Как будет проходить колонизация других планет?

В научно-фантастических фильмах и книгах колонизация других планет кажется простой. Все, что вам нужно, это совершить прыжок в «гиперпространство» на вашем звездном крейсере, и — вуаля — вы пробиваете сложенное пространство-время и мгновенно прибываете в пункт назначения. На самом деле, мы будем колонизировать космос не крупными прыжками, а серией небольших шагов, начиная с успешного проживания на низкой околоземной орбите.

Сегодня это трудно представить, но в первые дни после запуска «Спутника» ученые даже не подозревали, что люди смогут выживать в течение длительных периодов времени в космосе. Первые полеты в космос осуществлялись силами животных, а не астронавтов, и только в 1961 году Юрий Гагарин взмыл на пылающей ракете в космос. Исторический полет Гагарина длился всего 108 минут, но заложил основу для более длительных миссий.

К середине 1970-х годов астронавты успешно осели в орбитальных космических станциях. Первыми стали «Салют» и «Скайлэб», затем появилась «Мир». На станции «Мир» космонавты продолжали бить рекорды проживания в космосе. Муса Манаров и Владимир Титов провели год на борту советской станции в конце 80-х годов, а в 1995 году Валерий Поляков преодолел их рекорд, завершив 438-дневное дежурство в космосе.

Сегодня Международная космическая станция (МКС) выступает в качестве четкого свидетельства того, что люди могут бесконечно долго жить на низкой околоземной орбите. С тех пор, как первый экипаж МКС прибыл на станцию в 2000 году, МКС стала постоянным плацдармом для проведения экспериментов, наблюдения за космосом и в целом жизни космонавтов и астронавтов в космосе.

От низкой околоземной орбите нам просто нужно сделать прыжок и достичь Луны (условно говоря). Она должна стать нашим следующим пунктом назначения. Должна, но может и не стать.

Освоение Луны

С тех пор как программа «Аполлон» поместила Луну в пределах нашей досягаемости, создание базы на Луне казалось следующим логическим шагом. Естественный спутник Земли имеет ряд преимуществ по сравнению с более экзотическими лунами вроде Титана, спутника Сатурна. Во-первых, он находится относительно близко, а значит, экипажи могут сменяться в течение нескольких дней. Также это подразумевает хорошую связь между колонистами и командирами миссии на Земле, то есть без существенных задержек. Луна могла бы стать идеальным космопортом, потому что ракеты могли бы покидать ее низкую гравитацию без особых затрат энергии. Наконец, лунная обсерватория существенно облегчила бы изучение Вселенной и поиск мест, куда можно было бы отправиться в дальнейшем.

Правда, жизнь на Луне будет непростой. В отсутствие атмосферы можно добавить существенные перепады температур, от 134 градусов по Цельсию в полдень до минус 170 градусов по Цельсию в ночь. Поверхность Луны постоянно шлифуется микрометеоритами и космическими лучами. Чтобы пережить это, колонистам придется обустраивать свои жилища под лунной почвой или в лунных кратерах.

Также возникает вопрос касательно еды и воды. Ученые знают, что на Луне имеется довольно много воды, но нужны специальные устройства, чтобы ее извлечь. И выращивание растений в течение длинных лунных ночей, не имея насекомых для опыления, будет весьма сложным.

Несмотря на эти трудности, некоторые страны разрабатывают возможности освоения Луны. Не так давно стало известно о планах России по созданию лунной базы. Также в 2010 году была приостановлена американская программа Constellation, в рамках которой на Луну должны были отправиться космические аппараты нового поколения. В любом случае можно констатировать, что внимание общественности сейчас обращено по большей части на Марс.

Колонизация Марса

Некоторые ученые считают, что нам нужно пропустить Луну и отправиться прямо на Марс. Одним из самых горячих сторонников этой стратегии является Роберт Субрин, основатель и президент Mars Society. В 1996 году он изложил подробности миссии Mars Direct, которую можно назвать образцовым планом для пилотируемых поездок на Красную планету.

Вот как это будет выглядеть. Первый запуск будет включать беспилотный Earth Return Vehicle, или ERV, который отправится на Марс. ERV должен быть оснащен ядерным реактором, с помощью которого можно будет изготовить топливо, используя элементы марсианской атмосферы. Двумя годами спустя будет запущен второй беспилотный ERV, который отправится в новое место для посадки. В то же время будет отправлен пилотируемый космический корабль, который должен будет приземлиться рядом с первым ERV. Экипаж будет находиться на Марсе в течение 18 месяцев, исследуя планету и проводя эксперименты, пока не наступит время возвращаться на Землю, используя топливо, добытое прямо на Марсе. После того как первая команда отправится на Землю, прибудет вторая группа исследователей, и весь процесс повторится.

Долгосрочное проживание в марсианских колониях, однако, потребует преобразования планеты, так называемого терраформирования. Терраформирование включает подъем температуры на Марсе до земных условий. Единственный реалистичный способ сделать это — построить блоки обработки почвы, которые будут накачивать сверхпарниковые газы вроде метана и аммиака в атмосферу Марса. Эти газы будут абсорбировать солнечную энергию и согревать планету, запуская выброс диоксида углерода из почвы и полярных ледяных шапок. По мере того как диоксид углерода будет увеличиваться в атмосфере, давление будет падать, обеспечивая дополнительное тепло и образование океанов. В конце концов колонисты начнут обходиться без скафандров, хотя будут вынуждены носить кислородные баллоны.

После нескольких десятилетий терраформирования, Красная планета будет выглядеть практически так же, как и наша родная. Спустя еще несколько десятилетий она будет практически неотличима от Земли. Если это произойдет, Марс может стать вторым домом для людей.

Колонии за пределами Марса

Астероиды — эти скалистые объекты, которые вращаются вокруг Солнца в широком диапазоне между Марсом и Юпитером — могли бы стать ступенью к внешним планетам. Существует только около сотни астероидов шириной более 200 километров, но общее число их превышает миллиарды, а это хороший ресурс для использования в Солнечной системе. Среди самых больших астероидов царит Церера (или карликовая планета, с какой стороны посмотреть), и после ее тщательного исследования она вполне может стать вариантом для форпоста. С одной стороны, сам факт существования жидкой воды под ее поверхностью может быть определяющим.

Как люди могут колонизировать астероид? Один из вариантов — превратить его в город. Это потребует существенных усилий по «выдалбливанию» внутренностей этого камешка. Другой вариант — построить «город в небе», космическую станцию, которая будет вращаться вокруг астероида. Такая идея витает в воздухе уже много лет.

В 1975 году группа профессоров, технических директоров и студентов собралась на 10 недель в Стэнфордском университете и Научно-исследовательском центре Эймса, чтобы разработать проект космических поселений. Они предложили создать колесоподобное жилище диаметром 1,6 километра. Колонисты жили бы в трубе по периметру колеса, который соединялся бы с помощью шести «спиц» с центральным доком. Вся структура вращалась бы, имитируя гравитацию Земли, и с помощью зеркал собирала бы солнечный свет для использования в производстве электроэнергии и сельском хозяйстве.

В любом случае сейчас активно прорабатываются варианты с освоением Марса. Правда, не все они выглядят одинаково привлекательными. А вы готовы возглавить путешествие за пределы Солнечной системы?

Курс на планету в другой системе

Если мы собираемся колонизировать планету в другой звездной системе, нам нужно ответить на два вопроса. Во-первых, существует ли подходящая планета для нашего вида за пределами Солнечной системы? Ответ: конечно, да. Телескоп Кеплер уже нашел сотни планет, которые могут нам подойти.

Второй вопрос чисто логистический: как добраться до планеты, расположенной за триллионы километров от нас? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно переосмыслить космические путешествия. Возможно, провести несколько революций в сфере освоения космоса. К примеру, мысль о том, что один экипаж долетит до далекой планеты, весьма сомнительна. Скорее понадобится «корабль поколений», на котором успеет родиться и умереть несколько поколений людей.

Возможно, мы найдем червоточину или освоим двигатель на эффекте Казимира. Есть и более реалистичные варианты вроде солнечного паруса. Ионные двигатели используют солнечные батареи для выработки электрического поля, которое ускоряет заряженные атомы ксенона. Такой двигатель в настоящее время питает миссию зонда Dawn, исследующего Цереру. Ракеты на антивеществе могут быть чрезвычайно эффективны и достигать высоких скоростей, но эта технология пока скорее гипотетическая.

В конце концов, хорошим решением может быть сочетание всех этих технологий. И это в очередной раз доказывает, что освоение глубокого космоса потребует сотрудничества и взаимодействия между учеными разных стран и направленностей. Как ни крути, космос объединяет.