воздействию. НАСА называет L-2 не иначе как «испытательный полигон», подчеркивая тем самым, что там будет проводиться не только сборка, но и испытание марсианской техники.

В американских и международных СМИ неоднократно, в том числе со ссылкой на некие источники в НАСА, упоминалось о возможности возвращения американцев на Луну в рамках подготовки марсианской экспедиции. Однако сейчас вопрос об этом не стоит. Как заявил газете ВЗГЛЯД один из ведущих американских специалистов в области космической политики Джон Логсдон, создание лунного посадочного модуля не входит в планы НАСА. Не исключена, впрочем, возможность, что решение об осуществлении полета на Луну примет Европейское космическое агентство (ЕКА). И в том случае, если ЕКА построит посадочный модуль, США могут поучаствовать в европейском лунном проекте, возможно, предоставив SLS для доставки данного модуля на естественный спутник Земли.

Три шага на пути к Марсу

Первый свой шаг НАСА назвало «опирающимся на Землю». Он включает в себя отработку необходимых операций и накопление требуемого опыта на околоземной орбите с использованием МКС. Кроме того, в рамках этого шага агентство разрабатывает способы и методы использования подручных марсианских ресурсов (ISRU) для получения топлива и прочих необходимых материалов. Занятие весьма полезное, если учесть, что для 18-тонной взлетной ступени потребуется 33 тонны топлива, и НАСА намерено извлечь его из имеющихся на Красной планете углекислого газа и воды.

Второй шаг получил название «испытательного полигона», который, как уже было отмечено, расположен в точке L-2. С помощью автоматического аппарата планируется осуществить захват близрасположенного астероида, который переведут в данную точку, где его обследует экипаж космического корабля «Орион».

Третий шаг был назван «независимым от Земли». Речь уже идет о непосредственном изучении и освоении Красной планеты. Он включает в себя жизнь на Марсе, интенсивное использование марсианских ресурсов, а также регулярную передачу на Землю полученной научной информации с помощью передовых систем связи.

На роли «Ориона» стоит остановиться подробнее. Несмотря на то, что внешне он напоминает увеличенный вариант классического одноразового корабля типа «Аполлон» (иногда «Орион» в шутку называют «Аполлоном на стероидах»), новое «такси» для астронавтов НАСА будет многоразовым – планируется использовать один и тот же спускаемый аппарат корабля до десяти раз. При этом «Орион» будет отличаться повышенной «пассажировместимостью» и сможет принять на борт до 7 человек экипажа.

Но главная особенность «Ориона» состоит не в этом. По словам Чарльза Прекотта, вице-президента компании Orbital ATK, разрабатывающей пятисегментные твердотопливные ускорители для SLS, корабль станет частью межпланетного марсианского комплекса. Его системы, включая систему обеспечения жизнедеятельности (СОЖ) и защиты от радиации, будут интегрированы в данный комплекс, чтобы повысить его надежность.

Предполагаемый ресурс «Ориона» – не менее 1000 суток. Он рассчитан на вхождение в земную атмосферу с повышенными скоростями, какие бывают при возвращении с L-2 или с Марса. Кроме того, корабль станет дополнительным убежищем для экипажа на тот случай, если что-то пойдет не так. Прекотт привел пример с «Аполлоном-13», экипаж которого после взрыва кислородного бака в командном модуле при полете к Луне был спасен во многом благодаря СОЖ и двигательной установке лунного посадочного модуля. Данный модуль, хоть и не был предназначен для работы в ходе полета по трассе Земля – Луна – Земля, в критической ситуации успешно выполнил несвойственные ему функции.

Первый испытательный полет «Ориона» состоялся в автоматическом режиме в декабре 2014 года, когда он был запущен с помощью ракеты-носителя «Дельта IV Тяжелая». Следующий запланирован на сентябрь 2018 года, «Орион» (пока еще без экипажа) отправится в полет по окололунной орбите уже с помощью носителя SLS, для которого это, кстати, будет первым стартом. А первый пилотируемый полет корабля – сразу к Луне – намечен на 2021–2023 годы.

Сколько лететь от Земли до Марса?

Ответить на этот вопрос, на самом деле, очень тяжело, потому что и Земля, и Марс вращаются вокруг солнца, а не стоят на месте. Иногда Марс и Земля находятся по одну сторону солнца-это будет их самая ближайшая точка или противостояние. С нашей точки зрения Марс и Солнце находятся по разные стороны Земли, они противостоят друг другу в нашем небе. В друге время Марс может находится на другой стороне от солнца-этот момент известен нам как сближение. Мы видим марс и солнце в этот период примерно в одной и той же точке. Но на самом деде всё гораздо сложнее. Земля и Марс вращаются по элиптической орбите. Когда их орбиты совпадают, то могут пройти очень близкие противостояния и очень далёкие сближения. Например, в 2014 году марс приблизился на 93 млн.км, а в 2003 году марс приблизился очень близко к Земле. Расстояние от Земли до Марса в это период был всего лишь 56 млн.км. Следующий такой близкий проход планируется в 2018 году. Сближения тоже бывают разные. В 2013 году марс был в 364 млн.км. от Земли.

Большое расстояние между нашей планетой и Марсом имеет огромное влияние на связь с красной планетой. Инженеры НАСА, которые управляют марсоходом, должны рассчитывать время, котрое необходимо для доставки и возвращения сигнала. В ближайшей точке от Марса свет дойдёт за 4 минуты и 4 минуты нужно, чтобы свет вернулся обратно. Так что если инженер захочет сфотографировать гору на марсе, то увидеть снимок он сможет только через 8 минут. Но когда Марс находится в наиболее удалённой точке, то этот путь займёт больше времени. Сигнал доходит до марса примерно за 20 минут и спустя ещё 20 минут возвращается.

Чтобы измерить расстояние до Марса современные астрономы используют скорость света. Они измеряют время, которое необходимо сигналу для достижения космических аппаратов на орбите других планет. Мощные радиолокаторы замеряют время отражения согнала от поверхности планет. Это позволяет нам измерить расстояние до таких планет, как Марс с ещё больше точностью.

На самом деле вопрос, сколько времени лететь до Марса людям на ракете от Земли, уже давно решен и Красную планету неоднократно запускались космические корабли. Первым в истории человечества таким кораблём стал Mariner 4, созданный НАСА. Его запуск состоялся в ноябре 1964 года, а время в пути составило 228 дней, то есть на Красную планету Mariner 4 «приземлился» в июле 1965 года. При этом он успел сделать несколько очень полезных и интересных фотографий. Следующим удачным полётом в феврале 1969 года стал полёт другого, уже усовершенствованного и доработанного корабля, Mariner 6. В этот раз время составило всего 156 суток. Следующий, третий перелёт корабля Mariner 7 занял еще меньше времени — 131 день. После Mariner 7 был запущен еще один космический корабль. Это произошло в мае 1971 года. В этот раз кораблю Mariner 9 потребовалось на перелёт 167 дней. Такие экспедиции имеют очень большую ценность с точки зрения добычи новой информации о Красной планете, поэтому вот уже на протяжении 50 лет на Марс отправляются всё новые и новые исследовательские корабли. Так, в 1976 году было отправлено целых два корабля Viking 1 и Viking 2. Время в пути составило соответственно 335 и 360 дней. Затем такие же экспедиции были осуществлены в 2006, 2008 и в 2012 годах.

Почему на Марс лететь так долго?

Учитывая, что между Марсом и Землёй всего 55 млн км, а скорость передвижения космического корабля составляет более чем 20 000 км/час, можно посчитать, что полёт от Земли до Марса должен занять 115 дней. Почему же теоретические расчеты не совпадают с практикой, и кораблям требуется почти в два раза больше времени? Всё объясняется очень просто: поскольку обе планеты вращаются вокруг Солнца, прямой запуск ракеты на Марс невозможен, ведь к тому времени, когда она достигнет поверхности Красной планеты, она уже успеет уйти далеко по своей орбите. Поэтому для успешного запуска необходимо делать расчеты на опережение. То есть, космический корабль запускается в то место, которого Марс еще не достиг, но пока ракета до него долетит, планета окажется в нужном месте. Поэтому инженеры ставят пред собой приоритетной задачей не экономию времени, а экономию топлива. Корабль запускается по такой траектории, которая позволяет добиться минимальных затрат горючего. И все же еще 100 лет назад полеты за пределы нашей планеты были невозможно, сегодня же каждый знает, как полететь в космос. Так что экспедиция человека на Марс – это лишь дело времени.

Если говорить о том, сколько лет потребуется человеку лететь от Марса до Земли и обратно, то необходимо учитывать следующий факт: для обратного пути потребуется ждать следующего противостояния, что займёт довольно много времени. Ученые подсчитали, что для такой экспедиции может потребоваться около 16 месяцев или 500 дней. Также необходимо учитывать, что после противостояния Земли и Марса наша планета стремительно уйдёт вперёд. Это объясняется разностью орбитальных скоростей. А спустя три месяца планеты вообще «разбегутся», и космический корабль не сможет добраться обратно до Земли.

Россия, как и США, пытается найти способ, чтобы долететь до Марса в самые короткие сроки. Российская федерация создаёт ядерный двигатель для космических кораблей. Их проект не имеет аналогов в Мире. С помощью него получится осуществить дольний космический перелёт к Марсу. Согласно этому проекту мы можем долететь на Марс всего лишь за 1,5 месяца, чего ещё никому не удавалось сделать. Звучит не реалистично, но первый опытный одарённой, который попробует осуществить эту полёт появится уже через 2 года. Этот проект разрабатывали совместно в Роскосмосом. Никогда ранее ещё не было такого проекта, ведь все проекты, которые разрабатывались до этого позволяли долететь до Марса за 1,5 года без возможности вернуться назад, а этот проект позволяет ещё и вернуться назад, так как сохраняет возможность маневрирования. Над подобным ядерным двигателем работали еще 1960-х годах как советские, так и американские учёные. Даже проводились испытания. В 21 веке Роскосмос, НАСА, Европейское космическое агентство и частная компания SpaceX обозначили для себя цель добраться до марса любой ценой, и если получится, то колонизировать Красную планету. В 2020 году должна состоятся экспедиция на Марс, организацией которой сейчас занимается НАСА. Уже отобрали 8 участников (4 мужчины, 4 женщины), среди которых будет анастезиолог, метиоролог, хирурги лётчики военно-морской авиации. В роскосмосе сейчас особо громких заявлений не делают, а только трудятся. Строить планы будут тогда, когда заработает ядерный двигатель, чтобы не повторять ошибок американских коллег, как из НАСА, так и из SpaceX. Планируют всё закончить к 2018 году.

1. ОБЩИЙ ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЙ

Уже на заре осмысления процессов терраформирования стало ясно, что последствия для всего развития цивилизации будут носить кардинально новый характер и глобальный масштаб. Характер этих последствий будет носить как положительные, так и отрицательные стороны, и общее отношение к ним людей в будущее время довольно труднопредсказуемо. В самом деле, ведь людям придется принять вследствие переселения на другие планеты, совершенно новые природные условия, и это найдет прямое отражение как в организмах людей, так и в их сознании. Уже во время начала освоения космического пространства люди столкнулись с невесомостью и микрогравитацией, обнаружив поразительное физиологическое воздействие на организм человека. Иной вкус у пищи, атрофия мышц и многое другое, заставили землян посмотреть на космос другими глазами и в результате родилась космическая медицина. В случае переселения и последующего проживания на других планетах, земляне столкнутся с значительными изменениями в функционировании организмов, и с изменением психологии будущих поколений первопоселенцев. Марс обладает значительно меньшей гравитацией чем Земля, к чему же это может привести? На земле большая чем на будущих мирах сила тяжести и исторически живые организмы приспособлены к ней, а в мирах с меньшей гравитацией соответственно животные и растения будут приспособлены к новым условиям, и очевидно, например, что животные Земли будут гораздо сильнее физически чем организмы терраформированных миров. Как будут там рождаться дети? Какими будут растения и животные? В настоящее время ученые могут лишь строить предположения. Какое воздействие окажет на психологию людей проживание в иных мирах? Совершенно очевидно, что общество будущего будет мыслить более глобально, то есть в масштабах солнечной системы. Среди всех возможных терраформированных планет, Земля - это настоящий гигант, и как же будущие жители иных миров будут относится к Земле? Каким будет устройство грядущего социума? Во всяком случае вполне возможно, что Земля будет метрополией будущего мира. Возникновение в такой системе мощной добывающей промышленности и энергетики, развитие информационных коммуникаций и многое другое представляют собой элементы будущей экономики с возможностями просто немыслимыми в нынешнее время. Кто будет владеть ими?

Возникает очень много вопросов на которые человечество хотела бы получить ответы, мы же в свою очередь постарались ответить на некоторые из них.

Последствием терраформирования Марса, станет появление совершенно отличных от земных природно-климатических условий на Марсе. Установленные на Марсе режимы ветров и их периодичность, будут влиять на расселение растений и некоторых видов животных совершенно иначе чем на Земле. [7]

1. ЖИВОТНЫЙ МИР

Остановимся более подробно на животном мире Марса после терраформирования. Например, бактерия Pyrococcus furiosus (рисунок 10) может стать прародительницей марсианской жизни.

В случае установления на «красной планете» условий пригодных для поддержания жизни и развития живых организмов, эти организмы будут приспосабливаться к специфическим марсианским условиям (меньшая сила тяжести, меньшая освещенность). В известной степени, живые организмы на Марсе будут включены в совершенно новый эволюционный путь, нежели чем на своей прародине — Земле. Стоит учесть и то что в условиях меньшей силы тяжести на Марсе, в глубинах его морей будет меньшее давление чем на таких же глубинах на Земле, а вследствие меньшей освещенности - граница тьмы в глубине морей будет лежать на меньшей глубине чем на Земле. Основная масса планктонных организмов будет сосредоточена в экваториальных областях. Для летающих животных меньшая сила тяжести позволит подниматься на большие высоты, чем на Земле, экономить энергию, и соответственно у этих организмов потребность в больших запасах энергии и в интенсивном питании будет меньшая, чем на Земле. То же самое можно сказать и о растениях: в условиях меньшей силы тяжести их высота будет большей, семена будут разносится ветрами на более далекие расстояния. Меньшая сила солнечного света на Марсе заставит сильно измениться органам зрения животных, и режим фотосинтеза у растений. Температурные условия ряда областей Марса будут определять степень волосатости и количества жира у различных животных, а также численность их популяции и плотность расселения. В частности, шерсть, и покровные перья птиц Марса будут более густыми и будут иметь преобладающие оттенки черного и коричневого цвета. Режимы впадения в зимнюю спячку также станут иными, и соответственно будут изменены биоритмы организмов. С течением длительного времени, появление новых, неведомых на Земле видов и групп животных, растений, насекомых и пр. Кормовая база также будет существенно отличаться от таковой Земли. В целом, глубокие физиологические изменения коснутся всех без исключения видов живых организмов на Марсе после «запуска» пригодных условий терраформированием. Интересно отметить то обстоятельство, что Марс обладает исчезающе малым магнитным полем по-сравнению с Землёй, и те механизмы ориентирования по магнитному полю которые наблюдаются у животных Земли, будут совершенно атрофированы у видоизменяющихся организмов Марса. По всей видимости, у животных на Марсе возникнут иные механизмы ориентации в пространстве. Продолжительность марсианского года составляет 668,6 сол, и соответственно циклы размножения у животных и растений будут растянуты во времени почти в два раза по сравнению с циклами на Земле. Такое «растяжение» циклов размножения, по всей видимости приведёт к резкому изменению обмена веществ у живых организмов, и изменение внутренних органов (гормональных желёз), а также вполне вероятно, что рождающиеся детёныши будут иметь малые размеры и массу. Интересно также, что в марсианских условиях, насекомые не смогут в ближайшие десятки миллионов лет после терраформирования достичь такого расцвета как на Земле, и по численности видов и по размерам. [8]

Рисунок 10

1. РАСТИТЕЛЬНЫЙ МИР

У семян растений, вполне вероятно обязательное развитие крупных оболочек с большими запасами воды, и большим содержанием сахаров и солей. Например, в условиях меньшей солнечной освещённости, листья растений будут иметь оттенки более тёмного цвета (тёмно-зелёный, фиолетовый и даже чёрный), а так как сила тяжести меньшая чем на Земле, то листья растений могут иметь в несколько раз большие размеры. В целом процессы фотосинтеза будут менее интенсивными чем на Земле, и для их компенсации наземные растения и водоросли должны будут отвечать увеличением количества хлорофилла и изменением общего обмена веществ. [8]

Вывод, который хочется сделать в этой главе касается характера последствий, которые будут носить как положительные, так и отрицательные стороны, и общее отношение к ним людей в будущее время довольно труднопредсказуемо. В самом деле, ведь людям придется принять вследствие переселения на другие планеты, совершенно новые природные условия, и это найдет прямое отражение как в организмах людей, так и в их сознании. Животный и растительный мир так же будет претерпевать значительные изменения, по отношению к земному, что не для всех скажется положительно. Но не стоит останавливаться и пугаться неизвестного.

Несмотря на то, что условия на Марсе максимально приближены к земным, колонизация красное планеты требует предварительного этапа по терраформированию. Тем не менее, план по террафомированию Марса, по мнению многих ученых, является потенциально осуществимым в относительно ближайшем будущем, так как многие факторы способствуют зарождению жизни именно здесь.

В современном понимании терраформирование — это процесс принудительного изменения физических характеристик планеты с целью превращения ее в пригодную для жизни и деятельности человека. Процесс этот очень длительный и может занимать от десятков до миллионов лет, в зависимости от сложности исходных условий. Зато в качестве конечного продукта мы получаем не безжизненную планету, а сестричку матушки Земли.

А пока нам необходимо воздержаться от планов по переезду на Марс. Чтобы сделать его пригодным для жизни, перечисленных модификаций, конечно, недостаточно. Прежде всего, до всяких преобразований, необходимо усилить магнитное поле и гравитацию планеты, иначе создаваемая на ней атмосфера будет всё время улетучиваться. А способы решения этой титанической задачи не готовы предложить даже самые умные фантазёры.

Страхи и реальность

Летающие на низкой земной орбите экипажи защищены от космической радиации магнитным полем Земли. Астронавты, направляющиеся к Луне и в особенности к Марсу, лишаются этой защиты. Однако, согласно журналу Scientific American, ссылающемуся на данные марсохода Curiosity, опасность радиации дальнего космоса не столь велика, чтобы стать препятствием на пути к осуществлению марсианской экспедиции. Так, астронавты, которые потратят 180 дней на то, чтобы добраться до Марса, столько же, чтобы вернуться с него, а также проведут 500 дней на поверхности Красной планеты, получат суммарную дозу облучения в районе 1,01 зиверта. По нормам ЕКА астронавт в ходе всех своих полетов не должен получить более одного зиверта. Эта доза, по мнению врачей, повышает риск заболевания раком на 5%. У НАСА более строгие нормы: риск заболевания раком астронавта за весь период его профессиональной деятельности не должен превышать 3%. Однако, по мнению одного из членов научной команды Curiosity Дона Хасслера, 5% является «вполне допустимой цифрой».

Выступая на конференции «Люди к Марсу» (Н2М), состоявшейся в мае этого года в Вашингтоне, Скотт Хаббард, в прошлом ответственный за марсианские проекты НАСА, а в настоящее время профессор Стэнфордского университета, процитировал главного врача НАСА Ричарда Вильямса, заявившего, что «в настоящее время не существует таких опасностей для здоровья экипажа, которые помешали бы осуществить пилотируемую экспедицию на Марс». Вильямс признает, что некоторый риск для здоровья астронавтов все-таки есть, но НАСА готово его принять, особенно с учетом того, что агентство постоянно разрабатывает новые способы его уменьшения. Например, в настоящее время НАСА проводит эксперименты с материалом, изготовленным из гидрогенизированных нитридборных нанотрубок (BNNT), который демонстрирует весьма многообещающие противорадиационные свойства.

1. https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Жизнепригодность_планеты

2. https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Марс

3. https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Терраформирование

4. http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/178956

5. http://www.tastyfacts.ru

6. https://www.factroom.ru/facts/26185

7. https://rg.ru/2016/09/14/instrukciia-kak-sdelat-mars-obitaemym.html

8. http://www.astrotime.ru/terra_construction.html

Таблица 1.

Рисунок 3.

рисунок 9.