Если вы считаете, что идея колонизации других планет - это что-то из особенно надуманного научно-фантастического фильма или книги, Илон Маск, основатель частной космической компании SpaceX, приготовил для вас сюрприз.
Маск сказал, что есть 70-процентная вероятность того, что он полетит на ракете на Марс при жизни, и что он думает о том, чтобы в конечном итоге переехать туда, чтобы жить в аванпосте людей на поверхности красной планеты.
В отличие от главного героя фантастического романа и фильма «Марсианин», Маск, скорее всего, не был бы одинок на красной планете. Еще в 2012 году на конференции Королевского авиационного общества в Лондоне он набросал концепцию марсианской колонии, которая в конечном итоге вырастет до размеров небольшого или среднего города на Земле с населением 80 000 человек.
В то время как Маск представляет себе марсианскую колонию в частном секторе, у НАСА есть планы в конечном итоге создать базу на Марсе. Администрация Трампа в настоящее время сосредоточена на повторном посещении Луны к 2024 году и строительстве там постоянной базы, которая даст возможность «разработать технологии, позволяющие доставлять американских астронавтов на Марс и дальше», по словам вице-президента Майка Пенса. В преддверии этого дня НАСА уже тестирует такие технологии, как модули космической среды обитания - по сути, космические мобильные дома, которые будут обеспечивать жизнеобеспечение людей, живущих на поверхности других миров.
Европейское космическое агентство также предусмотрело создание собственной «Лунной деревни» на поверхности Луны.
Тем временем провидцы также рассматривают возможную колонизацию землеподобных экзопланет, вращающихся вокруг других звезд.
Что люди хотят построить в космосе? Национальное космическое общество, частная организация, продвигающая космическое будущее, приводит множество причин для строительства колоний в космосе. Одна из причин заключается в том, что другие миры содержат огромное количество металлов и других природных ресурсов и потенциальных источников энергии и предоставляют возможности для «потенциально прибыльных отраслей».
Создание аванпостов в других мирах также может быть способом подстраховать ставку на выживание человечества, если нашему существованию на нашей родной планете угрожают ядерная война, изменение климата, пандемии и рост населения. Покойный физик Стивен Хокинг считал, что человечество должно колонизировать другую планету в течение следующего столетия, если оно хочет избежать угрозы вымирания.
Но прежде чем люди отправятся в далекие миры, они, скорее всего, начнут с колонии на Луне. В следующем разделе мы рассмотрим, что может понадобиться для проживания там.
Лунная жизнь
С тех пор, как программа «Аполлон» сделала Луну доступной для нас, создание лунной заставы казалось логичным следующим шагом. Естественный спутник Земли предлагает несколько преимуществ по сравнению с более удаленными объектами, такими как Марс или спутник Сатурна Титан. Во-первых, это относительно близко, что означает, что экипажи могут добраться туда и обратно с Земли и Луны всего за несколько дней. Кроме того, лунная база позволила бы узнать много нового о влиянии низкой гравитации, изоляции, высоких доз космического излучения и нарушенных циркадных ритмов на космических колонистов - знания, которые будут бесценны, когда мы в конечном итоге отправимся в другие миры.
Кроме того, низкая гравитация Луны и ее близость к Земле сделали бы ее идеальным местом для космодрома, откуда астронавты могли бы отправляться в миссии на Марс и еще дальше. А с точки зрения долгосрочных возможностей Луна - большое место - ее поверхность примерно равна размеру Африки - и на ней достаточно места для человеческих колонистов.
Но жизнь на Луне не будет пикником. Без атмосферы он испытывает огромные перепады температур, колеблющиеся от минус 298 градусов по Фаренгейту (минус 183 градуса по Цельсию) ночью до 224 градусов по Фаренгейту (106 градусов по Цельсию) днем на экваторе. Его поверхность также постоянно приправлена микрометеоритами и космическими лучами.
Чтобы выжить в этих враждебных условиях окружающей среды, некоторые эксперты считают, что колонистам, скорее всего, придется разместить свои жилища под лунным грунтом или у основания лавовой трубы. Другие предполагают купола, построенные роботами, оснащенными 3D-принтерами, которые обеспечат защиту.
Тогда проблема с едой и водой. В 2018 году группа ученых обнаружила первые убедительные доказательства существования водяного льда на поверхности Луны. Это открытие предполагает, что будущие лунные колонисты смогут добывать воду для питья и орошения растений в лунных теплицах., а также сырье для ракетного топлива.
Текущий план НАСА по возвращению на Луну включает строительство лунной орбитальной станции Gateway, которая будет служить плацдармом для групп астронавтов, совершающих короткие визиты на лунную поверхность. Первую часть Gateway планируется отправить в космос на частной ракете в 2022 году.
Продолжайте читать, чтобы узнать, каковы планы на Марс.
Успешное заселение Марса
Некоторые космические эксперты утверждают, что НАСА следует сосредоточиться на полете на Марс, а не на Луне. Но назначенный президентом Трампом на пост главы НАСА Джим Брайденстайн заверил сторонников Марса в том, что, несмотря на то, что Трамп переключился на приоритет лунной миссии, космическое агентство по-прежнему намерено отправиться на красную планету. Брайденстайн сказал, что возвращение на Луну позволит агентству разработать технологии для возможной миссии на Марс, включая «системы точной посадки, метановые двигатели, обитание на орбите, на поверхности, наземную мобильность, долгосрочные операции по жизнеобеспечению и многое другое».
С тех пор как в декабре 2017 года НАСА переключило внимание на возвращение на Луну, оно не публиковало никаких обновленных планов по высадке человека на Марс и созданию человеческой колонии. Но в плане, который агентство опубликовало в 2015 году, первоначальная миссия будет сложной. Астронавты должны были совершить 180-дневное путешествие на Марс в модуле для экипажа, двухуровневом контейнере, который будет использоваться как среда обитания на поверхности Марса. К моменту приземления астронавтов отдельный лабораторный модуль, вездеход и другое оборудование, в том числе ядерный реактор, и припасы уже будут ждать их на поверхности Марса, доставив туда автоматическими космическими кораблями. Другой космический корабль, заправленный топливом для возвращения на Землю, будет размещен на орбите, чтобы позволить первоначальному экипажу в конечном итоге вернуться на Землю. Последующие миссии могут расширить эту первоначальную базу или создать другие, чтобы сформировать марсианскую колонию.
На Марсе людям-колонистам придется выращивать себе еду. НАСА экспериментировало с выращиванием овощей на Международной космической станции, а также разработало имитацию марсианской почвы, которая содержит питательные вещества, необходимые растениям для выживания, чтобы лучше понять, как ее можно использовать для выращивания сельскохозяйственных культур.
На протяжении многих лет писатели-фантасты и футуристы размышляли о возможности терраформирования Марса, чтобы преобразовать его среду во что-то более близкое к Земле. Один из подходов будет включать выброс углекислого газа, захваченного на поверхности Марса, чтобы сделать атмосферу более плотной, что также помогло бы улавливать солнечное излучение и нагревать поверхность. Однако исследование НАСА, опубликованное в 2018 году, пришло к выводу, что марсианская поверхность не содержит достаточного количества CO2, чтобы его можно было вернуть в атмосферу для создания парникового эффекта, и было бы невозможно извлечь большую часть того, что есть, с помощью современных технологий.
В следующем разделе мы поговорим о возможности колонизации астероида или карликовой планеты.
Основание колоний за пределами Марса
Астероиды - те скалистые объекты, которые вращаются вокруг Солнца в широкой полосе между Марсом и Юпитером - могут служить ступеньками к внешним планетам. Существует всего 100 астероидов размером более 125 миль (200 километров) в поперечнике, но может существовать миллиард или более, что делает их одним из величайших ресурсов Солнечной системы.
Но колонизировать астероид будет еще сложнее, чем построить базу на Марсе или Луне. Астероиды не имеют большой гравитации, поэтому астронавты столкнутся с серьезными проблемами со здоровьем, живя в такой среде, если они не создадут искусственную гравитацию внутри базы, возможно, постоянно вращая всю среду обитания..
Пояс астероидов находится так далеко от Солнца, что солнечные батареи, питающие такое оборудование, должны быть гигантскими. Также возникнет проблема защиты колонистов от космического излучения. Вы можете подумать, что туннелирование на поверхности может обеспечить некоторую защиту, но сделать это будет сложно, потому что многие объекты, которые мы называем астероидами, на самом деле не твердая скала, а в основном груды космического мусора без особой структурной целостности.
Но если бы мы собирались колонизировать меньший отдаленный объект, карликовая планета Церера, самый большой объект в поясе астероидов и единственная карликовая планета во внутренней Солнечной системе, могла бы иметь некоторые возможности. Зонд NASA Dawn обнаружил, что внешняя оболочка астероида богата водой в виде льда и гидратов.
У администрации Обамы был амбициозный план, миссия по перенаправлению астероидов, которая предусматривала захват части астероида и возвращение его в окрестности Луны, чтобы астронавты могли приземлиться на него и взять образцы. Но в 2017 году администрация Трампа отменила проект.
Готовы отправиться за пределы Солнечной системы?
Направляясь к планете в другой звездной системе
Если мы собираемся колонизировать планету в другой звездной системе, мы должны ответить на два вопроса. Во-первых, существуют ли планеты, похожие на Землю, за пределами нашей Солнечной системы? Благодаря телескопу НАСА «Кеплер» ответ на этот вопрос положительный. Кеплер, который был выведен из эксплуатации в 2018 году, обнаружил около 2700 планет, которые астрономы называют экзопланетами, вращающихся вокруг звезд на расстоянии от нескольких сотен до нескольких тысяч световых лет. Многие экзопланеты являются газовыми гигантами, подобными Юпитеру и Сатурну. Но другие - это «суперземли», каменистые планеты немного больше нашей. Некоторые из них, возможно, имеют подходящие условия, чтобы быть гостеприимными для людей-колонистов.
Второй вопрос чисто логистический: как мы попадем на планету, расположенную в триллионах миль от нашей? Чтобы ответить на этот вопрос, ученым придется переосмыслить космические путешествия. Например, маловероятно, что один экипаж полетит на далекую планету. Вместо этого космическим кораблям может потребоваться перевозить семейные группы, способные жить в космосе поколениями.
Ученым также придется придумать более совершенные двигательные установки, чтобы сократить время в пути. Ядерные двигатели на основе деления и синтеза могут быть реализованы, но более вероятными кандидатами являются солнечные паруса, ионно-двигательные установки или ракеты на антивеществе.
Световые паруса работают, направляя лазерный свет на огромный парус из алюминиевой фольги. Когда фотоны ударяются о парус, они передают импульс и толкают парус вперед. Ионные двигательные установки используют солнечные батареи для создания электрических полей, ускоряющих заряженные атомы ксенона. Такой двигатель приводил в действие миссию Dawn, которая отправила беспилотный космический корабль к двум астероидам, Весте и Церере, до того, как его миссия была завершена в ноябре 2018 года. Ракеты на антиматерии являются наиболее эффективными и достигают самых высоких скоростей, но технология относительно не проверена. Такая ракета смешивает равные количества антиводорода и водорода, которые аннигилируют друг друга в камере сгорания, высвобождая огромное количество энергии.
В конце концов, сочетание технологий может стать решением, еще раз доказав, что покорение дальнего космоса потребует сотрудничества и сотрудничества между учеными разных дисциплин и национальностей.