Красная планета
Человеку для комфортной жизни нужно совсем немного места: несколько десятков квадратных метров жилплощади. Но при этом ему все время хочется большего. И потому мореплаватели отправляются бороздить моря в поисках неизведанных континентов, а солдаты устремляются вглубь уже исследованных земель. Так ширятся королевства, богатеют державы, ибо территория всегда считалась одним из главных достояний государства.
Но рано или поздно все новое кончается. На карте не осталось белых пятен. Все острова куплены, материки поделены, границы установлены. Повсюду уже реют национальные флаги. И взор человечества устремляется в космос.
Марс и Земля
Для того чтобы обогнуть Солнце, Земле нужно 365 суток, а Марсу – 687.
А вокруг своей оси обе планеты оборачиваются за примерно одинаковое время – около 24 земных часов.
Сила тяготения у Красной планеты наполовину меньше, чем у Земли.
Атмосферное давление на Марсе составляет всего 6% от средних показателей Земли.
Марсианская температура колеблется от -1430С на полюсах до +300С на экваторе днем. Для сравнения, на Земле разбежка составляет от -890С на востоке Антарктиды до +570С в Северной Африке.
Три кита колонизации
Существует три основных причины, по которым люди расширяют ареал своего обитания, – политическая, экономическая и психологическая. Это своего рода инстинкт выживания. Все три присутствуют в колонизации земных территорий. Но на чем зиждется идея освоения космоса, в частности, популярная теория «жизни на Марсе»?
Политические мотивы в завоевании и освоении других планет, разумеется, есть – но косвенные. Это не дележка сфер влияния в прямом смысле слова, это, скорее, установление таких важных для сверхдержавы понятий, как первенство и авторитет. Древко национального флага, однажды воткнувшись в инопланетную землю, становится стержнем, вокруг которого строится научный, военный и экономический потенциал государства.
Зато экономические причины становятся сегодня все более актуальными. Прогнозы ученых обещают нам скорый и неизбежный энергетический кризис, и человечество отчаянно ищет новые источники энергии. Одним из них может стать пресловутый гелий-3. Только вот на Земле этого вещества очень мало – зато на Луне вполне достаточно для того, чтобы оправдать расходы на космический транспорт. Поэтому к покорению космоса, как и к Великим географическим открытиям, человечество вполне может подтолкнуть экономическая нужда.
Сегодня взоры первопроходцев и ученых направлены на Луну, Венеру и Марс. Причем последний кажется наиболее удобным вариантом. Человек давно уже проявляет интерес к Красной планете. Споры вокруг идеи ее колонизации затрагивают не только научные круги, но и людей самых различных профессий. Идут годы, развиваются технологии, меняются поколения ученых и их методы, накапливаются знания о космосе. Но марсианских тайн почему-то не становится меньше. А воображение писателей только подогревает и без того горячий энтузиазм общественности. Вот только однозначного ответа на извечный вопрос: «Есть ли жизнь на Марсе?» – как не было, так и нет.
Ты помнишь, как все начиналось?
Современное имя планета получила в честь древнеримского бога войны – благодаря своему кроваво-красному цвету. Им Марс обязан оксиду железа, содержащемуся в его грунте в большом количестве. Задолго до расцвета Римской империи греки называли эту планету Фаэтоном (в переводе «сияющий»), а затем – вслед за Аристотелем – Аресом.
Первым, кто сосредоточился на его изучении, был датский астроном Тихо Браге, обративший внимание на несоответствие «космических маршрутов» Марса картам Птолемея и Коперника. Это произошло в конце XVI века и подтолкнуло других ученых повернуть свои телескопы в сторону Красной планеты. Сей век ознаменовался для человечества новостью о том, что в марсианских сутках 24 часа и 40 минут, а в 1704 году на планете были обнаружены ледяные шапки полюсов.
Но всерьез исследования Марса начали в 1877 году во время очередного великого противостояния – когда благодаря положению на своих орбитах наши планеты оказались ближе всего друг к другу – на расстоянии всего 55 млн. километров. Это была горячая пора для астрономов, все наблюдательные средства обратились к Марсу. 11 августа 1877 года Асаф Холл, сотрудник Морской обсерватории США, обнаружил первый спутник Марса. Еще через несколько дней, 17 августа, ученый зафиксировал и второй спутник. В соответствии с мифологической традицией их назвали Фобосом и Деймосом – в честь сыновей греческого бога Ареса, римского «аналога» Марса.
Немного позже, в 1882 году, произошло еще одно событие – восторженный выпускник Туринского университета, итальянец Джованни Скиапарелли разглядел на поверхности Марса четкие геометрические линии, протянувшиеся на многие километры и весьма напоминающие ирригационные каналы. Неужели на Марсе была или есть цивилизация? ХХ век попытался дать ответ на этот вопрос.
Первые ласточки
Попытки отправить космический аппарат на Марс начались примерно в одно время по обе стороны железного занавеса. В 1960 году СССР разработал два марсианских зонда «Марс 1960А» и «Марс 1960Б». Оба проекта закончились аварией на этапе вывода зондов на околоземную орбиту. В октябре 1962 года космический аппарат, предназначенный для облета Марса, вышел-таки на орбиту, но через несколько секунд после этого взорвался двигатель ракеты-носителя.
Наконец состоялся удачный запуск. 1 ноября 1962 года «Марс-1», обладавший комплектом радиоаппаратуры для измерения параметров полета, приема команд с Земли и передачи информации во время сеансов связи, направился к Красной планете. Полет «первопроходца» дал ученым новые сведения о свойствах и состоянии межпланетного пространства между Землей и Марсом. В частности, аппарат зафиксировал уровень интенсивности космического излучения и напряженности магнитных полей, обнаружил потоки ионизированного газа, идущего от солнца. Последний контакт состоялся 21 марта 1963 года, когда корабль находился в 106 млн. км от Земли. Затем связь прервалась. Но, тем не менее, это был успех!
США решили не отставать – в 1964 году с теми же целями Америка запустила аппарат «Маринер-3». Но он не смог покинуть околоземное пространство – не раскрылись солнечные батареи. Кстати, «неудачник» до сих пор болтается на орбите.
А дальше марсианские зонды в американских и советских лабораториях начали расти, как грибы. В эту битву титанов никто вмешаться не мог. Лишь в 1998 году Япония предприняла не слишком удачную попытку запустить аппарат «Нозоми», а в 2003-м появился «Марс-Экспресс» – детище Европейского космического агентства.
Среди всеобщего ажиотажа выделяется несколько проектов, продвинувших современную астронавтику на десятилетия вперед. В конце лета 1975 года в рамках программы «Викинг» в сторону Красной планеты направились два космических аппарата. Они получили важнейшее задание – провести серию экспериментов на поверхности, чтобы окончательно и бесповоротно ответить на вопрос: «Есть ли жизнь на Марсе?» Десять долгих месяцев длился полет первого из кораблей, «Викинга-1», до орбиты Красной планеты, и еще месяц понадобился ему, чтобы «примарситься» на равнине Христа.
Снимки, переданные «Викингом-1», разочаровали исследователей – песчаная пустыня, усыпанная камнями, занесенными слоем тончайшей пыли. «Викинг-2», опустившийся на равнину Утопия в 7400 км от места посадки первого аппарата, передал примерно такие же фотографии.
Однако основной задачей данной операции являлось изучение марсианского грунта и поиск в нем микроорганизмов. И вот, когда очередные образцы были помещены в инкубационную камеру, ученые пришли в чрезвычайное волнение. Марсианская почва в идеальных условия начала демонстрировать невероятный уровень газообмена: после двух часов инкубации уровень кислорода в камере увеличился в 15 раз по сравнению с исходным! Значило ли это, что на Марсе возможно искусственное формирование атмосферы, похожей на земную и пригодной для дыхания? К сожалению, нет. Через сутки показатели начали падать, а потом опустились до нуля и больше не поднимались.
Сбой оборудования? Возможно. Провели другой эксперимент: часть пробы загрузили в специальный бак с питательным бульоном (состав, богатый радиоактивными атомами). На этот раз почти вдвое увеличился процент углекислого газа, выделяемого почвой, – совсем как при анализе земного грунта. Это могло бы означать, что пробы содержат микроорганизмы, усиливающие естественный газообмен. Но через сутки все опять вернулось на круги своя.
Кстати, эти данные были получены в ходе исследований, проводимых «Викингом-1». Что касается «Викинга-2», то аналогичные эксперименты на его базе вообще не давали никаких результатов. Вывод напрашивался только один – микроорганизмов в марсианском грунте, скорее всего, нет. А значит, нет и жизни на Марсе.
Птица Феникс
Но все это события давно минувших дней. Много позже, в 1996 году, НАСА заявило, что в найденном в Антарктиде метеорите, предположительно прилетевшем с Марса около 2 млрд. лет назад, были обнаружены следы органических соединений и бактерий. И колесо закрутилось еще быстрее – пока не докатилось до очередного знаменательного проекта.
Аппарат «Феникс», запущенный 4 августа 2007 года, стал шестым кораблем, успешно опустившимся на Марс. Задачей этой миссии стал поиск воды, и цель была достигнута уже летом следующего года. 18 июня зонд обнаружил лед, похожий на водный. Он растаял, оставив лужицу – и ее тут же принялось изучать такое количество специалистов высочайшего класса, что ей впору бы испариться от смущения. Наконец 1 августа высокий консилиум объявил – это H2O.
Все сразу забыли, как «Феникс» терял важную информацию, не сохранял снимки, прерывал связь с базой. Ведь благодаря ему было подтверждено одно из главных условий терраформирования. И мир возликовал.
Терраформирование для чайников
Этот термин, придуманный американским фантастом Джеком Уильямсоном, включает в себя сегодня все проекты создания «Земли не на Земле». Влияние на климат, изменение состава атмосферы, экологических условий, рельефа – почти все попадает под это широкое понятие. Терраформирование – по сути, установление своего устава в чужом монастыре.
А почему, собственно, не Луна?
А правда – почему бы не начать с нашего собственного спутника? В отличие от Марса, до Луны всего три дня полета. Ее ландшафт давно и хорошо изучен, она хранит под своей корой массу ценных полезных ископаемых – в частности, все тот же гелий-3. Зачем, спрашивается, мчаться в космическую глушь, заселять какой-то мифический Марс?
В общем, освоить спутник земли можно сравнительно дешево и относительно безопасно. Почему же тогда проект бюджета, разработанный администрацией Обамы, приостанавливает знаменитую программу «Созвездие» по возвращению США на Луну? Причем возобновлять ее планируют не раньше конца 2020-х годов?
Очевидно, сопоставив плюсы лунной программы с ее реальными опасностями, новый президент Соединенных Штатов пересмотрел космические приоритеты своей страны. Каким бы негостеприимным не выглядел Марс, Луна еще хуже. Из-за отсутствия атмосферы наш спутник обладает высоким радиационным фоном: после 100 часов работы на Луне астронавт, скорее всего, получит опасную дозу облучения. А если, не дай бог, произойдет солнечная вспышка – погибнет за несколько минут.
Еще один веский аргумент – лунная пыль. На Марсе пыль тоже очень тонкая и едкая. Но, в отличие от лунной, она менее острая – так как подвергается эрозии – какая-никакая, а атмосфера на Красной планете есть – и обладает ощутимо меньшим электростатическим зарядом. А «ночная спутница» Земли своей всепроникающей пылью способна очень быстро разрушить любые механизмы и организмы.
Если обдумать все это, становится понятнее, почему, закрыв «Созвездие», Барак Обама, тем не менее, просит Конгресс увеличить бюджет НАСА почти на 6 млрд. долларов в течение ближайших 5 лет. Часть этих денег пойдет на то, чтобы увеличить срок работы МКС хотя бы до 2020 года. Кроме того, прекратив полеты шаттлов (а им уже давно пора на пенсию!), Америка будет вынуждена стоить новые корабли. В противном случае НАСА попадет в неприятную зависимость от России – так как после прекращения работы американских челноков «Союзы» останутся единственным транспортным средством в околоземном пространстве.
Звезда без надежды
В свое время взоры науки были обращены в противоположную от Марса сторону – к Венере. Утренняя звезда казалась вполне приемлемым кандидатом на почетную роль будущего дома человечества, ее даже называли «сестрой Земли». Обе планеты действительно схожи по составу, размеру и силе тяжести. К тому же на Венеру попадает большое количество солнечной энергии, которую можно было бы использовать при терраформировании. «Сестру земли» активно исследовали при Союзе, было запущено 17 венерианских миссий, из которых 6 закончились успешно. На данный момент на поверхности Венеры находится пять аппаратов – один принадлежит США, остальные запустил СССР.
Во многом благодаря усилиям советских ученых мир получил столько важных и полезных сведений о Венере. В первую очередь – узнал, почему ее невозможно заселить.
Наша внутренняя соседка – самая горячая планета в Солнечной системе. Средняя температура на ее поверхности составляет 467 градусов, а давление в 93 раза больше земного. Ее атмосфера вредна для человека (97% СО2) – жизни в таком воздухе быть не может. К тому же, на Венере нет воды ни в каком виде – из-за сильного парникового эффекта и отсутствия магнитного поля водород не задерживается в атмосфере и свободно уходит в межпланетное пространство.
Для Венеры было разработано множество проектов терраформирования. Это и распыление спор генетически модифицированных сине-зеленых водорослей, чтобы быстрее перерабатывать углекислый газ в кислород и уменьшать парниковый эффект, и бомбардировки водно-аммиачными астероидами по примеру Марса. Отдельные ученые предлагают устроить на планете натуральную «ядерную зиму» со всеми вытекающими последствиями – взорвать в самых высоких точках ее рельефа несколько термоядерных бомб, чтобы временно прекратить доступ солнечного света к поверхности. Однако прогнозы насчет колонизации Утренней звезды остаются неутешительными.
Делаем вывод: при одинаковых методах воздействия и одинаковом расстоянии от Земли, у Венеры по сравнению с Марсом стартовый капитал для колонизации намного меньше. И посему космонавтика вернулась к Красной планете.
Миллиарды лет до нашей эры
Безжизненное сегодня космическое тело раньше, судя по всему, обладало вполне благоприятным климатом. Об этом говорит рельеф Марса – следы речных русел, отмелей, пляжей, залежи глины… Скорее всего, около 3 млрд. лет назад Красная планета имела плотную атмосферу, на ее поверхности в районе современной Северной равнины был большой соленый океан. В более южных широтах и близ экватора изобиловали пресные реки и озера, а Южный полюс покрывали ледники. Эта древняя эпоха называется сегодня Гесперийской эрой.
Но пришедшая вслед за временем благоденствия Амазонийская эра стала поворотной в истории Марса. В этот период его орбита начала расширяться и превращаться из круга в эллипсис. В результате солнечная энергия стала поступать на поверхность планеты неравномерно, а ось вращения потеряла стабильность.
Все это привело к катастрофическим изменениям климата. Они сопровождались мощными тектоническими передвижениями – в результате появились гигантские марсианские вулканы, такие как Олимп (высота 27 км). За это время несколько раз исчезал и вновь появлялся океан, таяние ледников на Южном полюсе привело к образованию огромных каньонов глубиной до 4 км. Кстати, именно обнаружение этих каньонов в долине Ареса подтолкнуло астрономов XIX столетия к гипотезе «марсианской цивилизации».
Если на Красной планете когда-то был рай, не исключено, что в этот рай можно вернуться. И дорогой туда станет терраформирование.
А теперь по порядку. Воздух свежий?
Пожелания ясны. Но что представляет собой Марс на самом деле?
Это маленькая – почти в четыре раза меньше Земли – пустынная планета с очень тонкой, неровной атмосферой, почти полностью состоящей из углекислого газа. Однако в ее составе, пусть в незначительных объемах, обнаружен метан. Этот газ может выделяться либо из-за вулканических выбросов – а действующих вулканов на Марсе пока не нашли – либо в результате жизнедеятельности бактерий. Казалось бы – точно такая же газовая обстановка когда-то была и на Земле, значит, Марс вполне может стать терраформной планетой.
Однако процесс создания атмосферы долгий и мучительный. Нагреваясь за счет солнечного тепла и внутренних ресурсов Марса, легкие газы из межпланетного пространства, такие как гелий и водород, постепенно насыщаются более тяжелыми – аммиаком и углекислым газом. Это ведет к уплотнению атмосферы и увеличению силы притяжения. Постепенно легкие газы вытесняются обратно в межпланетное пространство, а сформировавшаяся вокруг планеты оболочка становится пригодной для дыхания.
Земле понадобилось более миллиарда лет, чтобы ее атмосфера трансформировалась и на планете начала зарождаться жизнь. Даже если попытаться искусственным путем ускорить этот процесс на Марсе – сроки все равно будут нереальными.
Тут может возникнуть справедливое возражение – мол, хорошее начало полдела откачало. Действительно, если расположить на Марсе крупные металлургические производства, начать вести масштабные горные работы (особенно сопряженные с взрывным делом), развить ядерную и, в перспективе, термоядерную энергетику – процесс ускорится. В атмосферу попадет большое количество искусственных парниковых газов и она начнет быстро согреваться.
Но дело не только во времени – в конце концов, обустройство нового дома для человечества требует основательности. Технически люди пока что не в силах начать терраформирование – в первую очередь из-за несовершенства и дороговизны космического транспорта. Сейчас большие надежды возлагаются на ядерные ракетные двигатели, находящиеся на стадии разработки. Корабли с такими двигателями смогут перевозить на далекие расстояния не только тяжелое оборудование, но и водно-аммиачные астероиды – для искусственного увлажнения марсианской поверхности.
Разреженность атмосферы создает еще одну серьезную проблему – отсутствие давления. Оно на Марсе минимально – в 160 раз меньше земного – да еще и крайне нестабильно. В теплый сезон начинается таяние полярных шапок, отчего в атмосферу дополнительно поступает большое количество окиси углерода и она становится еще легче. То есть не то что жить, но и строить станцию при таких условиях нельзя. Единственное подходящее место для старта колонизации – это бассейн Эллада, расположенный в 4 км ниже среднего уровня поверхности, где давление достигает 8,4 мбар. Да и там нет гарантии успеха – ведь никто пока не пробовал обосноваться в этом месте.
Вода – горячая и холодная?
Жизнь – это, прежде всего, вода.
В конце прошлого столетия были проведены тысячи спектрологических измерений – но результатом их стало ничтожное количество найденной в марсианской атмосфере воды. Ее так мало, что эти капли можно было бы объяснить влиянием земной атмосферы во время запуска зондов. Но исследования, тем не менее, продолжались – и не зря, как доказал «Феникс».
Сейчас уже ведется серьезное изучение так называемой гидросферы Марса – точнее, марсианских ледников. Поверхность их состоит из замерзшего газа, но глубже расположены залежи водного льда толщиной около 4 км. А еще дальше, под этими глыбами, предположительно могут находиться жидкие реликтовые соленые озера. И все это вместе составляет около 77 млн. куб. км воды. Если бы все ледники вдруг растаяли и в придачу высвободили подмерзлотные воды, Марс из планеты-пустыни превратился бы в планету-океан.
Чернозем или гумус?
Теперь о еще одной стихии, не менее важной для жизни человека. О марсианской земле.
Сначала глобально. Тектоническая активность на Красной планете меньше, чем у нас. Землетрясения, если и происходят, то крайне редко. Но у этого постоянства есть и оборотная сторона: когда на Марсе появляется вулкан, он живет многие тысячелетия и достигает гигантских размеров, как Олимп.
Что касается марсианской почвы – она кажется весьма привлекательной. Неоднородный в целом состав грунта отличается большим содержанием оксидов железа. Кроме него, почва Красной планеты богата серой, кальцием, магнием, другими минералами, делающими ее довольно благоприятной для растений. Ко всему прочему в марсианском грунте содержится много кристаллов льда, местами – водного, а его уровень Ph близок земному. То есть если увезти на Землю ведро инопланетной почвы и посадить в него фикус – он, скорее всего, вырастет.
Первые марсиане
Переселяться на Красную планету людям пока рано. Но обсуждаются подобные проекты повсеместно. Австралийский ученый Пол Дейвис из Центра астробиологии, автор книги «Пятое чудо: исследование о происхождении и ценности жизни», утверждает, что уже сегодня вполне возможно облюбовать на Марсе удобное местечко, построить станцию и отправить туда астронавтов. Снабженные высокотехнологичным оборудованием и небольшим ядерным реактором, люди смогут вырабатывать кислород и воду, а также выращивать себе пищу – т.е. создадут небольшую замкнутую экосистему.
По расчетам Дейвиса, подобная экспедиция обойдется не менее чем в 750 млрд. долларов. Однако проект можно приблизить к реальности, сократив сумму вдвое. Как? Выдавая переселенцам билет в один конец.
Во время удачного расположения Марса по отношению к Земле туда можно отправлять корабли с новыми переселенцами, постепенно развивать промышленность и т.д. Дейвис понимает, что враждебная окружающая среда, высокий радиационный фон, малое притяжение – все это скажется на здоровье первых «марсиан». Но, по его мнению, история освоения новых территорий всегда сопровождалась героическими жертвами. Первое поколение создаст основу для колонии – следующим поселенцам будет уже значительно легче.
«Марсианская» оппозиция
Привлекательная и пока что близкая к фантастике идея колонизации Красной планеты имеет и противников. И аргументы их, безусловно, заслуживают внимания.
Во-первых, более чем справедливо замечание о том, что на нашем глобусе все-таки есть «белое пятно». В прямом смысле – речь идет об Антарктиде. Этот огромный ледяной материк на самом деле куда больше подходит для жизни человека, чем далекая Красная планета. Там есть кислород, вода, пища, солнце, а средняя температура – примерно такая же, как на Марсе. Возражение всего одно – но очень серьезное.
Антарктида – свободная земля. Согласно конвенции 1959 года, территория этого материка не принадлежит (и не может принадлежать) ни одному государству, а используют его только для научной деятельности. Неожиданно человек проявил уважение к природе. И хотя огромные минеральные ресурсы Антарктиды привлекают многих (кто только не предъявлял свои территориальные претензии на ее земли!), о заселении и освоении речи не идет.
Сейчас шестой континент используется в том числе для тренировки космических (лунных и марсианских) миссий, моделирования жизненных условий иных планет и многого другого.
Еще один веский аргумент против идеи колонизации – это «загрязнение» Марса. То есть вмешательство земных форм жизни в его природу. До сих пор наука не может с уверенностью заявить, что на Марсе жизни нет. Причем речь идет о жизни в нашем, земном понимании. Но много ли мы знаем о других формах, которым для существования, возможно, не нужны ни кислород, ни вода? И вот, представим, прилетели колонисты. Страдают от мелкой красной пыли, забивающей альвеолы, мучаются страшными расстройствами нервной системы из-за непривычно малой силы тяжести, питаются оранжерейными овощами, ограничивают себя в воздухе и воде. А параллельно еще и разрушают, сами того не осознавая, инопланетную экологическую систему.
Если снять розовые очки и вдуматься в проблему, все взвесить – придешь к выводу, что идея колонизации космоса вовсе не высосана из пальца. Население Земли постоянно растет, а процент территорий, пригодных для жизни, к сожалению, продолжает сокращаться. Так же постепенно и угрожающе меняются размеры Солнца и его активность.
В нагрузку к уставшей от нашего присутствия природе сам человек постепенно выживает себя с Земли: истощаются природные ресурсы, не спадает политическая напряженность… В общем, неизвестно, что случится с нашей старушкой-Землей через пару десятков лет. Поэтому какими бы фантастическими ни казались сегодня проекты колонизации Марса – никто не знает, что будет завтра.
