Марс суровее, чем любое место на Земле. Но, если человек сможет приспособиться к таким условиям, его жизнь станет лучше. Марсиане будут благоденствовать.
Дополнительный раздел. Передовые межпланетные перевозки
Выбор транспорта зависит от места назначения. Точно так же, как открытие Нового Света подготовило почву для революции в европейском кораблестроении, основание марсианской базы потребует новых видов космических двигательных систем, которые сделают колонизацию Марса достижимой с коммерческой точки зрения. Эти новые системы, гораздо более производительные, чем нынешние, уже существуют в виде проектов и дожидаются своего часа. Давайте посмотрим, что может нам принести будущее.
Воздушно-реактивные пусковые установки
Современные ракетные системы запуска лишь на 2 % превосходят реактивные самолеты в эффективности переноса грузов. Причина проста: ракеты приходится нагружать необходимым для их собственного движения окислителем, в то время как реактивные самолеты получают его из воздуха. Поскольку окислитель составляет около 75 % от общего веса топлива, это чрезвычайно уменьшает производительность ракет. Ракеты-носители по пути на орбиту летят через огромные количества окислителя. Почему бы не пытаться использовать хотя бы какую-то его часть?
К сожалению, развитию сверхзвукового воздушно-реактивного двигателя препятствуют технические трудности и отсутствие желания вести такую работу. Текущие ПВРД, используемые на некоторых ракетах, могут развивать скорость до 5,5 Маха, но, если повышать ее дальше, нельзя будет замедлить воздух, который входит в реактивный двигатель, до дозвуковых скоростей так, чтобы не нагревать его слишком сильно. Таким образом, сжигание топлива в двигателе должно происходить в сверхзвуковом потоке. На это способен двигатель нового типа, сверхзвуковой ПВРД, в некотором смысле он превосходит существующие реактивные двигатели так же, как реактивные самолеты превзошли пропеллерные. Национальная программа разработки воздушно-космического самолета была отменена в США в 1993 году, когда ее сочли недостаточно значимой, но ученые успели провести обширные компьютерные вычисления, показавшие, что сверхзвуковые реактивные двигатели будут работать. Несколько менее сложный с технической точки зрения вариант, который может обладать многими преимуществами сверхзвукового ПВРД, – это ракета с двигателем, дожигающим топливо в воздушном пространстве, то есть ракета, получающая часть необходимого ей окислителя из атмосферы во время взлета. Такие ракеты, которые могут развить удельный импульс более 1000 секунд, были продемонстрированы на испытательном стенде компанией Маркуардт в 1966 году. К сожалению, из-за очередных прихотей бюрократической системы программу отменили до того, как двигатели начали тестировать в полетах.
|
|
|
Использование сверхзвуковых прямоточных воздушных реактивных двигателей или двигателей с дожиганием топлива хотя бы во время части полета одноступенчатой ракеты (РОСД) к орбите значительно увеличило бы возможную полезную нагрузку. Это именно то, что нужно, чтобы удовлетворить логистические требования развивающейся программы заселения Марса, для которой потребуются дешевые поставки большого количества груза на орбиту и за ее пределы. Колонизация Марса, таким образом, занимает центральное место в развитии технологий, которые предоставят нам дешевый доступ в космос.
|
|
|
Электродвигатель
Ключевым показателем производительности ракеты является ее удельный импульс, количество секунд, за которое двигатель использует фунт топлива, чтобы получить фунт тяги. Лучшие химические ракеты, доступные сегодня, имеют удельный импульс около 450 секунд, в то время как для ядерного ракетного двигателя он может составлять около 900 секунд.
Но есть еще один способ достичь высокого удельного импульса. Это ионизация газа путем удаления части электронов из его атомов, а затем его ускорение с помощью сил притяжения и отталкивания электростатической решетки. Этот метод известен как электрическое реактивное движение, или «ионный привод». В сходной концепции газ преобразуется в плазму, которая затем выбрасывается из магнитного сопла, создавая тягу.
|
|
|
Рис. 8.4. Космический аппарат с ядерным электрическим двигателем потребует очень больших систем реакторов. Подобные транспортные системы сейчас провозглашают ключом к быстрым полетам на Марс, но это напрасная надежда, так как такие ракеты набирают ускорение очень медленно. Однако поскольку они очень экономно расходуют топливо, то, возможно, когда-нибудь будут использованы, чтобы значительно уменьшить затраты на транспортировку грузов на Марс (иллюстрация предоставлена НАСА)
В любом случае, используя электрические двигатели, можно генерировать удельные импульсы до многих тысяч секунд, даже не нагревая выхлопной газ до очень высоких температур. Это не просто теория, но реальный факт – ионные приводы сегодня используются для маневров по поддержанию стационарных орбит многих спутников. Но, если необходимо создать большую тягу, понадобится много электроэнергии. Например, для 120-тонного космического корабля потребуется мощность 5 МВт (это примерно в 70 раз больше, чем запланировано для МКС), чтобы сгенерировать тягу в 280 ньютонов (около 60 фунтов) с удельным импульсом в 5000 секунд. Однако если предположить, что у вас есть такое большое количество энергии, можно сгенерировать ΔV = 30 километров в секунду, необходимую для путешествия с низкой околоземной орбиты к Марсу и обратно, примерно за один год непрерывного создания тяги. Космический корабль с ядерным электрическим двигателем мог бы достичь такого невероятно большого значения ΔV только при отношении масс около 1,82. Траектории, по которым должны двигаться транспортные средства с электрическим двигателем, обычно требуют гораздо больших ΔV (как правило, в два раза), чем химические двигательные установки, чтобы добраться из одной точки Солнечной системы в другую, но, так как удельный импульс примерно в 10 раз выше, можно спокойно улететь значительно дальше, если не позволять самой массе ядерной электрической двигательной системы чрезмерно возрасти.
|
|
|
Электрические ионные двигатели с мощностями в киловатты уже существуют, а усовершенствование их до мощностей в несколько мегаватт, необходимых для систем транспортировки на основе ядерных электрических ракет (ЯЭР), – задача вполне решаемая. Реальная проблема при разработке двигательных систем с ЯЭР на сегодняшний день состоит в том, чтобы получить государственную поддержку и средства, необходимые для разработки многомегаваттного космического ядерного реактора для питания ЯЭР. В этом контексте следует отметить, что утверждения некоторых ярых сторонников электрических двигателей, таких как группа VASIMR во главе с бывшим астронавтом Франклином Чанг-Диазом, что их технология плазменного двигателя позволит совершать быстрые (около 40 дней) полеты на Марс при наличии 200-мегаваттного ядерного реактора, просто смешны. Даже если оптимистично предположить, что отношение массы к энергии для систем космических реакторов конца XXI века восьмикратно уменьшится по сравнению с прогнозами, сделанными на основе современных технологий (от сегодняшних 40 тонн на мегаватт до будущей производительности в 5 тонн на мегаватт), 200-мегаваттный реактор будет иметь массу в 1000 тонн и перевесит свою полезную нагрузку на порядок. Но, так как реактору потребуется толкать не только относительно небольшую полезную нагрузку, но еще и себя, независимо от размеров, он никогда не сможет ускорить космический корабль до скорости, необходимой для быстрого полета к Марсу. Таким образом, заявления группы VASIMR о том, что они обладают прорывной двигательной системой, необоснованны, и это довольно печально, так как к группе примыкают те, кто выступает против отправки человека на Марс до тех пор, пока такие фантастические космические двигатели не станут доступными.
Однако, если отбросить иллюзорную цель использовать ЭРД для быстрого полета на Марс, размер системы ядерного реактора по отношению к полезному грузу может быть небольшим и тем самым снизить массу ракеты при запуске, а значит, и уменьшить расходы на будущую межпланетную торговлю.
Солнечные паруса
Должны быть созданы корабли и паруса, подходящие для небесных бризов…
Иоганн Кеплер, 1609
Почти четыреста лет назад наш старый друг Кеплер сделал наблюдение, что независимо от того, движется ли комета в сторону Солнца или от него, ее хвост всегда направлен прочь от светила. Это заставило его предположить, что свет, исходящий от Солнца, развивает силу, которая отталкивает хвост кометы от него. Он был прав, хотя тот факт, что свет оказывает давление, был доказан только в 1901 году.
Что ж, если солнечный свет может оттолкнуть хвосты комет, почему мы не можем использовать его, чтобы заставить передвигаться космические корабли? Почему мы не можем просто развернуть большие зеркала на нашем космическом аппарате, солнечные паруса, если угодно, и использовать солнечный свет, который будет оказывать на них давление, чтобы создать движущую силу? Ответ таков: мы можем, но понадобится чрезвычайно много солнечного света, чтобы сдвинуть корабль под его действием хоть чуть-чуть. Например, на 1 астрономической единице, расстоянии от Земли до Солнца, солнечный парус размером в квадратный километр получит силу 10 ньютон, действующую на него со стороны Солнца. Итак, чтобы солнечный парус стал практичной двигательной системой, нужно изготовить его из очень тонкого материала и сделать огромным. Скажем, мы изготовили парус площадью в 1 квадратный километр и толщиной в 0,01 миллиметра, или 10 микрон – это приблизительно одна четверть толщины кухонного мусорного мешка. В этом случае парус будет весить 10 тонн и сможет разогнать себя до 32 километров в секунду всего примерно за год. Конечно же, если бы парус тащил полезную нагрузку, равную его собственному весу, это замедлило бы его в два раза. Тем не менее солнечный парус толщиной в 10 микрон, чтобы стать эффективным средством перевозок между Землей и Марсом, должен быть размером с бейсбольный стадион. А если бы удалось создать парус толщиной в один микрон, тогда мы бы действительно полетели…
Никто еще никогда не запускал миссию на солнечных парусах, но в 1970-е годы в ЛРД НАСА провели очень серьезное исследование по использованию этой технологии, чтобы отправить зонд к комете Галлея во время ее появления в 1986 году. К сожалению, предложение не получило поддержки, то есть Конгресс отказался финансировать миссию. Любительские группы, такие как Всемирный космический фонд Роберта Штеле и французский Союз в защиту фотонных двигателей, создали солнечные паруса. Они надеялись провести регату на солнечных парусах к Луне в 1992 году, в честь юбилея открытия Колумбом Америки, но не нашли ракет-носителей, с которыми могли бы доставить их творения в космос.
Существуют некоторые реальные технические проблемы, связанные с упаковкой, распаковкой и развертыванием без повреждений огромных космических структур, изготовленных из очень тонкого материала, а также с управлением. Тем не менее следует сказать, что демонстрации солнечного паруса помешали в первую очередь не технические препятствия, а отказ мировых космических агентств выделить хотя бы сколь-нибудь значительные средства на их разработку и тестирование. Давайте надеяться, что марсиане поступят лучше.
Магнитные паруса
Солнечный свет – это не единственная значительная сила, исходящая от Солнца. Существует еще одна, и имя ей солнечный ветер.
Солнечный ветер представляет собой поток плазмы, протонов и электронов, который постоянно истекает с Солнца во всех направлениях со скоростью около 500 километров в секунду. Мы никогда не сталкиваемся с ним здесь, на Земле, потому что защищены от него магнитосферой нашей планеты.
Если магнитосфера Земли блокирует солнечный ветер, она должна создавать противодействие. Почему бы на космическом корабле не создать искусственную магнитосферу, чтобы использовать тот же эффект для работы двигателей? Эта идея посетила инженера «Боинг» Дана Эндрюса и меня в 1988 году. Она оказалась своевременной. В 1987 году были открыты высокотемпературные сверхпроводники. Они необходимы, чтобы магнитный двигатель действительно смог работать, так как низкотемпературные сверхпроводники требуют слишком много тяжелого охлаждающего оборудования, а обычные проводники – слишком много энергии. Величина силы на квадратный километр солнечного ветра значительно меньше силы, создаваемой солнечным светом, но площадь, противодействующая магнитному полю, может быть намного больше, чем у любого созданного на практике жесткого солнечного паруса. Работая в сотрудничестве, Дан и я вывели уравнения и запустили компьютерное моделирование солнечного ветра, который воздействует на космический аппарат, генерирующий большое магнитное поле. Наши результаты таковы: если можно изготовить практичный высокотемпературный сверхпроводящий кабель, который будет проводить электрический ток той же плотности, что современные низкотемпературные сверхпроводники, такие как сплав ниобия и титана (NbTi), – около 1 миллиона ампер на квадратный сантиметр, – то можно будет создать магнитные паруса, которые будут иметь отношение тяги к весу в сто раз лучше, чем у солнечного паруса 10-микронной толщины [45]. Более того, в отличие от ультратонкого солнечного паруса, магнитный парус будет нетрудно развернуть. Он будет сделан не из тонкой пластиковой пленки, а из прочного кабеля, который за счет магнитных сил сможет автоматически «надувать» себя до формы жесткого обруча, как только начнется подача электрического тока. Потребуется энергия, чтобы заставить ток течь через кабель, но, поскольку сверхпроводящий провод не имеет электрического сопротивления, как только ток потечет по кабелю, дальнейшие затраты энергии на его поддержание не потребуются. В дополнение магнитный парус полностью ограждал бы корабль от солнечных вспышек.
Магнитный парус может создать достаточное усилие в направлении от Солнца, чтобы полностью или частично (за счет выключения электрического тока) противодействовать его гравитационному притяжению. Не вдаваясь в подробности, скажу, что эта возможность позволит аппарату, вращающемуся вокруг Солнца вместе с Землей, переходить на орбиты по направлению к любой планете Солнечной системы, просто увеличивая или уменьшая энергию магнитного паруса. И все это можно сделать, не потратив ни капли топлива.
Магнитные паруса в настоящее время не используются на практике, так как высокотемпературных сверхпроводящих кабелей для них не существует. Однако исследования в этой области ведутся очень активно. Я думаю, очень велики шансы того, что через десять или двадцать лет тип кабеля, необходимый для отличного магнитного паруса, будет широко доступен.
Синтез
Реакторы термоядерного синтеза работают с использованием магнитных полей, которые в вакуумной камере ограничивают плазму, состоящую из отдельных видов сверхгорячих заряженных частиц, способных сталкиваться и реагировать. Поскольку частицы высоких энергий имеют способность постепенно выбираться из магнитной ловушки, камера реактора должна быть определенного минимального размера, позволяющего предотвращать побег частиц достаточно долго, чтобы хватило времени на протекание реакции. Это требование минимального размера делает производство термоядерной энергии для проектов с низким энергопотреблением не самым привлекательным занятием, но в мире будущего, где энергетические потребности человечества вырастут в десятки или сотни раз, энергия термоядерного синтеза, несомненно, будет самой дешевой альтернативой ее традиционным источникам.
В дополнение к тому, что термоядерные реакторы создадут энергетическую базу для социального роста, они же могут стать частью очень перспективных двигательных систем космических аппаратов в первую очередь потому, что в условиях космоса вакуум, требуемый для реакции, можно получить бесплатно в любом желаемом объеме. Реакция дейтерия и гелия-3 (D/3Не) обеспечивает наилучшую производительность, потому что топливо имеет самое высокое отношение энергии к массе среди известных нам веществ, а производительность гораздо более дешевой реакции на чистом дейтериевом топливе (D-D) ниже примерно на 40 %. Ракетный двигатель на основе контролируемого термоядерного синтеза мог бы работать так, что плазма просто текла бы из одного конца магнитной ловушки, к утекшей плазме добавлялся бы обычный водород, а затем выхлопная смесь направлялась от корабля с помощью магнитного сопла. Чем больше водорода будет добавлено, тем выше будет тяга, но ниже скорость истечения. При полете на Марс или во внешние части Солнечной системы выхлоп будет примерно на 99 % состоять из обычного водорода, и скорость истечения будет более 100 километров в секунду (удельный импульс в 10 000 секунд). Если вообще не добавлять водород, теоретическая конфигурация может дать скорости истечения выше, чем 18 000 километров в секунду (удельный импульс 1,8 миллиона секунд), или 6 % от скорости света при использовании дейтерия и гелия-3, или 4 % от скорости света при использовании чистого дейтерия! Хотя сила тяги для таких ракет на чистом D/3Не или D-D будет слишком низкой для полетов по Солнечной системе, потрясающая скорость истечения означает, что теоретические рейсы к ближайшим звездам можно было бы осуществить менее чем за столетие. Такому кораблю с двигателем на термоядерном синтезе сжигание топлива потребуется, только чтобы развить ускорение, а остановки можно будет достичь путем развертывания магнитного паруса, чтобы создать противодействие межзвездной плазме.
Двигатели на термоядерном синтезе в конечном счете могут сократить полет на Марс с месяцев до недель, полет к Юпитеру и Сатурну – с нескольких лет до месяцев , а путешествие к другим солнечным системам – до десятилетий вместо тысячелетий. Возможно, что космические аппараты на термоядерном синтезе будут развиваться с быстротой, обеспечиваемой земными заводами, но и обратное по меньшей мере равновероятно. Вспомните, что первые действительно эффективные паровые двигатели были построены для снабжения энергией пароходов, а первые практичные ядерные энергетические установки использовались на атомных подводных лодках. Тому есть причина. Системы передвижения постоянно требуют более высокого уровня технологий, тогда как статические системы не требуют. Для потребителя киловатт остается киловаттом вне зависимости от того, производится ли он благодаря термоядерному синтезу или при горении угля. Но космический корабль с двигателем на термоядерном синтезе предлагает совершенно новые и значительно улучшенные технологии. Таким образом, самым сильным начальным толчком для внедрения термоядерного синтеза вполне может быть появление космических двигателей, которые ускорят транспортировку товаров между Землей и Марсом.
В настоящее время мировые исследовательские программы термоядерного синтеза развиваются черепашьими темпами, бюджеты урезаются из-за близоруких политиков, у которых нет ни желания, ни дальновидности, чтобы задуматься о потребностях будущего.
Вынуждая нас развивать технологии термоядерного синтеза, рост марсианской цивилизации вполне может послужить основой для выживания технологического общества.
Глава 9
Терраформирование Марса
Бог сотворил мир, а голландцы – Голландию.
Традиционная поговорка в Нидерландах
До сих пор в этой книге мы обсуждали перспективы скорого разведывания и заселения Марса. Теперь мы обратимся к заключительной задаче, которую Красная планета ставит перед человечеством, – терраформированию [46, 47]. Можно ли изменить Марс, чтобы сделать его полностью пригодным для жизни?
На первый взгляд идея кажется совершенно нереальной, просто научной фантастикой. Но еще не так давно к области научной фантастики относили полет человека на Луну. Сегодня лунные экспедиции стали предметом изучения для историков, а пилотируемые исследования Марса – областью работы инженеров. Многим кажется, что возможность значительно изменить температуру и атмосферу Красной планеты для создания более «землеподобных» условий – то есть «терраформировать» Марс – или чистой воды фантазия, или в лучшем случае задача для далекого будущего. Однако, в отличие от некоторых других смелых идей – путешествий со скоростью выше скорости света или, скажем, нанотехнологий, – у терраформирования есть история длиной примерно в четыре миллиарда лет.
Вся история жизни на Земле и есть пример терраформирования – поэтому наша красивая голубая планета стала именно такой, как сейчас. Когда Земля сформировалась, в ее атмосфере не было кислорода, только углекислый газ и азот, а грунт был каменистым и безжизненным. Нам повезло, что Солнце тогда давало примерно на 70 % меньше света, чем сейчас, в противном случае толстый слой двуокиси углерода в атмосфере создал бы парниковый эффект, который превратил бы нашу планету в подобие адски разогретой Венеры. Но, к счастью, фотосинтезирующие организмы эволюционировали так, что преобразовали углекислый газ в атмосфере Земли в кислород, в процессе полностью изменив химию поверхности планеты. В результате этой деятельности не только удалось избежать парникового эффекта, но и началась эволюция аэробных организмов, то есть таких, которые используют кислород для дыхания. Эти животные и растения продолжали изменять Землю еще больше, колонизируя сушу, создавая почву и резко изменяя глобальный климат. Жизнь эгоистична, поэтому не удивительно, что все изменения, которые она произвела с Землей, способствовали расширению биосферы и появлению все новых возможностей сделать окружающую среду еще комфортнее.
Люди практикуют это искусство совсем недавно по сравнению с остальными живыми существами. Начиная с самых ранних наших цивилизаций, мы использовали ирригацию, высаживали сельскохозяйственные культуры, пропалывали их, приручали животных и защищали их стада, чтобы получить от родной планеты как можно больше. Поступая таким образом, мы расширили биосферу для человеческой популяции, в результате чего возросла наша численность и вместе с тем способность изменять окружающую среду, чтобы поддержать продолжение экспоненциального роста. В результате мы буквально переделали Землю в такое место, где могут жить миллиарды людей, значительная часть которых освобождена от необходимости трудиться ежедневно ради выживания. И теперь мы можем смотреть в ночное небо и искать новые миры.
Некоторые люди считают идею терраформирования Марса еретической – дескать, человечество играет в Бога. Но другие видят в таких достижениях самое глубокое доказательство божественной природы человеческого духа – способность возвращать мертвый мир к жизни. Лично мне эта точка зрения ближе. Но я бы пошел дальше. Я бы сказал, что отказ терраформировать Марс означает отказ от человеческой природы и от нашей ответственности как членов сообщества самой жизни . Сегодня биосфера готова расширить свое влияние: охватить целый новый мир. Люди с их интеллектом и технологиями – уникальный инструмент, с помощью которого она может завоевать новую землю, первую среди многих. Бесчисленное множество существ жило и умирало, чтобы превратить наш мир в подходящее для людей место. Теперь наша очередь внести свой вклад в это дело.
Так давайте поставим вопрос еще раз: можно ли преобразовать Марс, чтобы сделать его полностью пригодным для жизни? Рассмотрим эту проблему. Несмотря на то что сегодня Марс – холодная, сухая и, вероятно, безжизненная планета, там есть все составляющие, необходимые для поддержания жизни: вода, углерод, кислород (в виде диоксида углерода) и азот. Физические свойства Марса, его сила тяжести, скорость вращения, наклон оси вращения и расстояние от Солнца достаточно близки к аналогичным показателям Земли, и это нам подходит. В одном Марс серьезно недотягивает: там не такая уж мощная атмосфера.
Атмосферное давление Земли на уровне моря составляет 14,7 фунта на квадратный дюйм, или приблизительно 1 бар. (Бар – единица измерения давления. Бар и миллибар, одна тысячная доля бара, обычно используются в метеорологии, я тоже остановлюсь на этих единицах при обсуждении терраформирования.) Давление в углекислотной атмосфере Марса составляет около 1 % атмосферного давления на Земле на уровне моря, оно колеблется от 6 до 10 миллибар (мбар). Однако мы знаем наверняка, что атмосфера Марса когда-то была гораздо плотнее, чем сейчас. Каналы, змеящиеся по поверхности Марса, служат доказательством, что когда-то по планете текла жидкая вода, а жидкая вода может существовать только при определенном диапазоне температур и давлений. На уровне моря на Земле этот температурный диапазон составляет от О °С – точка замерзания – до 100 °C – точка кипения. Чтобы вода могла течь по поверхности Марса, атмосферное давление и температура должны быть выше, чем сейчас.
Хотя атмосфера Марса в настоящее время весьма тонкая, большинство исследователей считает, что на планете есть достаточные запасы углекислого газа, чтобы уплотнить атмосферу. Часть двуокиси углерода существует в замороженном виде как сухой лед, составляющий значительную часть южной полярной шапки. Дополнительные запасы заключены в реголите, рыхлом материале, покрывающем поверхность планеты. (Реголит – это астрогеофизический термин для рыхлого грунта, применимый к любому планетарному телу. Почва – это земной реголит.) Высвобождение всех этих запасов углекислого газа значительно увеличит плотность атмосферы, возможно, до значения около 30 % от земного, или 300 мбар (почти треть бара). Нагревание планеты вызовет испарение огромных запасов захваченного диоксида углерода. Это не просто теория: мы знаем наверняка, что температура и атмосферное давление Марса изменяются благодаря движению планеты по эллиптической орбите вокруг Солнца в течение марсианского года. Когда Марс нагревается и охлаждается в течение года, его атмосферное давление меняется на 20 % в обе стороны по сравнению со средним сезонным значением.
Разумеется, мы не можем сдвинуть Марс ближе к Солнцу. Но нам известен еще один способ нагревания планеты, который мы, по-видимому, невольно практиковали на Земле в течение прошлого века. Я говорю о высвобождении или производстве газов, которые удерживают инфракрасное излучение Солнца – его тепло – и таким образом нагревают планету. На Земле это называется «парниковый эффект», и он вызван углекислым газом, который выделяется в результате сжигания ископаемого топлива, а также промышленными парниковыми газами. Называйте это терраформированием или парниковым эффектом, но то же самое мы способны устроить на Марсе. Парниковый эффект в атмосфере Марса может быть создан по крайней мере тремя различными способами: нагревом выбранных участков планеты для выделения крупных запасов природного парникового газа, двуокиси углерода; постройкой на Марсе заводов по производству очень мощных искусственных парниковых газов, например галогенуглеводородов, или фреонов (CFC); размножением бактерий, которые могли бы производить естественные парниковые газы, более мощные, чем диоксид углерода (но менее мощные, чем галогенуглеводороды), такие как аммиак или метан, если на Марсе удастся создать условия для жизни микроорганизмов.
Хотя концепция терраформирования Марса может показаться фантастической, идеи, на которые она опирается, просты. Главная из них – идея положительной обратной связи, явление, которое возникает, когда получаемый продукт системы увеличивает то, что поступает на вход системы. Для парникового эффекта на Марсе система с положительной обратной связью обнаруживается в соотношении между атмосферным давлением и температурой. Нагрев Марса выпускает углекислый газ из полярных шапок и из марсианского реголита. Освобожденный диоксид углерода увеличивает плотность атмосферы и повышает ее способность удерживать тепло. Удержание тепла увеличивает температуру поверхности и, следовательно, количество диоксида углерода, высвобождаемого из ледяных шапок и марсианского реголита. Это и есть ключ к терраформированию Марса – чем теплее он становится, тем плотнее будет его атмосфера, а чем плотнее его атмосфера, тем больше он нагревается.
В следующих разделах мы увидим, как можно смоделировать такую систему, и ознакомимся с результатами расчетов для такой модели. Эти результаты подтверждают, что в течение XXI века люди могут сделать марсианскую среду куда более пригодной для обитания живых организмов. Преобразовать Марс действительно в наших силах.
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 4669; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!