Первая цель на большом пути

Выше было сказано, что ТБС-поселения могут обеспечить нормальные условия для существования человеческих обществ в очень широком диапазоне возможных условий. Они должны стать тем средством, что сделает жизнедеятельность человечества безопасной для родной планеты, но при этом у них есть и другая функция — ТБС-поселения могут сделать доступной для людей жизнь на других небесных телах Солнечной Системы. Перед человеком оказывается открытой дорога в Космос.

Однако, отправляясь в далекую и трудную дорогу, естественно будет выбрать первую цель этого пути такой, чтобы не надорваться в самом его начале.

Из трех возможных кандидатов на роль такой цели — Марса, Венеры и Луны — Венеру придется сразу отбросить в связи с ужасающими условиями на поверхности, Луна также малопригодна для масштабного заселения, зато Марс гораздо богаче остальных — он имеет атмосферу из углекислого газа, воду (ее существование на планете считается в настоящее время практически доказанным), относительно высокие температуры в районе экватора, гораздо более высокую гравитацию по сравнению с Луной и многое другое.

Итак, мы подошли к тому, чего требовал дедушка космонавтики Циолковский, о чем мечтал Гагарин и к чему стремился Королев — к полетам на Марс. И я сразу начну с того, что констатирую полное отсутствие в настоящее время какой-либо разработанной стратегии для осуществления этого проекта. Все почему-то полагают достаточным и само собой разумеющимся повторение в марсианском антураже американской лунной эпопеи, хотя повторение лунной вылазки, увеличенной до «марсианского масштаба», представляется лишенным смысла.

На мой взгляд, полет на Марс в том виде, как он понимается сейчас большинством, будет не просто бесполезен, но и вреден.

В «туристском», «флаговтыкательском» варианте несколько человек высадятся на Марс, некоторое время побудут там и вернутся на Землю — к освоению Марса это событие не будет иметь никакого отношения.

Ну, прилетят доблестные американские (русские, китайские, неважно какие!) парни, рискуя, кстати, своими жизнями, прогуляются по поверхности Марса, исследовав при этом несколько квадратных километров ровной как стол пустыни (не в горах же садиться станут!), и с чистой совестью отправятся на Землю пожинать лавры. Научный эффект сей вылазки будет невелик — много ли можно узнать за считанные дни, а вот интерес к Марсу и, возможно, к космосу вообще пропадет надолго. Кого сейчас интересует Луна, после того как там появились следы человеческих ботинок? Можно подумать даже, что люди изучили ее прямо-таки вдоль и поперек, настолько она стала им неинтересна, а ведь они просто побывали на ней, вопросов в селенологии намного больше, чем уже сделанных открытий, и Луна по-прежнему остается интереснейшим и загадочнейшим объектом!

Концепция освоения Марса, которую я предлагаю, к такому «космическому туризму» не имеет никакого отношения. Далее попытаюсь рассказать об этой своей концепции более подробно. Но сперва, как говорят в изобретательских кругах, «приведу в качестве примера зарубежный аналог».

 

О Марсианском Обществе Роберта Зубрина

Идеи о необходимости освоения Марса у меня появились давно. Как-то первично я смог их оформить в небольшом материале, опубликованном в журнале «Техника Молодежи» несколько лет назад. В ответ на довольно-таки скромную и в плане идей тогда еще весьма сырую публикацию я получил достаточно энергичный отклик, и это позволило сделать скороспелый вывод, что у меня имеются потенциальные единомышленники.

Однако уже на стадии изучения созданного в этом направлении другими людьми обнаружилось, к моему удивлению, что в области проработки философии космической экспансии, не говоря уже о создании каких-либо практических планов и наработок в этом направлении, человечество остановилось на уровне фантазий господ беллетристов. Оказалось, что проблема никем не разрабатывается, никого не интересует, что вообще освоение космоса «никому не нужно». Даже космические агентства, по своей природе обязанные, казалось бы, заниматься данной работой, превратили ее просто в доходный бизнес. Они «выбивают» и выклянчивают деньги на различные проекты, не являясь при этом каким-либо образом заинтересованными в достижении конечной цели процесса (каковым является освоение космического пространства), но лишь в самом процессе. Изучать же какой-либо предмет можно бесконечно долго, лишь бы на это выделялись деньги — вспомним средневековых схоластов, чьи споры велись столетиями… Такими темпами, как это делается сейчас, изучение многочисленных объектов Солнечной Системы может быть для агентств выгодным бизнесом не то что десятилетия, но многие столетия. И вот многие поколения «пытливых исследователей» будут пытливо исследовать объекты Системы. Многие поколения ученых мужей будут делать открытия, одно другого величественнее, получать свои звания и заседать в президиумах. Многие поколения гениальных конструкторов будут гениально конструировать сверхсложные, сверхдорогие аппараты (каждый из которых в любом случае легко превзойдет по возможностям обычный человек). И все эти титанические усилия пойдут на то, чтобы лет через триста какое-нибудь Заседание Кардиналов, или Совет Муфтиев, или что там будет к этому времени главным руководящим органом, приняло на основе всех этих полученных данных решение о закрытии космической темы. На фоне этого всеобщего бездействия (равно как и бесцельного действия) выделяется Марсианское Общество господина Роберта Зубрина сотоварищи. Они ставят целью (правда, не конкретно своей организации, а некоего безликого Человечества) именно освоение Марса.

Когда я начинал работу в этом направлении, то ничего не знал о трудах господина Зубрина, так что если в чем-то наши с ним идеи и могут показаться сходными (а я полагаю, что в наших идеях все же гораздо больше разницы, чем сходства), то это сходство может быть объяснено лишь одинаковой заявленной целью. Отсюда проистекает и примерно одинаковое направление движения наших с ним мыслей.

В чем же сходство и в чем разница?

И я и Зубрин полагаем, что кризис нашей цивилизации уже начался и что в случае отказа от космической экспансии этот кризис приведет ее к гибели либо к перерождению в некую «статическую форму», нежизнеспособную в принципе.

И я и Зубрин полагаем, что именно Марс должен стать первой и главной целью космической экспансии и что альтернативы Марсу в этом плане нет.

И я и Зубрин полагаем, что для продолжения научно-технического прогресса нужны цели соответствующих масштабов, которые позволили бы во всю возможную мощь развернуться науке и наукоемким производствам, и такой целью может стать освоение Марса. Мы сходимся во мнении, что на самом Марсе наука, будучи именно там по-настоящему необходимой для жизни и развития человеческих поселений, получит должный статус и сможет достичь новых высот, оказав своими достижениями положительное влияние на жизнь материнской планеты.

Мы расходимся в следующем:

Зубрин полагает важным моментом своей концепции освоения грядущее терраформирование Марса, которое, на мой взгляд, совершенно не нужно и не обязательно. Почему я так считаю? Потому что при современном уровне технологических и научных мощностей (и при любом прогнозируемом на реально просматриваемую перспективу) данная задача представляется совершенно невыполнимой. Основными препятствиями для терраформирования видятся отсутствие у Марса магнитного поля и, следовательно, невозможность защиты его поверхности от радиации, а также бедность планеты азотом. Никаких внятных подходов к решению этих проблем на данный момент не предложено. Да и остальные задачи терраформирования — «более простые» — таковыми тоже представить сложно. К примеру, испарение обеих полярных шапок Марса, которое обычно представляется средством увеличения плотности атмосферы, способно, по современным оценкам ученых, лишь удвоить ее вес, что не может представляться кардинальным решением проблемы.

Но даже, если бы мы смогли бы создать каким-то магическим способом на Марсе «земную атмосферу», сложно представить его поверхность зеленой и цветущей — при отсутствии планетарного магнитного поля космическая радиация уничтожит любые земные, привыкшие к гораздо более мягким условиям, растения. (Довольно странной, на мой взгляд, представляется при этом применяемая Марсианским Обществом Зубрина на макете марсианской станции в кратере Хаутон открытая наземная оранжерея, в которой якобы должно использоваться прямое излучение Солнца.)

Более подробно свое мнение об идее терраформировании излагаю далее, в следующей главе.

Я считаю, что надо не терраформировать Космос, а приспосабливаться к нему. Новые условия требуют совершенно новых подходов. Как известно, консервативные переселенцы-англичане даже в Австралии строили дома с печами, которые там топить, естественно, не потребовалось никогда (это, кстати, замечание к столь высоко ценимому господином Зубриным духу их англосаксонского «фронтирного новаторства»), так и теперь — человечество выходит в Космос, но при этом пытается тащить за собой комфортную Землю. Это похоже на то, как если бы ребенок, вырастая, повсюду носил за собой свою колыбельку, не в силах с нею расстаться — она, конечно же, была нужна ему в детстве, но слабо поможет в школе, институте и на рабочем месте. В колыбели детям уютно, тепло и можно писать под себя, но это не значит, что в колыбель нужно превращать весь мир. В прошлой части я говорил о Технобиосферных (ТБС) пространствах — рукотворных мирах. Именно в них я вижу полнейшую замену терраформированию.

Значит ли это, что терраформирование отрицается мною в принципе? Нет, пусть оно остается в перспективе, но это задача не для теперешних землян, а для их достигших пика общественного и научно-технического развития потомков — марсиан. Вот пусть они и ломают над нею головы, когда для этого подойдет (если подойдет) время. А наша скромная задача — «всего лишь» сделать так, чтобы у них, у марсиан будущих веков, была сама эта возможность выбора — терраформировать им свою родную планету или нет…

Я не могу согласиться также и с тем моментом концепции господина Зубрина, где он выдвигает США «во главу угла», что, конечно, понятно и естественно — как известно, «всяк кулик свое болото хвалит». Но уместно ли превращать дело такого масштаба в поприще для националистических амбиций? Впрочем, Зубрин в основном ориентируется на поддержку своего понимания проекта освоения Марса американским обывателем и его апелляция к националистическим настроениям такового субъекта вполне оправданна. Однако он упускает из виду тот момент, что как Америка в свое время не стала повторением тогдашней Европы, так и Марс никоим образом не может стать повторением теперешней земной цивилизации. Какая бы страна ни стояла у истоков колонизации Марса, ей ни в коем случае не удастся повторить свое устройство на Красной Планете. На Марсе не будет американцев, не будет китайцев, не будет русских — там будут марсиане. А следовательно, и американский менталитет, столь им прославляемый, там окажется не при делах — будущие марсиане создадут свою цивилизацию, свои ценности и свой собственный марсианский менталитет. Мне часто приходилось выслушивать следующий «несокрушимый» довод: «Люди везде и всегда одинаковы, а значит, и на Марсе они будут также, как и на Земле, совершать несправедливости, убивать и красть, угнетать друг друга, предавать, лгать, торговать собой и другими. С чего ты взял, что будет иначе?» Мои оппоненты не правы изначально — к примеру, достаточно посмотреть любую статистику по криминалу, чтобы понять, что среди бандитов, насильников, воров, проституток, мошенников и убийц очень редко попадаются люди с высшим образованием, еще реже кандидаты наук, а уж профессора и вовсе исключение. Почему-то образованные люди обходятся без столь странных для них эксцессов и среди криминальной шушеры при ближайшем рассмотрении большая часть персонажей оказывается малограмотной. Дело здесь даже не в том, что образованные люди легче могут себе представить последствия преступных действий, а в том, как я понимаю, что образование пробуждает в них творческую сторону их личностей, оно позволяет этим людям найти путь для выхода своей энергии в полезном для общества направлении. Человек, думающий о разработке, скажем, какого-нибудь препарата, призванного спасти от болезни многих людей, не пойдет тырить у людей мелочь из карманов или грабить банки. Это же касается всех творческих людей — они оказываются совершенно акриминальны просто в силу своей природы. Люди, которые полетят на Марс, будут не просто образованными людьми, это будут прежде всего люди дела, люди, посвятившие себя воплощению в жизнь величайшей мечты, люди, перед которыми окажется огромнейшее, безграничное поле деятельности в виде целой планеты. Они получат во владение планету! Они получат во владение целый мир! До мелких ли склок и устройства гадостей «ближнему своему» будет им?

По поводу освоения Нового Света Зубрин, к примеру, утверждает следующее:

«Неудачники прошлого могли утвердиться в новом мире и демонстрировать то, что им не удавалось прежде».

В этом моменте я с ним вполне согласен — концепция освоения Америки лузерами действительно способна многое прояснить в ее теперешних многочисленных проблемах.

Вообще, разница между колонизацией Нового Света и освоением Марса, на мой взгляд, представляется совершенно очевидной — колонизация Нового Света производилась прежде всего маргинальным элементом, «отбросами» европейской цивилизации, для которых не существовало закона ни писаного ни морального. Совершенно невозможно представить такой контингент пригодным для освоения Марса, где более, чем когда-либо раньше, потребуются образованность, способность решать сложнейшие задачи, опыт работы в различных областях, владение каждым человеком большими суммами знаний и умений; где каждый человек должен нести в себе высокий нравственный заряд, без которого он не сможет отринуть от себя комфортную Землю ради полного неведомых опасностей нового мира. Тот контингент, что осваивал Новый Свет, для освоения Марса является принципиально непригодным.

Зубрин пишет следующее:

«Без переднего края жизненный дух, который породил гуманистическую прогрессивную культуру Америки, исчезает. И дело не только в национальной трагедии: человеческому прогрессу необходим авангард, движущая сила, а другой кандидатуры пока не видно».

Вот так — Америка есмь авангард и движущая сила, равно как «ум, честь и совесть нашей эпохи», не больше и не меньше. А мы-то наивно полагали, что прогресс творится во всем мире в научных лабораториях, на заводах у станков, в тишине ученых кабинетов и в мастерских деятелей культуры — ан нет, весь прогресс творится в Америке. Нужен ли ученому «авангард и движущая сила», чтобы сделать открытие? Нужен ли он писателю, философу или художнику? Нет, потому что они сами и есть авангард и движущая сила мирового прогресса — неважно, где они при этом находятся в плане широты-долготы и в какой стране делают свое дело.

Что же до американской «гуманистической прогрессивной культуры», то нелишне напомнить, что оная гуманистическая культура была изначально построена на крови уничтоженных коренных народов, а впоследствии проявила себя в многочисленных актах агрессии против множества слабых и неспособных оказать достойное сопротивление стран.

Зубрин подходит к будущему марсианскому миру с земными критериями. К примеру, его тезис: «А на Марсе в 21-м веке ничто не будет цениться так дорого, как рабочая сила. Естественно, там будут лучше платить за труд, чем на Земле», — кажется мне достаточно странным. Рабочая сила, конечно же, будет цениться дорого, но вот вводить все эти товарно-денежные отношения с их рынками, зарплатами, торгашами, рыночными жуликами и «потребительскими корзинами» в новом мире представляется совершенно ненужным. Конечно, сейчас, в силу нашего жизненного опыта, может казаться, что теперешнее положение дел является единственно возможным, но так ли это? Нет и еще раз нет. К примеру, во многих культурах древности пища не была предметом торговли, голодного человека приняли бы как гостя и накормили в любом доме совершенно бесплатно. Так что исторический прогресс не всегда оказывается «прогрессивен» — в тех давних сообществах умереть с голоду было невозможно и поэтому в этом вопросе, в сравнении с ними, наша современная цивилизация выглядит нелепо. Так почему бы при построении нового общества не исправить ошибки современной цивилизации и не избавиться от неповоротливой финансовой системы? Я полагаю (и об этом уже говорил выше), что в новом марсианском обществе все ресурсы должны быть общедоступны. Одежда, пища, образование, медицина и т. п. — все это должно быть для любого человека марсианского общества совершенно «даровым», как воздух.

Я высказал о своем отношении к ряду моментов концепции Зубрина, но не хотел бы, чтобы моя критика в его адрес была понята как неприятие всех его идей. Я хотел лишь внести ясность, показать разницу в наших позициях и понимании проблемы освоения Красной Планеты, но при этом мне гораздо легче сойтись во взглядах с Зубриным, нежели с его противниками. Критика, которой он подвергается, зачастую вызывает недоумение — такое ощущение, что авторы ряда критических статей, которые мне попадались на глаза, либо не прочитали до конца критикуемый ими материал, либо его попросту, пардон, не поняли. К примеру, в журнале «Знание-Сила» № 5 за 1997 год, где была опубликована подборка материалов по идеям Зубрина, в качестве возражения Зубрину была представлена (в ряде других подобных, притом что общий настрой номера был по отношению к освоению Марса явно чересчур скептичным) статья космонавта Константина Феоктистова «Новые Границы у нас под ногами», в которой были высказаны следующие его мысли:

«… рациональное зерно все же содержится в статье и заключается оно в том, что через какое-то время действительно возникнет проблема застоя общества, правда немножко смешно искать выходы из будущего тупика в космосе».

Да уж — обхохочешься просто. Походя обозвав идеи Зубрина смешными, автор продолжает:

«… Но как это ни печально, большая часть их [проблем] связана с нашими земными проблемами. Проблема нищеты и голода большинства людей на Земле. Проблема экологии — мы уже давно вошли в противоречие с природой. Мы, как саранча, начинаем пожирать то поле, на котором живем. Необходимо постепенно сокращать численность населения, и это вопрос образования и просвещения. Если постепенно приучить людей к мысли, что женщина имеет моральное право родить не более двух детей, этого будет вполне достаточно для решения демографической проблемы и не надо будет думать о городах на других планетах».

Так и хочется продолжить мысль автора: если постепенно приучить людей к мысли, что женщина вовсе не должна рожать (а массовое внушение в этом ключе уже давно и успешно в настоящее время практикуется), то демографическая проблема через несколько столетий разрешится сама собой окончательно и навеки веков. И тогда не надо будет ломать голову не только «о городах на других планетах», но и о городах на собственной.

Повторюсь, статья вызывает недоумение — либо ее автор не понял критикуемых им идей, либо начал критиковать, не прочитав критикуемого текста полностью, иначе зачем было писать:

«Что же касается освоения планет методом постройки городов под герметичными куполами, то решить таким образом проблему перенаселенности Земли все равно не выйдет».

Зубрин проблему перенаселенности, во всяком случае в обсуждаемой статье, вовсе не затрагивал. Он писал, что, так как будущее марсианской цивилизации гораздо в большей мере, чем теперешней земной, будет зависеть от достижений науки и прогресса технологий, будущие марсианские разработки и решения смогут помочь решить земные проблемы. Он вполне внятно пишет, что мы не должны идти на поводу у неомальтузианцев, призывающих сократить «человеческий род»: «…люди не только потребляют ресурсы, они создают их с помощью новых прогрессивных технологий». Именно созданием этих новых технологий, приданием нового импульса научно-техническому прогрессу, который создаст новые ресурсы и новые возможности, а вовсе не переселением сколько-нибудь значительной части населения на Марс, должно будет помочь земному человечеству освоение Красной Планеты. О механическом же удалении с нашей планеты якобы «ненужной» или «лишней» части населения и переносе ее на Марс речи у Зубрина не велось.

Я уже не раз говорил о вреде этой страшной философии «ненужности» части человечества и о том, что какое-либо сокращение населения в целях «гармонизации его отношений с природой» будет являться несомненным началом отката и вести к гибели цивилизации.

Статья Феоктистова заканчивается следующим выражением его надежд:

«Составление и изучение целостной картины мира займет столько времени и сил, что другие планеты очень быстро потеряют свою магическую привлекательность для землян».

Остается только развести руками. Видение мира, проступающее из статьи господина Феоктистова, не может представиться сколько-нибудь привлекательным — сокращенное до некоего «идеального количества» население Земли, наслаждаясь гармонией с природой, предается медитациям на тему «составления целостной картины мира»… Но ведь эту ступень мы уже проходили! Это же картина идиллического существования обезьян на деревьях — их как раз такое количество, чтобы не вредить природе, они находятся в полном с нею равновесии, другие планеты мартышек не интересуют, а на досуге, в момент переваривания пищи, они не чужды размышлений о тайнах мироздания.

Итак, в заключение повторю, что в своем понимании проблемы освоения Марса я в ряде вопросов расхожусь с господином Зубриным, однако же его позиция для меня гораздо ближе и понятнее, чем призывы экологическо-религиозных фанатиков к возврату на деревья и концепции неомальтузианцев по сокращению численности населения.

 

О жизни на Марсе

Проведенная недавно в США конференция по анализу достижений марсоходов в деле изучения Марса ясно показала, как скучна и неинтересна жизнь без чудес. Итог этого ученого заседания таков — жизнь на Марсе еще не найдена, но она «вот-вот найдется». Новость сия была с энтузиазмом встречена населением, приведя в особенный восторг завсегдатаев различных околонаучных форумов нашего доблестного Рунета. «Откуда у хлопца марсианская грусть»? Откуда у людей такой интерес к вопросу жизни на Марсе, который находится вне их «горизонта событий»? Ведь они не только никогда там не будут, но даже полагают ненужность его посещения другими людьми в будущем.

Открытие жизни на Марсе поставит крест на его колонизации людьми в силу опасности для человечества соприкосновения с неземными формами жизни. Однако я противник представления о существовании жизни на Марсе не из-за того, что «боюсь» закрытия столь перспективного объекта колонизации. Такая «позиция» была бы глупостью. В конце концов, научная значимость открытия жизни вне Земли оказалась бы огромной и стоила бы даже смены объекта колонизации. Как ни перспективен Марс, как ни удачны его условия и расположение, но в таком экстраординарном случае можно найти ему замену. К примеру, очень перспективен Меркурий, обладающий марсианской гравитацией (по величине), богатый металлами и энергией. Вопрос в том, что идея отыскания жизни на Марсе превращается в навязчивую манию, овладевающую массами и мешающую нормальному изучению Красной Планеты.

То, что на Марсе была вода, выдается за явное и бесспорное доказательство наличия жизни. Но «логическая цепочка»: «раз вода была, значит, была и жизнь, а раз жизнь была раньше, то она могла приспособиться и может существовать и сейчас» не представляется столь уж бесспорной и научно правдоподобной.

Будь даже Марс некогда весь залит водой «под крышку» и в три слоя и достаточно прогрет, он слабо подходит, на мой взгляд (достаточно скромный, ведь я не профессионал-планетолог), под место, благоприятное для зарождения жизни. Почему? Потому что у Марса нет магнитного поля, а следовательно, нет защиты от космической радиации. Представить зарождение жизни в условиях постоянной «бомбежки» поверхности лучами и частицами оказывается затруднительно.

Говоря о том, что я не специалист в планетологии, подразумеваю, что, в общем-то, сложно быть специалистом в науке, которой вообще не существует. Ведь если понимать под планетологией науку о планетах, тогда надо также представлять, что более-менее изученный объект для выводов и умозаключений этой науки имеется в единственном экземпляре — это Земля. Еще некоторому изучению подвергалась Луна, но, во-первых, она не планета в строгом смысле этого слова, а во-вторых, количество данных, полученных в результате ее исследований, сложно назвать достаточным для понимания свойств этого мира. Остальные возможные объекты являют собой «терра инкогнита», территорию под черным знаменем, на котором написано золотыми буквами «игнорамус эт игнорабимус» — при таких темпах изучения мы никогда не получим полной картины о Солнечной Системе.

Напомню вещи, всем, конечно же, известные:

Радиус Земли 6370 км.

Кора составляет порядка 0,01 земного радиуса.

Мантия составляет 2/3 массы и 84 % объема Земли. Почти вся 3000-километровая толща мантии тверда. Ее вещество находится в кристаллическом состоянии — сейсмические волны, как продольные, так и поперечные, затухают в ней мало. Жесткость мантии Земли, несмотря на высокие температуры в ней (4000–5000 °С у подошвы), обуславливается гигантскими давлениями (до миллиона атм.) Плотность вещества в нижних слоях мантии достигает 5,5 г/см2.

Ядро Земли имеет радиус 3490 км (радиус Марса примерно 3390 км), оно занимает только 16 % объема (у Марса, при его меньшей средней плотности, соотношение будет заведомо меньше), но зато треть массы планеты. Плотность ядра составляет порядка 10 г/см2. Скорость продольных волн падает до 8 км/с, а поперечные волны через него не проходят совсем. Из этого факта делается вывод, что внешнее ядро Земли жидкое.

Сейсмические измерения на Марсе в достаточных для того, чтобы можно было сделать вывод о наличии у него жидкого ядра, масштабах не производились. (Собственно эпопея с отправкой на Марс «Бигль 2» задумывалась вначале как отправка сети станций, на которых имелись в том числе и сейсмические приборы. Однако впоследствии, в целях экономии, все было урезано и большинством научных целей программы было пожертвовано в угоду обывательскому интересу к глобальному огурцовскому вопросу «есть ли жизнь на Марсе?» Людям неинтересно, есть ли у Марса расплавленное ядро, им хочется зеленых человечков, поменьше ростом и позеленей, чтобы обыватель мог на их уродливом фоне почувствовать себя венцом творения, Аполлоном Бельведерским и Арнольдом Шварценеггером.)

Вещество (что это за вещество — опять же имеются разные гипотезы) земного внешнего ядра — хороший электрический проводник. Полагают, что его движение вызывает образование сильного и стабильного дипольного магнитного поля нашей планеты.

Внутреннее ядро имеет радиус около 1200 км, его плотность 13 г/см2, температура 6000 К, как на поверхности Солнца, и давление 3 млн. кг на 1 см2. Его гипотетический состав — сплав металлического железа с никелем.

Исходя из смоделированной плотности Луны, радиус ее ядра не может превышать 700 км, если оно сернисто-железное по составу, и 450 км, если оно чисто железное.

Плотность Марса — 3,95, плотность Земли — 5,44.

Масса Марса на порядок меньше массы Земли, т. е. 10,75 % от массы Земли (при его объеме 15 % от земного).

Итог всей этой цифири примерно такой — ядра у обоих планет быть должны, но только отличаясь по количественным показателям, как кокос с грецким орехом (ядро Земли больше, чем вся планета Марс); эти планеты при столь больших количественных различиях, скорее всего, достигают того момента, когда количественные различия переходят в качественные. Поэтому наличие у Марса в прошлом всепланетного магнитного поля, достаточной мощности, чтобы защитить поверхность от нежелательных для жизни радиационных воздействий, представляется сомнительным.

Другой важный, на мой взгляд, момент, еще более уменьшающий вероятность отыскания жизни на Марсе, которая и без того весьма мала, — это дефицит азота на планете. Белковые соединения — а жизнь небелковая нам неизвестна — без азота непредставимы. Марсианской жизни для своего зарождения надо было бы не только решить проблему защиты от космических и солнечных жестких излучений, но и справиться с проблемой азотного дефицита.

Вообще вся эта кампания о «жизни на Марсе» очень похожа на историю из прошлого с Великим Открытием Марсианских Каналов. Ход был мощный — просто так богатые спонсоры ни за что не расщедрились бы на постройку обсерваторий, а под историю о каналах деньги дали. На астрономию как науку им было плевать, им было интересно узнать про каналы и про марсиан, а на их деньги астрономия сделала немалое количество открытий. Так что очень оказался полезным этот обман. Сейчас нечто вроде этого — нет на Марсе никакой жизни — так надо ее выдумать…

 

Основные вопросы освоения Марса и невозможность его терраформирования

Освоение Марса — дело очень сложное. Попробую перечислить основные трудности, которые придется преодолевать при этом.

Самой большой проблемой на настоящее время следует признать совершенно недостаточные знания человечества о Марсе и о том, как подействуют его условия на те поколения поселенцев, что будут появляться на свет уже там, на Красной Планете.

Прежде всего, речь идет о воздействии на людей меньшей, чем на Земле, силы тяжести (38 % от земной). В ближайшие годы по инициативе американской организации «Марсианское Общество» планируется проведение эксперимента по изучению воздействия такой гравитации на нескольких поколениях мышей с помощью спутника Mars Gravity Biosatellite. Результаты этой работы могут стать очень важными для оценки перспектив марсианской колонизации. Впрочем, полагаю, одного такого пятидесятидневного эксперимента недостаточно, желательна серия из подобных опытов.

Думаю, что возможности человека к приспособлению гораздо больше, чем это обычно представляется. Возможно даже, что меньшая гравитация окажется полезным фактором и часть тех жизненных сил, что шли на преодоление силы тяжести (т. е. на формирование мощных костей и прочее) пойдет на усиление жизненной, в том числе и мозговой, активности. Это только предположение, и насколько оно окажется правильным — покажет жизнь. Впрочем, даже если меньшая, чем на Земле, гравитация окажется вредной, это не может считаться непреодолимым препятствием для колонизации — можно предположить техническое решение этой проблемы — к примеру, утяжеленную определенным образом (так, чтобы нагрузка на скелет и мышцы была подобна испытываемой человеком на Земле) одежду. Аналоги подобных приспособлений уже используются на современных космических станциях (в смысле, использовались на «Мире» и используются на МКС).

Другой аспект проблемы — отсутствие на планете сильной магнитосферы, подобной земной. Влияние магнитного поля на живые организмы малоизученно, и как будет вести себя жизнь вне земных магнитных полей, пока не вполне понятно. Впрочем, людям уже приходилось выходить из магнитосферы Земли (при полетах к Луне, например) и никаких нежелательных последствий такого выхода обнаружено не было. В случае, если исследования покажут вредность для жизни, для зачатия и рождения потомства нахождение вне магнитного поля, внутри поселений можно будет создавать искусственные локальные магнитные поля (сочетая их, к примеру, с активной радиационной защитой).

Защита от радиации вполне может быть осуществлена как с помощью заглубления поселений в грунт, так и с применением упомянутой выше «активной защиты».

В последнее время много говорят о терраформировании Марса, однако данная цель настолько превосходит по масштабу все свершения человечества за его историю, что одно это могло бы поставить ее под большое сомнение.

Такие проблемы терраформирования, как необходимость повышения температуры на планете, перевод фиксированного углекислого газа полярных шапок в атмосферу и прочие тому подобные — задачи, в принципе, реальные. Они осуществимы даже при современном уровне технологий, но делаться все это может (если в том действительно окажется необходимость), конечно же, не вахтовиками с Земли, а мощностями созданной на планете человеческой цивилизации.

Однако в условиях отсутствия у Марса глобального магнитного поля трудно представить способ защиты поверхности планеты от радиации. Другая неразрешимая, на мой взгляд, задача терраформирования — это вопрос с азотом, обнаруженные количества которого пока могут быть оценены как мизерные.

Для решения проблемы недостатка азота энтузиастами идеи терраформирования предлагается, к примеру, такой сверхэкзотический и довольно сложный, на мой взгляд, вариант, как сбрасывание на Марс комет, имевших неосторожность пролетать мимо.

Для разогрева планеты и для растопления полярных шапок предлагаются различные методы — к примеру, такой, как сооружение на орбитах Марса зеркал, улавливающих и концентрирующих дополнительные количества солнечной энергии на нужных районах. Также для разогрева атмосферы Марса рекламируется идея использования некоторых галогенсодержащих органических веществ, обладающих гораздо более мощным «парниковым эффектом», чем углекислый газ. При всей своей кажущейся эффективности это решение, однако же, имеет тот недостаток, что эти газы обладают способностью разрушать озон, на который теоретиками в дальнейшем возлагаются надежды по защите поверхности от радиации. Имеются также планы на использование в терраформировании биотехнологий.

Даже эти моменты, несмотря на свою принципиальную выполнимость, требуют таких затрат энергии и такого высокого уровня развития технологий, что настоящее время и все обозримое будущее эти задачи решить невозможно. Кроме этого, испарение всего объема полярных шапок Марса, которое обычно представляется средством увеличения плотности атмосферы, способно, по современным оценкам ученых, лишь удвоить ее вес, что не может представляться удовлетворительным решением задачи. Проблемы азотной недостаточности и защиты поверхности планеты от радиации и вовсе не имеют видимого решения, даже принципиального.

Итак, на мой взгляд, терраформирование Марса — вещь принципиально невозможная в просматриваемой исторической перспективе и путь человечества не в попытках превращать другие планеты в подобия Земли, а в приспособлении к их условиям. Путь человечества — это использование ТБС-поселений для освоения Марса и других планет и спутников.

Ну и, конечно же, главная трудность — отсутствие заинтересованности общества и как следствие отказ от финансирования дорогостоящего и бесполезного с точки зрения большинства проекта. Пока развитие ситуации происходит в нужном направлении и с вполне нормальной скоростью, в данный исторический момент Марс является наиболее исследуемым объектом космоса. Каждое «окно» используется для отправки к планете нескольких исследовательских аппаратов, и те из них, что успешно выполняют свои программы, дают в копилку науки о Марсе все новые и новые сведения. Это просто замечательно, так как в настоящее время уровень знаний о Красной Планете совершенно недостаточен для сколько-нибудь подробного планирования ее колонизации.

Существуют несколько сценариев дальнейших шагов человечества в сторону Марса. Наиболее реален следующий — проведя предварительный сбор данных с помощью автоматических станций, общество предпримет пилотируемую экспедицию на Марс, любой исход которой положит конец интересу человечества к этой планете, до сих пор искусственно поддерживаемый желтой прессой. Достаточно наивно надеяться на действительно сенсационные находки вроде сфинксов, пирамид, кораблей инопланетян и прочего подобного. Скорее всего, человечество испытает после марсианского полета столь же сильное разочарование в своих иллюзиях, как после лунной программы, когда стало ясно, что Луна это безжизненная каменная глыба, не присыпанная слоем бриллиантов вперемешку с обломками НЛО.

Поэтому, отбросив бессмысленные идеи терраформирования, обратимся к рассмотрению различных аспектов задачи создания марсианских ТБС-поселений.

 

Формирование воздушной среды в марсианских ТБС-поселениях

Задача проектирования ТБС для условий Марса является на порядки более сложной, чем для любых земных (к примеру, Арктики). Главным затруднением такого проекта является отсутствие на Марсе привычного для Земли, дарового воздуха. На Марсе воздух придется делать в буквальном смысле этого слова. Исходным сырьем данного производства должны стать газы марсианской атмосферы.

В данной главе предварительно рассматриваются общие принципы формирования воздушной среды в марсианской ТБС.

Потребности человека в кислороде

Уровень кислорода у поверхности Земли колеблется незначительно: от 20,7 % до 20,95 %. Выраженное ухудшение самочувствия, снижение работоспособности у людей наблюдаются при очень значительном падении содержания кислорода — до 15–17 % (при норме — почти 21 %) (при н. у.).

Общее количество воздуха, проходящее через легкие в единицу времени, называется легочной вентиляцией и измеряется в л/мин. В состоянии покоя легочная вентиляция равна 5–6 л/мин, при физической нагрузке она увеличивается до 60–80 л/мин.

Процентное содержание кислорода во вдыхаемом воздухе составляет 21 %. Однако при дыхании используется не весь кислород. Значительная его часть выдыхается. В выдыхаемом воздухе содержится не меньше 16 % кислорода. Таким образом, при легочной вентиляции в 6 л/мин усваивается 0,3 л/мин кислорода.

При потреблении 1 (н) л кислорода (количество потребляемого кислорода, как и выделяемого углекислого газа, обычно измеряется в так называемых «нормальных литрах» (н) л, приведенных к нормальным условиям при давлении 101,3 кПа и температуре 0 °С) человек выделяет примерно 19–21 кДж (4,6–5 ккал) тепла. В среднем может быть принят энергетический эквивалент 1 (н) л кислорода 20 кДж, а 1 г кислорода — 14 кдж.

Потребление кислорода в среднем на одного человека составляет 22 (н) л/ч или 528 (н) л/сут.

Человеку массой порядка 80 кг потребуется в среднем 26,4 (н) л/ч.

Средние экспериментальные данные о легочной вентиляции, истинном количестве потребляемого кислорода и тепловыделении приведены в нижеследующей таблице:

Углекислый газ

Содержание диоксида углерода в атмосферном воздухе Земли относительно постоянно и составляет 0,03–0,04 %. Содержание диоксида углерода в городском воздухе может быть выше, чем в чистой атмосфере, и составлять до 0,05 %.

При вдыхании больших концентраций углекислого газа нарушаются окислительно-восстановительные процессы. Чем больше диоксида углерода во вдыхаемом воздухе, тем меньше его может выделить организм. Накопление диоксида углерода в крови и тканях ведет к развитию тканевой аноксии. При увеличении содержания углекислого газа во вдыхаемом воздухе до 3–4 % отмечаются симптомы интоксикации, при 8 % возникает тяжелое отравление и наступает смерть.

ПДК диоксида углерода в воздухе лечебных учреждений равна 0,07 %, а в воздухе жилых и общественных зданий — 0,1 %. Последняя величина принимается в качестве расчетной при определении эффективности вентиляции жилых и общественных зданий.

Азот

Азот по количественному содержанию является наиболее существенной частью атмосферного воздуха.

Азот принадлежит к инертным газам, он не поддерживает дыхание и горение, жизнь в атмосфере чистого азота невозможна. Однако в природе нашей планеты происходит его круговорот. Азот усваивается некоторыми видами бактерий почвы, а также сине-зелеными водорослями.

Азот является своеобразным разбавителем кислорода, выполняя в этой связи жизненно важную функцию, т. к. дыхание чистым кислородом приводит к необратимым изменениям в организме. При этом отмечено, что его повышенное содержание во вдыхаемом воздухе способствует наступлению гипоксии и асфиксии вследствие снижения парциального давления кислорода. При увеличении содержания азота до 93 % наступает смерть. Наиболее выраженные неблагоприятные свойства азот проявляет в условиях повышенного давления, что связано с его наркотическим действием. Известна также его роль в происхождении кессонной болезни.

Принципиальная схема газовых потоков ТБС

Рис. 1. Схема газовых потоков ТБС.

Обозначения на схеме:

1 — Блок газоразделительного оборудования.

2 — Камеры составления воздушной смеси.

3 — Блок водорослей.

4 — Химические производства.

5 — Жилая зона.

6 — Камеры промежуточного обогащения воздуха кислородом и удаления углекислого газа.

7 — Рабочая зона.

8 — Зона растениеводства.

Описание схемы:

Потоки газов обозначены на схеме буквой «П» с соответствующими индексами.

В ТБС поступает смесь газов из атмосферы Марса. Состав смеси представлен в таблице 2.

В Блоке газоразделительного оборудования (1) происходит разделение атмосферной смеси на составляющие ее газы, которые частично поступают в Камеры составления воздушной смеси (2) (П-3, состоящий из O2, N2, Ar) для приготовления пригодной для дыхания человека и животных воздушной смеси, частично идут в химическое производство (4) (П-1, состоящий из CO2, а также CO и других вредных для дыхания примесей), частично идут в Блок водорослей (3) (П-2, состоящий из CO2, N2, O2). В Блоке водорослей (3) происходит переработка CO2 в органическое вещество и O2, который вместе с газовой смесью с участием азота поступает в Камеры составления воздушной смеси (2) (П-4, состоящий из O2). В Камере составления воздушной смеси (2) из поступающих газов составляется дыхательная смесь, соответствующая составу земной атмосферы (газовый состав сухой земной атмосферы дан ниже, см табл. 3). Воздух после составления идет в Жилую зону (5); таким образом, проходящий через нее воздух будет соответствующим земному эталону. Из Жилой зоны (5) через Камеры промежуточного обогащения воздуха кислородом (6) воздух поступает в Рабочую зону (7) и далее идет в Зону растениеводства (8), где, в отличие от прочих зон (Жилой, где состав воздуха соответствует земному эталону и Рабочей, где состав воздуха близок к земному эталону), газовый состав может иметь меньшее содержание кислорода и большее — углекислого газа, т. к. условия в этой зоне должны быть рассчитаны на благоприятный режим для роста и развития растительной массы. В определенных случаях (масштабные сезонные работы, к примеру — сбор урожая) в секциях Зоны растениеводства (8) могут быть устраиваемы нормальные условия с составом воздуха, соответствующим земному, но в остальное время для этой зоны представляется более выгодным режим, когда отработанный в других зонах воздух поступает туда без дополнительного обогащения кислородом.

Воздух из Зоны растениеводства (8) отбирается в Камеры промежуточного обогащения кислородом и удаления углекислого газа (6), а также частично изымается из системы. Изымаемый воздух направляется на Блок газоразделительного оборудования (1) (П-7, состоящий из CO2, O2, N2, Ar). Таким образом, с одной стороны, в предложенном варианте в системе имеется некоторый внутренний круговорот, который призван уменьшить затраты энергии на газоразделение, а с другой — в Жилой зоне (5) состав воздуха всегда соответствует эталонному.

Попытка построения модели замкнутой СЖО была предпринята в Америке. Речь идет об известном эксперименте «Биосфера-2», в котором был сделан расчет на то, что в ограниченной замкнутой среде, герметически отделенной от остального мира, удастся воссоздать замкнутый газовый цикл. То есть, что CO2, выделяемый в процессе дыхания человеком и животными, будет поглощаться и перерабатываться растениями в O2, как это происходит в естественных условиях природы Земли. Однако этого, как известно, не произошло и газовый баланс «Биосферы-2» оказался смещенным в сторону большего содержания углекислого газа. Тем не менее, несмотря на то, что с помощью обычных растений полная переработка избыточных количеств углекислого газа оказалась в малых объемах невозможна, этот процесс будет в определенной мере происходить и в Зоне растениеводства (8), при некоем общем избыточном содержании CO2 часть его будет постоянно в ходе процессов фотосинтеза растений переходить в O2. Таким образом, осуществляя здесь частичное очищение воздуха от CO2 и обогащение его O2, мы получаем также возможность возвращения этого воздуха после его дополнительной обработки в Камерах промежуточного обогащения кислородом и удаления углекислого газа (6) в газовый цикл ТБС. В Камерах (6), помимо собственно обогащения воздуха кислородом (поток П-5, состоящий из O2), возможно изъятие избытков углекислого газа с помощью восстанавливаемых реагентов (поток П-8, состоящий из изъятого CO2).

Поставщиками кислорода для Камер составления воздушной смеси (2) и Камер промежуточного обогащения воздуха кислородом и удаления углекислого газа (6) является Блок водорослей (3), где происходит переработка углекислого газа в кислород (П-4, состоящий из O2) с помощью устройств, в которых поддерживается жизнедеятельность биомассы культур простейших водорослей. (Аналогом подобных устройств является, к примеру, разработанная в России система «Биос».)

Углекислота может вводиться в автотрофно выращиваемые культуры водорослей различными методами. Наиболее распространенный способ — это подача углекислоты в виде газовоздушной смеси, осуществляющей, помимо снабжения водорослей источником углерода, функцию перемешивания культуры. Найденные применительно к условиям высокоинтенсивного культивирования хлореллы насыщающие и полунасыщающие концентрации CO2 не превысили значений 1,6–1,7 % CO2 в газовой фазе (35–40∙10−5 моля растворенной CO2 на 1 л) при насыщающих интенсивностях света и плотности суспензии 600 млн. клеток в 1 мл.

Изучение зависимостей роста водорослей от условий показывает, что при наибольшей насыщающей интенсивности света продуктивность культуры в 4 раза выше при концентрации 1 %, чем при 0,25 % CO2 и обратно: при одной и той же концентрации CO2 продуктивность тем выше, чем выше интенсивность света. А чем выше продуктивность культуры, тем большее количество углекислого газа будет переработано в кислород.

Биомасса водорослей, получаемая при этом процессе, может быть использована как источник белка и физиологически активных соединений и идти как на корм сельскохозяйственным животным, так и непосредственно в питание человеку.

Представляется естественным, что при составлении искусственной атмосферы ТБС не будет никакой необходимости в полном повторении состава земного воздуха, включая все микровключения. Состав искусственного воздуха может быть предположен следующим: N2 — около 78 % (может варьироваться в сторону уменьшения за счет некоторого увеличения доли других компонентов), O2 — 21 % (или более), Ar — 1 % и более. Для дальнейших расчетов в этой работе будет принят состав: N2 — 78 %, O2 — 21 %, Ar — 1 %.

Первичные расчеты показывают, что при переработке 1000 м3 марсианской атмосферной смеси (при «марсианских условиях» — м. у.), получим порядка 1,95 кг N2 (27 м3 (м. у.)), 1,65 кг O2 (20 м3 (м. у.)), 1,65 кг Ar (16 м3 (м. у.)), а также 104,75 кг CO2 ((937 м3 (м. у.)).

На формирование воздушной смеси (состав: N2 — 78 %, O2 — 21 %, Ar — 1 %) объемом 1000 м3 (н. у.) потребуется порядка 975 кг N2 (780 м3 (н. у.)), 300 кг O2 (210 м3 (н. у.)), 18 кг Ar (10 м3 (н. у.)).

Для того, чтобы получить из марсианской атмосферы такое количество N2, необходимо переработать порядка 500∙103 м3 атмосферной смеси.

Из этого объема при этом также будет выделено: 825 кг O2, 825 кг Ar и 52375 кг CO2.

При этом следует учитывать, что необходимость в постоянной подпитке ТБС компонентами для составления воздушной смеси извне будет значительно уменьшена за счет внутрисистемного восстановления отработанной воздушной смеси. Так, азот может внутри системы ТБС циркулировать очень долго и его количество будет лишь немного уменьшаться за счет вовлечения в круговорот азота в биогеоценозах Зоны растениеводства (8), а, изымаемый из системы вместе с отработанным воздухом, он может быть вновь выделен в Блоке газоразделительного оборудования (1) и снова вовлечен в круговорот воздуха. Кислород, перешедший в отработанном воздухе в состояние углекислого газа, может быть частично восстановлен в Зоне растениеводства (8) или полностью в Блоке водорослей (3). Также углекислый газ должен удаляться в Камерах промежуточного дообогащения воздуха кислородом (6), будучи связываем там восстановимыми химическими поглотителями (к примеру, ХПИ (химический поглотитель известковый) — Ca(OH)2, окисью кальция и т. п.). Таким образом, кислород и углекислый газ будут переходить друг в друга внутри системы, азот также будет циркулировать в ней и подпитка ТБС из атмосферы должна оказаться относительно невелика по отношению к циркулирующим внутри системы воздушным потокам, компенсируя потери газов ТБС в окружающую среду.

Являясь по своему характеру предварительной, данная глава этой работы ставит больше вопросов, чем решает. Вопросы, поставленные ею, представляются весьма важными для решения задач проектирования марсианских ТБС. Однако при этом, все вопросы представляются разрешимыми, а препятствия — принципиально преодолимыми.

 

Задача синтеза сырья для химической промышленности марсианской колонии

В нашем обществе нефть по сию пору используется в большей части как источник энергии, хотя еще Менделеев в свое время говорил о том, что использование нефти подобным образом равноценно «топке печи ассигнациями». Ведь нефть — это, прежде всего, богатейший источник углеводородов для синтеза разнообразных полимеров, без которых наша современная жизнь просто непредставима. Применение изделий из полимеров столь обширно и разнообразно, что наше время вполне можно было бы, по аналогии с различными прошедшими периодами в истории человечества, назвать Веком Полимеров. При планировании колонизации Марса естественным образом встает вопрос об источнике углеводородов. Итак, зададимся вопросом: «Есть ли на Марсе нефть?»

Вопрос этот может показаться наивным — настолько Марс представляется иным по сравнению с нашей Землей. Естественным предполагается отрицательный ответ. Однако, на мой взгляд, вопрос о наличии или отсутствии нефти на Красной Планете является отнюдь не столь уж и явным. Напомним, что о возникновении нефти на Земле бытуют два представления: согласно первому она образовалась в результате разложения неких живых организмов, по второму углеводороды присутствовали на нашей планете изначально, будучи достаточно равномерно распределены по сформировавшему Солнечную Систему газопылевому облаку. Второе представление в последнее время получает все большее подтверждение (к примеру, в его пользу свидетельствуют данные, полученные при бурении Кольской сверхглубокой скважины). При принятии именно этой гипотезы за базовую предположение о наличии нефти на Марсе представляется уже не столь малореальным и фантастическим — ведь если углеводороды есть на Земле, есть в системах планет-гигантов, то почему им в таком случае не быть и на «промежуточном» Марсе?

Тем не менее, при столь слабых познаниях нашей науки о марсианской геологии и о закономерностях планетологии вообще, мы не можем при проектировании марсианской колонизации полагаться на возможно имеющиеся там углеводородные ресурсы. Поэтому, даже предполагая наличие нефти на Марсе, мы не вправе рассчитывать на скорое открытие месторождений гипотетической «марсианской нефти» и на их быстрое включение в эксплуатацию при проведении колонизации Марса. Представляется необходимым, в любом случае, иметь замену самородной нефти — либо на первое время, либо вообще на случай ее полного и принципиального отсутствия. Марсианский Проект должен быть полностью автономен от расчетов на возможность наличия каких-либо легкодоступных ресурсов, кроме тех, присутствие которых на планете является абсолютно достоверным и доказанным.

В качестве таковой замены нефти как источника углеводородного сырья предлагается способ извлечения углерода из марсианской атмосферы и связывание его водородом, полученным из местной воды (существование значительных количеств которой на Марсе представляется вполне доказанным), либо хлором, с получением углеводородных соединений для последующего производства из них полимеров. «Побочным продуктом» процесса будет являться кислород, который, естественно, найдет свое применение в Марсианском Проекте.

В свое время триумфом химической науки стала разработка в 1911 году промышленного синтеза аммиака из азотоводородной смеси. Неисчерпаемым источником азота в этом процессе является воздух. Создание производства аммиака и на его основе производств различных азотных удобрений сняло стоявшую перед цивилизацией угрозу «азотного голода».

Теперь Земля стоит на пороге «углеводородного голода» и возможно, что предлагаемая мной для Марса технология получения углеводородов из газообразного углекислого газа и воды будет когда-нибудь иметь свое применение и на нашей планете, хотя, скорее всего, в каком-либо модифицированном для земных условий виде.

В конце концов, углекислый газ на Марсе — наиболее распространенный компонент атмосферы, и эта его атмосфера может стать источником углерода для получения полимеров и других важных соединений промышленностью марсианских ТБС, также как стал для земной промышленности воздух источником азота.

Вот один из предлагаемых возможных вариантов:

Первичной реакцией этого варианта будет реакция разложения углекислого газа (CO2), протекающая при высоких температурах:

1) CO2 = C + O2

Данная реакция при наличии достаточно мощного источника энергии не представляется особенно затруднительной для массового разложения углекислого газа на составляющие элементы. Полученный кислород из реакционной зоны удаляется и идет на обработку для дальнейшего использования, а углерод направляется на дальнейшее превращение.

Следующая стадия представляет собой получение карбида кальция (CaC2). В промышленности его получают путем нагревания угля с негашеной известью в электрических печах при температуре порядка 2500 °С по реакции:

2) 3C + CaO = CaC2 + CO

Угарный газ (CO) в дальнейших превращениях не участвует и выводится из зоны реакции. Однако называть его при этом «отходом» было бы несправедливо, так как его вполне реально, к примеру, использовать на реакцию с хлором (CO + Cl2 = COCl2) — образовавшийся фосген является применяемым сырьем для производства полимеров в современной промышленности, либо как составную часть синтез-газа (см. ниже).

3) CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2

Получившийся в результате этой реакции ацетилен (C2H2), являясь основным продуктом, выводится из зоны реакции. На основе ацетилена как исходного сырья имеются промышленно используемые технологии синтеза таких важнейших продуктов, как уксусная кислота, синтетический каучук, пластмассы, различные растворители и пр.

Гашеная известь (Ca(OH)2) нагревом с отщеплением воды переводится в негашеную (CaO) и направляется на начало процесса:

4) Ca(OH)2 = CaO + H2O

Получившаяся в качестве побочного продукта вода может быть сконденсирована и направлена на третью стадию процесса.

Таким образом, итоговая реакция процесса, исключая побочную «фосгеновую» ветвь и реакции, связанные с восстановлением окиси кальция, который в реакциях является в принципе нерасходуемым, будет такой:

3CO2 + H2O = 3O2 + CO + C2H2

Исходными веществами для процесса будут являться такие простейшие и распространеннейшие вещества (наличие воды на Марсе признано в настоящее время в научных кругах уже не подлежащим сомнениям), как углекислый газ (CO2) и вода (H2O), а продуктами будут являться кислород (O2) (необходимый как непосредственно для дыхания, так и, к примеру, как окислитель для двигателей транспорта, как вещество для химического синтеза различных веществ и т. п.), угарный газ (CO) (который может быть превращен, к примеру, в фосген, который, в свою очередь, может использоваться как сырье для дальнейшего синтеза и т. п.) и ацетилен (C2H2), который является важным сырьем химического синтеза разнообразнейших веществ.

Так, одно из применений ацетилена заключается в производстве из него бензола (C6H6):

3C2H2 = C6H6

Также возможна полимеризация по другому пути — при пропускании ацетилена через раствор хлористой меди и хлорида аммония в соляной кислоте при 80 °С образуется винилацетилен, который в дальнейшем, при присоединении HCl, превращается в хлоропрен, применяемый для получения синтетического каучука.

При присоединении воды, протекающем при каталитическом действии солей ртути (реакция Кучерова), получается виниловый спирт, который изомеризуется в уксусный альдегид. Данная реакция имеет большое промышленное значение, т. к. уксусный альдегид является в технике веществом, которое в огромных количествах применяется для получения уксусной кислоты, этилового спирта и ряда других веществ.

Также ацетилен служит в промышленности исходным продуктом для синтеза таких растворителей, как, например, трихлорэтилен и т. д.

Химически чистый ацетилен в смеси с этиленом (данный газ именуется «нарцилен») может применяться в качестве наркоза при хирургических операциях.

Итак, данный вариант получения сырья для химического производства марсианской колонии позволяет наладить производство на месте столь важных веществ, как каучук, различные растворители, ароматические вещества (производные бензола), уксусная кислота и т. д., что, несомненно, должно представлять интерес при проектировании серьезного освоения Марса. Предполагается, что создание технологии цепочки производств, максимально автоматизированных и взаимосвязанных, должно являться одной из главных задач проекта освоения.

Возражением может служить тот момент, что реакции начального этапа требуют для своего осуществления больших количеств энергии. Однако, не имея на иных планетах (равно как и в трудных для жизни уголках нашей планеты) большинства доступных ресурсов, мы должны идти по пути их «замены», а точнее, создания с помощью других доступных ресурсов, имеющихся в наличии, тех, что нам требуются. Одним из таких базовых ресурсов должна стать энергия. (О ресурсах см. в части 4.)

В качестве таких источников могут выступать на первых порах атомные электростанции, привезенные с Земли, а в дальнейшем энергетика ТБС-поселений должна строиться на основе использования местных возможностей — к примеру, энергии ветра, солнца или перепада ночных и дневных температур и т. п. В любом случае колонии обязаны иметь мощную энергетику.

Другой из возможных вариантов использования углекислого газа как источника углерода для дальнейшего синтеза сложных веществ:

Этот вариант основан на каталитических превращениях синтез-газа.

Первичной реакцией этого варианта также будет реакция разложения углекислого газа (CO2), протекающая при высоких температурах, но идущая до промежуточной стадии — образования угарного газа (CO). Ее можно представить следующим образом:

2CO2 = 2CO + O2

Данная реакция также требует больших затрат энергии.

Полученный кислород из реакционной зоны удаляется и идет на обработку его для дальнейшего использования, а угарный газ направляется на дальнейшее превращения.

Второй исходной реакцией данного варианта представляет собой реакция электролиза воды:

H2O = H2 + O2

Кислород также удаляется из зоны реакции и идет для дальнейшего использования.

Таким образом, мы получаем синтез-газ. Меняя катализаторы и условия, из него можно получать самые разнообразные соединения, причем ряд реакций достаточно хорошо отработан в промышленности.

Так, в настоящее время применяют следующие каталитические процессы переработки синтез-газа (CO + H2):

1) синтез метанола (катализатор — оксиды Cu — Zn — Cr):

CO + 2H2 = CH3OH

2) метанирование (катализатор Ni):

CO + 3H2 = CH4 + H2O

3) синтез углеводородных смесей (процесс Фишера — Тропша) (катализатор Fe):

CO + H2 = жидкие углеводородные смеси

4) синтез высших спиртов (катализатор Zn — Cr):

CO + H2 = смесь метанола и высших спиртов

5) синтез альдегидов и спиртов гидроформилированием олефинов (катализатор Co или Rh):

RCH=CH2 + CO + 2H2 = RCH2CH2CHO

6) синтез органических кислот гидроксикарбонилированием непредельных соединений (катализатор Ni):

CH2=CH2 + CO + 2H2O = CH3CH2COOH

7) синтез эфиров жирных кислот метоксикарбонилированием высших олефинов (катализатор Co):

RCH=CH2 + CO + MeOH = RCH2CH2COOMe

Наиболее крупнотоннажным среди них является производство метанола. Метанол — многоцелевой полупродукт, из которого можно получить различные химические соединения. В промышленности освоены, например, синтез формальдегида (катализатор Ag или оксиды Fe — Mo):

CH3OH + 1/2O2 = H2CO + H2O

и получение уксусной кислоты (катализатор Rh):

CH3OH + CO = CH3COOH

Из формальдегида, в свою очередь, в химической промышленности производят массу других продуктов. Это мочевиноформальдегидные смолы, фенолформальдегидные смолы, бутандиол, ацетальные смолы, пентаэритрит, гексаметилентетрамин, меламинформальдегидная смола, мочевиноформальдегидные концентраты, хелатообразующие агенты и другие продукты.

Также представляются перспективными следующие процессы:

Гомологизация метанола в этанол (катализатор Co):

CH3OH + CO + H2 = CH3CH2OH + H2O

(это к вопросу о получении топлива для транспортных средств, о чем говорилось выше)

Синтез низших олефинов из метанола на высококремнистых цеолитных катализаторах.

Синтез этиленгликоля:

CH3OH = HOCH2CH2OH

Полагаю, приведенные примеры показывают, что организация химической промышленности в условиях минимума ресурсов принципиально возможна.

Впрочем, есть и еще один подход к проблеме. До сих пор часть сырья для химической промышленности производится с помощью определенных сельскохозяйственных производств. Примером могут служить плантации гевеи, дающие каучук. Представляется, что в условиях ТБС-поселений возможна различная комбинация тех или иных подходов, в зависимости от внешних условий и установленной эффективности различных производств.

 

Марсианские базы и поселения

Можно предположить, что при освоении Марса потребуется два типа ТБС-поселений — базовые поселения и исследовательские поселки. На первом этапе также потребуются первичные базы. Задачи создания первичных марсианских баз, построения базовых поселений и исследовательских поселков сильно различны между собой. Так, первичная марсианская база — это объект, который должен быть собран на месте высадки из привезенных с Земли блоков и материалов и обеспечить безопасную работу и жизнедеятельность первых партий поселенцев Марса. Базовые же поселения — это уже капитальные постройки, которые должны быть созданы с применением местных строительных материалов и призваны служить домом для поколений населения Марса. Исследовательские поселки — это передвижные временные поселения, задачей которых является проведение разведки и различных исследований.

Из разницы задач вытекает и разница в предъявляемых к этим классам объектов требований.

Первичная марсианская база должна отвечать следующим требованиям:

— простота и скорость сборки из готовых блоков и материалов,

— стопроцентная эффективность использования площадей (ничего лишнего);

— возможность разборки и перенесения базы на новое место;

— замкнутый цикл жизнеобеспечения;

— возможность развертывания систем частичного самообеспечения.

Базовые поселения (сеть базовых поселений) должны отвечать следующим требованиям:

— полное самообеспечение при замкнутом цикле жизнеобеспечения;

— наличие рядом с каждым из поселений месторождений каких-либо полезных ископаемых;

— наличие предприятий добычи и переработки этих полезных ископаемых;

— наличие внутреннего транспорта и транспорта, связывающего поселение с другими подобными;

— эффективное использование площадей, предполагающее, однако же, при этом и достаточную комфортность среды обитания;

— полная защита от радиации и других вредных факторов, безопасность среды обитания.

Исследовательский поселок должен отвечать следующим требованиям:

— мобильность, возможность быстрого перемещения с одного места на другое;

— наиболее возможная защита от радиации и других вредных факторов;

— замкнутый цикл жизнеобеспечения;

— наличие всей необходимой исследовательской аппаратуры, нужных инструментов и приборов, лабораторного оборудования и достаточных для проведения исследований помещений.

Начало колонизации Марса предполагает долгое предварительное изучение планеты автоматическими межпланетными станциями (АМС). Прежде чем на Марс отправятся люди, необходимо получить гораздо более полное представление о планете и об ее ресурсах, чем имеется на настоящее время. Постройке баз должны будут предшествовать разведочные экспедиции АМС, желательно с роботами-марсоходами, которые осуществят осмотр наиболее подходящих, выбранных заранее мест и снимут необходимые для привязки базы к местности замеры. Использовать для этих целей экспедиции с людьми нецелесообразно в силу их огромной затратности и большого риска. Из нескольких мест, проверка которых была проведена роботами, будут выбраны наиболее перспективные.

Одной из проблем строительства марсианских поселений станет тот факт, что наиболее пригодным для обитания районом является экватор с его более теплым климатом и гораздо более разнообразным — а следовательно, и более привлекательным с геологической и промышленной точки зрения рельефом, однако признаков больших количеств воды там пока не обнаружено. Полагают, что грунт в умеренных и экваториальных широтах, между параллелями 60 град. значительно прогревается и лед там отсутствует в слое толщиной от нескольких десятков до 300–400 м. (при этом на данный момент нет доказательств, что он имеется там вообще даже на больших глубинах). Поэтому, возможно, что если лед или другие источники воды (к примеру, гидраты солей) в более умеренных широтах не будут обнаружены, то придется строить как минимум одну базу в высоких широтах исключительно для решения задачи обеспечения водой главного района развития. При этом придется решать также проблему доставки этой самой воды в основной район развития, расположение которого естественно предположить в экваториальной местности. Задачу такой доставки нельзя назвать простой, т. к. применение на Марсе авиации труднопредставимо, прокладка же дорог или трубопроводов на большие расстояния в условиях неизученной и враждебной человеку планеты — задача не для начальных этапов колонизации. Подходящим средством для решения этой проблемы на первых порах представляется ракетный способ. Предполагая необходимость создания сети исследовательских баз, нужно представлять, что в любом случае придется решать проблему их сообщения между собой, а это, ввиду достаточно большой удаленности друг от друга, требует применения именно ракетного транспорта. В качестве такового возможно использование аппарата небольших габаритов и небольшой грузоподъемности, работающего на кислород-водородном топливе местного производства, получаемого электролизом все той же воды. В дальнейшем, при развитии на Марсе соответствующей инфрастуктуры, эта проблема должна быть решена другим способом — прокладкой дорог и (или) трубопроводов.

Таким образом, одной из главнейших задач первого этапа является нахождение залежей льда или гидратов солей как можно ближе к центральному району развития, а второго этапа — построение производства по добыче и переработке водяного сырья и налаживание пути доставки воды в центральный район развития.

Вообще, полагаю, что главными задачами первого этапа колонизации будут, прежде всего, геологическая разведка и поиск наиболее подходящих мест для основания поселений. При этом исследовательским поселкам отводится роль баз разведчиков. Сама же разведка должна осуществляться с помощью марсианских вездеходов, рассчитанных на длительное автономное существование вдали от баз и снабженных необходимым геологическим оборудованием, с экипажем, состоящим, как минимум, из двух человек.

Здесь стоит упомянуть о проблеме «инопланетного горючего», которая заключается в том, что на других планетах нет внешнего окислителя, такого как присутствующий в атмосфере нашей планеты кислород. В связи с этим энтузиастами изобретаются самые экзотические методы навроде применения на Марсе алюминиевого порошка, который будет гореть в атмосфере углекислого газа и давать таким вот нестандартным образом энергию для двигательной установки. Однако решение проблемы может быть гораздо более простым — всего-навсего придется возить с собой не только горючее, но и окислитель. В таком случае топливом может служить, к примеру, водород или, скажем, этиловый спирт либо другое подобное органическое вещество, что же до кислорода, то его в любом случае придется возить в баллонах в сжатом виде для дыхания, а, следовательно, технология такой перевозки будет достаточно отработанной. В любом случае этот способ лучше, чем возить с собой алюминиевый порошок.

Другое преимущество этого метода в том, что для его использования не придется разрабатывать двигатель новой системы — вполне подойдет обычный двигатель внутреннего сгорания. К тому же возможен сбор воды, получаемой в ходе сгорания вещества, используемого в качестве горючего.

Отмечу еще такой факт, говорящий в пользу спирта — это вещество может быть получено не только химическим синтезом, но и путем переработки растительной продукции. В ряде стран спирт, получаемый таким образом, уже в настоящее время применяется как горючее для транспортных средств.

На базе исследовательского поселка может быть размещено несколько таких вездеходов, также должна иметься ремонтная мастерская, диспетчерский пункт, осуществляющий контроль за действиями экспедиций и контакт с остальными базами, в том числе и центральной. В таком исследовательском поселке также должны быть: системы обеспечения жизнедеятельности и теплового режима, энергетические установки (работающая и как минимум одна дублирующая), жилые помещения, лаборатории, столовая и кухня, выходные шлюзы, ангары для техники и др.

В отличие от баз, поселения — это уже капитальные строения со своими добывающими и перерабатывающими предприятиями и производствами, которые обеспечивают население всем необходимым.

Марсианские ТБС-поселения подчиняются описанным выше принципам (см. часть 4 «Технобиосфера»), и при их создании будет применен опыт использования ТБС-поселений на Земле. Будут, конечно, и некоторые различия — к примеру, в целях радиационной безопасности поселения на Марсе должны быть заглублены в грунт.

Технология их постройки, по моему представлению, такова: после тщательного подбора места, в большом котловане (за основу которого может быть взято и какое-либо естественное углубление) строятся жилые и производственные здания, возводятся опоры. Далее на опоры (в качестве них используются также и несущие стены зданий) возводится крыша, которая впоследствии засыпается сверху слоем грунта. Таким образом, получаются рукотворные пещерные миры, причем высота пещер может составлять от 5–10 м (у стен) до 15–20 м в центре, что позволяет на сформированной из измельченного местного грунта, удобрений и остатков жизнедеятельности людей и животных земле посадить различные растения. Энергия для роста растений и освещения поселений будет поступать от размещенных под потолком светильников. Климат возможно будет регулировать с помощью нагревательных элементов, так что в таких мирах будет «вечное лето».

Для полива достаточно разместить под крышей соответствующие поливальные устройства, так что даже дождь будет там вполне земным. Таким образом, появляется возможность создания небольших рукотворных миров, т. е. как бы терраформирование в уменьшенном масштабе. Леса фруктовых деревьев, поля, озера и даже небольшие речки — все это вполне может стать элементами пейзажей марсианских поселений. Производства, способные загрязнять эту рукотворную среду обитания, должны быть размещены вне ее, и к ним, а также к другим подземным секциям поселения и к другим поселениям должны быть проложены соответствующие коммуникации.

Таким образом будут сформированы жилые зоны будущих поселений. Основная часть сельскохозяйственной продукции, как и в описанных выше земных ТБС-поселениях, будет выращиваться в секторах сельскохозяйственного производства, где будут обеспечены лучшие результаты. Но, тем не менее, некоторая ее часть, как я полагаю, будет производиться и на таких вот плантациях «под открытым небом», которые, кроме производства продукции, будут еще и украшать собой подземные миры, делая обитание в них людей более комфортным.

Говоря о формировании искусственного ландшафта, нельзя не упомянуть о неудаче проекта «Биосфера-2», которая может быть выставлена как противоречие высказанным мною предложениям. Я считаю, что такое противоречие будет неправомерно, так как при проектировании «Биосферы» ставились совершенно иные задачи, вследствие чего «биосферщики» попытались механически перенести всю природную среду, что совершенно ни к чему делать в данном случае. Кроме того, совершенно необязательно пытаться решить все проблемы только лишь насаждением растений — поддержание кислородного баланса возможно и необходимо производить сочетанием одновременно нескольких методов: природным (с помощью флоры поселения), водорослевым (наработанные методики очистки воздуха с помощью водорослей уже имеются), химическим — связывание антропогенных токсинов с помощью различных фильтров и абсорбентов, и т. п.

(О создании подходящей для жизни людей атмосферы я попытался немного порассуждать в главе «Формирование воздушной среды в марсианской ТБС»).

 

Дальние перспективы освоения Внеземелья

В предыдущих главах я пытался рассказать о перспективах освоения Марса, в этой речь пойдет о еще более «фантастических» планах освоения других объектов Солнечной Системы.

Марс — достаточно близкий к Солнцу, имеющий серьезную углекислотную атмосферу и вследствие этих факторов мир гораздо более теплый и «уютный» в сравнении со всеми прочими объектами Солнечной Системы. Согласно современным представлениям, основывающимся на самых последних данных, на Марсе должно быть большое количество воды. Это самый перспективный объект для колонизации. Однако Марс не единственный такой объект.

Вообще, в Солнечной Системе из всего ее планетно-спутникового изобилия в той или иной мере подходящими для жизни людей в будущем выглядят следующие объекты, помимо Марса:

1. Спутники Юпитера, где имеются вода и минералы. Ледяная Европа, Каллисто и Ганимед.

2. Меркурий, обладающий марсианской гравитацией (по величине), богатый металлами и энергией.

3. Луна, главным преимуществом которой является ее близость к Земле.

4. Тритон, имеющий углеводороды, азотные соединения, минералы.

Другой класс объектов — это потенциально перспективные:

О Титане пока слишком мало известно, чтобы можно было судить, подходит ли он для колонизации. Данные, полученные «Кассини» его посадочным зондом «Гюйгенс», ненамного увеличили наши знания об этом загадочном мире.

О Венере можно сказать, что в просматриваемом будущем ее освоение представляется очень затруднительным. Однако это не значит, что ее надо категорично отмести как перспективный объект, слишком уж заманчиво ее расположение вблизи Солнца, мощная атмосфера из углекислого газа, ресурсное богатство. Может быть, в будущем люди смогут создать ТБС-поселения, парящие в атмосфере этой планеты, высоко над ее поверхностью, имеющие спускаемые аппараты, с помощью которых поднимают с поверхности необходимые минеральные ресурсы. Эти ресурсы могут добывать автоматы.

Собственно, не только о Титане можно было бы сказать, что он «малоизучен», в случае с Титаном просто вообще практически ничего не известно. Все прочие упомянутые здесь миры, кроме Марса и Луны, также не подвергались сколько-нибудь систематическому изучению, и сведения о них носят поверхностный и предварительный характер. Изучение Солнечной Системы находится в самой начальной стадии, и впереди еще много работы. В этой работе есть где развернуться энтузиастам АМС и прочих дистантных способов изучения.

Поэтому говорить о каких-либо планах колонизации вышеперечисленных объектов и пытаться предвидеть стратегию их освоения было бы преждевременно. Этим своим перечислением возможных объектов колонизации я хотел всего лишь показать, что существуют и «послемарсианские» горизонты. Научившись строить ТБС-поселения сперва на Земле, а потом на Марсе, люди смогут перейти к задачам более высокой сложности. К переносу жизни на Луну, на спутники Юпитера, на Меркурий и Тритон. В дальнейшем, возможно, человеческие поселения появятся и на Венере, и на Титане, и на других объектах Солнечной Системы.

Что ж, будем надеяться на это.