Роберт Зубрин. Экономическая целесообразность колонизации Марса (продолжение)
(начало тут)
Уникальность Марса
Среди внеземных тел в нашей солнечной системе Марс уникален, так как там имеется все сырье, необходимое не только чтобы поддерживать жизнь, но и новую ветвь человеческой цивилизации. Эта уникальность наиболее ярко проявляется, если сопоставить Марс с земной Луной, наиболее часто называемой альтернативой для внеземной колонизации человеком. В противоположность Луне, Марс богат углеродом, азотом, водородом и кислородом, все в наиболее биологически доступных формах, таких как газ СО2, азот в виде газа, водяной лед и вечная мерзлота. Углерод, азот и водород в настоящий момент на Луне присутствуют в виде миллионных долей вещества, также, как золото в морской воде. Кислорода на Луне в избытке, только в виде крепко связанных оксидов, таких как SiO2, Fe2O3, MgO, и Al2O3, которые требуют очень энергозатратного процесса для его извлечения. Текущие знания показывают, что если бы Марс был ровным, и все его льды и вечная мерзлота были бы расплавлены в жидкую воду, вся планета была бы покрыта океаном глубиной 100 метров. В этом Марс сильно отличается от Луны, которая настолько сухая, что если бы на ней был найден, лунные колонисты добывали бы его, чтобы извлечь из него воду. Таким образом, если бы на Луне росли растения в парниках (что, как мы видим, очень сложно предположить), большую часть материала для их биомассы колонисты вынуждены были бы импортировать.
Луна также бедна примерно половиной металлов (например, медью), нужных для индустриального общества, так же, как и другими элементами, представляющими интерес, такими как сера и фосфор. На Марсе есть все необходимые элементы в избытке. Кроме того на Марсе, как и на Земле, происходили гидрологические и вулканические процессы, что сделало вероятным сосредоточение различных элементов в виде месторождений минеральной руды высокого качества. На самом деле, геологическую историю Марса можно сравнить с Африкой, с очень оптимистичными выводами, такими, как его богатство минералами, идущее как следствие. Луна, напротив, фактически не имеет истории водной и вулканической деятельности, в результате чего она в основном состоит из гор пустой породы, с очень малыми различиями в содержании руды, которая имела бы полезную концентрацию чего-нибудь интересного.
Но наибольшая проблема с Луной, как и с любой другой безвоздушной планетой и с предполагаемыми поселениями с искусственной атмосферой (как предложенные Герардом О’Нэйлом) - в том, что солнечный свет недоступен в форме, пригодной для растущих зерновых. Это очень важный акцент, и он плохо понимается. Растения требуют огромного количества энергии для роста, и она может быть получена только от солнечного света. Например, один квадратный километр посадок зерновых на Земле освещается примерно 1000 МВт солнечного света в полдень; мощность, равная потреблению американского города с населением 1 млн. человек. Пойдём другим путем: мощность, необходимая для производства солнечного света, падающего на крохотную страну Сальвадор, превосходит суммарную возможность всех электростанций Земли. Растения могут переносить падение уровня поглощаемого ими света в пять раз по сравнению с земными нормами и тем не менее расти. Но факт остается фактом: энергетика роста растений делает недостижимым выращивать зерновые в сколько-нибудь значительных объемах, используя искусственное освещение. При всём при том, проблема использования натурального солнечного света, доступного на Луне или в космосе, в том, что он не защищен атмосферой (На Луне существует дополнительная проблема с ее 28-дневным циклом «свет-темнота», что также недопустимо для растений).Таким образом, растения внутри тонких стен теплиц на поверхности Луны или астероида были бы убиты солнечными вспышками. Для того, чтобы вырастить растения в сохранности в таком окружении, стекла теплицы должны были бы быть сделаны из стекла толщиной 10 см - конструкционное требование, которое бы сделало развитие значительных посевных площадей запретительно дорогим. Использование отражателей и других светопроводящих устройств не решило бы эту проблему, так как площади отражателей должны были бы быть огромными, фактически равными площадям посева, создавая несообразные инженерные проблемы, если значительные площади будут освещены.
Марс, напротив, имеет атмосферу достаточной плотности, чтобы защитить посевы, растущие на поверхности, от солнечных вспышек. На Марсе, даже в период базового строительства, могут быть быстро развернуты огромные надувные теплицы из прозрачного пластика, защищенные тонкими геодезическими куполами из жесткого износостойкого пластика, устойчивого к ультрафиолету, быстро обеспечивая огромные площади под посевы. Даже без проблем с солнечными вспышками и дневным циклом длиною в месяц, такие простые теплицы были бы непрактичными на Луне, так как они создавали бы непереносимо высокие температуры. На Марсе, напротив, сильный парниковый эффект, создаваемый такими куполами, был бы в точности тем, чем нужно, чтобы генерировать умеренный климат внутри. Даже в период основного строительства купола диаметром до 50 метров могут быть развернуты на Марсе, что может обеспечить атмосферное давление 0.35 кг/см2, необходимое для поддержания жизни человека. Если сделать его из высокопрочного пластика, такого как кевлар, подобный купол мог бы иметь 4х кратный запас прочности против взрыва и весить всего около 4 тонн, с еще 4мя тоннами, приходящимися на плексигласовый щит от пониженного атмосферного давления. В первое время существования колонии подобные купола могли бы импортироваться в сборном виде с Земли. Позднее они могли бы производиться на Марсе, наряду с более большими куполами (с массой купола под давлением, растущей пропорционально кубу радиуса, и массой щита от давления, растущей пропорционально квадрату радиуса купола: купол радиусом 100 метров весил бы 32 тонны и нуждался бы в 16-тонном плексигласовом щите, и т.д.). Сети таких 50-100 метровых куполов могли быть быстро произведены и развёрнуты, открывая большие пространства как для обычной жизни человека, так и для земледелия. Если будут нужны только площади под земледелие, могли бы строиться гораздо большие купола, так как земледелие не требует атмосферного давления более чем 0,07 кг/см2. Когда Марс будет частично терраформирован, как говорилось ранее с созданием плотного слоя CO2 путем дегазации реголита, купола для обитания могли бы создаваться практически любого размера, так как им не надо было бы выдерживать разницу атмосферного давления внутри и снаружи.
Но главное, что по сравнению с колонистами на любом другом известном космическом объекте, колонисты на Марсе смогут жить на поверхности, а не в туннелях, свободно передвигаться и выращивать урожай при свете дня. Марс является местом, где люди могут жить и размножаться до большой численности, обеспечивая свои разнообразные потребности продуктами, сделанными из местных материалов. Марс, таким образом - место, где может развиться настоящая цивилизация, а не только добывающие и научные базы. Также важно для межпланетной коммерции, что в Солнечной системе только на Марсе и на Земле люди смогут выращивать урожай на экспорт.
З.Ы. Спасибо Олегу Михайлову за помощь в переводе статьи. Продолжение следует...
Уникальность Марса
Среди внеземных тел в нашей солнечной системе Марс уникален, так как там имеется все сырье, необходимое не только чтобы поддерживать жизнь, но и новую ветвь человеческой цивилизации. Эта уникальность наиболее ярко проявляется, если сопоставить Марс с земной Луной, наиболее часто называемой альтернативой для внеземной колонизации человеком. В противоположность Луне, Марс богат углеродом, азотом, водородом и кислородом, все в наиболее биологически доступных формах, таких как газ СО2, азот в виде газа, водяной лед и вечная мерзлота. Углерод, азот и водород в настоящий момент на Луне присутствуют в виде миллионных долей вещества, также, как золото в морской воде. Кислорода на Луне в избытке, только в виде крепко связанных оксидов, таких как SiO2, Fe2O3, MgO, и Al2O3, которые требуют очень энергозатратного процесса для его извлечения. Текущие знания показывают, что если бы Марс был ровным, и все его льды и вечная мерзлота были бы расплавлены в жидкую воду, вся планета была бы покрыта океаном глубиной 100 метров. В этом Марс сильно отличается от Луны, которая настолько сухая, что если бы на ней был найден, лунные колонисты добывали бы его, чтобы извлечь из него воду. Таким образом, если бы на Луне росли растения в парниках (что, как мы видим, очень сложно предположить), большую часть материала для их биомассы колонисты вынуждены были бы импортировать.
Луна также бедна примерно половиной металлов (например, медью), нужных для индустриального общества, так же, как и другими элементами, представляющими интерес, такими как сера и фосфор. На Марсе есть все необходимые элементы в избытке. Кроме того на Марсе, как и на Земле, происходили гидрологические и вулканические процессы, что сделало вероятным сосредоточение различных элементов в виде месторождений минеральной руды высокого качества. На самом деле, геологическую историю Марса можно сравнить с Африкой, с очень оптимистичными выводами, такими, как его богатство минералами, идущее как следствие. Луна, напротив, фактически не имеет истории водной и вулканической деятельности, в результате чего она в основном состоит из гор пустой породы, с очень малыми различиями в содержании руды, которая имела бы полезную концентрацию чего-нибудь интересного.
Но наибольшая проблема с Луной, как и с любой другой безвоздушной планетой и с предполагаемыми поселениями с искусственной атмосферой (как предложенные Герардом О’Нэйлом) - в том, что солнечный свет недоступен в форме, пригодной для растущих зерновых. Это очень важный акцент, и он плохо понимается. Растения требуют огромного количества энергии для роста, и она может быть получена только от солнечного света. Например, один квадратный километр посадок зерновых на Земле освещается примерно 1000 МВт солнечного света в полдень; мощность, равная потреблению американского города с населением 1 млн. человек. Пойдём другим путем: мощность, необходимая для производства солнечного света, падающего на крохотную страну Сальвадор, превосходит суммарную возможность всех электростанций Земли. Растения могут переносить падение уровня поглощаемого ими света в пять раз по сравнению с земными нормами и тем не менее расти. Но факт остается фактом: энергетика роста растений делает недостижимым выращивать зерновые в сколько-нибудь значительных объемах, используя искусственное освещение. При всём при том, проблема использования натурального солнечного света, доступного на Луне или в космосе, в том, что он не защищен атмосферой (На Луне существует дополнительная проблема с ее 28-дневным циклом «свет-темнота», что также недопустимо для растений).Таким образом, растения внутри тонких стен теплиц на поверхности Луны или астероида были бы убиты солнечными вспышками. Для того, чтобы вырастить растения в сохранности в таком окружении, стекла теплицы должны были бы быть сделаны из стекла толщиной 10 см - конструкционное требование, которое бы сделало развитие значительных посевных площадей запретительно дорогим. Использование отражателей и других светопроводящих устройств не решило бы эту проблему, так как площади отражателей должны были бы быть огромными, фактически равными площадям посева, создавая несообразные инженерные проблемы, если значительные площади будут освещены.
Марс, напротив, имеет атмосферу достаточной плотности, чтобы защитить посевы, растущие на поверхности, от солнечных вспышек. На Марсе, даже в период базового строительства, могут быть быстро развернуты огромные надувные теплицы из прозрачного пластика, защищенные тонкими геодезическими куполами из жесткого износостойкого пластика, устойчивого к ультрафиолету, быстро обеспечивая огромные площади под посевы. Даже без проблем с солнечными вспышками и дневным циклом длиною в месяц, такие простые теплицы были бы непрактичными на Луне, так как они создавали бы непереносимо высокие температуры. На Марсе, напротив, сильный парниковый эффект, создаваемый такими куполами, был бы в точности тем, чем нужно, чтобы генерировать умеренный климат внутри. Даже в период основного строительства купола диаметром до 50 метров могут быть развернуты на Марсе, что может обеспечить атмосферное давление 0.35 кг/см2, необходимое для поддержания жизни человека. Если сделать его из высокопрочного пластика, такого как кевлар, подобный купол мог бы иметь 4х кратный запас прочности против взрыва и весить всего около 4 тонн, с еще 4мя тоннами, приходящимися на плексигласовый щит от пониженного атмосферного давления. В первое время существования колонии подобные купола могли бы импортироваться в сборном виде с Земли. Позднее они могли бы производиться на Марсе, наряду с более большими куполами (с массой купола под давлением, растущей пропорционально кубу радиуса, и массой щита от давления, растущей пропорционально квадрату радиуса купола: купол радиусом 100 метров весил бы 32 тонны и нуждался бы в 16-тонном плексигласовом щите, и т.д.). Сети таких 50-100 метровых куполов могли быть быстро произведены и развёрнуты, открывая большие пространства как для обычной жизни человека, так и для земледелия. Если будут нужны только площади под земледелие, могли бы строиться гораздо большие купола, так как земледелие не требует атмосферного давления более чем 0,07 кг/см2. Когда Марс будет частично терраформирован, как говорилось ранее с созданием плотного слоя CO2 путем дегазации реголита, купола для обитания могли бы создаваться практически любого размера, так как им не надо было бы выдерживать разницу атмосферного давления внутри и снаружи.
Но главное, что по сравнению с колонистами на любом другом известном космическом объекте, колонисты на Марсе смогут жить на поверхности, а не в туннелях, свободно передвигаться и выращивать урожай при свете дня. Марс является местом, где люди могут жить и размножаться до большой численности, обеспечивая свои разнообразные потребности продуктами, сделанными из местных материалов. Марс, таким образом - место, где может развиться настоящая цивилизация, а не только добывающие и научные базы. Также важно для межпланетной коммерции, что в Солнечной системе только на Марсе и на Земле люди смогут выращивать урожай на экспорт.
З.Ы. Спасибо Олегу Михайлову за помощь в переводе статьи. Продолжение следует...