Как там, на Марсе?
Первые экспедиции на Красную планету отправились с Земли еще в 1960-х годах. С тех пор человечество не отпускает мысль о том, что именно Марс может стать нашим вторым домом в случае необходимости. Рассказываем, как могли бы выглядеть поселения на четвертой от Солнца планете и чем бы занимался на ней человек.
Почему Марс?
Ученые считают Марс возможным местом для колонизации из-за его сходства с Землей: на планетах приблизительно одинаковые размеры суши (149 млн км2 на Земле и 144 млн км2 на Марсе), почти равные продолжительности суток (на Марсе они всего на 37 минут дольше), и там и там происходит смена времен года.
Уже готовятся к реализации проекты по заселению и застройке Красной планеты, трансферу человечества и перевозке всего необходимого. Так, NASA рассчитывает отправить на Марс миссию по заселению к концу 2030-х или началу 2040-х годов. Еще более амбициозные планы строит Илон Маск. Бизнесмен работает над запуском космического шаттла Starship, с помощью которого уже к 2028 году начнется колонизация Марса. К 2050-му космическая компания SpaceX планирует построить на поверхности планеты первый город-миллионник.
Хьюстон, у нас проблемы
Несмотря на факторы, которые позволяют колонизировать Марс, существует также и ряд особенностей планеты, усложняющих ее адаптацию.
Более 90 % атмосферы Марса составляет углекислый газ, что делает ее непригодной для дыхания. Планета холодная и отличается температурными перепадами (от -157 °С до +121 °С), высоким уровнем радиации, частыми пыльными бурями и сильными порывами ветра. Будущим марсианам также нужно будет найти способ приспособиться к слабой гравитации и привыкнуть к жизни в месте, где отсутствует магнитное поле.
Еще в 1993 году ученые пришли к выводу, что имеющиеся технологии уже позволяют терраформировать Красную планету, то есть преобразовать под необходимые условия: целенаправленно изменить климат, температуру, атмосферные и другие характеристики.
Климат Марса крайне чувствителен к нагреву, и достаточно поднять среднюю температуру планеты на 4 °С, чтобы растаял углекислый газ в местах наибольшего его скопления — в грунте и на полярных шапках. Предполагается, что после этого резко вырастет атмосферное давление и средняя температура на поверхности поднимется приблизительно до земного уровня (+15 °С), планета разморозится и станет более влажной. Так, чтобы на Марсе можно было жить, понадобится несколько десятилетий непрерывной работы по поддержанию планеты в подобном теплом состоянии.
На выработку кислорода в местных условиях потребуется еще больше времени. Ускорить процесс преобразования углекислого газа в необходимый человеку кислород могут помочь земные растения. В теплых условиях хотя бы с небольшим количеством воды запустится процесс фотосинтеза и дополнительная выработка кислорода. Еще один возможный вариант сделать атмосферу более пригодной для дыхания — использование цианобактерий. Они также действуют по принципу фотосинтеза, но, в отличие от растений, им не нужен солнечный свет.
Ученые из Гарвардского университета, Лаборатории реактивного движения NASA и Эдинбургского университета предполагают, что некоторые участки Марса можно сделать пригодными для жизни с помощью искусственно созданной биосферы. Долина Маринер площадью в десятки тысяч квадратных километров может быть облачена в купол из силиконового аэрогеля, прозрачного для видимого света, притом защищающего от ультрафиолета и удерживающего тепло. Мягкий и легкий материал купола сделает его удобным для транспортировки и установки. Так почти сразу по прибытии на планету колонисты получат комфортные условия жизни.
«Если отвлечься от фантастических романов и взять за основу несколько физических явлений и понятных, известных фактов, то при строительстве на Марсе нужно учитывать множество факторов. Например, на планете разряженная у поверхности атмосфера (1 % от атмосферного давления), поэтому поселения должны обеспечивать комфортное дав- ление как минимум в зоне деятельности космонавтов. Также на Марсе нет растительности. Это значит, что необходимо обеспечить будущие города фабриками по производству питательных веществ.
Придется защищаться от пыльных бурь и торнадо с огромной силой ветра, перепадов температур. Здания, скорее всего, должны иметь эллипсоидную форму и ветрозащитные конструкции. Необходимо обеспечить в марсианских „новостройках” и термо- защиту. При этом постройки в городах будут преимущественно однотипными, компактными и модульными. Большую оригинальность можно будет проявить уже с использованием освоенных для строительства местных ресурсов».
Дом, милый дом
Изначально все пространства для жизни, питания и покупок будут располагаться внутри зданий, чтобы защитить людей от местного «воздуха», непригодного для дыхания, а также низких температур.
Испанское архитектурное бюро ABIBOO studio разработало проект первого марсианского заселения — пять городов-сателлитов со столицей Нюйва. Предполагается, что в модульных и полностью автономных системах вертикальных городов поселится около миллиона человек. Дома будут расположены в подземных пещерах и соединены лифтами, на открытых пространствах разместятся террасы и павильоны под куполами, а также зоны со сбором конденсата для рассеивания тепла и очистки воздуха.
В городах построят больницы, школы и университеты, спортивные площадки и культурные центры. Комфортное перемещение по городу обеспечат скоростные лифты и наземный транспорт — автобусы и электромобили с герметичными кабинами. Для дальних поездок и сообщения между городами марсиане смогут использовать поезда.
Разработчики NASA одобрили проект архитектурной компании AI SpaceFactory, которая предлагает строить дома, по форме напоминающие большие ульи или вазы. Специалисты уверены, что это необходимо для смягчения атмосферного давления Марса. Сами здания будут состоять из четырех этажей, соединенных винтовой лестницей: первый — гараж для прибытия жильцов и влажной обработки скафандров, второй этаж отведен под кухню и лабораторию, а два верхних — под спальни, сад, места для отдыха и занятий спортом.
Интересную концепцию предложила команда архитекторов SEArch+ (Space Exploration Architecture), изобразившая в чертежах и 3D-визуализациях три вида жилища, которые могут построить первые обитатели Марса. Архитекторы разработали планы квартиры для молодых специалистов, семейного дома и роскошного особняка, выделив для каждого особенности интерьера и экстерьера.
Апартаменты состоят из отсеков, рассчитанных на проживание как марсиан-одиночек, так и пар. Блок оснащен тонированным остеклением для защиты от солнечных лучей и плотными земляными стенами, оберегающими от холода и космических излучений. Коммуникацию с основной частью города специалисты могут поддерживать благодаря туннелям, ведущим к общему центральному саду и в рабочие помещения.
Еще один интересный проект домов на Марсе разработала архитектурная компания Zopherus из Арканзаса. Инженеры планируют выпускать на поверхность планеты робота, похожего на паука, который найдет наиболее подходящее место для строительства дома и приступит к работе, используя при этом окружающие материалы. Это, скорее, вариант временного жилья космонавтов, прибывающих исследовать Марс, зато такие здания возможно построить еще до их прибытия — робот возведет дом автономно.
Напечатаем — будем жить
Из чего строить здания на планете с такими условиями?
Некоторые компании, в том числе и AI SpaceFactory, планируют застраивать Марс домами из его же земных пород, считая этот способ наиболее быстрым и дешевым, так как не придется перевозить материалы с Земли. Опасаясь, что марсианская почва окажется непригодной для строительства, специалисты не исключают вероятность того, что необходимые стройматериалы все же придется отправить с первыми переселенцами.
Наиболее популярной считается теория о том, что дома будут построены благодаря работе 3D-принтеров. Так, архитектурная компания Zopherus наравне с материалами, добытыми на Марсе, планирует использовать строительные блоки, напечатанные из базальта и возобновляемого биопластика.
Разрабатываются также и инновационные составы, которые можно использовать при строительстве на Марсе. Так, ученые из Манчестерского университета создали материал, который в несколько раз прочнее обычного бетона и подходит для строительства во внеземных условиях. Получить его можно, смешав марсианский грунт, картофельный крахмал и соль.
Американское архитектурное бюро Red House вместе с NASA и учеными из Массачусетского технологического института сделали новый материал на основе водорослей и грибов. Планируется, что на Марс прибудет грузовой корабль с обезвоженной биомассой и спящими мицелиями. Робот разбавит смесь углекислым газом, азотом и водой, из-за чего выделится кислород и образуется прочный материал, способный принимать заданную форму. Выращенные дома защитят колонизаторов от космической радиации.
«Вероятнее всего, сначала люди на Марсе будут жить в оборудованном корабле. Он доставит роботов с миссией подготовить жилье для первых переселенцев. Частично корабль будет и точкой хранения и ремонта роботов. Управлять механизмами корабля можно будет с Земли.
В качестве строительного материала роботы на Марсе могут использовать базальтовую лаву и технологии 3D-печати. Уже существует 3D-принтер, который печатает песком, работая при этом исключительно за счет энергии солнца. Если расширить масштабы этой технологии, то с ее помощью получилось бы сформировать прочную внешнюю форму домов даже на другой планете».
Марс в экотренде: искусственное мясо и фермерские продукты
Важный вопрос — как обеспечить население Марса продовольствием и питьевой водой. Поверхность планеты малопригодна для выращивания каких-либо культур, поэтому добывать продукты придется инновационными способами. Например, печатать пищу на 3D-принтере, в том числе и искусственное мясо, что куда менее проблематично, чем животноводство и ведение сельского хозяйства. Добывать воду можно будет из почвы, нагревая ее до высоких температур.
Предполагается, что первые люди, которые переселятся на Марс, привезут запас продуктов на несколько лет вперед. Также будущие жители Красной планеты могут взять с собой определенные виды водорослей, которые быстро раз- множаются вне почвы. В перспективе на планете появятся специально оборудованные помещения, похожие на знакомые нам теплицы. Искусственный свет и питательные вещества, полученные из отходов (или привезенные с Земли), помогут выращивать в них самые разные продукты. Возможно, однажды каждый марсианин сможет разбить рядом с жилищем огород, оборудовать его и стать фермером.
Что надеть?
Атмосферные особенности планеты предъявляют определенные требования и к одежде, которую придется носить обитателям Марса.
NASA представило модель скафандра xEMU, в котором астронавт будет защищен от резких перепадов температур и высокого радиационного фона. Костюм рассчитан на восемь часов непрерывной работы и при этом в нем легко ходить и наклоняться, можно поднимать руки и даже прыгать.
В Массачусетском технологическом институте ведутся исследования системы биокостюма. Легкий материал, напоминающий компрессионную одежду, оснащен пружинообразными спиралями, которые сжимаются в ответ на тепло тела человека и активизируют волокна, которые «запоминают» форму тела человека. Костюм защищает астронавта в открытом космосе и повышает его силу и выносливость.
Менять или меняться
Задач по обустройству Марса предстоит выполнить достаточного много. Некоторые специалисты убеждены, что не все они в полной мере могут быть решены и, для того чтобы переселиться на Красную планету, видоизменять нужно не ее, а будущих обитателей.
По мнению заведующего лабораторией Института космических исследований РАН Максима Литвака, изменения в первую очередь затронут дыхательную систему человека — она или исчезнет вовсе, или модифицируется таким образом, что это отразится на лице марсианина. Глаза, например, могут стать очень узкими, чтобы иметь защиту от пылевых бурь. Возможно, люди с Марса обрастут шерстью, так как им придется поддерживать температуру тела.
Велика вероятность, что пониженная гравитация планеты приведет к изменению костной структуры ее обитателей. И если организм человека на Марсе попробует адаптироваться к новым условиям, то делать это он будет за счет уплотнения костей, что превратит людей в крепких карликов.
Палеонтолог Мэтью Скиннер предрекает марсианам и удлинение рук, ведь ими нужно будет заново учиться брать предметы, что станет сложнее в новых гравитационных условиях. Для устойчивости большие пальцы ног могут сдвинуться в сторону, и человек Марса по строению тела рискует стать похожим на орангутанга.
Также распространена теория о том, что в попытке выработать устойчивость к вредоносной радиации Марса, начнет активно проявляться защитный пигмент кожи. Поэтому не исключено, что все марсиане станут темнокожими или даже оранжевыми.
Фото на обложке: unsplash.com
Еще почитать по теме
