Выбираем главные направления будущей экспансии человечества в пределах Солнечной системы. Где и почему появятся первые обитаемые базы, а где их не будет никогда?
©Wikipedia
Хорошо было бы все бросить и переехать куда-нибудь подальше. Да хоть на Луну! Жаль, что пока человечество лишь осторожно обсуждает возможности освоения нашего спутника и других тел Солнечной системы – и нерешительно мнется у дверей, покидая свой земной дом.
Эти «сомнения на пороге» можно понять. Миллиарды лет эволюции на уютной, комфортной планете замечательно приспособили и адаптировали нас здесь, только здесь и нигде кроме. К обжигающим ураганам Венеры и мертвенным льдам Нептуна – не говоря уж о еще более экзотических местах вроде Юпитера – наш организм не готов совершенно. Но все-таки у нас есть технологии.
С ними мы уже научились выживать на околоземной орбите, а скоро освоимся и в дальних пределах. Удобные скафандры, комфортные модули обитаемых баз – рано или поздно мы это сумеем. Главное – правильно выбрать направление. Попробуем же рассмотреть потенциальные центры колонизации для человечества будущего. Куда направятся пионеры Солнечной системы – и что их там ждет?
Ближайшая к Солнцу планета. Атмосфера отсутствует, скудные запасы водного льда. Гравитация на экваторе: 0,38 земной. Температура у поверхности: от -180 до 430°С. Среднее расстояние до Земли: 49,4 млн км. Местный год: 0,24 земного, сутки – 58,65 земных.
Вечно раскаленный ад дневной стороны – и вечная ледяная пустошь ночной. Опасная близость Солнца – и день, длящийся дольше года. Меркурий – явно не первый кандидат на колонизацию. Однако если над этим в принципе задумываться, то стоит обратить внимание на приполярные области планеты. Судя по снимкам, которые сделал зонд MESSENGER, здесь, в глубокой тени кратеров, могут найтись некоторые запасы водного льда.
С другой стороны, в тени самих кратеров слишком холодно – а на свету чересчур жарко. Поэтому базу стоит возводить где-то посередине, скажем, на краю одной из таких ям, что позволит хоть как-то регулировать температуру. Впрочем, можно посмотреть на проблему и глазами оптимиста. Отсутствие воды позволяет не опасаться наводнений, а геологической активности – извержений вулканов. Также и почти полное отсутствие атмосферы означает отсутствие погоды со всеми ее ураганами и бурями. Но вот без землетрясений обойтись не удастся: приливные силы, действующие на Меркурий в гравитационном поле близкого Солнца, буквально «мнут» крошечную планету, вызывая движения и разломы ее поверхности.
Парниковый эффект, ураганы, вулканы, воды нет. Гравитация на экваторе: 0,9 земной. Средняя температура у поверхности: от 465°С. Среднее расстояние до Земли: 41,9 млн км. В атмосфере преобладает углекислый газ. Местный год: 0,62 земного, сутки – 243 земных.
Если по размерам и орбитальным параметрам Венеру называют ближайшим близнецом Земли, то по климату она – близнец, безусловно, злой. Температура, при которой плавится и свинец, – выше, чем на Меркурии. Удушливая, плотная и ядовитая атмосфера и бешенство вулканов. Не то что жить – даже просто закрепиться на этих негостеприимных берегах чрезвычайно тяжело. И уж точно такая задача лежит далеко за пределами доступных нам в перспективе технологий.
Могучие ветра, сотрясающие верхние части венерианской атмосферы, у поверхности резко ослабевают, так что базе не придется выдерживать их напор. Вряд ли стоит ждать и землетрясений на планете с отсутствующей тектонической активностью. Зато вулканы могут оказаться смертельно опасными, так что если что-то и стоит здесь строить, то подальше от глубоких ущелий и высоких гор, на одной из обширных равнин, покрывающих две трети Венеры.
Несмотря на чуть меньшее притяжение, которое, казалось бы, должно слегка облегчить жизнь, атмосфера Венеры настолько плотная, что вы бы ощущали физическое сопротивление каждому своему движению. Если б устояли на ногах: у поверхности планеты давление сравнимо с давлением в океане на глубине 900 м. Ни Солнца, ни звезд местным поселенцам увидеть не суждено. Густые облака вечно закрывают небо, делая его желто-оранжевым днем и беспросветно черным ночью. Пожалуй, стоит вычеркнуть ее из наших планов вовсе.
Ближайшее к Земле тело. Атмосфера отсутствует. Гравитация на экваторе: 0,17 земной. Средняя температура у поверхности: от -153 до 123°С. Местный год равен земному, вращение вокруг своей оси синхронизировано с Землей. Расстояние до Земли: 384 тыс. км. Запасы водного льда.
Происходящее на нашем естественном спутнике мы понимаем лучше, чем где-либо еще: полеты к Луне начались еще в 1959 году, когда советский космический аппарат впервые заглянул на ее обратную сторону. Не забудем и о том, что начиная с 1969 года на Луне несколько раз бывали люди, некоторым из них даже удалось провести тут несколько дней (в тесном спускаемом модуле). Да и в том, что Луна станет первым форпостом человечества за пределами Земли, не сомневается практически никто.
Луна позволит решить и некоторые полезные технологические и научные задачи. Здесь можно получать кислород, воду и ракетное топливо для запуска более далеких миссий. Здесь можно развернуть тысячи квадратных метров солнечных батарей, получая значительные количества энергии (о футурологических проектах по добыче гелия-3 для футурологических же термоядерных станций речи пока не идет). На Луне можно установить мощные телескопы, сюда готовы приезжать туристы… Впрочем, это еще не значит, что жизнь тут будет малиной.
Бесчисленные топографические, минералогические, температурные и другие снимки поверхности Луны показали, что идеального места для возведения базы на спутнике нет. День и ночь на нем длятся по две недели, и перепад температуры между ними превышает 250 градусов. Чтобы минимизировать его опасное влияние, лучше обустраиваться поближе к южному лунному полюсу, где температурные изменения не так резки – тут, скорее, стабильно холодно, в среднем около нуля по Цельсию.
Кроме того, в этих областях обнаружена вода – в основном, в виде льда, рассеянного под поверхностью лунного грунта. Эти запасы для будущих поселенцев будут совершенно не лишними. Атмосферы у Луны практически нет, так что специальная защита от ветров не понадобится, зато случаются «лунотрясения». Природа этой сейсмической активности пока является предметом дискуссий, однако несомненно, что изредка магнитуда таких событий может достигать неслабых 5,5 по шкале Рихтера.
Зато исключительно выгодно небольшое расстояние до Луны: оно вполне по силам даже современной пилотируемой космонавтике, а сигналы связи приходят сюда с почти незаметной задержкой. Вряд ли удивительно, что первые серьезные проекты лунной базы появились еще в 1950-х. Что американские, что советские «лунограды» того времени напоминали скорее глубоко защищенные военные базы с ядерными источниками энергии. Сегодняшние разработчики мыслят не столь милитаристски – и более осторожно.
Первые этапы освоения Луны и возведения обитаемого убежища, видимо, проведут роботы. Самыми перспективными для этого считаются технологии строительства посредством 3D-печати. Материалом послужит местный реголит, на 21% состоящий из кремниевых минералов. Кстати, в нем также имеется до 13% железа, 7% алюминия и 6% магния – они также пригодятся будущим жителям Луны.
Планета, больше других похожая на Землю. Атмосфера слабая, основной компонент – углекислый газ. Имеются запасы водного и сухого льда. Гравитация на экваторе: 0,38 земной. Температура у поверхности: от -126 до 20°С. Местный год: 1,88 земного, сутки почти равны земным. Среднее расстояние до Земли: 77,8 млн км.
Если жизни на современном Марсе и нет, вскоре она вполне может тут появиться. Уже сегодня это самая хорошо изученная и самая «освоенная» планета после Земли: первая мягкая посадка на нее состоялась в 1971 году, когда сюда прибыла советская автоматическая межпланетная станция «Марс-3». И хотя отечественная космонавтика с тех пор не может похвастаться подобными успехами, Марс исследовали и исследуют многочисленные зонды, включая несколько планетоходов. А в 2030-х NASA планирует отправить сюда пилотируемую экспедицию. Аналогичные проекты рассматривают и несколько частных инициатив, хотя их идеи выглядят довольно далекими от реальности.
Место высадки будущих колонистов пока неизвестно, однако с этой точки зрения перспективными являются области низких северных широт. Дело в том, что ось вращения Марса, как и у Земли, наклонена относительно плоскости орбиты, поэтому здесь наблюдаются смены сезонов, хотя длятся они почти вдвое дольше. Однако орбита Марса намного более вытянута, чем у нашей планеты. И так получается, что южное полушарие Красной планеты оказывается отвернутым от Солнца в те моменты, когда Марс находится дальше всего от светила. И наоборот: максимально сближаясь с Солнцем, Марс оказывается развернутым к нему именно южным полушарием. Поэтому лета здесь заметно жарче, а зимы – намного холоднее, чем в северном.
Вообще, первое, к чему стоит приготовиться первым колонистам Красной планеты, это к капризам ее погоды. Средняя температура здесь составляет -60 °С, но она может колебаться в больших пределах, резко меняясь за считанные дни. Такие перепады, в свою очередь, питают мощные пылевые бури, которые иногда покрывают огромные пространства, а изредка – почти всю планету.
Эти ветры вряд ли собьют с ног первопроходцев Марса или повредят базу: атмосфера здесь слишком разреженная и слабая (плотность ее составляет всего 1% от земной). Зато мельчайшая пыль надолго остается клубиться, легко проникает в любые щели и способна ослеплять камеры, коротить контакты электроники, приводить к перегреву микросхем и сильному снижению выработки солнечной энергии. Впрочем, даже разреженная атмосфера лучше никакой. Ее плотности достаточно для того, чтобы небольшие, с бусину, микрометеориты сгорали в падении. Более крупные, конечно, успеют долететь до поверхности, однако встречаются они сравнительно редко.
Выгодно отличает Марс и отсутствие вулканической и тектонической активности: природных катаклизмов здесь ожидать не стоит. Впрочем, главная проблема Красной планеты – не землетрясения и даже не холод, а радиация. Глобальное магнитное поле Земли отклоняет мириады опасных частиц, которые непрерывно бомбардируют нас из космоса. Даже люди, работающие на МКС, остаются еще под этим «магнитным зонтиком» – а те немногие, кому доводилось летать на Луну и обратно, провели в полете слишком мало времени (к тому же им повезло не встретиться на пути с мощным выбросом Солнца). На Марсе магнитного поля нет, атмосфера слаба, и люди надолго останутся один на один с убийственной космической радиацией.
Эту проблему предстоит решить еще до того, как возведут первое поселение на Марсе. Показано, что уже на пути к Красной планете люди могут «набрать» опасное количество радиации, поэтому сам корабль должен быть надежно защищен от нее. Строительство защищенной базы на Марсе может оказаться более простой задачей, чем эта. Гравитация Красной планеты почти втрое слабее земной, и для тяжелых работ требуется не такая уж и тяжелая техника.
Крупнейший объект главного пояса астероидов. Атмосфера отсутствует. Гравитация на экваторе: 0,028 земной. Температура у поверхности: -106°С. Местный год: 4,6 земного, сутки – 0,38 земных. Среднее расстояние до Земли: 429 млн км.
Если будущим освоением Солнечной системы станут заправлять корпорации и бизнес, то карликовая планета Церера легко станет одним из «Клондайков», куда устремятся сразу и многие. Астероидный пояс считается одной из перспективных «кладовых» в космосе: здесь достаточно и воды, и ценнейших минералов. И около трети массы астероидного пояса приходится на Цереру. Более того, по текущим оценкам, под ее поверхностью может скрываться больше пресной воды, чем на Земле, – хотя и в виде льда. А небольшая, но все-таки заметная гравитация дает хоть какие-то возможности работать и передвигаться по ней, не цепляясь постоянно за что-нибудь надежно закрепленное.
Опять же, стоит отметить отсутствие атмосферы, которое, с одной стороны, требует постоянного использования искусственных систем для дыхания, а с другой, – позволяет забыть о многих катаклизмах, связанных с ее присутствием. Ось собственного вращения Цереры почти перпендикулярна плоскости орбиты, и сезонных перемен здесь можно не ждать. Зато в течение коротких местных суток температура меняется весьма резко – от сумасшедшего (-73°С) холода днем до невероятного (-143°С) ночью.
Четвертый по размерам из спутников Юпитера. Гравитация на экваторе: 0,13 земной. Средняя температура у поверхности: -240°С. Крайне слабая кислородная атмосфера. Среднее расстояние до Земли: 628,3 млн км. Местные сутки – 3,5 земных.
Покинув пояс астероидов и двигаясь дальше, мы попадем в ту часть Солнечной системы, где царствуют планеты-гиганты, такие как Юпитер, масса которого больше, чем у всех остальных планет вместе взятых. Гравитация таких великанов настолько могуча, что удерживает и легчайшие газы – водород и гелий. Поэтому они отличаются не только убийственным притяжением, но и очень плотными, толстыми и буйными атмосферами. Единственная доступная здесь поверхность – металлическое ядро, которое скрыто очень глубоко внутри. Любого, кто осмелился бы высадиться здесь, раздавила бы колоссальная масса находящегося при огромных давлениях и температурах атмосферного водорода.
Словом, трудно представить, что позволило бы нам устраивать обитаемую базу на Юпитере или Сатурне, и зачем бы она могла понадобиться. Зато крупные спутники планет-гигантов – места куда более привлекательные. Например, Каллисто содержит большие запасы водного льда, отличается низким уровнем радиации и геологической стабильностью. Но Европа еще интереснее: здесь вода может быть и жидкой. Целый теплый океан может скрываться под могучей толщей льда на ее поверхности.
Несмотря на всю суету вокруг Марса, именно этот спутник Юпитера, а вовсе не Красная планета, может действительно оказаться прибежищем внеземной жизни. Непреодолимая тяга найти ее уже сегодня влечет разработчиков автоматических и пилотируемых миссий к Европе. Впрочем, даже роботизированные аппараты на Европе пока остаются мечтой, а уж о постоянной базе всерьез никто и не задумывается. Поэтому довольно трудно найти обоснованные проекты места высадки. Скорее всего, поселенцам подойдет лидирующее полушарие спутника – то, которое ориентировано вперед по ходу его движения вокруг Юпитера и где слабее радиация.
Легко представить, сколь фантастические виды будут открываться здешним колонистам. Смертельно-черное в отсутствие атмосферы небо, на котором громадный диск Юпитера, раз в 20-30 крупнее лунного с Земли. И могучие многоцветные ураганы на нем. Хотя все это обещается лишь при условии крайне низкой температуры, слабых, но все-таки заметных и частых «лёдотрясений» – и опасных гейзеров ледяной воды, которые то тут, то там вырываются из трещин.
Крупнейший спутник Сатурна, размерами в 1,5 раза больше Луны. Гравитация на экваторе: 0,14 земной. Средняя температура: -180°С. Среднее расстояние до Земли: 1278 млн км. Азотная атмосфера, около 1,5% метана. Местные сутки – 7,2 земных.
Несмотря на умопомрачительные расстояния и сложности, связанные с возможной жизнью человеческой колонии на Титане, ставим ему «тройку» в нашем «потенциале колонизации» – за перспективность. «Если вы летите в дальние концы Солнечной системы и вам требуется совершить аварийную посадку, спешите к Титану», – сострил на сей счет один астробиолог. Действительно: этот спутник – единственный, на котором точно есть жидкость, атмосфера и облака, выпадают дожди, текут реки, и моря плещутся в уступах берегов.
Правда, все это – сплошной обман: при ужасном холоде Титана вода здесь – не вода, а жидкий метан. Он испаряется и образует облака, выпадает осадками и сливается в океаны, раскинувшиеся среди холмов водного льда… В общем, все как у нас – и все не так. Плотная атмосфера дает хорошую защиту от радиации, при этом не зафиксированы здесь ни «титанотрясения», ни мощные ураганы. Основателям базы стоит учесть разве что возможности сильных летних гроз в приполярных областях спутника.
Более того. Если мы поселимся здесь, скафандр понадобится нам не для компенсации отсутствующего давления атмосферы – оно немногим больше привычного, – а лишь для защиты от холода и для дыхания кислородом. Возможно, скафандры жителей Титана будут оснащены и перепоночными крыльями: при слабой гравитации и плотной атмосфере они смогут, подпрыгнув, эффективно парить на заметное расстояние.
Крупнейший спутник Урана. Гравитация на экваторе: 0,04 земной. Местный год: 84 земных, сутки составляют 8,71 земных. Средняя температура у поверхности: от -203°С. Среднее расстояние до Земли: 2714 млн км. Атмосфера отсутствует.
Из почти трех десятков известных спутников Урана лишь Титания может предложить сколько-нибудь заметную гравитацию у поверхности – почти 4% от привычной нам на Земле. К сожалению, пока систему Урана посещал лишь аппарат Voyager 2 в середине 1980-х, и мы мало что можем сказать о ней. Когда он пролетал мимо, в северном полушарии Титании была зима, ее покрывала долгая тьма, и открытой была лишь часть южного полушария. И если у экватора день сменяет ночь в соответствии с суточным циклом, то регионы близ полюсов спутника остаются освещены или скрыты тенью по половине местного года, который длится более 80 наших лет.
Судя по снимкам Voyager 2, тут полно кратеров, сложных ландшафтов, каньонов, один из которых тянется более чем на 1500 км, – есть что посмотреть. Зато атмосферы нет, а значит нет и изменчивой погоды. Здесь просто все время и стабильно очень холодно. Мы плохо знаем Титанию и ее соседей, так что гадать о подходящих условиях для основания базы здесь даже не на чем. Возможно, на этом спутнике Урана существует криовулканизм, возможно, «лунотрясения» из-за приливных сил.
Крупнейший спутник Нептуна и седьмой по величине в Солнечной системе. Гравитация на экваторе: 0,08 земной. Средняя температура у поверхности: от -235°С. Местный год: 164,8 земного, сутки – 5,88 земных. Крайне разреженная атмосфера. Среднее расстояние до Земли: 4347 млн км.
Как и Титанию, Тритон посещал лишь Voyager 2: в систему Нептуна он добрался тремя годами позже. Иначе говоря, мы мало что знаем от Тритоне и, по большому счету, не слишком интересуемся им. Поверхность этого спутника сложена скальными породами и твердым азотом, из-под которых выбиваются слабые струйки азотистых испарений. Можно предположить, что они не будут опасны для строительства здесь, но это – лишь предположение.
Как и на Титании, приполярные области Тритона освещены далеким Солнцем либо остаются в тени по полгода – местного, конечно, длящегося больше 160 наших лет. Впрочем, лето ли, зима – здесь всегда очень холодно: Тритон – самое холодное из известных нам тел Солнечной системы.
Карликовая планета пояса Койпера. Гравитация на экваторе: 0,06 земной. Средняя температура у поверхности: от -230°С. Среднее расстояние до Земли: 6090 млн км. Местный год: 247,7 земного, сутки – 6,38 земных. Чрезвычайно разреженная метановая атмосфера.
Потеряв статус полноценной планеты в 2006 году, в 2015-м Плутон стал всеобщим любимцем: его впервые посетил искусственный зонд. И хотя данные миссии New Horizons лишь начали поступать на Землю, мы знаем о Плутоне и его спутниках, пожалуй, намного больше, чем о Тритоне и Титании. В наших руках есть теперь даже грубые карты далекого карлика. Возможно, когда-нибудь он станет последней «станцией метро», которое охватит Солнечную систему – здесь люди будут пересаживаться на «электрички», отправляющиеся далеко к соседним звездам.
Впрочем, если когда-нибудь здесь возникнет обитаемое поселение, жизнь у него будет тяжелой. За что ни возьмись на Плутоне – все представляет проблему. На путь только в одну сторону у радиосигналов с Земли уходит около 4,5 часа – впрочем, это лишь в те периоды, когда Плутон находится близко от нас. Из-за сильно вытянутой орбиты это время иногда увеличивается до 6,5 часов. По той же причине колеблются и средние температуры – если для вас существенна разница между «очень-очень» холодно (около -220 °С) и «очень-очень-очень» (ниже -230 °С).
Но если вам эти перемены и могут показаться неважными, то они сильно влияют на атмосферу Плутона. При «потеплении» метан быстро сублимируется из твердой в газовую фазу, формируя слабую, но заметную атмосферу с давлением в 300 тыс. раз слабее нашей. И хотя теоретические расчеты показывают, что ветры здесь могут достигать скорости 360 км/ч, для будущей базы это вряд ли опасно. Тем более что долгими зимами метан перестает возгоняться, и даже такая ненадежная атмосфера у Плутона исчезает.
Комментарии
«Луна ... вращение вокруг своей оси отсутствует». Да вы что?
Сейчас исправим, спасибо.
По поводу Венеры стоит отметить, что есть вариант обустройства "облачного города", парящего на высоте ~50 км. Что-то вроде дирижаблей, но которые можно наполнить обычным воздухом, и всё равно в такой атмосфере его плотность будет ниже плотности атмосферы, и архимедовская сила будет достаточна. На такой высоте не так жарко, не нужна компенсация скафандром давления, есть солнечный свет, а сама атмосфера обращается вокруг планеты за несколько земных суток. Ионизация под потоком солнечного ветра дает защиту от радиации.
Dat_boi, правда есть тут две основные проблемы, которые встают перед основателями подобного "облачного неба". Во-первых, венерианские облака состоят то в основном из капелек серной кислоты, которая может разъедать поверхность любого земного летательного аппарата. И конечно же не стоит космонавтам совать в местные облака свои руки, дышать ими и вообще находиться в них даже в обычном скафандре, покинув описанную вами воздушную базу во избежании тяжёлых химических ожогов. Правда эту проблему вполне можно решить, если нанести на поверхность этих дирижаблей тефлоновое покрытие, как это сделали наши инженеры, покрыв таким макаром аэростатный зонд нашей АМС "Вега", который как раз таки летал в облаках Венеры на этой самой высоте от поверхности. Да и скафандры как то придется покрыть тефлоном. А во-вторых, самое главное, на этой высоте дуют нехилые ураганы, со скоростью 370 км/ч. То есть действует эффект суперротации вращения атмосферы Венеры, причину которого наша наука пока ещё не выяснила. Но такие мощные ураганные ветры, вполне сравнимые по силе с земными ураганами дуют в зоне от экватора до средних широт. А вот начиная от умеренных поясов и вплоть до полюсов Венеры средняя скорость ветра на высоте 50 км от поверхности будет вполне терпима и даже можно сказать комфортная - до 15 км/ч. Так что такой воздушный город стоит обустраивать в зоне приполярных широт Венеры и полюсов и избегать экваториальной зоны. Кстати, возле поверхности Венеры тоже стоит вполне себе штиль со скоростью всего нескольких километров в час. Но мы сами понимаем какой там стоит ад и что человеку там не место. Да и в условиях экстремально высокого атмосферного давления в 90 земных атмосфер даже этот штиль человеком будет ощущаться как мощный ураган со скоростью в несколько сотен километров в час. Ибо такое высокое давление увеличивает силу воздействия любого ветра соответственно в 90 раз по сравнению с земными ветрами той же скорости
Какая Ё Ё колонизация? Так мы и так по кругам переходим с дальних планет ближе к Солнцу. Вы что, верите в плоскость земли? Марс покинули 51 680 081 год назад... а в прочем ....