Как мы будем колонизировать другие планеты?

Маск сказал, что есть 70-процентная вероятность того, что он при жизни полетит на ракете на Марс , и что он думает о том, чтобы со временем переехать туда, чтобы жить в человеческом форпосте на поверхности красной планеты [источник: Allen and VandeHei ].

В отличие от главного героя научно-фантастического романа и фильма « Марсианин » Маску, скорее всего, не будет одиноко на красной планете. Еще в 2012 году на конференции Королевского авиационного общества в Лондоне он набросал видение колонии на Марсе, которая в конечном итоге вырастет до размеров небольшого или среднего города на Земле с 80 000 жителей [источник: Коппингер ].

В то время как Маск предполагает создание колонии на Марсе в частном секторе, у НАСА есть планы в конечном итоге создать базу и на Марсе. В настоящее время администрация Трампа сосредоточена на повторном посещении Луны к 2024 году и строительстве там постоянной базы, которая, по словам вице-президента Майка Пенса [источник: Wall ]. В преддверии этого дня НАСА уже тестирует такие технологии, как модули космической среды обитания - в основном, космические мобильные дома, которые будут обеспечивать жизнеобеспечение людей, живущих на поверхности других миров [источник: НАСА ].

Европейское космическое агентство также предполагает создание собственной «Лунной деревни» на поверхности Луны [источник: Вернер ].

Тем временем провидцы также ожидают возможной колонизации земных экзопланет, вращающихся вокруг других звезд [источник: Ceriotti ].

Что люди хотят построить в космосе? Национальное космическое общество, организация частного сектора, которая продвигает 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» [источник: Национальное космическое общество ].

Создание форпостов в других мирах также может быть способом сделать ставку на выживание человечества в случае, 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, чтобы избежать угрозы исчезновения [источник: Харпал ].

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.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Лунная жизнь
2. Успешное заселение Марса
3. Создание колоний за пределами Марса
4. Направляясь к планете в другой звездной системе

С тех пор, как программа « Аполлон » сделала Луну доступной для нас, создание лунного форпоста казалось следующим логическим шагом. Земли естественный спутник имеет ряд преимуществ перед более дальние направления, такие как Марс или Сатурн луны Титан. Во-первых, это относительно близко, а это значит, 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 космической радиации и нарушенных циркадных ритмов на человеческих космических колонистов - знания, которые будут неоценимы, когда мы в конечном итоге отправимся в другие миры [источник : Fecht ].

Кроме того, низкая гравитация Луны и близость к Земле сделали бы ее идеальным местом для космопорта, с которого астронавты могли бы отправиться в миссии на Марс и еще более отдаленные миры. А с точки зрения долгосрочных возможностей Луна - это большое место - ее поверхность размером примерно с Африку - и на ней много места для людей-колонистов [источник: Гент ].

Но жизнь на Луне не будет пикником. Без атмосферы он испытывает огромные перепады температур: от минус 298 градусов по Фаренгейту (минус 183 градусов по Цельсию) ночью до 224 градусов по Фаренгейту (106 градусов по Цельсию) днем ​​на экваторе [источник: CalTech ]. Его поверхность также постоянно усеяна микрометеоритами и космическими лучами [источник: Redd ].

Некоторые эксперты полагают, что, чтобы выжить в этих враждебных условиях окружающей среды, колонистам, вероятно, придется разместить свои места обитания под лунным грунтом или у основания лавовой трубы [источник: Редд ]. Другие предполагают, что купола построят роботы, оснащенные 3D-принтерами, которые обеспечат защиту [источник: Гент ].

Тогда есть проблема еды и воды. В 2018 году группа ученых обнаружила первые убедительные доказательства наличия водяного льда на поверхности Луны, открытие, которое предполагает, что будущие лунные колонисты смогут добывать себе воду для питья и для орошения растений в лунных теплицах. , а также сырье для ракетного топлива [источники: NASA , Grush ].

Текущий план НАСА по возвращению на Луну включает строительство лунной орбитальной станции Gateway , которая будет служить плацдармом для команд астронавтов, которые будут совершать короткие визиты на поверхность Луны. Первую часть шлюза планируется отправить в космос на частной ракете в 2022 году [источник: НАСА ].

Продолжайте читать, чтобы узнать, каковы планы на Марс.

Некоторые космические эксперты утверждают, что НАСА должно сосредоточиться на полетах на Марс, а не на возвращении на Луну. Но назначенный президентом Трампом на пост главы НАСА Джим Бриденстайн заверил сторонников Марса, что, несмотря на переключение Трампа на приоритетность лунной миссии, космическое агентство по-прежнему намерено отправиться на красную планету. Бриденстайн сказал, что возвращение на Луну позволит агентству разработать технологии для возможной миссии на Марс, включая «системы точной посадки, метановые двигатели, орбитальное обитание, обитание на поверхности, мобильность на поверхности, долговременные операции по жизнеобеспечению и многое другое» [источник : Смит ].

С тех пор, как в декабре 2017 года НАСА переключилось на возвращение на Луну, оно не опубликовало никаких обновленных планов по высадке человека на Марс и созданию человеческой колонии. Но в плане, опубликованном агентством в 2015 году, первоначальная миссия будет сложной. Астронавты совершат 180-дневное путешествие на Марс в модуле обитания экипажа, двухуровневом контейнере, который будет использоваться в качестве среды обитания на поверхности Марса. К тому времени, как астронавты приземлились, отдельный лабораторный модуль, марсоход и другое оборудование, включая ядерный реактор, и материалы уже будут ждать их на поверхности Марса после того, как они будут доставлены туда с помощью космического корабля-робота. Другой космический корабль, заправленный для возвращения на Землю, будет размещен на орбите, чтобы позволить первоначальному экипажу в конечном итоге вернуться на Землю [источник: НАСА]. Последующие миссии могут расширить эту исходную базу или создать другие, чтобы сформировать колонию на Марсе.

На Марсе человеческим колонистам придется выращивать себе пищу. НАСА экспериментировало с выращиванием овощей на Международной космической станции , а также разработало моделированную марсианскую почву, которая содержит питательные вещества, необходимые растениям для выживания, чтобы лучше понять, как ее можно использовать для выращивания сельскохозяйственных культур [источник: НАСА ].

На протяжении многих лет писатели-фантасты и футуристы размышляли о возможности терраформирования Марса, чтобы преобразовать его среду во что-то более близкое к земному. Один из подходов предполагает высвобождение углекислого газа, захваченного на поверхности Марса, чтобы сделать атмосферу толще, что также поможет улавливать солнечную радиацию и нагревать поверхность. Однако исследование НАСА, опубликованное в 2018 году, пришло к выводу, что поверхность Марса не содержит достаточного количества CO2, чтобы его можно было вернуть в атмосферу и создать парниковый эффект, и было бы невозможно извлечь большую часть того, что там есть, с помощью нынешних технологий [ источник: НАСА ].

В следующем разделе мы поговорим о возможности колонизации астероида или карликовой планеты.

Астероиды - те каменистые объекты, которые вращаются вокруг Солнца в широкой полосе между Марсом и Юпитером, - могут служить ступеньками к внешним планетам. Есть только 100 астероидов размером более 125 миль (200 километров) в поперечнике, но может существовать миллиард или больше, что делает их одним из величайших ресурсов Солнечной системы [источник: Рис ].

Но колонизировать астероид будет даже сложнее, чем построить базу на Марсе или Луне. Астероиды не обладают большой гравитацией, поэтому астронавты столкнутся с серьезными проблемами со здоровьем из-за проживания в этой среде, если они не создадут искусственную гравитацию внутри базы, возможно, постоянно вращая всю среду обитания.

Поскольку пояс астероидов находится так далеко от Солнца, солнечные батареи, приводящие в действие такое оборудование, должны быть гигантскими. Также возникнет проблема защиты колонистов от космического излучения. Вы можете подумать, что туннелирование на поверхность может обеспечить некоторую защиту, но сделать это будет сложно, потому что многие объекты, которые мы называем астероидами, на самом деле не являются твердыми породами, а представляют собой скопления космического мусора без особой структурной целостности [источник: Эллисон ].

Но если бы мы собирались колонизировать более мелкий далекий объект, карликовая планета Церера, самый большой объект в поясе астероидов и единственная карликовая планета во внутренней Солнечной системе, могла бы иметь некоторые возможности. Зонд НАСА "Рассвет" обнаружил, что астероид имеет внешнюю оболочку, богатую водой в виде льда и гидратов [источник: НАСА ].

У администрации Обамы был амбициозный план «Миссия по перенаправлению астероидов», который предусматривал захват части астероида и возвращение его в окрестности Луны, чтобы астронавты могли приземлиться на нем и получить образцы. Но проект был отменен в 2017 году администрацией Трампа [источник: Малик ].

Готовы отправиться за пределы солнечной системы?

Если мы собираемся колонизировать планету в другой звездной системе, мы должны ответить на два вопроса. Во-первых, существуют ли какие-либо 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 от нас. Многие из экзопланет - газовые гиганты, похожие на Юпитер и Сатурн. Но другие - «суперземли», скалистые планеты, немного больше нашей [источник: Хауэлл ]. У некоторых из них, возможно, есть подходящие условия, чтобы быть гостеприимными для людей-колонистов.

Второй вопрос чисто логистический: как попасть на планету, расположенную в триллионах миль от нас? Чтобы ответить на этот вопрос, ученым придется переосмыслить космические путешествия. Например, маловероятно, что один-единственный экипаж полетит на удаленную планету. Вместо этого на космическом корабле может потребоваться перевозка семейных групп, способных жить в космосе в течение нескольких поколений [источник: Фельтман ].

Ученым также придется разработать более совершенные двигательные установки, чтобы сократить время в пути. Ядерные двигатели на основе деления и термоядерного синтеза могут быть осуществимы, но более вероятными кандидатами являются солнечные паруса, ионно-двигательные системы или ракеты на антивеществе [источник: Стромберг ].

Легкие паруса работают, направляя лазерный свет на огромный парус из алюминиевой фольги. Когда фотоны ударяются о парус, они передают импульс и толкают парус вперед. Ионно-двигательные установки используют солнечные батареи для генерации электрических полей, ускоряющих заряженные атомы ксенона. Такой двигатель приводил в действие миссию «Рассвет», в ходе которой беспилотный космический корабль был сброшен на два астероида, Весту и Цереру, прежде чем его миссия была завершена в ноябре 2018 года. Ракеты на антивеществе являются наиболее эффективными и развивают самые высокие скорости, но технология относительно непроверена. Такая ракета смешивает равные количества антиводорода и водорода, которые аннигилируют друг друга в камере сгорания, высвобождая огромное количество энергии [источник: Стромберг ].

В конце концов, сочетание технологий может стать решением, еще раз доказавшим, что покорение глубокого космоса потребует сотрудничества и сотрудничества ученых разных дисциплин и национальностей.

Статьи по Теме

Больше отличных ссылок