Вес марс планета: Ой! Страница не найдена :(

9 опасностей Марса, из-за которых может погибнуть незадачливый космонавт

30 декабря 2021Образование

Ядовитая пыль, смертельный холод и озлобленные товарищи — жизнь первых колонистов точно будет нелёгкой.

Поделиться

0

Илон Маск, любитель порассуждать о колонизации Марса, не сомневается: мероприятие будет непростым. Предприниматель не раз говорил^{C. Gohd. Elon Musk reminds us all that ‘a bunch of people will probably die’ going to Mars / Space, что во время освоения Красной планеты «погибнет куча людей», а первооткрыватели, вероятно, вообще никогда не вернутся на Землю. И, скорее всего, Маск недалёк от истины. Марс — это опасное место.}

1. Неудачная посадка

До Красной планеты сначала нужно долететь. А потом не разбиться при посадке. Последнее не так просто, как может показаться. На Марсе очень тонкая и неплотная атмосфера^{Mars Fact Sheet / NASA: её высота — всего 11,1 километра (у Земли — 118), а концентрация газа в ней примерно в 100 раз ниже, чем на нашей планете.}

Космическому аппарату будет сложно затормозить при посадке. Корабль первых колонистов не сможет рассчитывать на сопротивление воздуха или парашютную систему. Придётся использовать либо ракетные тормоза (а это дополнительное топливо), либо воздушные «подушки», из‑за которых судно несколько раз подскочит словно мяч.

На примере ровера Perseverance можно оценить, насколько тяжело «примарситься»

И если так сложно посадить однотонный<sup>Mars 2020/Perseverance / NASA Perseverance, что уж говорить о тяжёлых аппаратах с экипажем и грузом на борту. Колонистам, по словам экспертов из NASA, понадобится1. L. Grush. How You’ll Die On Mars / Popular Science
2. Mars is Hard. Here’s Why / NASA Houston We Have a Podcast примерно 20–40 тонн оборудования и припасов. Представьте, как подобная громадина набирает скорость в несколько тысяч километров в час, а потом разбивается в одном из марсианских кратеров. От космонавтов даже мокрого места не останется.</sup>

Пока инженеры не придумали, как посадить на Красной планете что‑то весом больше тонны. И даже если у них получится, никто не сможет гарантировать, что на практике всё пройдёт гладко.

Есть большая вероятность, что первые колонисты увидят Марс только в иллюминаторе, а затем погибнут. Достаточно сказать, что из 48 уже совершённых на Марс экспедиций только 21 закончилась^{Mars Exploration Program. Historical Log / NASA Science успешно. И это были небольшие автоматические аппараты, а не пилотируемые корабли.}

2. Низкое атмосферное давление и слабая гравитация

Без специального защитного костюма человек вряд ли сможет сделать больше пары шагов по поверхности Марса. Люди не приспособлены^{Mars Fact Sheet / NASA к местным условиям: притяжение и атмосферное давление на планете значительно слабее, чем на Земле. Последнее, например, в 100 раз ниже земного.}

Атмосфера Марса, заснятая космическим аппаратом «Викинг‑1», 1976 год. Фото: NASA / Wikimedia Commons

В условиях низкого давления некоторые вещества будут немедленно переходить из твёрдого состояния в газообразное. Из‑за этого процесса растворённые в нашей крови газы могут превращаться^{I. Klotz. Boiling Blood and Radiation: 5 Ways Mars Can Kill / Space в пузырьки, и та буквально «закипит». А через несколько секунд человек погибнет. Поэтому на Марсе придётся носить скафандр, который будет искусственно поддерживать давление изнутри.}

Паскаль Ли

Планетолог, сотрудник Исследовательского центра Эймса NASA

Представьте, что вы открыли банку кока‑колы. Так же будет шипеть ваше тело, пока вы не умрёте.

Кроме того, никто не знает, как притяжение Красной планеты, которое почти в три раза^{Mars Fact Sheet / NASA ниже земного, скажется на здоровье колонистов. Вполне возможно, первые жители Марса будут испытыватьThe Human Body in Space / NASA те же проблемы со здоровьем, что и космонавты в невесомости.}

Так, вероятно, что у колонистов атрофируются мышцы, снизится плотность костей, а жидкости не будут нормально растекаться по телу. Из‑за последнего, например, ослабнет зрение. Всё это, конечно, не смертельно, но космическим романтикам вряд ли будет приятно узнать, что очки — необходимый атрибут экспедиции на Марс.

3. Сама атмосфера

Она почти целиком (на 95%) состоит из углекислого газа, в ней совсем немного кислорода и водяного пара. Человек, оказавшийся на поверхности Марса без запаса воздуха, задохнётся^{I. Klotz. Boiling Blood and Radiation: 5 Ways Mars Can Kill / Space в течение нескольких минут.}

Так что любая разгерметизация или поломка скафандра будет смертельно опасна.

4. Холод

Марс в два раза^{M. Greshko. Planet Mars, explained / National Geographic дальше от Солнца, чем Земля. Поэтому на Марсе чертовски холодно: средняя температура составляетThe Planet Mars / NOAA National Weather Service -63 °С. Даже на полярной станции «Восток» в Антарктиде отметка держитсяСтанция «Восток» / Арктический и антарктический научно‑исследовательский институт на уровне -55 °С.}

Да, можно высадиться на экваторе Красной планеты, где температура может достигать +21 °С. Однако и эта райская погодка сохранится ненадолго. Из‑за слабой атмосферы поверхность Марса быстро нагревается под солнечными лучами, а потом так же быстро остывает. В итоге ночью температура может упасть^{I. Klotz. Boiling Blood and Radiation: 5 Ways Mars Can Kill / Space аж до -62 °С.}

Кроме того, из‑за атмосферы Марса скафандр будет активнее терять тепло. Даже в защитном костюме марсианские колонисты будут «остывать» быстрее, чем те, кто выходит в открытый космос.

Брет Дрейк

Заместитель главы отдела планирования исследовательских миссий NASA.

В вакууме скафандр напоминает термос. Но на Марсе он больше будет похож на чашку кофе, стоящую на кухонном столе: в ней жидкость остывает намного быстрее, чем в термосе.

Проще говоря, если кто‑то оказался снаружи станции в повреждённом скафандре, то замёрзнет. Если кто‑то не успел вернуться к ночи в жилой модуль, то замёрзнет. Если сломалась система жизнеобеспечения, то замёрзнут все.

5. Пыль

Мелкая (диаметр частичек — до 0,0015 миллиметра) абразивная пыль валяется^{M. T. Lemmonm. J. Wolffm. D. Smith et al. Atmospheric Imaging Results from the Mars Exploration Rovers: Spirit and Opportunity / Science под ногами и стоит в воздухе, забивается во все места и прилипает к поверхностям. А значит, может запросто попасть в жилой отсек, если кто‑то плохо закрыл шлюз или если последний спроектирован с ошибками.}

Самое неприятное, что марсианская пыль будет откладываться^{I. Klotz. Boiling Blood and Radiation: 5 Ways Mars Can Kill / Space в лёгких, если не защищать от неё органы дыхания с помощью скафандра или систем фильтрации воздуха в помещении. Минералы, содержащиеся в составе пыли, способны поражатьToxic Effects of Martian Dust on Humans / NASA Jet Propulsion Laboratory лёгкие и провоцировать рак. На Земле нечто подобное происходит у шахтёров, которые не пользуются респираторами.}

Так что если у колонистов не будет нормальной системы защиты от пыли, болезни лёгких прикончат их уже через несколько недель.

6. Пылевые бури

Температура на Марсе скачет очень сильно: как в течение дня, так и года. Из‑за этого на поверхности планеты периодически образуются^{K. Mersmann. The Fact and Fiction of Martian Dust Storms / NASA мощные пылевые бури.}

1 / 0

Пылевая буря на поверхности Марса. Фото: NASA / Mars Reconnaissance Orbiter

2 / 0

Марс до и во время бури. Фото: NASA / Wikimedia Commons

Потоки ветра со скоростью до 100 метров в секунду поднимают^{N. Mangold, D. Baratoux, O. Witasse et al. Mars: a small terrestrial planet / The Astronomy and Astrophysics Review огромное количество пыли и так создают завесу, которая на несколько недель скроет солнечный свет. Вязкая пыль заодно налипнет на солнечные батареи.}

В результате колонисты могут надолго остаться без источника энергии, от которого зависят системы жизнеобеспечения. Если те перестанут работать, марсиане умрут от холода или нехватки кислорода.

7.

Радиация

У Земли есть магнитное поле и озоновый слой, которые не пропускают большую часть вредных излучений. Мы можем не переживать, что радиация, которой в космосе полным‑полно, поджарит нас. У Марса магнитного поля почти нет, а атмосфера очень тонкая и разреженная, так что защиту от космического излучения не назовёшь выдающейся.

Сравнение уровней радиации на Земле и на Марсе. Изображение: NASA / JPL‑Caltech / SwRI / Wikimedia Commons

Специальный экранированный отсек может спасти от солнечной радиации, возникающей во время вспышек на Солнце. Однако ни один материал не способен полностью остановить космические лучи, которые испустили погибшие звёзды из других галактик. Такие потоки буквально прошивают любой предмет на своём пути. Например, неудачно подвернувшееся тело космического путешественника.

Из‑за радиации космонавты рискуют вообще не добраться до Марса. Полёт займёт от 6 до 10 месяцев — за это время можно как следует облучиться.

Но даже если сами космонавты спрячутся от излучения, его частицы могут повредить^{L. Tran. How NASA Prepares Spacecraft for the Harsh Radiation of Space / NASA оборудование, что тоже равносильно смерти. Современные инженеры и учёные далеко не всегда могут быть уверены, что их приборы выдержат бомбардировку субатомными частицами.}

NASA пытается решить^{L. Tran. How NASA Will Protect Astronauts From Space Radiation at the Moon / NASA эту проблему, но безопасная жизнь колонистам точно не гарантирована.}

8. Недостаток ресурсов

Поверхность Марса. Фото: NASA / JPL / Cornell / Wikimedia Commons

На Марсе будет сложно найти источник питьевой воды: даже та, что может быть под землёй, скорее всего, очень солёная^{NASA Mars Spacecraft Reveals a More Dynamic Red Planet / NASA Jet Propulsion Laboratory. Кислорода в достаточном количестве на планете тоже нет. Поэтому воздух, питьё и пищу колонистам придётся либо везти с собой, либо добывать на месте.}

Например, установить генератор кислорода^{MOXIE / NASA Science и вододобывающую станцию, разбить небольшую ферму. Так, растения дадут не только пищу, но и кислород. В теории они даже будут растиG. W. Wieger Wamelink, Joep Y. Frissel, Wilfred H. J. Krijnen et al. Can Plants Grow on Mars and the Moon: A Growth Experiment on Mars and Moon Soil Simulants / PLoS ONE в местной почве. Правда, мы не знаем, как на марсианскую картошку и капусту повлияет низкая гравитация и будут ли овощи съедобными: в марсианской почве и воде содержитсяJ. Wadsworth, C. S. Cockell. Perchlorates on Mars enhance the bacteriocidal effects of UV light / Scientific Reports много токсичных перхлоратов.}

С большой вероятностью колонистам будет не хватать жизненно необходимых припасов. А любая проблема, поломка или авария, например неурожай или крушение ракеты с генератором кислорода, обречёт покорителей Марса на мучительную смерть.

9. Другие колонисты

Как показывает^{The Humans To Mars Report 2016 / Explore Mars практика (например, на полярных станциях или в замкнутых комплексах), в тяжёлых условиях нервы могут сдаватьPeople in Antarctica / Australian Antarctic Program даже у хорошо подготовленных людей. Иногда конфликты случаются из‑за дурацких мелочей. Например, из‑за не поставленной на место кружки или книжных спойлеровCold‑Blooded: Scientist In Antarctica Accused Of Stabbing Colleague For Spoiling The Endings Of Books / CBS Los Angeles.}

Марсианские экспедиции будут длиться годами, а первопроходцы и вовсе могут остаться там до конца своих дней. Причём далеко не в райских условиях.

На Марсе не будет государств и законов. По крайней мере, на первых порах. Ведь посылать полицейских или других правоохранителей на далёкую планету будет сложно и экономически невыгодно.

Да, согласно Договору о космосе, каждое государство отвечает^{Outer Space Treaty / UN Office for Outer Space Affairs за действия своих граждан и компаний на других небесных телах. Но для колонистов их страна будет где‑то далеко — даже Землю не очень‑то видно. Поэтому Марс может стать новым Диким Западом, где колонист колонисту враг, а не товарищ.}

Читайте также 🚀🌠☠️

• 8 вещей, которые произойдут с человеческим телом в космосе
• Тайны Красной планеты: 12 фильмов и 2 сериала о Марсе и марсианах
• Ещё 10 заблуждений о космосе, в которые тоже стыдно верить
• Что произойдёт с вашим телом на разных объектах Солнечной системы

Радиус планеты Марс составляет ~0,5 радиуса Земли, а масса ее ~0,1 от .

.. — Учеба и наука

Ответы

28. 02.17

Михаил Александров Читать ответы

Андрей Андреевич Читать ответы

✔Олеся / Математика Читать ответы

Посмотреть всех экспертов из раздела Учеба и наука > Физика

Похожие вопросы

Решено

Найдите распределение сил токов и напряжений в цепи, изображенной на рисунке, если R1 = 3 Ом, R2 = 2 Ом, R3 = 4 Ом, а амперметр показывает 6 А. 3 Па. На сколько уменьшилась внутренняя энергия газа?

Пользуйтесь нашим приложением

16 интересных фактов о Марсе, которые заставят вас влюбиться в эту планету • ВсеЗнаешь.ру

Марс — четвертая планета от Солнца и вторая по величине планета Солнечной системы. Названный в честь римского бога войны, Марс также часто называют «Красной планетой» из-за его красноватого цвета. Марс — планета земного типа с тонкой атмосферой, состоящей в основном из углекислого газа.

Факт-1: Самая высокая гора-вулкан в Солнечной системе находится на Марсе – её название Олимп

Вид на гору Олимп на Марсе

Гора Олимп – это потухший вулкан на Марсе, расположенный в провинции Фарсида, высочайшая как по абсолютной, так и по относительной высоте гора Солнечной системы. Назван по имени горы Олимп в Греции, на которой, согласно мифам, обитали боги-олимпийцы.

Факт-2: Марс весит в 10 раз меньше чем Земля

Сравнение Земли и Марса

Марс — четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размеру планета Солнечной системы. Масса планеты составляет 10,7% массы Земли. Названа в честь Марса — древнеримского бога войны, соответствующего древнегреческому Аресу. Вес марса: 6.42×10²³ кг. Вес земли: 5.97×10²⁴ кг.

Факт-3: Год на Марсе равен 686,98 земным суткам

Для удобства марсианские сутки именуют «солами». Марсианский год равен 668,59 сола, что составляет 686,98 земных суток.

Факт-4: На русском языке спутники Марса Deimos и Phobos называются Страх и Ужас

Спутники Марса Deimos и Phobos

У планеты Марс есть два спутника: Фобос (греч. φόβος «страх») и Деймос (греч. δείμος «ужас»). Оба спутника вращаются вокруг своих осей с тем же периодом, что и вокруг Марса, поэтому всегда повёрнуты к планете одной и той же стороной.

Считается, что эти спутники являются захваченными астероидами и являются одними из самых маленьких естественных спутников в Солнечной системе.

Факт-5: На Марсе как и на Земле сезонный климат

Зима на Марсе

Климат на Марсе, как и на Земле, носит сезонный характер. По сведениям NASA, средняя температура здесь составляет -63 °C, а скорость ветра — 2-7 метров в секунду летом и 5-10 метров в секунду в холодный период года.

Факт-6: Пылевые бури на Марсе настолько сильные, что видны из космоса

Пылевая буря на Марсе

Чаще всего пылевые бури возникают весной и летом, когда атмосфера становится теплее. В это время замерзший углекислый газ на полюсах планеты испаряется и увеличивает плотность марсианской атмосферы и ее давление. Соответственно, пылевым частичкам уже не так сложно задержаться в воздухе планеты, как в холодные периоды.

В некоторых случаях пыль перемещается на многие десятки километров от места, где она поднялась в воздух.

Факт-7: На Марсе бывает иней и снег из углекислого газа

Иней и снег на Марсе

Иногда в атмосфере Марса образуются небольшие облака. И в это время возможны осадки в виде снега. Обычно этот снег состоит из углекислого газа.

Факт-8: На Марсе с 18 февраля 2021 г начал свою исследовательскую миссию марсоход Perseverance

Марсоход Perseverance

• Название миссии: Марс 2020
• Название марсохода: Perseverance (переводится как – Настойчивость)
• Основная задача: искать признаки древней жизни и собирать образцы горных пород и реголита (битые породы и грунт) для возможного возвращения на Землю.
• Запуск: 30 июля 2020 г.
• Посадка: 18 февраля 2021 г., Кратер Езеро, Марс.

Вертолет Mars Helicopter

Демонстрация технологии: Марсоход оснащен вертолетом Mars Helicopter, представляющим собой демонстрацию технологии, позволяющую впервые испытать полеты с двигателем в другом мире.

Факт-9: Состав команды миссии Марс 2020

Общее фото команды миссии Марс 2020

Команда Mars 2020 Perseverance состоит из ученых и инженеров, представляющих различные дисциплины, с международным участием из стран и организаций по всему миру.

В научную группу входят ведущие исследователи из США, Испании и Норвегии.

Факт-10: Полет на Марс займёт около 200 дней

Полет на Марс

По расчетам специалистов, работающих над миссией Mars One полет на Марс займёт около 200 дней.

Факт-11: Марс в прошлом мог быть покрыт жидкой водой

Русла рек на Марсе

Орбитальная станция «Марс-экспресс» обнаружила доказательства того, что в прошлом на Красной планете существовала разветвленная система бурных рек, пересохшие русла которых по сей день можно разглядеть в марсианских долинах.

Факт-12: Долины Маринер

Гигантская система каньонов на Марсе

Долины Маринер (Valles Marineris) — это обширная система каньонов на экваторе Марса. Его длина составляет 4200 километров, а глубина местами достигает 7 километров. На Земле он охватит весь Североамериканский континент и за его пределами.

Факт-13: Поиск жизни на Марсе начался еще в 19 веке

Поиск жизни на Марсе

О возможности существования жизни на Марсе люди размышляли веками из-за близости планеты и её сходства с Землёй. Поиск признаков жизни начался в XIX веке и продолжается по настоящее время.

Факт-14: Из всех планет Марс исследован больше остальных

Поверхность Марса

Факт-15: Пребывание на Марсе без скафандра приведет к мгновенной смерти

Человек на Марсе

Если снять скафандр на Марсе, то человека просто разорвет. Это произойдет из-за того, что давление на Марсе в 100 раз ниже Земного.

Факт-16: Марс больше всех подходит для колонизации

Так может выглядеть Колонизация Марса

Несмотря на все минусы, Марс больше всех подходит для колонизации.

Видео: Интересные факты о Марсе и красивые виды планеты

Презентация — Марс — загадочная красная планета (15 слайдов)

Слайд 1

Марс — загадочная красная планета
pptforschool. ru

Слайд 2

Самой большой загадкой для человечества остается все, что находится за пределами нашей планеты. Сколько неизведанного и неоткрытого таит в себе темный космос. Радует, что на сегодняшний день нам известна информация, пусть и не вся, про близлежащие планеты. Поговорим сегодня о Марсе.

Слайд 3

Марс – четвертая по счету планета, удаленная от Солнца и ближайшая к Земле. Этой планете приблизительно 4,6 миллиарда лет, как Земле, Венере и остальным планетам солнечной системы. Название планеты произошло от имени древнего римского и греческого бога войны — АРЕС. Римляне и греки ассоциировали планету с войной из-за ее сходства с кровью. Если смотреть на Марс с Земли, то эта планета красно-оранжевого цвета. Цвет планеты такой из-за обильного содержания в почве железных минералов.

Слайд 4

Физические характеристики Марса
Орбита и вращение планеты. Подобно остальным планетам солнечной системы, Марс вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите. Но его орбита более вытянута, чем орбита Земли и остальных планет. Наибольшее расстояние от Солнца до Марса — 249 230 000 км, наименьшее – 206 620 000 км. Продолжительность года — 687 земных суток. Продолжительность суток — 24 часа 39 минут и 35 секунды. Расстояние между Землей и Марсом зависит от позиции этих планет в своих орбитах. Оно может варьироваться от 54 500 000 км до 401 300 000 км. Марс ближе всего к Земле во время противостояния, когда планета находится в направлении, противоположном Солнцу. Противостояния повторяются каждые 26 месяцев в разных точках орбиты Марса и Земли.

Слайд 5

Физические характеристики Марса
Масса и плотность. Масса Марса составляет 6,42*1020 тонн, что в 10 раз меньше массы Земли. Плотность — около 3,933 грамм на кубический сантиметр, что составляет примерно 70 % от плотности Земли. Гравитационные силы. Вследствие меньшего размера и плотности планеты, сила тяжести на Марсе составляет 38% от силы тяжести Земли. Поэтому, если человек будет стоять на Марсе, то он будет чувствовать себя так, как будто его вес уменьшили на 62%. Или, если он уронит камень, то этот камень будет падать гораздо медленнее, чем такой же камень на Земле.

Слайд 6

Источниками получения информации о Марсе являются: расчеты, связанные с массой, вращением, плотностью планеты, знание свойств других планет, анализ марсианских метеоритов, упавших на Землю, а также данные собранные с научно-исследовательских аппаратов на орбите планеты. Вся эта информация дает возможность предполагать, что Марс, как и Земля, возможно, состоит из 3-х основных слоев: марсианская кора; мантия; ядро, состоящее, в основном, из железа.

Слайд 7

Поверхность Марса
Равнины. Большая часть поверхности состоит из плоских, низменных равнин, которые в основном расположены в северном полушарии планеты. Одна из таких равнин является самой низменной и относительно гладкой среди всех равнин солнечной системы. Такая гладкость, вероятно, была достигнута отложениями осадочных пород (крошечные частицы, которые оседают на дне жидкости), сформированных в результате нахождения воды в этом месте – что является одним из доказательств того, что когда-то на Марсе была вода.

Слайд 8

Поверхность Марса
Каньоны. Вдоль экватора планеты расположено одно из самых поразительных мест – система каньонов известная как долина Маринера, названная в честь космической научно-исследовательской станции «Маринера-9», которая первая обнаружила долину в 1971 году. Долина Маринера простирается с востока на запад и в длину составляет приблизительно 4000 км, что равно ширине континента Австралия. Ученые считают, что эти каньоны образовались в результате раскола и растяжения коры планеты, глубина в некоторых местах достигает 8-10 км.
долина Маринера

Слайд 9

Долина Маринера на Марсе. Фото с сайта astronet.ru

Слайд 10

Вулканы Марса
На Марсе расположен самый большой вулкан в солнечной системе – вулкан Olympus Mons (перевод с лат. Гора Олимп) высотой 27 км. Диаметр горы составляет – 600 км. Три других больших вулкана – горы Арсия, Аскреус и Повонис, расположены на огромном вулканическом нагорье, называемом Тарсис. Все склоны вулканов на Марсе постепенно повышаются, аналогично вулканам на Гавайях. Гавайские и Марсианские вулканы являются ограждающими, формирующиеся из извержения лавы. В настоящее время не найдено ни одного действующего вулкана на Марсе. Следы вулканического пепла на склонах других гор позволяют предположить, что раньше Марс был вулканически активным.

Слайд 11

вулкан Олимпус Монс (Olympus Mons)

Слайд 12

Климат и атмосфера Марса
Атмосфера. Атмосфера Марса разряжена, содержание кислорода в атмосфере составляет всего 0,13%, тогда как в атмосфере Земли — 21%. Содержания углекислого газа — 95,3%. К другим газам, содержащимся в атмосфере, относятся азот — 2,7%; аргон — 1,6%; окись углерода — 0,07% и вода- 0,03%. Атмосферное давление. Атмосферное давление на поверхности планеты составляет всего лишь 0,7 кПаскаль это 0,7% от атмосферного давления на поверхности Земли. При изменении сезонов атмосферное давление колеблется. Температура Марса. На больших высотах в районе 65-125 км от поверхности планеты температура атмосферы составляет -130 градусов по Цельсию. Ближе к поверхности средняя дневная температура Марса колеблется от -30 до -40 градусов. Прямо у поверхности температура атмосферы может сильно изменяться в течении дня. Даже в районе экватора поздно ночью она может достигать -100 градусов.

Слайд 13

Пылевые бури
Пылевая буря является наиболее впечатляющим погодным явлением на Марсе. Это закрученный ветер, который может за короткое время поднять пыль с поверхности, который выглядят как торнадо.
Образование больших пылевых бурь на Марсе происходит следующим образом: когда сильный ветер начинает поднимать пыль в атмосферу, эта пыль поглощает солнечный свет, тем самым согревая воздух вокруг себя. Как только поднимается теплый воздух возникает еще больший ветер, который поднимает еще больше пыли. В результате – буря становится еще сильнее.

Слайд 14

Есть ли жизнь на Марсе?
Ученые считают, что Марс имеет три основные составляющие необходимые для жизни: химические элементы, такие, как углерод, водород, кислород и азот, при помощи которых образуются органические элементы; источник энергии, который могут использовать живые организмы; вода в жидком виде.

Слайд 15

Есть ли жизнь на Марсе?
Исследователи предполагают: если когда-то на Марсе была жизнь, значит живые организмы могут существовать и сегодня. В доказательство они приводят следующие доводы: основные необходимые для жизни химические элементы, вероятно, присутствовали на планете на протяжении всей ее истории. Источником энергии могло служить солнце, а также внутренняя энергия самой планеты. Вода в жидком виде тоже могла существовать, раз на поверхности Марса обнаружены каналы, рвы и огромное количество льда, высотой более 1 м. Следовательно, вода и сейчас может существовать в жидком виде под поверхностью планеты. А это доказывает возможность существования жизни на планете.

Увидеть Марс и умереть. Как NASA со SpaceX будут доставлять людей на Красную планету

Первые миссии на Марс должны решить пять основных проблем, от которых будет зависеть дальнейшая колонизация планеты.

Related video

Человечеству предстоит преодолеть множество препятствий, прежде чем запустить первую пилотируемую миссию на Марс. Двумя основными игроками являются NASA и SpaceX, которые уже тесно сотрудничают в миссиях на МКС, пишет SciTechDaily.

Размер имеет значение

Фото: SpaceX

Самая большая проблема – это масса полезной нагрузки, необходимой для путешествия. Запуск в космос каждого килограмма – на вес золота. Масса полезной нагрузки обычно составляет лишь небольшой процент от общей массы ракеты-носителя.

Например, ракета «Сатурн V», которая запустила Apollo 11 на Луну, весила 3 тыс. тонн. Поэтому могла вывести лишь 140 тонн (5% от начальной стартовой массы) на низкую околоземную орбиту и 50 тонн (менее 2% от начальной стартовой массы) на Луну.

Жесткие требования к массе ограничивают размер корабля на Марс и его возможности в космосе. Каждый маневр требует затрат топлива для запуска ракетных двигателей, и это топливо в настоящее время необходимо брать с собой в космос.

План SpaceX состоит в том, чтобы его пилотируемый корабль Starship заправлялся в космосе с помощью отдельно запускаемого топливозаправщика. Это означает, что на орбиту можно вывести гораздо больше топлива.

Время имеет значение

Фото: NASA

Еще одна проблема, тесно связанная с топливом, касается времени.

Во время миссий без экипажа, космические корабли часто проходят по сложным траекториям вокруг Солнца. Они используют так называемые гравитационные маневры, чтобы эффективно достигать других планет и набирать достаточный импульс.

Такие маневры экономят много топлива, но могут затягивать миссии на годы. Подобный вариант не подходит для миссий с людьми.

И Земля, и Марс имеют (почти) круговые орбиты, и маневр, известный как переходная орбита Хомана, является наиболее экономичным способом перемещения между двумя планетами. Переходная орбита Хомана – это эллиптическая орбита, используемая для перехода между двумя круговыми орбитами разного радиуса.

Переходная орбита Хомана между Землей и Марсом занимает около 259 дней (от 8 до 9 месяцев), она возможна только каждые 2 года из-за разных орбит Солнца, Земли и Марса.

Космический корабль может достичь Марса и за более короткое время (SpaceX планирует за 6 месяцев), но для этого потребуется больше топлива.

Безопасная посадка

Приземление на Марс

Предположим, что космический корабль с экипажем успешно достигают Марса. Следующая задача – приземление.

Космические корабли, приземляющиеся на Земле, могут использовать сопротивление, возникающее при взаимодействии с атмосферой, чтобы замедлиться. Это позволяет аппарату безопасно приземляться на поверхность Земли (при условии, что он выдержит соответствующий нагрев).

Но атмосфера Марса примерно в 100 раз тоньше, чем на Земле. Это означает меньшее замедление, поэтому безопасная посадка без какой-либо помощи маловероятна.

Некоторые миссии приземляются с помощью «подушек безопасности» (миссия NASA Pathfinder), в это же время другие используют двигатели (миссия NASA Phoenix). Последний вариант требует больше топлива.

Жизнь на Марсе

Фото: NASA

Марсианский день длится 24 часа 37 минут, но на этом сходство Красной планеты с Землей заканчивается.

Тонкая атмосфера Марса означает, что он не может удерживать тепло также хорошо, как и Земля. Поэтому марсианская погода характерна резкими перепадами температуры в течение дня и ночи.

Максимальная температура на Марсе составляет 30 градусов по Цельсию, что звучит довольно приемлемо, но минимальная температура опускается до –140 градусов по Цельсию, в это же время средняя температура составляет – 63 градуса по Цельсию. Для сравнения, средняя температура зимой на Южном полюсе Земли составляет около -49 градусов по Цельсию.

Поэтому придется крайне избирательно подходить к выбору места для базы на Марсе и того, как обеспечивать приемлемую температуру в ночное время.

Гравитация на Марсе составляет 38% от земной, но воздух в основном состоит из углекислого газа с несколькими процентами азота. Поэтому марсианским поселенцам придется построить базу с восполняющимися запасами кислорода.

SpaceX планирует совершить несколько грузовых рейсов, включая доставку частей критически важной инфраструктуры, таких как теплицы, солнечные батареи, а также объект для производства топлива. Последний позволит астронавтам возвращаться обратно на Землю.

Дорога домой

Фото: NASA

Последняя задача – благополучное возвращение на Землю.

Apollo 11 вошел в атмосферу Земли со скоростью около 40 тыс. км/ч, что чуть ниже скорости, необходимой выхода с орбиты Земли.

Космические аппараты, возвращающиеся с Марса, будут входить в атмосферу со скоростью от 47 тыс. км/ч до 54 тыс. км/ч, в зависимости от используемой орбиты для возращения.

Они могут замедлиться на низкой орбите вокруг Земли примерно до 28 800 км/ч, прежде чем войти в атмосферу планеты, но для этого снова потребуется дополнительное топливо.

Если корабль просто войдет в атмосферу, конечно, он замедлится. Но в таком случае, необходимо убедиться, что астронавты не погибнут от чрезмерной нагрузки или сильного нагрева.

К Красной планете отправился первый марсоход для поиска жизни и вертолёт

30 июля 2020
14:53

Анатолий Глянцев

Главной задачей нового марсохода станет поиск следов жизни.

Иллюстрация NASA/JPL-Caltech.

В составе миссии «Марс-2020» на Красную планету отправился первый марсианский вертолёт.

Иллюстрация NASA/JPL-Caltech.

Сегодня, 30 июля 2020 года, стартовала миссия Mars-2020, главная цель которой – поиск следов жизни на Красной планете. Также исследователи рассчитывают провести лётные испытания первого марсианского вертолёта и собрать образцы грунта для последующей доставки их на Землю.

Сегодня, 30 июля 2020 года, стартовала миссия Mars-2020, главная цель которой – поиск следов жизни на Красной планете. Также исследователи рассчитывают провести лётные испытания первого марсианского вертолёта и собрать образцы грунта для последующей доставки их на Землю.

Основной аппарат миссии – ровер Perseverance («Настойчивость»). Именно он несёт на борту все приборы для изучения планеты. Вместе с ним в космос отправился вертолёт Ingenuity («Изобретательность»). Это первый аппарат тяжелее воздуха, которому предстоят полёты в атмосфере другой планеты.

Планируется, что посадочный модуль с ровером и вертолётом в феврале 2021 года примарсится в кратере Езеро. Исследования с орбиты показали, что миллиарды лет назад там было озеро и дельта реки. Учёные полагают, что в геологических отложениях этих мест могли сохраниться следы живых организмов, и задача миссии – их найти.

Настойчивость в поисках жизни

По своим размерам Perseverance напоминает марсоход Curiosity («Любопытство»), севший на Красную планету в 2012 году и благополучно работающий по сей день. Габариты «Настойчивости»: примерно три метра в длину, 2,7 метра в ширину и 2,2 метра в высоту (не считая роботизированной руки). Его масса составляет 1025 килограммов, то есть он на 126 килограммов тяжелее Curiosity.

Разработчики позаимствовали у «Кьюриосити» много технических решений, например, плутониевый источник энергии. Использование проверенных технологий облегчило разработку нового ровера и снизило риски, что что-то пойдёт не так.

Однако научная «начинка» Perseverance не имеет аналогов. Его приборы помогут изучить химический и минералогический состав марсианского грунта подробнее, чем когда-либо в истории межпланетных миссий.

Особое внимание уделяется поиску химических следов жизни. Curiosity к этому не очень приспособлен, и, хотя он тоже сел в район древнего озера, астробиологи не смогли в полной мере воспользоваться такой удачей. Теперь у них будет шанс наверстать упущенное. Но даже если марсоход не найдёт следов возможной былой биосферы, беспрецедентно подробное изучение марсианского грунта станет прорывом само по себе.

Кроме того, новый ровер несёт 19 (!) камер, которые будут получать самые разнообразные снимки, от детальных фотографий небольших образцов до панорам пейзажа.

Также Perseverance имеет метеорологические приборы. Они будут измерять температуру, атмосферное давление, скорость и направление ветра, содержание водяного пара в «воздухе», форму и размер частиц пыли.

Наконец, марсоход оснащён радаром, который будет сканировать марсианские недра с разрешением до сантиметра.

Технологии будущего

Миссия «Марс-2020» предполагает не только изучение Красной планеты, но и отработку нескольких важных технологий.

Прежде всего это, конечно, испытания вертолёта Ingenuity. Вести.Ru подробно рассказывали о нём. Напомним, что это дрон массой 1,8 килограмма с размахом лопастей винта 1,2 метра. Научных приборов на нём нет, его задача – доказать, что на Марсе в принципе могут летать вертолёты. Если всё пройдёт удачно, он может проложить дорогу целой когорте аппаратов, изучающих Красную планету с воздуха.

Кроме того, Perseverance несёт на борту прибор, предназначенный для получения кислорода из углекислого газа (последний составляет более 95% атмосферы Марса). Эта технология впервые будет испытана на Красной планете. В будущем же она, вероятно, будет снабжать марсианских колонистов кислородом для дыхания.

Также инженеры планируют опробовать новую технологию управления посадкой. Посадочный модуль самостоятельно определит свои координаты и скорректирует траекторию, чтобы сесть точно в заданный район.

Более самостоятельным станет и ровер. Благодаря новой интеллектуальной системе управления он будет меньше нуждаться в командах операторов, чем его предшественники.

Учитывая, что радиосигнал с Земли до Марса добирается несколько минут, ручное управление аппаратом делает последний медлительным. Повышенная автономность «Настойчивости» позволит марсоходу тратить время не на ожидание команды, а на сбор научных данных.

В составе миссии «Марс-2020» на Красную планету отправился первый марсианский вертолёт.

Иллюстрация NASA/JPL-Caltech.

Бандероль на Землю

И, наконец, одна из важнейших задач миссии – подготовка образцов грунта для последующей доставки на Землю. Марсоход будет бурить небольшие скважины, извлекать из них тонкие каменные стержни (керны) и помещать их в специальные контейнеры. Этот драгоценный груз будет дожидаться своего часа в подходящем месте.

Планируется, что в 2026 году будет запущен аппарат, который сядет на Марс, подберёт заботливо подготовленные образцы и стартует к Земле. В 2031 году они должны попасть в руки исследователей.

Это станет принципиальным прорывом. Вместо ограниченного числа небольших инструментов, которые можно втиснуть на марсоход, к услугам учёных будет весь богатейший арсенал земных лабораторий, который к тому же постоянно пополняется. К слову, изучение лунного грунта, доставленного на Землю «Аполлонами», приносит новые открытия до сих пор.

Напомним, что ранее в этом же месяце стартовала первая арабская и первая китайская марсианская миссия.

наука
космос
астрономия
Марс
Солнечная система
NASA
новости

Марс — Зачарованное обучение

Содержание

• Что такое Марс?
• Поверхность Марса
• Размер
• Планетарная композиция
• Масса и гравитация
• Продолжительность дня и года на Марсе
• Орбита Марса
• Атмосфера
• Диапазон температур
• Луны Марса
• Посещение космического корабля
• Лицо на Марсе
• Открытие Марса
• Имя и символ Марса

Что такое Марс?

Марс, красная планета, является четвертой планетой от Солнца и самой похожей на Землю планетой в нашей Солнечной системе. Он примерно вдвое меньше Земли, имеет сухую каменистую поверхность и очень разреженную атмосферу.

Поверхность Марса

Проекция Марса Моллвейде, сделанная из четырех снимков, сделанных космическим телескопом Хаббл в 1999 году. В левом верхнем углу возле полюса виден шторм.

Поверхность Марса сухая, каменистая и в основном покрыта богатой железом пылью. В северном полушарии есть низменные равнины, но южное полушарие усеяно ударными кратерами. Земля промерзла; эта вечная мерзлота простирается на несколько километров.

Гора Олимп, самый большой вулкан на Марсе; это, пожалуй, самый большой вулкан в Солнечной системе. Его высота составляет 17 миль (27 км), а ширина — более 320 миль (520 км). Считается вымершим.

Северный и южный полюса Марса покрыты ледяными шапками, состоящими из замороженного углекислого газа и воды.

Ученые давно думали, что сейчас на поверхности Марса нет жидкой воды, но недавние фотографии с Марса указывают на то, что вблизи поверхности может быть некоторое количество жидкой воды. На поверхности Марса есть множество свидетельств влияния древних водных путей на ландшафт; есть древние, пересохшие реки и озера с огромными притоками и оттоками. Эти каналы, вероятно, были вызваны катастрофическим наводнением, которое быстро разрушило ландшафт.

Ученые считают, что большая часть воды на Марсе замерзла на суше (в виде вечной мерзлоты) и замерзла в полярных ледяных шапках.

Г. Скиапарелли был итальянским астрономом, который впервые нанес на карту Марс (в 1877 г.) и обратил внимание на сеть «каналов» (по-итальянски каналы или каналы) на Марсе. Позже выяснилось, что эти «каналы» сухие и вовсе не являются каналами. Марсианский ударный кратер (кратер Скиапарелли, 461 км = 277 миль в диаметре) и полушарие Марса были названы в честь Скиапарелли.

Размер

Диаметр Марса составляет около 4 222 миль (6790 км). Это 53% (чуть больше половины) диаметра Земли.

Планетарный состав

Кора и поверхность

Поверхность Марса состоит в основном из богатых железом базальтовых пород (магматических пород). Марс имеет тонкую кору, похожую на земную.

Мантия

Силикатная порода, вероятно более горячая, чем земная мантия на соответствующих глубинах.

Ядро

Ядро, вероятно, состоит из железа и сульфидов и может иметь радиус 800-1500 миль (1300-2400 км). Больше станет известно, когда будут получены и проанализированы данные будущих миссий на Марс.

Масса и гравитация

Масса Марса составляет примерно 6,42 х 10 ²³ кг. Это 1/9 массы Земли. Человек весом 100 фунтов на Марсе будет весить 38 фунтов.

Продолжительность дня и года на Марсе

Каждый день на Марсе длится 1,03 земных дня (24,6 часа). Год на Марсе длится 687 земных дней; именно столько времени требуется Марсу, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца.

Орбита Марса

Марс находится в 1,524 раза дальше от Солнца, чем Земля. В среднем он находится на расстоянии 141,6 миллиона миль (227,9 миллиона км) от Солнца. Его орбита очень эллиптическая; Марс имеет самый высокий эксцентриситет орбиты среди всех планет Солнечной системы, кроме Плутона.

Атмосфера

Марс имеет очень тонкую атмосферу. Он состоит из 95 % углекислого газа (CO2), 3 % азота и 1,6 % аргона (кислород отсутствует). Атмосферное давление составляет лишь небольшую часть от земного (около 1% земного атмосферного давления на уровне моря) и сильно меняется в течение года.

На северном и южном полюсах имеются большие запасы замороженного углекислого газа. В теплое время года в каждом полушарии полярная шапка частично тает, выделяя углекислый газ. В холодное время года в каждом полушарии полярная шапка частично промерзает, захватывая атмосферный углекислый газ.

Атмосферное давление сильно меняется от сезона к сезону; глобальное атмосферное давление на Марсе зимой (в северном полушарии) отличается на 25% (воздуха меньше, в основном углекислый газ), чем летом. В основном это связано с очень эксцентричной орбитой Марса; Зимой Марс примерно на 20% ближе к Солнцу, чем летом. Из-за этого северная полярная шапка поглощает больше углекислого газа, чем южная полярная шапка спустя полмарсианского года.

Время от времени в атмосфере Марса появляются облака. Большинство этих облаков состоят из кристаллов льда углекислого газа или, реже, из кристаллов замерзшей воды.

В атмосфере Марса взвешено множество мелких частиц пыли. Эти частицы (которые содержат много оксида железа) поглощают синий свет, поэтому небо кажется немного голубым и имеет цвет от розового/желтого до цвета ириски.

Температурный диапазон

Средняя температура поверхности Марса составляет -81 ° F (-63 ° C). Температура колеблется от высокой 68 ° F (20 ° C) до низкой -220 ° F (-140 ° C). Марс намного холоднее Земли.

Луны Марса

Марс имеет 2 крошечных спутника, Фобос и Деймос. Вероятно, это были астероиды, выброшенные на орбиту вокруг Марса.

Посещение космического корабля

Mariner 4 был первым космическим кораблем, посетившим Марс (в 1965 году). Два космических корабля «Викинг» приземлились в 1976 году. Mars Pathfinder приземлился на Марсе 4 июля 1997 года, транслируя фотографии. Чтобы узнать больше о марсианских миссиях, нажмите здесь.

Лицо на Марсе

Эта фотография марсианской области Cydonia Mense была сделана NASA Mars Global Surveyor в 1998. Это случайное выравнивание горных пород и других геологических образований, которое с этого ракурса выглядит как человеческое лицо.

Открытие Марса

Марс известен с древних времен.

Имя и символ Марса

Это символ планеты Марс.

Марс был назван в честь римского бога войны.

«Марсианская книга для первых читателей»

«Марсианская книга». Книга для первых читателей: Распечатайте страницы этой «Марсианской книги». Вырежьте каждую страницу. Скрепите страницы вместе, затем раскрасьте страницы

Mars Book для беглых читателей

Mars Book, книга для беглых читателей: Распечатайте страницы этой Mars Book. Вырежьте каждую страницу. Скрепите страницы вместе, а затем раскрасьте их.

Напишите десять фактов о Марсе

Напишите десять фактов о Марсе (плюс один факт, который вы хотели бы изменить) на этом листе для печати.

Марс Распечатка/Раскраска

Раскраска о Марсе для распечатки.

Викторина о Марсе

Введение в астрономические исследования в Интернете — Викторина о Марсе

Головоломка «Марс» — Астрономия с увеличением

Головоломка «Марс» — Расшифруйте астрономическую картинку, отвечая на вопросы.

Упражнение «Закрытие Марса»

Используйте слово «банк», чтобы заполнить пробелы в этом упражнении «Закрытие Марса». Это рабочий лист для печати.

Написание планетарного отчета плюс рубрика

Написание планетарного отчета плюс рубрика: как написать хороший планетарный отчет.

Как мы выберемся с Марса?

Инженеры НАСА должны будут спроектировать космический корабль, способный выжить в суровом климате красной планеты, как недавно показано в Марсианин .

Фотография Twentieth Century Fox

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Когда инженеры НАСА смотрят на Марс, они видят венерианскую мухоловку размером с планету.

Он заманивает нас обещанием научных открытий, но как только мы приземлимся, гравитация и суровый климат сговорятся, чтобы мы застряли на поверхности.

И это не вариант. Если Марсианин содержит один урок для исследования космоса в реальной жизни, так это то, что общественность не потерпит траты миллиардов долларов только на то, чтобы оставить астронавтов в затруднительном положении в другом мире. Возможно, самая важная часть любого плана НАСА по посещению красной планеты — это выйти из нее.

Космический корабль Mars Ascent Vehicle (MAV), который НАСА построит для выполнения своей задачи, представляет собой серьезную инженерную задачу. При полной загрузке топливом он слишком тяжел для запуска с Земли и благополучной посадки на Марсе.

Вместо этого транспортное средство должно быть предварительно собрано и отправлено на красную планету — за много лет до прибытия астронавтов — где оно будет производить собственное топливо, выжимая его из разреженной марсианской атмосферы.

И после этого? MAV должен быть построен достаточно прочным, чтобы оставаться полностью работоспособным, несмотря на сильные пыльные бури и наказание ультрафиолетовым излучением. Когда тесное транспортное средство, наконец, взлетит, оно должно поддерживать астронавтов в течение нескольких дней, пока они маневрируют, чтобы встретиться с орбитальным кораблем, который, наконец, доставит их домой.

Mars Ascent Vehicle будет миссией внутри миссии: космический корабль с экипажем, выведенный на орбиту с поверхности чужой планеты.

И есть только один шанс сделать это правильно.

Перевозим все наши вещи

Миссия на Марс станет первым караваном человечества в дальнем космосе. Для доставки астронавтов и их груза на красную планету может потребоваться до пяти отдельных космических кораблей.

Часть этого груза может быть разбита на более мелкие компоненты, а затем собрана астронавтами по прибытии. Не то, что МАВ. «Вы не хотите быть на Марсе, пытаясь прикрутить двигатели, в своем скафандре, по сути, в рукавицах в пыльной среде», — говорит Мишель Ракер, системный инженер Космического центра имени Джонсона НАСА.

Говоря языком НАСА, это делает MAV «крупнейшим неделимым элементом полезной нагрузки» миссии, вес которого оценивается в 18 тонн. На сегодняшний день самым массивным объектом, который мы отправили на поверхность Марса, является однотонный марсоход Curiosity.

Посадить объект на Марс, особенно тот, который весит несколько тонн, не так просто, как посадить его на Землю, где капсула фактически падает с неба, полагаясь на то, что атмосфера снизит скорость ее спуска.

На Марсе, где воздух в одну сотую толще земного, «атмосферы достаточно, чтобы быть занозой в заднице, но недостаточно, чтобы сделать что-то полезное для вас», — говорит Ракер. Или, другими словами, это сожжет вас, но не сильно замедлит.

Вот почему НАСА разрабатывает такие технологии, как гиперзвуковой надувной аэродинамический замедлитель — массивный конусообразный надувной теплозащитный экран, который также будет действовать как тормозная система.

Щит раскрывается при входе в марсианскую атмосферу, замедляя посадочный модуль с гиперзвуковой до просто сверхзвуковой скорости. В этот момент запускались ракетные двигатели для управляемой посадки.

Вот какие математические расчеты сделал бы астронавт Марк Уотни, чтобы все заработало: при посадке будет сожжено от пяти до семи тонн топлива. Когда придет время взлетать с поверхности Марса, MAV потребуется 33 тонны топлива, чтобы вырваться из-под гравитации красной планеты, прорваться через ее атмосферу и безопасно доставить астронавтов и их научный груз на орбиту, где они смогут встретиться. и состыковаться с их машиной для возвращения на Землю.

И это слишком много, чтобы отправлять вперед. Топливо нужно будет производить на Марсе.

Жизнь за счет земли

Если у экспедиций на красную планету есть шанс на успех, они должны жить за счет земли.

Производя топливо на Марсе, НАСА может уменьшить первоначальную массу полезной нагрузки на несколько тонн. И после завершения первой миссии оборудование можно оставить на Марсе, чтобы оно служило зарождающейся инфраструктурой для расширенных объектов по переработке не только топлива, но также воды и воздуха для будущих исследователей.

Двигатели MAV будут работать на метане и жидком кислороде. Все ингредиенты, необходимые для производства этого топлива — углерод, водород и кислород — можно найти на красной планете, если знать, где искать.

Теоретически кислород можно извлекать из марсианской атмосферы, которая на 95 процентов состоит из углекислого газа (CO2), а также из жидкой и замерзшей воды (h30), погребенной под поверхностью. Оставшийся углерод и водород будут объединены для получения жидкого метана.

Надувной щит сработает, когда марсианское транспортное средство и его посадочный модуль войдут в марсианскую атмосферу.

Иллюстрация предоставлена ​​НАСА

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Бурение на воду, однако, добавит нежелательный элемент неопределенности в и без того сложную миссию. Раскопки и обработка намного сложнее, чем просто взять атмосферу с Марса. «Другая проблема с производством топлива из подземной воды заключается в том, что оно заставляет вас приземляться там, где есть вода, — говорит Ракер. Если вам нужно копать и «вы приземляетесь где-нибудь, где оказывается, что вы находитесь на вершине скалы, тогда все ставки сняты», — говорит она.

Если водород не будет извлекаться из марсианской воды, то план Б будет заключаться в отправке полезной нагрузки водорода на Марс в качестве исходного сырья для производства метана. Но для начальной миссии эта идея также не рассматривается. Хотя водород не тяжелый, для его хранения требуются большие резервуары, которые занимают много драгоценного места.

«У нас есть проект спускаемого аппарата; наверху у него есть платформа», — говорит Тара Полсгроув, аэрокосмический инженер из Центра космических полетов имени Маршалла НАСА. «Сейчас MAV занимает большую часть места на этой палубе. Там не так много места для водородного бака».

Инженеры НАСА смогли разместить резервуары с водородом, сделав МЛА выше, а не шире. Но увеличение высоты космического корабля — это сценарий, которого они хотели бы избежать. Они обеспокоены тем, что если транспортное средство слишком высокое, существует больший риск его опрокидывания после приземления.

И, как говорит Ракер, более высокий MAV может стать тяжелым физическим бременем для астронавтов. Если один или несколько из них выйдут из строя во время миссии, то карабкаться по высокой лестнице — это последнее, чего они хотят. Легкий доступ должен быть высоким приоритетом.

Таким образом, текущий план предусматривает отправку корабля-носителя, полностью загруженного жидким метаном и оснащенного химическим заводом, который будет производить жидкий кислород из марсианской атмосферы.

Ожидается, что этот процесс займет от одного до двух лет. Когда баки MAV будут заполнены, человеческий экипаж будет отправлен на Марс, уверенный в том, что их ждет заправленный газом автомобиль, чтобы вернуть их в космос.

Но инженеры НАСА не будут готовы вешать баннеры «Миссия выполнена». «Одна из проблем заключается в том, что мы используем криогенное топливо, — говорит Ракер. «После того, как вы сделаете свое топливо на Марсе, вы должны держать его в холоде в течение пары лет, прежде чем использовать его, чтобы оно не выкипело».

«У нас есть топливо, и прямо сейчас у нас нет клапанов с нулевой утечкой», — добавляет Полсгроув. «Вы должны подумать об этом, поэтому мы уделяем приоритетное внимание развитию технологий в области клапанов с малыми утечками».

В более широком смысле инженеры обеспокоены тем, что время не на их стороне. Для производства топлива MAV потребуется от одного до двух лет. Затем человеческая команда проведет от 200 до 350 дней в путешествии на Марс, а затем исследует красную планету, которая может длиться до 500 дней.

Сложите все вместе, и это означает, что MAV должен оставаться в рабочем состоянии и готовым к взлету в течение целых четырех лет после его первоначальной посадки на Марс. «Он находился в марсианской среде, — говорит Ракер. «Он лежит в пыли. Интенсивное УФ-излучение. Как выглядит ваша садовая мебель после того, как она так долго стоит на улице? Это на Земле, где он защищен значительно лучше, чем там».

Приготовься!

Среди многих вопросов, которые инженеры должны учитывать при проектировании MAV, одним из наиболее важных является «Во что будут одеты астронавты?»

«Вы видели снимки с космической станции, — говорит Ракер. «Они тусуются в шортах и ​​футболках. Когда вы находитесь в стабильном полете с большим транспортным средством, вам это сойдет с рук. В подъемной машине больше некуда идти. Если ты где-нибудь проделаешь в нем дырку, тебе лучше быть в костюме.

Но какой костюм? Те, что будут носить астронавты во время исследования поверхности Марса — костюмы для работы в открытом космосе — тяжелые и громоздкие. Если бы астронавты носили их на борту MAV, инженерам пришлось бы увеличить размер кабины.

А еще есть проблема с марсианской пылью, которая будет прилипать к костюмам. Это не те вещи, которые астронавты должны приносить домой без надлежащих протоколов планетарной защиты.

Ракер считает, что лучшим решением будет оставить громоздкие скафандры на Марсе, где будущая миссия сможет разобрать их на запчасти. Вместо этого уходящие астронавты надевали костюмы для «внутрикорабельной деятельности» (IVA) — те пухлые оранжевые наряды, которые экипаж шаттла носил на борту своего космического корабля во время запуска и входа в атмосферу.

Костюмы IVA легче и немного более гибкие. И их можно защитить от пыли, ограничив их воздействие «наружной» марсианской среды. Астронавты покидали свою среду обитания и садились в вездеход через стыковочный порт. Находясь в марсоходе, они переодеваются в свои элегантные чистые костюмы IVA и едут к MAV, в который они входят через специально сконструированный герметичный туннель.

Скафандры, которые астронавты будут носить на поверхности Марса, слишком громоздки для полета на орбиту. Вместо этого они наденут костюмы «внутриавтомобильной активности».

Фотография Роберта Марковица, НАСА/Космический центр Джонсона

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Недостаток туннеля на Марсе в том, что он увеличивает вес оборудования, которое будет использоваться только один раз. Ракер, однако, считает, что туннель можно использовать и в других целях.

«Я смотрю на это как на крутую вещь, — говорит она. «Теперь, вместо большой, отдельной среды обитания, вы, возможно, можете взять меньшие среды обитания и использовать туннель, чтобы соединить их вместе… Добавлять новый элемент никогда не бывает хорошо, но если это элемент, который решает много проблем, то это может быть преимуществом».

Дорога домой

Наконец, пора идти.

Интерьер MAV будет спартанским, чтобы минимизировать вес. Это космическое такси с односторонним движением, а не среда обитания. На самом деле, инженеры могут даже не включать сиденья — в этом случае астронавты будут стоять на протяжении всего полета.

Подъем на ракете продлится семь минут. Но путешествие на этом не заканчивается. Астронавтам нужно будет сжечь больше топлива, чтобы выйти на орбиту, которая позволит им встретиться и состыковаться с возвращающимся на Землю кораблем (ERV).

Это означает, что астронавты могут находиться на борту спускаемого аппарата до 43 часов, если предположить, что ERV находится на «орбите одного солнца» — эллиптической орбите на высоте от 155 до 21 000 миль над поверхностью Марса. Но, по словам Ракера, это остается нерешенной проблемой среди планировщиков марсианской миссии.

«Ребята, работающие в космосе, хотят, чтобы эта большая, толстая транзитная среда обитания была как можно выше», — говорит она. «Они не хотят погружаться в гравитационный колодец Марса. Им бы очень хотелось остаться на уровне пяти или десяти солей и заставить подъехать к нему подъемную машину».

Проблема в том, говорит Рукер, что для более длительного пребывания на борту MAV потребуются дополнительные средства.

«Ты можешь оставаться в скафандре, и ты можешь обходиться без горячего супа и ванной сорок три часа, наверное», — говорит она. «Но вы начинаете затягивать три дня, или пять дней, или семь дней, вы должны начать добавлять все эти вещи, и это увеличит размер подъемного аппарата».

После того, как стыковка, наконец, завершена, и экипаж и груз переданы космическому кораблю, который доставит их на Землю, MAV отделяется и выполняет окончательный маневр утилизации, выводя его на орбиту, которая не будет мешать будущим марсианским миссиям: позорный конец для небольшого космического корабля, который сыграет ключевую роль в истории человечества.

Следуйте за Марком Штраусом на Twitter

Как марсоход НАСА Curiosity взвешивал гору на Марсе

Наука|Как марсоход НАСА Curiosity взвешивал гору на Марсе

https://www.nytimes/1019 /31/science/mars-curiosity-rover-mount-sharp.html

Реклама

Продолжить чтение основного сюжета

С небольшой технической импровизацией ученые выяснили, что коренная порода горы Шарп оказалась менее плотной, чем ожидалось.

Автопортрет, сделанный марсоходом НАСА Curiosity в июне 2018 года в кратере Гейла, в центре которого находится гора Шарп, холм высотой 3,4 мили. 31, 2019

Гора на Марсе, почти такая же высокая, как Денали на Аляске, кажется удивительно легкой, сообщили ученые в четверг.

Уже более четырех лет марсоход НАСА Curiosity исследует гору Шарп, расположенную в древнем метеоритном кратере, известном как Гейл, и возвышающемся более чем на три мили. Теперь измерения крошечных изменений силы тяжести, записанные марсоходом по мере его подъема, могут помочь решить вопрос о том, как образовалась гора.

Официальное название горы Эолис Монс, но ученые миссии дали ей прозвище в честь Роберта П. Шарпа, эксперта по Марсу, который умер в 2004 году. книга по истории марсианской геологии. Это было одной из причин, побудивших НАСА выбрать место для миссии Curiosity, приземлившейся на Марсе в 2012 году.

Но осадочные породы обычно образуются на дне озер и океанов, а не на вершинах гор.

Некоторые ученые предположили, что кратер Гейла шириной 96 миль когда-то был озером, которое медленно заполнялось до краев осадками, которые затем были унесены ветром, оставив гору Шарп. Другие предположили, что частицы прилетели из других частей планеты и скопились в центре кратера в форме горы.

[ Подпишитесь, чтобы получать напоминания о космических и астрономических событиях в вашем календаре . ]

В новом исследовании, опубликованном в четверг в журнале Science, гравитационные измерения показали, что породы под Curiosity не твердые, а пористые, что снижает их плотность. Это открытие предполагает, что кратер никогда не был полностью заполнен отложениями, потому что пористые породы не были бы достаточно прочными, чтобы выдержать весь вес без сжатия.

Этот вывод согласуется с представлением о том, что обе гипотезы о формировании горы Шарп частично верны, сказал Ашвин Р. Васавада, ученый проекта миссии и автор научной статьи. Его дно может состоять из вырезанных озерных отложений, а верхняя часть могла образоваться из принесенных ветром частиц.

«Эта идея набирает силу, — сказал доктор Васавада.

Вид на гору Шарп, сделанный Curiosity в январе 2018 года. Фото… NASA/JPL-Caltech/MSSS, через Associated Press о состоянии вездехода. Это эффективно добавило к Curiosity новый научный инструмент спустя годы после того, как марсоход приземлился на Марсе.

Мозговой штурм исходил от Кевина В. Льюиса, профессора наук о Земле и планетах Университета Джона Хопкинса и члена миссионерской группы. Он понял, что современные устройства, такие как смартфоны, имеют чипы, измеряющие силы ускорения. Вот как iPhone знает, как поворачивать экран в зависимости от того, держите ли вы его вертикально или горизонтально.

Датчик такого типа, известный как акселерометр, может измерять изменения силы тяжести. На Земле геологи используют вариации гравитации, чтобы исследовать подземные объекты, такие как разломы при землетрясениях и залежи руды. «Не было бы дико, если бы у нас было что-то подобное на Марсе?» сказал доктор Льюис, ведущий автор научной статьи.

Потом он понял, что на Марсе действительно есть акселерометры. Марсоход Curiosity использовал такие устройства для отслеживания наклона транспортного средства при его движении по поверхности.

Эти измерения позволили зафиксировать силу гравитации на Curiosity. «К счастью, инженеры уже получили идеальный набор данных, практически с самого первого дня», — сказал он.

Поскольку датчики не предназначались для целей доктора Льюиса, данные были «довольно зашумлены», сказал он. «Данные будут довольно сильно прыгать изо дня в день».

После калибровки измерений и усреднения вариаций исследователи обнаружили, что гравитация действительно немного уменьшилась, когда Curiosity поднялся на высоту около 1000 футов. Но это было меньше, чем можно было бы измерить, если бы Curiosity подняли в воздух на 1000 футов. Это из-за дополнительного гравитационного притяжения массы горы.

Изменение силы было небольшим. Для человека, который весит 150 фунтов на Земле (и всего 57 фунтов на Марсе из-за более слабой гравитации), подъем на 1000 футов на гору Шарп сбросил бы около одной десятой унции.

Сгенерированное компьютером изображение, показывающее, как гора Шарп поднимается из центра кратера Гейла. Фото… NASA/JPL-Caltech/ASU/UA

Исследователи подсчитали, что коренная порода под Curiosity имела плотность около 100 фунтов на кубический фут. Однако минералы, из которых состоят горные породы, были примерно на 70 процентов более плотными. Это привело доктора Льюиса и его коллег к выводу, что породы должны быть пористыми.

Джон П. Гротцингер, профессор геологии Калифорнийского технологического института, который был научным сотрудником проекта в течение первых трех лет пребывания «Кьюриосити» на Марсе, сказал, что идея доктора Льюиса использовать инженерные данные была «прекрасным примером настоящего научного творчества». ».

Но он был менее уверен в выводах.

Изучение камней на поверхности показало, что частицы осадка плотно сцементированы, а не пористы. Доктор Гротцингер также отметил значительные колебания в измерениях силы тяжести, даже когда Curiosity двигался примерно по ровной поверхности. Это означает, что материал под горой Шарп может быть не таким однородным, как предполагалось в расчетах доктора Льюиса и его коллег. Гравитационные данные могут отражать геологические структуры с низкой плотностью, расположенные глубже под землей, а не свойства пород горы Шарп.

— Вам просто нужно каким-то образом придумать геологически правдоподобный сценарий, — сказал доктор Гротцингер. «Для меня это оставляет некоторое пространство для маневра».

Номера мотелей и заправочные станции: как покинуть Марс

Джей Галлентайн

24 октября 2019 г.

Марсианский космический корабль с экипажем на орбите Красной планеты. Изображение предоставлено: Джеймс Вон / SpaceFlight Insider

Однажды в будущем люди могут фактически приземлиться на поверхности Марса. Собрав образцы горных пород, сделав фотографии и выполнив все другие задачи, требуемые этой миссией, бесстрашные исследователи столкнутся с пугающей задачей, которую большинство часто упускает из виду — уходом.

В некотором смысле, прибытие на Марс действительно означает, что путешествие только наполовину завершено.

Вы, наверное, все такие: «Что в этом такого?» Разве мы уже не высадили людей на Луну и не вернули их благополучно, и разве мы не сделали это, используя технологию, которой уже пятьдесят лет? Насколько другим может быть Марс? Очень.

Оказывается, покинуть Луну было намного проще по нескольким причинам. Во-первых, Луна сравнительно мала, ее гравитационное притяжение составляет всего одну шестую от земного. Этот факт уменьшил лунную гравитацию до управляемого препятствия. Кроме того, никакая настоящая атмосфера не препятствует взлету с поверхности. Вдобавок ко всему, вернувшимся астронавтам потребовалось всего несколько часов на лунной орбите, чтобы снова связать свой асцендент с другим астронавтом на его отдельном корабле для возвращения.

Полет на Марс связан с многочисленными техническими трудностями, которые затмевают сложность посадки на Луну. Марс намного больше Луны — чуть более половины размера Земли — и, следовательно, ему нужно преодолеть более серьезный гравитационный барьер. Марс также имеет атмосферу. Он тонкий по сравнению с нашим (примерно 1 процент от земного), но, безусловно, присутствует и диктует множество аспектов конструкции марсианского транспортного средства, с которыми инженерам по посадке на Луну никогда не приходилось сталкиваться. Что касается Аполлона, то же транспортное средство, которое использовалось для посадки людей, также увозило их. Но на Марсе одни только ограничения по весу могут исключить это. Это аспект, который все еще оценивается.

Художественное изображение посадочного модуля на поверхности Марса. Изображение предоставлено: НАСА

Работа, проделанная Центрами космических полетов имени Джонсона и Маршалла НАСА, проливает свет на многочисленные сложности подъема с поверхности Марса. Чем больше транспортное средство, тем больше топлива нужно, чтобы приземлиться. Это напрямую влияет на размер экипажа и, вероятно, приведет к тому, что спуск будет выполняться минимальным количеством людей, потому что чем больше экипаж, тем больше транспортное средство, а значит, и больше топлива. Поэтому главной целью является уменьшение общего объема всплывающего аппарата.

Основной проблемой, как и в любой космической миссии, является вес. В настоящее время прогнозируется, что космический корабль для посадки на Марс будет весить при старте около 24 000–49 000 кг в зависимости от окончательной конфигурации. Каждый килограмм, транспортируемый вверх с поверхности Марса на орбиту, потребует примерно семи дополнительных килограммов топлива. Естественно, каждый кусочек, срезанный с общей массы, является преимуществом. Имея это в виду, рассмотрим вопрос о костюмах.

Астронавты должны носить громоздкие защитные костюмы во время исследования поверхности. Нужно ли возвращать эти костюмы по какой-либо причине? Выбраться из них будет сложно (требуется достаточно места для этого, но при этом добавляется дополнительный вес). И они будут грязными от использования — потенциально могут загрязнить космический корабль, который может загрязнить орбитальный базовый корабль. Почему бы не оставить эти скафандры, а астронавты переоденутся в легкие скафандры для выхода на орбиту? Изготовление скафандра стоит дорого, поэтому идея превращения этих дорогостоящих предметов одежды в мусор является горячей темой для планировщиков миссий. Но что с ними можно было сделать иначе? Это эффект домино: хранить костюмы означает, что их нужно где-то хранить. На Марсе. Это означает какое-то хранилище оборудования. Что, вероятно, означает создание полупостоянной среды обитания на поверхности Марса. Что определенно означает, что, по крайней мере, первые команды, которые посетят, прибудут в одно и то же место. Это означает, что люди будут исследовать меньшую часть марсианской поверхности. Все потому, что костюмы тяжелые.

Как только все окажутся на борту подъемного аппарата, быстро возникнет еще больше вопросов. Типа: экипажу нужны места? По оценкам, они весят 25 килограммов каждая и определенно занимают место. Может быть, команда могла бы просто стоять плечом к плечу, как в лифте, прижавшись к стене? Экипажи Аполлона сделали это. Но: рандеву между лунным восходящим кораблем и орбитальным материнским кораблем потребовалось всего несколько часов. Марс, для сравнения, достаточно велик, чтобы подобное сближение могло занять до 72 часов. Людям нужно будет снять свои костюмы (отчасти потому, что эти космические подгузники рассчитаны всего на 8 часов). Им нужно будет поесть. Им нужен качественный отдых. Если в плане полета указано 72 часа до стыковки, поднимающийся аппарат становится не столько лифтом, сколько комнатой в мотеле.

Многие посадочные модули и вездеходы НАСА были отправлены на Марс специально для того, чтобы подготовить почву для миссий с экипажем. Изображение предоставлено: NASA / JPL-Caltech

Необходимо также решить вопрос о топливе. При старте с Марса поднимающемуся аппарату потребуются полностью полные топливные баки. Так же поступил и посадочный модуль «Аполлон», который зарезервировал совершенно отдельный набор баков только для подъема. Но при выходе с Марса потребуется такое большое количество топлива — по некоторым оценкам, 33 тонны, — что о безопасной посадке всего этого, вероятно, не может быть и речи. Это привело к несколько надуманному, но вполне осуществимому варианту: марсианской заправочной станции.

Ожидается, что ракетные двигатели, используемые для полета с Марса, будут работать на метане и кислороде — двух элементах, присутствующих в атмосфере этой планеты. Их нельзя всасывать непосредственно в резервуары как таковые, но со временем их можно извлечь с помощью специальной техники. Итак, одна из нынешних схем предполагает, что зажим либо приземляется с этим оборудованием, либо (что более вероятно) подключается к ранее отправленной оснастке, которая изолирует и собирает эти элементы, а затем заправляет зажим. Это внеземная станция в Персидском заливе, прямо на Марсе. Многим такой подход кажется смехотворным.

Давайте разберем задачу. Во-первых, что нужно создать? Более сложным продуктом является метан. Для этого требуются углерод и водород, последний из которых может быть получен из воды. В некоторых концепциях миссии используются буровые работы — поиск воды под землей. Но риск жизни при успешном извлечении воды из-под марсианской поверхности привел к альтернативным подходам. Планировщики миссии оценили и на данный момент отказались от идеи высадки запасов водорода — отчасти потому, что для этого потребуются огромные резервуары. Итак, текущий план состоит в том, чтобы приземлиться со всем необходимым метаном, а затем начать производство кислорода. Это потребуется каждой ранней миссии, что предполагает, что инфраструктура будет приземляться отдельно и станет постоянным аспектом растущего присутствия человечества на поверхности Марса. На создание достаточного количества кислорода для заполнения резервуаров, по прогнозам, потребуется до двух лет, плюс-минус, при этом возвращаемый корабль остается на Марсе все это время и в зависимости от погодных условий, от благоприятных до суровых. Не идеально. Предстоящий американский марсоход Mars 2020 должен провести эксперимент по созданию кислорода из марсианской атмосферы. Это важный первый шаг.

Полет с Земли на марсианскую орбиту с людьми на борту требует точной навигации, не говоря уже о терпении. Посадка там представляет собой невероятно сложную технологическую задачу, будь то роботизированный зонд или капсула с людьми на борту. Но для ухода с марсианской поверхности потребуется целый набор совершенно новых технологий, оборудования и процедур.

 

Источники:

Chapman, Jack, et. Ал. «Дизайн марсианского посадочного модуля для человека для кампании НАСА «Развитие Марса». Презентация от 7 марта 2016 г. Доступ по адресу http://rascal.nianet.org/wp-content/uploads/2018/04/Human-Mars-Lander-Design-for-NASA’s-Evolvable-Mars-Campaign-powerpoint.pdf. 3 марта 2019 г..

Дис, Патрик и др. Ал. «Конфигурация корабля человека на Марс и его характеристики». Опубликовано на аэрокосмической конференции IEEE, 2017 г. Доступ по адресу https://www.semanticscholar.org/paper/Human-Mars-ascent-vehicle-configuration-and-Polsgrove-Thomas/2a58f475baa69b881e253ea186d3f22769b2f44c 3 марта 2019 г.

, Alicia Cianciolo Дуайер и др. Ал. «Чувствительность миссии и дизайна для людей на Марсе с использованием гиперзвуковых надувных аэродинамических замедлителей». Доступ по адресу https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20170003405.pdf 3 марта 2019 г..

Полсгроув, Тара. «Человеческая марсианская архитектура». Презентация на 15-м Международном семинаре по планетарным зондам ^-го года, 11 июня 2018 г. , 2019.

Ракер, Мишель. «Вопросы конструкции корабля Mars Ascent». Презентация от августа 2015 г. для конференции и выставки AIAA Space 2015, Пасадена, Калифорния, с 13 августа по 2 сентября 2015 г..pdf от 3 марта 2019 г.

Штраус, Марк. «Как мы выберемся с Марса?» National Geographic Online, 2 октября 2015 г. Доступ по адресу https://news.nationalgeographic.com/2015/10/151002-mars-mission-nasa-return-space/ 3 марта 2019 г.

Tagged: Jay Gallentine спускаемый аппарат Lead Stories Mars НАСА

Jay Gallentine

Джей Галлентайн — отмеченный наградами автор и космический историк, специализирующийся в основном на беспилотных исследованиях Солнечной системы. Его книги отличаются глубоким исследованием, разговорным тоном и интенсивным использованием оригинальных интервью с ключевыми фигурами, как русскими, так и американцами. Его письмо также хвалили за простое объяснение сложных понятий.

Первая работа Галлентина, «Послы с Земли» (University of Nebraska Press, 2009 г. ).), подробно описал бурные первые дни исследования Солнечной системы, его вторая книга «Бесконечность манила» была выпущена в 2015 году.

Можно ли разбогатеть на Марсе?

(Фото NASA/JPL-Caltech/Университет Аризоны через Getty Images)

Может ли колонизация Марса быть прибыльным или потенциально прибыльным предприятием? первоначально появился на Quora: в сети обмена знаниями, где на важные вопросы отвечают люди с уникальным пониманием .

Ответ Роберта Уокера, автора статей о Марсе и колонизации, на Quora:

Может ли колонизация Марса быть прибыльным или потенциально прибыльным предприятием? Собственно, именно об этом я и написал главу в своем Case for Moon First. Нелегко найти много подробностей о Марсе. В книге Роберта Зубрина «Дело о Марсе» всего восемь страниц раздела «Межпланетная торговля», в то время как в книгах о заселении и колонизации Луны этой теме посвящено много глав, и есть много опубликованных статей о коммерческой ценности Луны.

По словам Илона Маска, есть только один способ сделать марсианскую колонию прибыльной — лицензирование интеллектуальной собственности — изобретений и других интеллектуальных творений. Эта идея исходит от Роберта Зубрина, который также предположил, что марсианская колония может получать прибыль от продажи дейтерия. Энтузиасты колонизации Марса предлагали различные другие способы сделать колонию прибыльной на онлайн-форумах.

Я уже говорил, что мы должны продолжать планетарную защиту Марса еще немного и что мы не должны отказываться от нее только потому, что хотим отправить туда людей. В конце концов, если бы на планете существовала аборигенная микробная жизнь, это было бы одним из величайших открытий в биологии, особенно если оно основано на другой биохимии. Он также может быть уязвим для земной жизни. Некоторые ранние формы жизни могут быть особенно уязвимыми, например клетки на основе РНК из гипотезы мира РНК, потенциально крошечные, потому что они не используют ни ДНК, ни белки. Подробнее об этом см. мой Один из примеров того, что мы можем найти на Марсе…

Мне кажется, что мы не должны отдавать приоритет отправке людей на Марс, если есть хоть какой-то шанс, что мы сможем разрушить возможность такого крупного открытия в биологии, представив Землю микробы. Кроме того, есть много других причин, по которым следует проявлять осторожность при внедрении земной жизни, пока мы не узнаем, что она сделает с планетой, и не узнаем, принесет ли это пользу или вред тому, что там есть, и, конечно же, нашему будущему «я» и потомкам. Проблема здесь в том, что это единая взаимосвязанная система с марсианскими пылевыми бурями, способными разносить микробные споры по всей планете. На мой взгляд, в настоящее время мы далеки от уровня понимания, необходимого для принятия такого решения относительно всей планеты.

Но это важно независимо от того, отправим мы людей на поверхность Марса или нет. Если на Марсе и есть что-то, имеющее большую коммерческую ценность, то и оно.

• Вы добываете его с помощью телероботов или роботов; человек остаются на орбите вокруг Марса, и никто не посещает поверхность. Вместо этого они живут в орбитальных колониях или на ее спутниках и управляют роботоподобными аватарами на поверхности. (Подробнее об этом см. в моей статье «Исследовать Марс с помощью подобных устройств Occulus Rift и Virtuix Omni…»)
• Или вы добываете его с людьми на поверхности.

Илон Маск несколько раз четко заявлял, что не думает, что с Марса будет что-то материальное, что стоило бы транспортировать обратно на Землю.

«Я не думаю, что будет экономически выгодно добывать вещи на Марсе, а затем транспортировать их обратно на Землю, потому что транспортные расходы превысят стоимость того, что вы добывали, но, вероятно, на Марсе будет много добычи, которая полезно для марсианской базы, но вряд ли она будет передана обратно на Землю. Я думаю, что экономический обмен между марсианской базой и Землей будет в основном в форме интеллектуальной собственности»

Интервью Илона Маска о будущем энергетики и транспорта — и еще подобные цитаты от него

Роберт Зубрин рассказывает об этом более подробно:

«Еще одна альтернатива состоит в том, что Марс мог бы окупиться, перенося идеи назад. Подобно тому, как нехватка рабочей силы, преобладавшая в колониальной Америке и в Америке 19-го века, привела к созданию потока изобретений изобретательности янки, так и условия крайней нехватки рабочей силы в сочетании с технологической культурой а неприемлемость непрактичных законодательных ограничений инноваций приведет к тому, что марсианская изобретательность будет производить волну за волной изобретений в области производства энергии, автоматизации и робототехники, биотехнологии и т. д. Эти изобретения, лицензированные на Земле, могли бы финансировать Марс, даже если они произведут революцию. и улучшать земные стандарты жизни так же сильно, как 19Американское изобретение 10-го века изменило Европу и, в конечном счете, весь остальной мир».

Илон Маск скептически относится к добыче полезных ископаемых в космосе, в целом полагая, что ее, вероятно, нельзя будет экспортировать с астероидов — «Я не уверен, что есть смысл брать что-то, скажем, платину, найденную на астероиде, и приносить его обратно на Землю». Конечно, многие думают, что это возможно. Сам я просто не знаю, я слышал аргументы с обеих сторон и остаюсь в стороне.

Во всяком случае, Илон Маск не стал вдаваться в подробности по делу за или против экспорта материалов. Однако Роберт Зубрин обсуждал это в статье «Экономическая жизнеспособность колонизации Марса» в Журнале Британского межпланетного общества за 1995 год, а затем в разделе «Межпланетная коммерция» «Дела для Марса». Сначала он описывает необходимость экспорта, чтобы сделать марсианскую колонию жизнеспособной:

«Частое возражение, выдвигаемое против сценариев заселения Марса людьми и терраформирования Марса, заключается в том, что, хотя такие проекты могут быть технологически осуществимы, за них невозможно заплатить. На первый взгляд, аргументы, приведенные в поддержку этой позиции, кажутся для многих убедительны в том, что Марс удален, труднодоступен, окружен враждебной средой и не имеет очевидных ресурсов, имеющих экономическую ценность для экспорта.Эти аргументы кажутся железными, однако следует отметить, что они также прошлое как убедительные причины крайней нецелесообразности европейского заселения Северной Америки и Австралии».

…» В то время как этапы Разведки и Базового строительства могут и, вероятно, должны осуществляться на основе прямого государственного финансирования , на этапе Заселения на первый план выходит экономика. база даже в несколько сотен человек потенциально может содержаться из своего кармана за счет государственных расходов, а марсианское общество в сотни тысяч явно не может.Чтобы быть жизнеспособной, настоящая марсианская цивилизация должна быть либо полностью автаркической (очень маловероятно до далекого будущего) или иметь возможность производить какой-либо экспорт, который позволяет ей оплачивать требуемый импорт».

…»Марс является лучшей целью для колонизации в Солнечной системе, потому что он обладает самым большим потенциалом для самодостаточности. Тем не менее, даже при оптимистичной экстраполяции технологий роботизированного производства, на Марсе не будет необходимого разделения труда. чтобы сделать его полностью самодостаточным до тех пор, пока его население не станет исчисляться миллионами. Таким образом, в течение длительного времени будет необходимо и всегда желательно, чтобы Марс мог оплачивать импорт специализированных промышленных товаров с Земли. Эти товары могут быть справедливо ограничены по массе, так как только небольшие части (по весу) даже очень высокотехнологичных товаров на самом деле сложны Тем не менее, за эти более мелкие сложные предметы придется платить, и их стоимость будет значительно увеличена высокой стоимостью Земли. запуск и межпланетный транспорт. Что Марс может экспортировать обратно на Землю взамен?»
(выделено мной)

Итак, согласно его идеям, колония на Марсе поддерживается на основе прямого государственного финансирования ранних стадий исследования и строительства базы. Он считает, что на этих ранних стадиях вам нужно что-то сверх ISRU (In Situ Resource Uitilization) для коммерческого случая, если только база не является автаркической — слово, которое обычно относится к личной свободе и самоуправлению — но в этом контексте я думаю, что он должен означает производство всего, что ему нужно, независимо от Земли.

Таким образом, это очень похоже на идею Илона Маска, за исключением того, что в видении Илона Маска поселение поддерживается частным финансированием с Земли на ранних стадиях, а не государственным финансированием.

Затем Зубрин обсуждает возможность наличия руд на Марсе, и мы вернемся к этому позже в этом разделе:

. ..»На Марсе могли быть концентрированные минеральные руды с гораздо большей концентрацией легкодоступных руд драгоценных металлов, чем в настоящее время на Земле, из-за того факта, что земные руды были сильно разграблены людьми в течение последних 5000 лет. , Было показано, что если сконцентрировать запасы металлов равной или большей ценности, чем серебро (то есть серебра, германия, гафния, лантана, церия, рения, самария, галлия, гадолиния, золота, палладия, иридия, рубидия, платины, родия, европий и т. д.) были доступны на Марсе, их потенциально можно было бы транспортировать обратно на Землю с высокой прибылью, используя многоразовые одноступенчатые транспортные средства на поверхности Марса для доставки грузов на орбиту Марса, а затем транспортируя их обратно на Землю, используя либо дешевые одноразовые химические ступени, произведенные на Марсе, или многоразовые циклические межпланетные космические корабли с солнечным парусом. Однако существование таких марсианских руд драгоценных металлов все еще остается гипотетическим».

В своем разделе о межпланетной торговле в «Делах для Марса» на стр. 239 и далее он также предлагает дейтерий в качестве экспортного товара. Я посмотрю на это ниже, между разделом о геологической продукции и разделом об экспорте топлива.

Затем он предполагает, что Марс может играть решающую роль в поставках руды и другого экспорта в пояс астероидов, когда там будут жить люди. Он предполагает, что Фобос и Деймос также могут быть полезны в качестве перевалочного пункта на пути к поясу астероидов. Что может быть правдой, но это более поздняя стадия. Меня интересуют более ранние стадии, прежде чем у нас появится большое количество людей в поясе астероидов.

Поправьте меня, если кто-нибудь знает какие-либо другие документы с подробным обсуждением возможного экспорта с Марса. Это все, что мне пока удалось найти.

Тем не менее, это довольно много обсуждается в Интернете в таких местах, как Reddit, а также на различных марсианских форумах и форумах по космическим полетам, и энтузиасты предлагают множество других способов, которыми, по их мнению, марсианская колония может стать прибыльной. Итак, то, что я здесь представляю, основано на этом, а также на некоторых моих собственных мыслях.

Давайте посмотрим на это повнимательнее, есть ли что-то физическое, что можно было бы экспортировать (кроме научной ценности поиска жизни и полученной информации)? Кроме того, есть ли что-то, что стоит экспортировать на достаточно ранней стадии, например, первые несколько десятилетий исследования Марса человеком либо на поверхности, либо с орбиты телероботами?

• Образцы марсианской пыли и камней . Первые образцы могут стоить миллиарды долларов за килограмм для начала, по крайней мере, именно столько они планируют потратить на возврат образцов преемника Curiosity

.

Однако цена быстро упадет, так как мы получим больше образцов с Марса порядка тонн материала. Вы бы вернули столько, сколько было необходимо для научных исследований, которые вам необходимо провести, из-за высокой цены возвращения материала с Марса.

Кроме того, люди могут захотеть покупать марсианские камни по высоким ценам, но только до тех пор, пока они редки. Это все равно, что поддержать лунную миссию, вернув и продав лунные камни. Первые несколько камней могли быть ценными для коллекционеров, и если бы они были выданы с сертификатом подлинности как первые камни, возвращенные с Марса или Луны, возможно, первые несколько камней сохранили бы свою ценность. Но в долгосрочной перспективе, сколько людей захотят купить что-то с постоянно снижающейся ценностью?

• Есть также продукты прошлой жизни. На поверхности — все почти полностью уничтожено космическим излучением. Но — могли ли быть залежи, заложенные древней жизнью под поверхностью, как наши залежи нефти, газа и горючих сланцев?

Можно подумать, что они должны быть редкими, иначе мы бы заметили их на поверхности. Нет никаких признаков обнажения горючего сланца. С другой стороны, космическое излучение очень вредно. Останется ли что-нибудь от поверхностных отложений горючего сланца через миллиарды лет?

Это экспоненциальный процесс, поэтому вы получаете очень быстрое сокращение. Каждые 650 миллионов лет концентрация малых органических молекул, таких как аминокислоты , на поверхности уменьшается в 1000 раз из-за космического излучения. Таким образом, каждые 1,3 миллиарда лет это происходит в миллион раз.

Космическое излучение мало влияет на периоды времени в годы, десятилетия, столетия или тысячелетия. Но за периоды времени в сотни миллионов лет последствия огромны. Через 1,3 миллиарда лет тысяча тонн аминокислот превращается в килограмм, а остальные превращаются в основном в газы, такие как углекислый газ, водяной пар, метан и аммиак. Через 2,6 миллиарда лет оно сократилось до микрограмма (миллионной доли грамма), а через 3,9миллиард лет вы потеряли менее пикограмма (миллионной доли микрограмма) вашего первоначального запаса в тысячу тонн.

Так что, я не думаю, что отсутствие этих отложений на поверхности, по крайней мере тех, которые хорошо видны со спутников, действительно свидетельствует о том, что они не существуют под поверхностью. В десяти метрах под поверхностью могут быть миллионы тонн органики из прошлой жизни, и наши вездеходы, вероятно, ничего не заметят. Органика, конечно, тоже должна быть там в первую очередь (наверняка она будет неоднородной, в одних местах больше, чем в других) и быстро похоронена — если бы на их захоронение ушло несколько сотен миллионов лет, большая часть органики исчезла бы. также.

Нефть сама по себе не стоит того, чтобы добывать ее для возвращения на Землю. Но если бы на Марсе был какой-то уникальный биологический продукт, которого у нас нет на Земле — который вы могли бы добывать, чтобы найти там, возможно, его стоило бы вернуть на Землю.

• Обычная земная жизнь на Марсе, т.е. овощи, фрукты, декоративные цветы и т.п. . Возможно, Марс мог бы стать «планетой-садом» для экспорта продовольствия на орбиту и в космические колонии.

Марс потенциально может конкурировать с Землей в плане экспорта продуктов питания для использования на космических кораблях и других космических колониях из-за гораздо более низкой стоимости запуска, при условии, что затраты на выращивание сельскохозяйственных культур на Марсе также сопоставимы с земными (довольно большими, если в ранние стадии).

А как насчет теплиц в космосе? С ними тоже пришлось бы конкурировать. Это потребовало бы, чтобы построить теплицу на поверхности было бы намного проще, чем в космосе. Поскольку это почти вакуум, а также такие огромные суточные колебания температуры, я не уверен, что у него есть какие-то преимущества перед, скажем, Фобосом или Деймосом, или даже Луной, у которой дельта v намного меньше, чем у Марса. Даже для экспорта на марсианскую орбиту может быть столь же экономичным или даже более экономичным экспорт с Луны для продуктов питания, которые могут храниться в течение нескольких месяцев длительных транспортных поездок. См. Раздел выше: Строительство теплиц — сравнение Луны и Марса 9.0003

Было бы более экономично экспортировать с Марса на марсианскую орбиту, а не с Луны, возможно, для еды, которая может быстро испортиться. Еще одна мысль: если бы естественная марсианская гравитация была преимуществом и по какой-то причине более простой в использовании, чем искусственная гравитация, возможно, она стоила бы того.

Это также может быть полезно, если условия на Марсе позволят вам легче выращивать необычную пищу или декоративные растения. Например, это может быть полезно, если вы можете выращивать на Марсе редкие цветы, которые очень дорого выращивать в других местах, или такие же необычные и вкусные редкие новые продукты питания, которые по какой-то причине лучше всего растут на Марсе, возможно, генетически разработанные для марсианских условий. . Это связано со следующей темой:

Далее:

• Продукты современной жизни. Если у Марса интересная другая биология , может быть, основанная на РНК, может быть, XNA, или вообще не химическая основа типа ДНК, вы можете счесть целесообразным выращивать марсианские микроорганизмы в теплицах или специальных местах обитания на Марсе, предназначенных для создания благоприятных условий для них. . Тогда они могли бы сделать продукты полезными для Земли.
• Или генно-инженерная биология, которая по какой-то причине лучше всего растет в марсианских условиях (фактически хорошо реагирует на близкий вакуум и, например, на резкие перепады температуры).

Продукты, которые вы можете экспортировать, могут включать:

• Лекарства , если Mars life производит продукты, полезные для здоровья человека.
• Специи и специальные продукты — если внеземная биология особенно вкусна и безопасна для употребления, но не может быть выращена на Земле.
• Химикаты , напр. если марсианская жизнь состоит из XNA, а XNA представляет ценность, вы могли бы производить большие количества на Марсе для экспорта на Землю. То же самое и с любыми белками, ферментами или другими химическими веществами, которые легче производить на Марсе.
• Наноструктуры — производит необычные и полезные продукты в наномасштабе.

Чтобы это работало, должна быть какая-то причина, по которой их нельзя выращивать на Земле:

• Нужны марсианские условия почти вакуума, огромные перепады температур днем ​​и ночью, высокие уровни ультрафиолета или космическое излучение и солнечные бури , а выращивать на Марсе проще, чем моделировать марсианские условия на Земле. (Я не знаю, зачем жизни нужны солнечные бури или высокие уровни УФ-излучения, но просто добавил это для полноты картины, учитывая, что это может быть совершенно чужеродная экзобиология, и мы не знаем, что она может делать или как она работает в деталях. — это источники энергии, которые теоретически могут быть использованы экзобиологией).
• Вообще нельзя выращивать на Земле по соображениям безопасности — т.е. фотосинтетической жизни, которая более эффективна, чем любая фотосинтезирующая жизнь на Земле, или, возможно, она зависит от симбиотических микробов, которые были бы вредны для окружающей среды Земли, если бы вернулись сюда. Возможно, то, что мы возвращаем с Марса, является продуктом таких микробов, а не самих микробов. Например, если он основан на XNA, то может быть небезопасно создавать экосистему на основе XNA на Земле для выращивания этих продуктов из-за риска побега и конкуренции с экосистемами на основе ДНК, и если они также очень ценны. это может быть причиной их выращивания на Марсе.
• Может расти на Земле, но легче выращивать на Марсе .

Этот случай также может быть еще одной причиной, чтобы быть очень осторожным, чтобы не загрязнить Марс земной жизнью, чтобы вы могли продолжать выращивать местную марсианскую жизнь без вмешательства земной жизни, чтобы производить уникальные продукты, которые можно легко производить только из родная марсианская жизнь.

Однако, даже если вы не можете безопасно выращивать продукты на Земле, в какой-то момент у вас будет возможность выращивать их в среде обитания типа Stanford Torus, биологически изолированной от Земли и спроектированной так, чтобы имитировать условия Марса. Тем не менее, к тому времени, когда это станет возможным, экспортные расходы с Марса могут снизиться одновременно с падением цен на такие среды обитания, что позволит Марсу оставаться конкурентоспособным с ними.

Похоже, это ранний вариант экспорта, который может оставаться коммерчески выгодным в течение некоторого времени, а может быть, и бесконечно долго. Но это полностью зависит от того, что мы находим в поисках жизни на Марсе, а также от того, насколько легко и безопасно выращивать их на Земле, Луне или где-либо еще.

• Геологические месторождения. Сухой лед, низкое атмосферное давление, космическая радиация в некоторых отношениях будут отличаться от земных. Например, его солевые отложения состоят из сульфатов и перхлоратов, а не из хлоридов, как на Земле. Не то чтобы их стоило возвращать, но могут ли там быть другие, более ценные залежи, которых нет на Земле или которые мы здесь редко находим? Что приводит к следующей идее, могут ли, например, быть уникальные редкие драгоценные камни?
• Опалы с Марса . В 2013 году орбитальный аппарат Mars Reconnaissance обнаружил на Марсе большие залежи опалов (гидратированного кремнезема). Теперь большая часть из них будет не драгоценными камнями, а просто отложениями кремнезема, модифицированными водой. Но могли ли там быть ценные драгоценные камни? Могут ли опалы иметь отметины, уникальные для того, как они сформировались на Марсе? Это орбитальное открытие было подкреплено обнаружением следовых количеств опала в марсианском метеорите в 2015 году.

Необработанный опал, найденный в Андамука, Южная Австралия — фото предоставлено CR Peters

Здесь Марс отличается от астероидов или Луны, поэтому на нем могут быть уникальные месторождения. Это единственное известное нам место с отложениями, образовавшимися в древних морях миллиарды лет назад, и его прошлый и настоящий климат также уникален. В нем могут быть уникальные минералы, имеющие декоративную ценность.

А как насчет:

• Золото с Марса (или замените платиной, или титаном, или тем, что вы считаете особенно ценным, что вы можете найти на Марсе). Что касается золота, то, возможно, геологические процессы на Марсе с участием воды в прошлом привели к концентрации месторождений драгоценных металлов так же, как и на Земле? Кроме того, на планету наверняка упало много астероидов из железа и никеля, поэтому могут быть залежи платины, золота и т. Д. По рассуждениям, аналогичным рассуждениям Денниса Уинго о Луне. Более того, потому что он находится ближе к поясу астероидов, поэтому они чаще поражают его. Список Роберта Зубрина включает серебро, германий, гафний, лантан, церий, рений, самарий, галлий, гадолиний, золото, палладий, иридий, рубидий, платина, родий, европий и др.

Помните, что

• Вы должны выполнить всю работу , чтобы запустить золотой рудник на Марсе, а затем отправить его на орбиту.
• Цена на золото упадет по мере того, как оно станет доступным из космоса, или количество, которое вы можете продать на Землю, будет регулироваться, чтобы поддерживать цены на искусственно высоком уровне.
• Если это жизнеспособно с Марса, это, вероятно, будет жизнеспособно и из других мест , в частности, роботизированная добыча астероидов может подорвать вас, и тогда вы получите меньше за цену вашего золота, чем вы потратили на его добычу, если роботизированная добыча астероидов будет стоить меньше.
• Возможно, доступ к источникам платины, золота и т. д. с Луны будет намного проще, если Деннис Уинго прав. Если вы сможете свести транспортные расходы с Луны почти до нуля, используя окололунную транспортную систему Хойта или аналогичную (см.0709 Экспорт материалов с Луны ) , с Марсом будет очень сложно конкурировать.
• Если шахтами на Марсе управляют люди, вы должны заплатить за все поставки шахтерам на Марсе , что может составить триллионы долларов в год, прежде чем вы сможете получить прибыль. Для телероботов или роботизированной добычи вы должны платить за замену, техническое обслуживание и ремонт телероботов, а также платить за все необходимое оборудование, буровые машины и т. д. Смогут ли люди конкурировать с телероботами или роботами, управляемыми с Земли, возможно, всего за небольшое количество людей на месте?

Короче говоря, он должен быть конкурентоспособным с платиной, золотом и т. д., добываемыми в других местах Солнечной системы, и вы должны иметь в виду, что цены, которые вы можете получить с Земли, обязательно снизятся, иначе ваш экспорт ограничивается искусственно завышенными ценами. С другой стороны, если материал, который вы добываете, очень ценен, а затраты на запуск невелики, возможно, маржа за счет стоимости экспорта с Марса не будет иметь такого большого значения. Например. предположим, что запуск стоит несколько сотен миллионов долларов, но вы возвращаете тонны материала на миллиарды долларов, возможно, не так уж важно, что несколько процентов стоимости вашего продукта приходится на транспортировку. Может быть, другие элементы цены, такие как добыча полезных ископаемых, несколько дешевле, чем для астероидов?

Однако для того, чтобы это работало, должна быть причина, по которой другие элементы стоимости майнинга низки. Астероиды и Луна имеют следующие преимущества:

• Астероиды, богатые железом, состоят из чистого металла , не окисленного.
• Могут быть простые роботизированные способы извлечения например. с использованием газовых карбонилов, нет необходимости сверлить, так как это превращает металл непосредственно в газ
• Значительно более низкие требования к delta v, чем на Марсе, для некоторых ОСЗ, а в случае с Луной может быть даже нулевое значение delta v с окололунной транспортной системой Хойта.

Маловероятно, что разреженная марсианская атмосфера сильно поможет в добыче полезных ископаемых. Гравитация Марса поможет или помешает? И большие перепады температуры от дня к ночи, могут ли они каким-то образом облегчить добычу материалов?

• Заставить колонистов платить с помощью своего сбора за проход на Марс и субсидировать экспорт, используя почти пустые суда для обратного пути.

Просто чтобы было ясно, это не идея Илона Маска. Как мы видели, он думает, что колония окупит себя на ранних стадиях в основном за счет продажи прав интеллектуальной собственности на Землю. А Роберт Зубрин, как мы видели, считает, что на начальных этапах это будет оплачено за счет государственного финансирования. Но это тема, которая обсуждается на интернет-форумах. Итак, давайте посмотрим на это.

Если у вас есть колонисты, которые заранее платят за свой полет на Марс — и они используют марсианский колониальный транспортер — 100 человек за раз, если SpaceX удастся построить этот космический корабль — тогда космический корабль должен вернуться на Землю после каждый рейс для перевозки колонистов на Марс и возможность брать с собой экспорт, что по сути является бесплатным транспортом. Таким образом, будет эффект мультипликатора первоначальной платы за проезд.

Однако, если продукты уже не стоят возврата по какой-либо другой причине, то самое большее, они могли бы вернуть свою первоначальную плату за переход, продав материал. В противном случае вам придется отправлять пустые колониальные транспортные корабли на Марс только для того, чтобы вернуть продукты.

Итак, вы будете получать экспорт, пока колония продолжает быстро расширяться. Тем не менее, это не бизнес-кейс в долгосрочной перспективе, поскольку это не будет устойчивым способом поддержки колонии. Даже если они могут получить свои деньги за полет обратно за товары, возвращенные с Марса, они должны будут содержать себя на Марсе в течение неопределенного времени, а не только платить за полет. И с увеличением числа колонистов на Марсе вам потребуется экспоненциально растущее число колонистов, отправляющихся туда, чтобы поддержать их платой за проезд. Если вы получите все большее количество космических кораблей, отправленных туда, чтобы послать им свои припасы, вам снова нужно будет как-то заплатить за это.

Итак, я не думаю, что полагаться на почти пустой транспортер, когда он вернется на Землю, как способ поддержки колонии, вероятно, будет работать в долгосрочной перспективе. Это работает только до тех пор, пока у вас экспоненциально растет число колонистов, отправляющихся на Марс, и никто не возвращается или возвращается мало людей.

• Оплачено пенсионерами на Марс . Это еще одна идея, которую иногда упоминают в Интернете — может ли небольшая колония оплачиваться пенсионерами? Возможно, некоторые люди были бы готовы заплатить большие суммы, чтобы «уйти на пенсию на Марс», и пожилые люди, приближающиеся к концу своей жизни, с большей вероятностью смогут позволить себе такое путешествие, используя свои сбережения.

После того, как первоначальный роман о том, чтобы быть «первыми поселенцами на Марсе», закончится, будет ли такой огромный спрос на пенсионерство на Марсе не столько в плане домашних удобств, сколько на Земле, и вдали от своих друзей, родственников и детей?

Возможно, это могло бы сработать, если многие из них приближаются к концу своей жизни и не проживут долго после достижения Марса (всего несколько лет), но это предполагает большой рынок для этого. Кроме того, многие шестидесятилетние проживут пару десятилетий или больше, а некоторые могут прожить до 40 лет, чтобы стать долгожителями, а в будущем, возможно, и больше, а это означает, что их первоначальные инвестиции в проект должны будут поддерживать их, возможно, в течение десятилетий. так же, как для более молодых людей.

Кроме того, как насчет медицинской помощи и ухода в связи с более высокой распространенностью заболеваний у пожилых людей? Как насчет ухода за теми, у кого на Марсе развилась болезнь Альцгеймера? Кроме того, пожилые люди или пенсионеры (в возрасте восьмидесяти и девяноста лет) и те, у кого осталось меньше лет жизни из-за проблем со здоровьем, в среднем будут в меньшей степени способны выполнять многие задачи, необходимые для поддержания работы колонии, чем молодые люди. .

Если это нормальная смесь пожилых людей с молодежью, мигрирующих на Марс, я не могу представить, чтобы пенсионеры, мигрирующие с Земли, оплачивали потребности всех молодых людей до конца своей жизни. В этом случае это снова становится случаем экспоненциально растущего числа иммигрантов, необходимых для оплаты, и экспоненциальный рост не может продолжаться долго.

• Экспорт дейтерия с Марса. В «Case for Mars» стр. 239 и далее Роберт Зубрин предлагает дейтерий в качестве экспорта.

Это один из основных моментов в разделе «Международная торговля» в случае с Марсом, а также часто упоминаемый в обсуждениях, поэтому я должен остановиться на нем подробнее.

Итак, сначала давайте посмотрим на данные о содержании дейтерия в нашей Солнечной системе. Curiosity измерил отношение дейтерия к водороду на Марсе в пять раз больше, чем в земных океанах, вероятно, из-за потери водорода из верхних слоев атмосферы Марса за миллиарды лет. См. Избыток тяжелого водорода намекает на марсианскую потерю паров. Это для приповерхностного льда. Исследования марсианских метеоритов также предполагают еще один резервуар воды под поверхностью с более низким соотношением в два-три раза, чем для земных океанов, что, вероятно, связано с более ранней фазой истории Марса. Метеориты свидетельствуют о ранее неизвестном резервуаре водорода на Марсе.

Дейтерий естественным образом встречается на Земле в воде в виде 1 из 6400 атомов водорода или 1 части из 3200 по весу. На Марсе это один дейтерий на каждые 1284 атома водорода. Хотя на Марсе соотношение дейтерия к водороду выше, чем на Земле, это не самый распространенный его источник в Солнечной системе. Скорее, изобилие на Земле во всяком случае довольно низкое по сравнению со многими источниками, хотя и высокое по сравнению с концентрациями на Солнце и Юпитере и водородом из солнечного ветра. Водород солнечного ветра, захваченный лунным реголитом, также имеет очень низкую концентрацию дейтерия.

Венера имеет самое высокое отношение дейтерия к водороду, зарегистрированное в нашей Солнечной системе: в 120 раз больше, чем на Земле, и, следовательно, в 24 раза больше, чем на Марсе в его атмосфере. Последствия высокого коэффициента DH для источников воды в атмосфере Венеры.

Большинство метеоритов, упавших на Землю, имеют содержание дейтерия, близкое к земному, но некоторые из них имеют очень высокие уровни. Содержание этого метеорита в 13 раз больше, чем в земных океанах, то есть более чем в два раза больше, чем в марсианском (многие типы горных пород содержат водород, поэтому вы можете измерить их концентрацию дейтерия, это хондритовый метеорит).

Лабораторная фотография антарктического метеорита образца WSG 95300 — подробности об этом здесь — измерения дейтерия для этого метеорита здесь: Обогащение дейтерием хондритового макромолекулярного материала — значение для происхождения и эволюции органических веществ, воды и астероидов

(см. таблицу 2, здесь δD измеряется в частях на тысячу относительно земных содержаний, например, δD +1000 для двойных земных значений)

Кометы семейства Юпитера имеют более высокое содержание дейтерия, чем земное, возможно, примерно в три раза больше земного содержания, чем комета 67p из миссии Rosetta, хотя здесь возникает некоторый вопрос о том, может ли выделение газа кометой каким-то образом концентрировать дейтерий и приводить к завышенным оценкам содержания дейтерия. изобилие.

Итак, Марс — лучший внеземной источник дейтерия? И стоит ли вообще завозить из космоса?

В настоящее время дейтерий в основном используется в качестве замедлителя в ядерном реакторе. У вас есть выбор: обогащать уран и использовать обычную воду, что в настоящее время используется во многих реакторах, или использовать обычный необогащенный уран и тяжелую воду, как это используется в реакторах на тяжелой воде, таких как реакторы, разработанные Индией. Это работает, потому что тяжелая вода замедляет нейтроны, не захватывая их, что допускает цепную реакцию с более низкой концентрацией радиоактивного урана, чем легкая вода, которая захватывает многие нейтроны.

Однако указанная им цена в 10 000 долларов за килограмм дейтерия кажется несколько завышенной. Вы можете получить оксид дейтерия чистотой 99,96% по цене 1000 долларов за кг от компании Cambridge Isotopes. (оксид дейтерия 100%) Вы можете получить оксид дейтерия чистотой 99% за 721 доллар за кг (оксид дейтерия 99%). Разве он не имеет в виду цену чистого дейтерия, отделенного от кислорода?

Оксид дейтерия чистотой 99% достаточно чистый для производства плутония из урана. Из-за этого применения технология производства тяжелой воды строго регулируется, а дейтерий, производимый на заводе, тщательно отслеживается. » )

Он говорит, что цена на дейтерий вырастет, если мы разработаем синтез дейтерия и трития. Я действительно этого не вижу, так как основные затраты приходятся на добычу, и нет недостатка в воде, из которой ее можно добывать. Не приведет ли более высокий спрос к строительству большего количества заводов по извлечению дейтерия и к поиску методов снижения затрат с использованием более крупных производственных мощностей, экономии за счет масштаба и других методов его производства, которые скорее снизят цену, чем повысят ее? Это?

А что, если какая-то другая форма термоядерной энергии окажется более эффективной или будет иметь преимущества перед дейтериево-тритиевым синтезом? Немного сложно рассуждать о технологии, которой у нас еще нет, и в настоящее время изучается множество возможных способов получения термоядерной энергии.

Он говорит, что дейтерий будет естественным побочным продуктом электролиза воды из марсианских источников, в результате чего будет производиться около одного килограмма дейтерия на каждые шесть тонн воды, электролизуемой на Марсе. Однако для этого вам необходимо добавить в установку по производству водорода стадию разделения дейтерия и водорода. Насколько это легко? Он не вдается в подробности того, как это будет работать.

Это 5-кратное увеличение по сравнению с дейтерием в океанах Земли все еще далеко от 100% концентрации. Обычно он извлекается с использованием многих стадий, и каждый раз количество дейтерия увеличивается. Имея только один атом из 1284, состоящий из дейтерия, вам все равно придется многократно его концентрировать, чтобы достичь концентрации 99%. Например, электролиз воды, один из наиболее эффективных методов ее концентрирования, увеличивает концентрацию дейтерия в 5–10 раз при каждом его использовании. В 5 раз более высокая концентрация на Марсе просто спасла бы одну стадию электролиза воды из многих, которые были бы необходимы. Хотя на практике электролиз имеет такие высокие энергетические затраты, его лучше всего использовать только один раз на заключительном этапе для воды, которая уже на 50% состоит из D2O. Аргентинский завод использует метан в качестве сырья, потому что водород может быть термически диссоциирован из метана гораздо легче, чем из воды. Аналогично для других техник. Есть много методов, используемых для извлечения дейтерия. Каждый из них требует многократных стадий концентрации, и я не вижу, как пятикратное увеличение исходного сырья может иметь здесь существенное значение.

Таким образом, это приводит к практичности строительства и эксплуатации экстракционного завода на Марсе и обеспечения высоких уровней мощности, необходимых для извлечения дейтерия (основная причина его высокой стоимости). Если для разделения требуется огромное количество электроэнергии, я думаю, это не стоит делать. Кроме того, заводы по производству тяжелой воды на Земле представляют собой крупномасштабные и массивные конструкции. Это завод по производству тяжелой воды в Аргентине:

.

Завод по производству тяжелой воды недалеко от Арройито, фотография Франдреса Этот завод производит большую часть дейтерия в мире со скоростью 200 тонн в год и питается от ближайшей гидроэлектростанции на плотине Арройито с выходной мощностью 128 МВт. (Я не уверен, какая часть этой выходной мощности используется для завода, скажите, если кто-нибудь из вас знает).

Оборудование для извлечения дейтерия весит 27 000 тонн вместе с опорными конструкциями и включает 250 теплообменников, 240 сосудов высокого давления, 90 газовых компрессоров, 13 реакторов и 30 ректификационных колонн. (Статистика завода по производству тяжелой воды в Арройито, Аргентина)

Приведет ли пятикратно более высокая концентрация дейтерия к более чем незначительной экономии затрат на установку? И как это компенсирует все трудности настройки и эксплуатации станции в почти вакуумных условиях за ее пределами, а также транспортные расходы на оборудование, которое нельзя построить на Марсе?

Конечно, Марс во многих отношениях отличается, и хотя большинство из них кажутся недостатками для эксплуатации такой планеты, могут ли какие-либо из них быть преимуществами, настолько серьезными преимуществами, что стоит строить и эксплуатировать ее на Марсе? Например, можно ли каким-то образом использовать почти вакуум его атмосферы? (например, для дистилляции).

На первый взгляд, для этого не существует убедительного коммерческого обоснования. Если есть, то нужно расписать подробнее.

Большая часть деталей взята из книги Heavy Water: A Manufacturers’ Guide for the Hydrogen Century. Будущие тенденции в производстве тяжелой воды (1983 г.) — содержит подробную информацию о заводе в Аргентине и производстве тяжелой воды.

• Экспорт топлива на орбиту Марса и дальше

Некоторые интернет-дискуссии говорят об этом как о бизнес-кейсе. Основная проблема, которую я вижу с поставкой топлива с поверхности Марса, заключается в том, будет ли оно конкурировать с топливом, произведенным на Деймосе или даже на Луне для астронавтов на орбите вокруг Марса. Кроме того, достаточно ли ценен метан в качестве топлива в космосе, чтобы иметь смысл экспортировать водород на поверхность Марса, превращать его в метан и возвращать на орбиту, или выделять водород из воды на Марсе и использовать его для производства метана?

Это приводит к следующей идее:

• Экспорт воды с Деймоса для использования в качестве топлива на НОО (если на Деймосе есть водяной лед).

Это помещение компании Deimos Water Company, описанное Дэвидом Куком. Дельта v обратно на Землю намного меньше, чем с поверхности Марса, и вы можете производить собственное топливо для путешествия. Ему придется конкурировать с летучими веществами на Луне, если они существуют и их легко добывать. Я думаю, что в настоящее время трудно судить об этом, поскольку мы не знаем, каковы летучие вещества на Луне. Мы знаем, что они существуют, но не знаем, насколько они многочисленны в данном месте и насколько легко или трудно их извлечь. И пока мы еще точно не знаем, есть ли на Деймосе какие-либо летучие вещества, хотя спектроскопически он напоминает тип астероида, на котором они часто присутствуют.

Предположим, что летучие вещества на Деймосе и Луне одинаково легко извлекать, тогда летучие вещества Деймоса по-прежнему подходят для использования на Деймосе и Фобосе и для экспорта на поверхность Марса. Они также были бы благоприятны для доставки на марсианские орбиты, такие как орбита захвата Марса с дельтой v 0,57 км/сек от Деймоса. Таким образом, было бы разумно создать базу на Деймосе для снабжения топливом марсианской системы. Но это не коммерческий случай колонизации. Как говорит Зубрин, вам нужно что-то сверх ISRU для коммерческого случая экспорта, который вы продаете, чтобы заплатить за то, что вы не можете там производить.

Итак, нам нужно выяснить, сможет ли он конкурировать с Луной в снабжении системы Земля-Луна. Для Луны на НОО дельта v составляет 5,7 км/сек и немного больше, если питание поступает из полярных регионов, в то время как для Деймоса на НОО дельта v составляет 4,87 км/сек, что, казалось бы, в пользу Деймоса. Однако это не принимает во внимание окололунный транспорт Хойта, который может сделать дельта v для доставки с Луны на НОО почти нулевой.

Таким образом, можно сказать, что даже на довольно ранней стадии существует ряд потенциальных экспортных поставок с Марса, хотя это в основном основано на интернет-дискуссиях, а публикации по этой теме в рецензируемых журналах не так много. Но все они зависят от будущих открытий, поэтому мы не узнаем, возможно ли это, пока не узнаем больше о Марсе. Некоторые из потенциальных экспортных товаров, включая экзобиологию, могут потребовать от нас не допускать проникновения земных микробов на Марс.

Также может быть экспорт с Деймоса, но это зависит от того, насколько легко извлекать летучие вещества, и если лунные летучие вещества извлекать так же легко, как и из Деймоса, тогда может быть трудно обосновать экономическое обоснование для экспорт из Деймоса в систему Земля/Луна, хотя может быть очень полезен для летучих веществ для космических аппаратов на орбите вокруг Марса, на его лунах или на его поверхности. Что касается экспорта в пояс астероидов, есть вероятность, что они найдут способ добывать там свои собственные летучие вещества, так что мне это кажется маловероятным для особого случая летучих веществ.

Здесь я использую значения дельты v из мультяшной карты дельта v Хопа Дэвида.

Вот некоторые онлайн-дискуссии, которые я просмотрел. Конечно, они не всегда точны на 100%. Это просто энтузиасты обсуждают тему, некоторые из них более осведомлены, чем другие, и в некоторых дискуссиях также может содержаться немало чепухи, поэтому вам нужно фильтровать и искать детали, чтобы убедиться, что они говорят правильно. В любом случае, если вы заинтересованы в этом, см., например:

• Стоит ли добывать Марс для нужд Земли? ответы на Quora
• Обсуждение экспорта товаров с Марса на Nasaspaceflight.com
• Экспорт обсуждений на форумах New Mars в разделе Марсианская политика и экономика , например: здесь, здесь и здесь.
• Как насчет того, чтобы вернуть ценные ресурсы с Марса для финансирования путешествий людей в один конец? (Реддит)
• Цитаты Илона Маска на Reddit с обсуждением
• Обсуждение статьи Зубрина на Reddit

В Википедии также есть страница, посвященная космической торговле, хотя информации на ней пока немного. Кроме того, есть уже упомянутая статья Роберта Зубрина и раздел «Межпланетная торговля» в случае с Марсом.

Вот и все, дайте мне знать, если у вас есть дополнительные источники!

СМОЖЕТ ЛИ КОЛОНИЯ ВЫЖИТЬ, ЕСЛИ ТОЛЬКО ЭКСПОРТ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ДЛЯ ОПЛАТЫ ИМПОРТА?

Как мы видели, Илон Маск и Роберт Зубрин скептически относятся к любой возможности экспорта материалов с Марса, по крайней мере, на ранних стадиях (хотя Зубрин полагает, что возможен экспорт дейтерия), и оба считают, что космическая колония могла оплачивать импорт исключительно за счет лицензирования интеллектуальной собственности на Земле. Роберт Зубрин проводит аналогию с «потоком изобретений янки изобретательности», который, по его словам, был связан с ситуацией острой нехватки рабочей силы в США в технологической культуре, параллельную которой можно было бы провести на Марсе. Но как это будет работать на практике?

Во-первых, для читателей из США я хотел бы отметить, что вся эта идея основана на взглядах США на изобретения. Я из Великобритании, и мы также часто говорим о нашей стране как об источнике множества изобретений. Вот пример.

«Мы нация изобретателей, от всемирной паутины до электрического пылесоса — вот краткое изложение наших самых влиятельных инноваций», введение к списку 50 величайших британских изобретений в Великобритании по версии Radio Times.

И если оставить в стороне национальную гордость, которая есть у всех стран, конечно для такой маленькой страны, мы действительно сделали здесь много изобретений. У нас нет того же нарратива, что это произошло из-за нехватки рабочей силы, и мы не думаем так о США. Я говорю не об историках здесь, а об обычных людях. Цитата Роберта Зубрина была первым, что я услышал об этой идее, которая, как я предполагаю из того, как он ее изложил, должна быть довольно общепринятой в США. Мы просто думаем, что мы нация изобретателей, и остановимся на этом. Мы не пытаемся объяснить почему.

В любом случае, если это верно в отношении США, это, конечно же, не может объяснить, почему у нас так много изобретений из Великобритании, поскольку у нас никогда не было значительной нехватки рабочей силы. Наоборот, здесь технология лишила работы многих квалифицированных специалистов, что привело к восстаниям трудящихся во время промышленной революции, за которыми последовали военные репрессии

Лидер луддитов — самозанятых ткачей, которые боялись быть уволенными из-за недавно введенной технологии ткачества конца восемнадцатого и начала девятнадцатого века и заменены менее квалифицированными рабочими. В знак протеста они уничтожили промышленное оборудование. Позже к ним присоединились сельскохозяйственные рабочие, уничтожавшие молотилки. Правительство Великобритании ответило против них военными действиями, казнями, депортацией, и они объявили уничтожение промышленного оборудования преступлением, караемым смертной казнью. Рассказ США о том, что изобретение было результатом нехватки рабочей силы, просто не работает применительно к британским изобретениям. Было почти наоборот изобретения вызвали здесь нехватку рабочей силы , по крайней мере квалифицированных рабочих

Также мы можем попытаться быть более объективными и посмотреть на показатели, которые измеряют талант и креативность страны. Рейтинги меняются из года в год, но в 2015 году по инвестициям в НИОКР первое место занимает Израиль (4,4%), за ним следуют Финляндия (3,84%), Южная Корея (3,74%), Швеция (3,38%) и Япония (3,26%). ). Что касается патентов, то Южная Корея лидирует (3606 патентных заявок на миллион человек), за ней следует Япония (2,69 патентных заявок на миллион человек).1), Сингапуре (1878), Гонконге (1797) и США (1644). По доле в творческом классе (работники науки, техники и техники, искусства, культуры, развлечений и средств массовой информации, бизнеса и управления, образования, здравоохранения и права) Люксембург занимает первое место с более чем половиной (54%). ), а Соединенные Штаты находятся в конце списка (33 процента). Что касается образования, то Южная Корея занимает первое место со 100 процентами в университетах, колледжах и т. д. (высшее образование), а Соединенные Штаты занимают второе место (94 процента), а Финляндия занимает третье место (94 процента). Если добавить к этому терпимость (что делает вашу страну более открытой для творческих людей из других стран и для идей творческих меньшинств в вашей собственной стране), то первое место занимает Канада, за которой следуют Исландия, Новая Зеландия, Австралия и Великобритания. США — одиннадцатое.

Если сложить все эти показатели, США окажется на втором месте после Австралии. Таким образом, не похоже, что изобретательность является самым важным фактором, когда речь идет о том, чтобы стать ведущей технологической нацией, и что образование, процент в творческом классе и толерантность также имеют к этому большое отношение. И, кажется, не так много свидетельств того, что изобретательность связана с нехваткой рабочей силы. См. список самых креативных стран, а затем подробную статистику Global Creativity Index,

Кроме того, космические колонисты будут использовать многие изобретения с Земли, так что наверняка им придется платить много гонораров в обратном направлении на Землю? Как можно создать систему, при которой Земля должна платить гонорары Марсу, а не наоборот?

И потом — как же это могло сработать, даже если космические колонисты оказались гораздо изобретательнее Земли? Единственными людьми, которые смогут заработать иностранную валюту для импорта на Марс, будут те, кто сделает эти изобретения. Но недостаточно быть изобретателями. Они также должны превратить свои изобретения в платные изобретения. А также высокодоходные изобретения, чтобы оплачивать такие предметы, как скафандры.

Лучше всего рассматривать скафандры как мини-космические корабли, а не как скафандры из фантастических рассказов и фильмов, которые изображаются ненамного сложнее гидрокостюмов с аквалангами. Они должны находиться под давлением, чтобы удерживать в атмосфере тонны на квадратный метр, когда окружены вакуумом, а также быть гибкими с множеством соединений, а также способными выдерживать мельчайшие микрометеориты, падающие со скоростью километров в секунду, и сохранять астронавту прохладу, потому что космический вакуум — хороший изолятор, как термос. Это делает их гораздо более сложными, чем любое снаряжение для дайвинга.

Типичный скафандр НАСА, вероятно, будет стоить около 2 миллионов долларов, если его построить с нуля — это повторяющийся элемент, не включая первоначальные затраты на проектирование. Это требует около 5000 часов работы, а человеку, обладающему всеми необходимыми навыками, потребовалось бы около двух с половиной лет, чтобы построить его, учитывая наличие всех необходимых деталей и материалов. Я получаю эти детали от эволюции скафандра (НАСА). Вполне возможно, что это может измениться с будущими проектами. Но это текущая ситуация и в обозримом ближайшем будущем.

Я изобретатель, и я изобрел десятки вещей (в основном игры и идеи программного обеспечения), но я зарабатываю на них только доллары в день, и многие из них никогда не публиковались ни в какой форме (некоторые из них пытались опубликовать без успех).

Точно так же я написал много оригинальных статей, но опять же, хотя я немного зарабатываю на буклетах Kindle, это всего один или два доллара в день, во всяком случае, в настоящее время. И это совсем не необычно. Например, у меня много друзей-композиторов, но они редко зарабатывают на жизнь только сочинением музыки.

Что касается композиторов, художников, писателей или других творческих людей, зарабатывающих суммы, которые позволили бы им купить многомиллионные скафандры для всех своих друзей и отправить их в космическую колонию — ну забудьте об этом, если только не следующий Гарри Поттер написано на Марсе. Даже тогда состояние Джоан Роулинг оценивается в 1 миллиард — достаточно, чтобы купить скафандры для 500 человек. Она зарабатывает 23 миллиона в год, что достаточно для оплаты 11,5 скафандров в год. Вам понадобится много Джоан Роулинг, чтобы содержать большую марсианскую колонию.

Среди всех моих друзей и родственников здесь, в Великобритании, еще одной стране с высокой долей изобретателей, да, многие из них действительно являются новаторами, творческими людьми и изобретателями по духу. Но я не могу вспомнить многих, кто зарабатывает на жизнь своими изобретениями, особенно правами интеллектуальной собственности. То же самое и с программистами — большинство независимых разработчиков условно-бесплатного программного обеспечения, которых я знаю, часто авторы очень изобретательных программ, занимаются этим неполный рабочий день и не могут заработать на этом достаточно, чтобы прокормить себя или свою семью.

Лишь немногие из тех, кто изобретает вещи, зарабатывают на своих изобретениях миллионы долларов, которых достаточно, чтобы заплатить за скафандры и тому подобное для всех своих друзей и коллег, если они того пожелают. Даже Илон Маск был близок к банкротству однажды, в свой худший год.

«В тот момент мы работали на выхлопных газах», — говорит Маск. «У нас практически не было денег… четвертый провал означал бы абсолютное окончание игры. Готово». Илон Маск в интервью Скотту Пелли, 30 марта 2014 г.

Так что здесь тоже есть доля удачи. SpaceX не было бы здесь сегодня, если бы его четвертый испытательный полет пошел не так, как надо.

Итак, если бы у вас был миллион колонистов, я не думаю, что мы можем рассчитывать на миллион Илонов Масков. Возможно, вам повезло с ним. Я думаю, будет справедливо сказать, что он является по крайней мере одной историей успеха на миллион. И каким бы блестящим он ни был, заработает ли он достаточно только за счет прав на интеллектуальную собственность на Земле, управляемой удаленно, скажем, с Марса, чтобы оплатить весь импорт, необходимый для колонии с населением в миллион человек? Даже миллиард долларов дохода в год — это всего лишь 1000 долларов на человека, что далеко не уведет вас, импортируя дорогие компоненты с Земли на Марс.

Есть еще вопрос, как это будет работать на практике. Будет ли это коммунальная система или даже коммунистическая (в хорошем смысле), когда заработок изобретателя используется в равной степени для поддержки всех? Если да, то где у изобретателя стимул не просто изобретать, а приложить все усилия, чтобы запустить свое изобретение в производство, или у предпринимателей присоединиться к ним? Или дело в том, что изобретатели, добившиеся успеха, являются единственными, кто зарабатывает что-либо в земной валюте, и поэтому они единственные, кто может позволить себе импортировать товары, а затем они продают их другим колонистам по любой цене, которую они захотят? установить в местной валюте Марса? И что помешает им эмигрировать на Землю, как только они станут финансово успешными, тем более, что большая часть их доходов будет накапливаться на Земле, и бизнес-решения на месте будут приниматься на Земле, встречи с инвесторами и производителями и т.д. сделано там?

Я не эксперт в политике или экономике. Я вполне могу что-то упустить здесь. Но на первый взгляд кажется, что это довольно проблематичный способ поддержать колонию. Меня интересуют любые мысли по этому поводу — пишите в комментариях к статьям Science20, на страницах буклетов Kindle или здесь.

На первый взгляд, по крайней мере, это кажется большим преимуществом Луны, что у вас будет много разных источников доходов для оплаты импорта, по крайней мере потенциально.

• Права на интеллектуальную собственность и авторские отчисления за любые изобретения и результаты интеллектуальной деятельности , то же, что и для Марса. Если Роберт Зубрин прав, в высокотехнологичном обществе наблюдается такая же нехватка рабочей силы, которая, по его мнению, должна привести к созданию большого количества ценной интеллектуальной собственности в космосе.
• Экспорт летучих веществ — первоначальная поставка летучих веществ в окололунное пространство — в зависимости от того, насколько легко их извлечь
• Экспорт драгоценных металлов — с гораздо более низкой дельтой v, тогда они, возможно, могут быть коммерчески выгодными. Деннис Уинго считает, что на Луне могут быть ценные ресурсы платины, золота и т. д. в результате ударов богатых железом метеоритов, а также ядра гигантского ударного элемента, создавшего бассейн Эйткен на южном полюсе 9.0006
• Производство компьютерных чипов , для которых требуется высококлассный вакуум, легко доступный на Луне, более высокого класса, чем что-либо, что легко достигается на Земле.
• Экспорт солнечной энергии — Солнечные панели должно быть легко изготовить на поверхности Луны, используя местные ресурсы и высокий вакуум — и некоторые считают, что экспорт этой солнечной энергии на Землю может быть экономически выгодным.
• Место для создания больших ускорителей частиц — без необходимости охлаждения или вакуумирования камер.
• Научно-исследовательские станции, которые будут финансироваться с Земли — трудно установить на расстоянии Марса (хотя мы можем их там в конце концов получить).
• Астрономические радиотелескопы на дальней стороне и инфракрасные телескопы с пассивным охлаждением и телескопы с жидкостными зеркалами в кратерах — оплаченные Землей — они могут быть построены с Земли, но, вероятно, нуждаются хотя бы в некотором присутствии человека на Луне.
• Туристы тоже. Вполне возможно, что в не столь отдаленном будущем богатые туристы отправятся в отпуск на Луну. Но кто поедет в отпуск на Марс, будь то на поверхность, на орбиту или на его луны, если это означает, что вам нужно потратить два или более года своей жизни, чтобы добраться туда и обратно? Венера также кажется слишком далекой, чтобы в ближайшем будущем на ней было много туристов. Луна, вероятно, получит львиную долю любой индустрии космического туризма за пределами НОО в ближайшем будущем, если транспорт не будет значительно ускорен, и особенно учитывая гораздо более высокие затраты на длительную миссию на Марс или в другое место в Солнечной системе.

Я не указал здесь экспорт гелия 3 для термоядерного синтеза. Хотя он получает широкую огласку, он основан на технологии, которой у нас нет, и некоторые эксперты считают, что у нас ее никогда не будет, и требует разработки больших участков лунной поверхности. Кроме того, гелий-3, который вы получите, добыв весь реголит на глубину 3 метра, будет производить столько же энергии, сколько вы получите от солнечных элементов, которые вы могли бы получить на поверхности с гораздо меньшими усилиями, используя лунный кремний, расплавленный на месте, в семь лет. Так не будет ли разумнее просто построить электростанции на солнечных батареях на Луне и передавать энергию обратно на Землю? Однако это может быть полезным побочным продуктом других операций по добыче полезных ископаемых на Луне. Для получения подробной информации см. Case for Moon First — Helium 3.

Из них только первая, интеллектуальная собственность, применима к Марсу, по крайней мере, на ранних стадиях.

Это, конечно, не считая идей, упомянутых в предыдущем разделе, но это не то, на что мы можем рассчитывать сразу, и некоторые из них могут зависеть от удержания земных микробов от Марса.

Кроме того, если геология Марса может привести к уникальным драгоценным камням, таким как возможные марсианские опалы из предыдущего раздела, то как насчет Луны? Может ли он также иметь уникальный экспорт, который может формироваться только в лунных условиях? Например, могут ли быть лунные драгоценные камни?

Неожиданное открытие 2008 года — на ближней стороне Луны есть большие залежи относительно чистой хромитовой шпинели, которая является драгоценным камнем на Земле. Это было обнаружено с орбиты. В лунных камнях смешано небольшое количество шпинели, но это был гораздо более сильный сигнал. Могут ли на Луне быть драгоценные камни шпинели? Как и в случае с марсианскими драгоценными камнями, если они существуют, они, вероятно, не стоили бы затрат на возвращение на Землю, если бы они не имели в себе чего-то особенного из-за образования в лунных условиях.

Или может быть что-то еще уникальное в лунной геологии, что мы могли бы вернуть на Землю?

РАСХОДЫ НА ОБСЛУЖИВАНИЕ

Я думаю, что для прибыльной колонии главное в долгосрочной перспективе – насколько легко поддерживать среду обитания и оборудование в будущем. Если среду обитания нужно будет заменять каждые несколько десятилетий (как на МКС) и скафандры аналогичным образом, долгосрочные затраты будут очень высокими, даже если затраты на запуск будут снижены.

Например, МКС стоит 100 миллиардов евро, то есть более 110 миллиардов долларов, см. Сколько она стоит? с проектным сроком службы около трех десятилетий (хотя он может быть продлен) и нормальным максимальным числом жителей шесть. Это составляет около 600 миллионов в год на одного жителя, большая часть которых связана с ограниченным проектным сроком службы МКС.

Предполагаемая стоимость Стэнфордского тора составляла более 200 миллиардов долларов в долларах США 1975 года для десяти тысяч жителей. Это около триллиона долларов в долларах 2016 года (Калькулятор инфляции), или сто миллионов долларов на одного жителя.

Если мы сможем найти способ заплатить за среду обитания единовременно, например, за счет государственного финансирования, частного финансирования, или оно окупится на коммерческой основе (Стэнфордский торус должен был оплачиваться за счет экспорта солнечной энергии из из космоса на Землю), то главный вопрос после этого — как его сохранить.

Если жильё стоит несколько сотен тысяч долларов в год на одного жителя, то всё равно там могут жить только очень богатые люди даже после того, как затраты на постройку окупятся, и сколько бы ни уменьшались первоначальные затраты на постройку, разве что её экспорт очень ценны.

Тогда, если вы можете построить такие же места обитания на Земле, например, в пустыне или плавая по морю, без затрат на пригодную для дыхания атмосферу или космическое излучение, солнечные вспышки и защиту от микрометеоритов, экспорт из космоса должен быть очень ценны, чтобы сделать космические колонии конкурентоспособными.

Если вы можете сократить расходы на содержание, скажем, до сотен долларов в год на человека, тогда у космоса есть некоторые преимущества перед Землей, без штормов или землетрясений (в зависимости от того, где вы строите), без выветривания от дождя, ветра и т. д. Тогда «Дом в космосе» может стать жизнеспособной долгосрочной перспективой.

С другой стороны, у вас есть микрометеориты, космическое излучение, потребность в скафандрах и т. д. Может ли их стоимость быть настолько снижена, или экспорт из космоса настолько ценен, что он конкурирует с затратами на содержание из-за выветривания зданий на Земля?

Таким образом, колонии, которую легко поддерживать, потребуется экспорт в основном для оплаты предметов роскоши, в то время как колонии, которую трудно поддерживать, потребуется много дорогостоящего экспорта только для того, чтобы выжить.

СНИЖЕНИЕ РАСХОДОВ НА ОБСЛУЖИВАНИЕ КОСМИЧЕСКИХ СРЕД

Я думаю, что наиболее важными здесь являются три вещи:

1. Не требующий особого ухода конверт для сохранения среды обитания — для удержания в воздухе и защиты от любых внешних опасностей, таких как космическое излучение, солнечные вспышки и микрометеориты.

2. Замкнутая системная биосфера внутри — нам это нужно для любой долгосрочной космической среды обитания, так как в противном случае логистические требования и расходы слишком высоки. Различия в затратах на техническое обслуживание здесь будут в основном связаны с различиями в том, как вы снабжаете среду обитания светом и теплом, а также с утечками газов, воды и других материалов, которые необходимо время от времени пополнять.

3. Техническое обслуживание и пополнение оборудования для основных нужд , например, скафандры, контроль окружающей среды, солнечные батареи

Для 2, я знаю, что много делается из атмосферы CO2 для Марса, но на самом деле вам не нужно много путем использования ресурсов на месте. Например, если это достаточно закрытая система, вам не нужна постоянная подача воды, CO2 или азота. Вам просто нужно иметь возможность восполнить любые потери, которые могут быть в системе. Растениям не нужен постоянный приток СО2 для роста, они получают СО2 из выдыхаемого космонавтами воздуха. Космонавты, в свою очередь, получают пищу и кислород от растений. В биологически закрытой системе все эти числа складываются. Если вы производите достаточно пищи из растений, вы также автоматически производите достаточно кислорода, и астронавты, потребляющие эту пищу, производят достаточно CO2, чтобы растения могли использовать его в следующем цикле роста, как это доказали русские на практике в своих экспериментах с БИОС-3.

За 1 стоимость может быть снижена, если у вас есть один конверт, охватывающий большую территорию, например, город с куполом или пещеру, или вращающуюся космическую среду обитания в стиле Стэнфордского тора или колонии О’Нила с использованием материалов из пояса астероидов. Это потому, что площадь конверта увеличивается как квадрат радиуса, а заключенный объем как куб. Так что стоимость содержания конверта на одного жителя будет намного ниже для более крупной колонии.

Здесь на ранних стадиях Луна выигрывает почти везде из-за лунных пещер — по крайней мере, если они такие большие, как предполагают данные Грааля. См. Лунные пещеры. Они могут быть до километров в диаметре и более 100 км в длину. Это столько же внутренней площади, сколько у колонии О’Нила, и если ее легко превратить в не требующую особого ухода оболочку для среды обитания, возможно, превратив внутренние стены в стекло, затраты на содержание могут сразу снизиться. Они защитят от космической радиации, солнечных вспышек, микрометеоритов и удержат в атмосфере от космического вакуума.

Вы можете задаться вопросом о потребностях энергии для производства пищи на Луне с 14-дневной лунной ночью. Роберт Зубрин использует цифру 4 МВт на акр для искусственного солнечного света в своем «Доводе о Марсе» (стр. 237) или около киловатта на квадратный метр.

Однако потребность в энергии на одного жителя намного меньше, чем вы думаете, поскольку при эффективной гидропонике вам нужно всего 13 квадратных метров на человека, чтобы обеспечить почти всю его пищу и весь кислород, согласно экспериментам BIOS-3. Также эти цифры должны быть для старых галогенных ламп. Современные светодиоды гораздо более эффективны и могут быть оптимизированы для излучения только тех частот света, которые наиболее полезны для роста растений. В результате вам потребуется всего 100 ватт на квадратный метр, или примерно десятая часть от показателей Case for Mars.

Если объединить эти более низкие требования к мощности на квадратный метр с небольшой площадью выращивания, необходимой на одного жителя из экспериментов BIOS-3, получается всего 1,3 киловатта на жителя, что вам потребуется для 12 часов в день и на Луне. он понадобится вам только в лунную ночь. Это уровень мощности, который может быть обеспечен с помощью солнечных батарей и накопителей энергии, таких как топливные элементы или батареи, в течение 14-дневной лунной ночи. Чтобы узнать больше об экспериментах с BIOS-3 и т. д., см. мою статью «Могут ли астронавты получать весь свой кислород из водорослей или растений?» И их еда тоже?

Я не рассматривал гравитацию в этом разделе, но подробно остановлюсь на ней в Case for Moon First

• Что насчет гравитации — разве это не большое преимущество Марса над Луной?
• Искусственная гравитация на Луне для усиления лунной гравитации

ОБЛАЧНЫЕ КОЛОНИИ ВЕНЕРЫ – РЕШЕНИЕ, ОТВРАТИТЕЛЬНО НЕБОЛЬШОЕ ОБСЛУЖИВАНИЯ

Однако, если вы хотите свести техническое обслуживание к абсолютному минимуму в космических средах обитания, есть еще одно место, где затраты на обслуживание гораздо ниже, чем в лунной пещере. Это также значительно снизило первоначальные затраты на среды обитания, поскольку они имеют очень небольшую массу. Возможно, это удивительно для большинства из вас. Это облачные колонии Венеры. Поэтому я кратко упомяну и их.

Венера, расположенная чуть выше верхней границы облаков, в некотором роде является наиболее обитаемым регионом в нашей Солнечной системе за пределами Земли. Температура и давление там такие же, как на Земле. Здесь много солнечного света и ясное небо. Атмосфера над вами обеспечивает массовый эквивалент десяти метров воды, защищая вас от космического излучения и солнечных вспышек, а также от микрометеоритов — они вообще не проблема. Солнечные вспышки будут вызывать крупномасштабные магнитные эффекты, потому что у Венеры нет магнитного поля, чтобы защитить от них — но это проблема только в том случае, если у вас есть многокилометровые проводящие кабели, которые вряд ли понадобятся.

Земная атмосфера представляет собой подъемный газ в плотном CO2 атмосферы Венеры. И так же, как с метеозондом или дирижаблем — давление внутри и снаружи оболочки одинаково. Таким образом, дирижабль может быть заполнен атмосферой земного давления с тонкой оболочкой, чтобы удерживать ее внутри. Даже если он поврежден, воздух будет просачиваться очень медленно, и заполненная кислотой атмосфера Венеры также будет медленно просачиваться внутрь. В отличие от любой другой космической среды обитания, это не будет чрезвычайная ситуация, на которую вы должны реагировать за секунды, а то, что вы можете исправить в течение нескольких минут, часов или даже дольше.

Российская идея облачной колонии в верхних слоях атмосферы Венеры, предложенная в 1970-х годах. Эта иллюстрация из Аэростатические пилотируемые платформы в атмосфере Венеры — Техника Молодежи ТМ — 9 1971

Это делает атмосферу Венеры местом внеземного мира с самыми низкими затратами на обслуживание, я думаю. Также в его атмосфере есть все основные химические вещества для жизни. Он содержит углерод, кислород, водород, азот и серу в изобилии. Концентрированная серная кислота является источником воды (она естественным образом диссоциирует на воду и SO2 в сернокислотном цикле Венеры). Вы можете делать пластмассы, и вы можете выращивать деревья и другие растения. Вы даже можете построить новые места обитания, используя в основном дерево и пластик, а также тонкий слой для защиты от серной кислоты и ультрафиолетового излучения. Вместо скафандров за 2 миллиона долларов у вас есть кислотостойкие скафандры, которые в конечном итоге вы будете делать на месте, и дыхательные аппараты в стиле аквалангов. Это большая экономия, поскольку скафандры очень сложны, а компоненты для них, когда они выходят из строя, были бы большой статьей бюджета в любой космической колонии, я думаю.

Венера также имеет уровни гравитации, идентичные земным, поэтому, если полная земная гравитация окажется лучшей для здоровья человека, этого легко достичь в облачных колониях Венеры.

Его длинный день может показаться недостатком, так как его солнечный день очень длинный и составляет 116,75 земных дня. Однако верхние слои атмосферы совершают супервращения один раз каждые четыре земных дня в постоянном струйном потоке, подобном потоку, который дает облачным колониям «ночь» в два земных дня и «день» в два дня, что гораздо более приемлемо.

Облачные колонии также набирают очки на ранней стадии, потому что вы можете создать гораздо большую среду обитания для облачных колоний с гораздо меньшей массой на одного жителя. Или гораздо больше жизненного пространства для той же массы, отправленной на Венеру. Это будет надувная среда обитания, подобная идее Bigelow Aerospace, но такая же легкая, как дирижабль.

Многое из этого покажется незнакомым и маловероятным для многих моих читателей. Дело в том, что идеи для Марса достаточно подробно проработаны энтузиастами колонизации Марса, Марсианским обществом и т. д. У нас нет аналогичной группы по защите интересов Венеры или даже Луны. Так что существует тенденция смотреть на все в «марсианских очках» и смотреть, как марсианские решения будут работать на Венере или Луне. И неудивительно, что решения, разработанные для Марса, работают на Марсе лучше, чем где-либо еще. Но как только вы начнете смотреть на эти другие места сами по себе, может появиться другая картина.

Если вам интересна эта идея и вы хотите развить ее дальше, см. мою статью «Будем ли мы строить колонии, которые парят над Венерой, как «Облако 9» Бакминстера Фуллера?»

Так что я думаю, что, по крайней мере, потенциально колонии облаков Венеры имеют самые низкие требования к обслуживанию из всех и вполне могут достичь этой цифры в 100 долларов на колониста в год на ранней стадии.

Тем не менее, вам нужно оплатить первоначальные затраты на строительство. Планировалось, что Стэнфордский торус будет построен за 22 года для 10 000 колонистов и обойдется примерно в триллион долларов США в 2016 году (см. «Строительство колонии и обеспечение ее процветания»). Колонии на Венере не потребуется ничего подобного, например, не требуется никакого реголитового щита, вам нужны только тонкие оболочки, и нет необходимости сдерживать давление земной атмосферы на вакуум. Техника тоже проще. Вероятно, вы могли бы запустить все это с Земли для такого же количества колонистов в том же временном масштабе и с гораздо меньшими затратами, чем Stanford Torus 9.0003

Но для этого вам все равно нужна мотивация. Даже если он стоит намного дешевле и его легче обслуживать после постройки, как вы можете это сделать, если нет прибыльного экспорта и он не может окупить затраты на строительство? Итак, давайте кратко рассмотрим его коммерческую ценность для экспорта.

ОРБИТАЛЬНЫЕ ДИРИЖАБАЛЫ ДЛЯ ВЕНЕРЫ И МАРСА

Это во многом зависит от того, насколько легко экспортировать с Венеры. Вот почему я не вижу, чтобы это произошло в самом ближайшем будущем, пока вам нужны массивные ракеты для запуска из колоний на орбиту, аналогичные тем, которые нужны для Земли. Однако JP Aerospace медленно и неуклонно работает над своей идеей орбитальных дирижаблей. Даже в почти вакууме верхних слоев атмосферы Земли водород и гелий плавают в почти вакууме кислорода и азота. И это тем более важно с более плотной атмосферой Венеры из CO2. Они разгоняются с помощью ионных двигателей, медленно в течение нескольких дней, а тем временем также поднимаются все выше и выше в атмосфере. В конце концов они преодолевают скорость звукового барьера, но к тому времени они настолько высоки, что это почти вакуум, и это не проблема.

Впечатление художника об орбитальном дирижабле из раздаточного материала JP Aerospace «Дирижабль на орбиту» — это будет очень легкий дирижабль высотой 6000 футов, который медленно разгоняется до орбиты со станции в верхних слоях атмосферы, используя гибридную химическую и электрическую тягу в течение нескольких дней.

Вам нужен перевалочный пункт на высоком уровне атмосферы для Венеры или Земли, где пассажиры и грузы пересаживаются на высотный орбитальный дирижабль, который намного больше и легче и предназначен для работы в верхних слоях атмосферы. См. мой обзор «Проекты, чтобы добраться до космоса так же легко, как мы пересекаем океаны», а также их книгу: Программа «Дирижабль на орбиту 9».0003

Обратите внимание, что это относится и к Марсу. Их орбитальные дирижабли смогут разгоняться до орбиты с поверхности Марса без необходимости в перевалочном пункте в верхних слоях атмосферы. Если это возможно, то Венера и Марс могли бы быть «планетами-садами», и Венера в этом отношении превзошла бы Марс, потому что теплицы были бы гораздо менее существенными для большей жилой площади и гораздо меньшего обслуживания.

Но у Луны также будет дешевый экспорт из-за ее низкой дельты v и из-за окололунной транспортной системы Хойта, которая может снизить затраты почти до нуля (см. мой com/booklets/Online-Case-for-Moon.htm#export_from_moon»> Экспорт материалов с Луны )

Помимо этой идеи планеты-сада, она должна быть продуктом атмосферы Венеры. Серная кислота очевидна, но не особенно ценна. Может ли быть какой-то действительно дорогой продукт? Одной из возможностей может быть дейтерий. Как я упоминал при обсуждении экспорта Марса, соотношение дейтерия и водорода на Венере в 120 раз больше, чем на Земле (и в 24 раза больше, чем на Марсе). Последствия высокого отношения DH для источников воды в атмосфере Венеры. Вместо шести тонн электролиза воды, дающего один килограмм дейтерия, как в случае марсианской воды, это даст 24 килограмма дейтерия, или четыре килограмма на тонну. Однако что касается Марса, можем ли мы рассчитывать на то, что дейтерий станет ценным товаром в будущем? И приведут ли более высокие уровни дейтерия к более чем скромной экономии затрат на извлечение дейтерия? Даже с учетом того, что один атом из 54 состоит из дейтерия, это все еще далеко от чистоты и потребовало бы многих стадий любого используемого процесса. С другой стороны, в отличие от Марса, Венера обладает избытком солнечной энергии, даже большей, чем Земля, что может помочь. Тем не менее, что касается Марса, мне это кажется немного натянутым, если только не будет разработан какой-то метод, который значительно облегчит извлечение дейтерия с минимальными затратами энергии, но в этом случае затраты также значительно сократятся на Земле.

Что касается Марса, другой возможностью являются продукты местной жизни, так как существует небольшая вероятность жизни в облаках Венеры. Есть косвенные доказательства в виде асимметричных частиц размером с микроб в атмосфере и карбонилсульфида, явный признак жизни здесь, на Земле (хотя она могла быть создана неорганическим путем на Венере). См. мой: Если есть жизнь в верхушках облаков Венеры — нужно ли нам защищать Землю или Венеру.

Возможно, мы обнаружим что-то очень ценное, исследуя и изучая облака Венеры. Однако в настоящее время мы не можем рассчитывать на это.

ВЫВОДЫ

Короче говоря, мой вывод состоит в том, что Луна намного превосходит Марс в этом отношении, и я скептически отношусь к мысли, что марсианская колония может окупить себя за счет интеллектуальной собственности. Я просто не понимаю, почему поток интеллектуальной собственности, имеющей коммерческую ценность, должен идти с Марса на Землю, а не наоборот или, скорее всего, в обе стороны, и я не нахожу аргумент Роберта Зубрина о нехватке рабочей силы в пользу этого убедительным.

Кроме того, это зависит не только от изобретательства, но и от коммерческого таланта, чтобы понять, как сделать изобретение финансово жизнеспособным, а также от настойчивости и удачи, чтобы довести изобретение до конца и добиться успеха. Почему марсианские колонисты должны быть в этом намного лучше, чем кто-либо другой? Я не понимаю.

Напротив, я думаю, что лунная база потенциально может иметь коммерческую ценность, главным образом потому, что она имеет низкую скорость убегания и находится так близко к Земле и всегда на одном и том же расстоянии, особенно если что-то вроде окололунной транспортной системы Хойта. место, сводя транспортные расходы практически к нулю. Это также достаточно близко для того, чтобы туризм в конечном итоге стал крупной отраслью.

Марс, я думаю, какое-то время будет областью спонсируемых правительством или благотворительных исследований — как Антарктика, где отдача не финансовая, а научные знания или просто интерес / волнение. Я думаю, что начальные этапы исследования Луны также, вероятно, будут поддерживаться аналогичным образом, но есть некоторая вероятность того, что коммерческая ценность также будет добавлена ​​в смесь.

И я думаю, что мы должны исследовать Марс с орбиты до тех пор, пока у нас не будет хорошего понимания условий на поверхности, и, в частности, не привносить земную жизнь на планету. Мы могли бы использовать его в коммерческих целях с орбиты с помощью телероботов, но это будет зависеть от того, найдем ли там что-то, имеющее коммерческую ценность для экспорта. И я думаю, что в будущем возможен коммерческий экспорт с Марса. Особенно, если марсианская биология производит какой-то уникальный ценный биологический продукт, который не может быть произведен где-либо еще – возможно, его стоит экспортировать. Но в настоящее время мы не знаем ничего, что могло бы стоить стоимости экспорта с Марса, и будет ли это в будущем, может сказать только будущее.

В долгосрочной перспективе колонии облаков Венеры также представляют особый интерес. Я предполагаю, что они требуют наименьшего обслуживания из всех внеземных местообитаний за пределами Земли, но не так легко найти коммерческое обоснование для большего, чем среда обитания в антарктическом стиле, поддерживаемая из-за ее научной ценности и, возможно, некоторого туризма из-за высокой стоимости. экспорт на орбиту. В долгосрочной перспективе, если орбитальные дирижабли сработают и снизят экспортные расходы на орбиту почти до нуля, возможно, Венера станет лучшим местом для выращивания продуктов питания на экспорт за пределы Земли. Орбитальные дирижабли также сделают Марс более коммерчески жизнеспособным.

Этот ответ является отредактированной копией следующих разделов моего Case For Moon First с некоторыми дополнительными материалами:

• Коммерческая ценность Марса
• Выживет ли космическая колония, используя только экспорт интеллектуальной собственности для оплаты импорта?
• Затраты на техническое обслуживание
• Снижение затрат на содержание космических сред обитания
• Облачные колонии Венеры — неожиданное решение с низкими эксплуатационными расходами
• Орбитальные дирижабли для Венеры и Марса
• Выводы — последствия для межпланетной торговли

Этот вопрос изначально появился на Quora. Задайте вопрос, получите отличный ответ. Учитесь у экспертов и получайте доступ к инсайдерской информации. Вы можете подписаться на Quora в Twitter, Facebook и Google+.

Дополнительные вопросы:

• Колонизация космоса: Новая планета на орбите Проксимы Центавра может быть обитаемой. Должны ли мы лететь туда вместо Марса?
• Марс: какое расстояние между Землей и Марсом?
• Освоение космоса: в чем важность освоения и исследования космоса?

Мы никогда не будем жить на Марсе или где-либо еще, кроме Земли

Мнение

Наука

После новаторского года для исследования Красной планеты астрофизик Женевского университета Сильвия Экстрем и дизайнер Хавьер Номбела утверждают, что наши полеты на Марс должны и останутся делом роботов.

Этот контент был опубликован 7 апреля 2021 г. — 15:12

7 апреля 2021 г. — 15:12

Справятся ли люди с полетом на Марс?

Человеческое тело сформировалось в результате миллионов лет эволюции на Земле. Таким образом, он идеально приспособлен к среде с определенным значением гравитации и давления и защищен от солнечной и галактической радиации за счет двойной защиты земной атмосферы и магнитосферы. Если он покидает эту среду, то подвергается большому физиологическому стрессу.

Первая проблема — это микрогравитация, которая имеет множество последствий: 

Декальцинация костей: космонавты теряют костную массу в 12 раз быстрее, чем женщины в постменопаузе;

Потеря мышечной массы: жизнь наших мышц в невесомости слишком легка, и они тают;

Ослабление сердца: при меньших усилиях оно становится слабее и круглее;

Жидкости (кровь, лимфатическая система) текут вверх к верхним частям тела. Вся наша сосудистая система устроена так, чтобы бороться с гравитацией и качать вверх, что она продолжает делать, даже когда гравитация исчезает;

Риск тромбоза: в результате двух вышеуказанных моментов кровь циркулирует менее быстро и может сворачиваться;

Нарушение внутреннего уха: наш орган равновесия функционирует благодаря весу маленьких кристаллов на волосковых клетках и без гравитации, которая теряется.

С потерей мышечной массы и ослаблением работы сердца можно частично справиться с помощью строгой дисциплины ежедневных упражнений. На МКС астронавты два часа интенсивно занимаются фитнесом (кардио и силовые тренировки) в день, и все же они очень слабы, когда возвращаются на Землю. Декальцинация костей также замедляется силовыми тренировками, но остается одной из самых тревожных проблем для здоровья потенциальных марсианских астронавтов, поскольку перелом может оказаться смертельным на Марсе. Сосудистые проблемы также считаются крайне опасными.

Подробнее

Подробнее

Пределы искусственной гравитации, радиации и человеческой психики

Можно ли воссоздать гравитацию на космическом корабле Марс? Известно, что во вращающейся системе центробежная сила создает ускорение, которое можно использовать для воссоздания эквивалента силы тяжести. К сожалению, на космическом корабле недостаточно места для установки центрифуги, в которой космонавты могли бы проводить несколько часов в неделю, что было бы достаточно для уменьшения физиологического ущерба от микрогравитации.

Может ли сам космический корабль вращаться? В Голливуде да, легко! Но в реальной жизни это другая история. Учитывая, что вращающийся космический корабль решит все проблемы, связанные с невесомостью, тот факт, что ни одно космическое агентство не делает ставку на такую ​​разработку, показывает, что она полностью вне нашей досягаемости концептуально, технически и финансово.

Вторая серьезная проблема, с которой столкнутся потенциальные будущие астронавты, направляющиеся на Марс, — это радиация в космосе. Двойная защита Земли (атмосфера и магнитосфера) частично блокирует или отражает ультрафиолетовые лучи и полностью блокирует рентгеновские и гамма-лучи, а также частицы солнечного ветра и космические лучи. Эту защиту сравнивают с эквивалентом бетонной стены толщиной 30 метров или стены, сделанной из 80 сантиметров свинца. Как только они покинут этот естественный барьер, космонавты должны быть защищены другими способами, с помощью изоляции космического корабля и/или индивидуальных экранов. Несмотря на эту защиту, по оценкам, марсианские астронавты получат максимально допустимое излучение за всю карьеру астронавта в ходе своей миссии, причем чуть более половины этого произойдет во время полета туда и обратно.

Третьей серьезной проблемой, выявленной космическими агентствами, является человеческая психология. Французский астронавт Томас Песке приводит хороший пример психологического давления, с которым сталкиваются астронавты на МКС: вы знаете, что во время вашего пребывания неизбежно возникнут проблемы, но вы не хотите быть их причиной. Давление на команду, направляющуюся на Марс, будет бесконечно больше, поскольку в случае серьезной проблемы им не будет никакой помощи. На МКС астронавты могут вернуться на Землю в течение трех часов. Марсианские астронавты будут предоставлены сами себе на два с половиной года своей миссии, зная, что малейшая ошибка или сбой, будь то техническая или человеческая, может привести к гибели всего экипажа. Проверить такую ​​психологическую ситуацию на Земле невозможно. Эксперимент по психологической изоляции Mars 500, проведенный Европейским космическим агентством, разработал методы разрешения конфликтов, но он никоим образом не отражает реальных условий полета на Марс.

Подробнее

Подробнее

Смогут ли люди выдержать пребывание на Марсе?

Марс непригодная для жизни планета. Это не преувеличение, а скорее отражение невозможности нормальной жизни таких организмов, как наш, на Красной планете. Основная проблема — слабая атмосфера на Марсе: она имеет 0,6% давления Земли на уровне моря, что эквивалентно давлению Земли на высоте 35 километров (22 мили). Это означает, что вода не может быть найдена в жидком состоянии на Марсе. Поверхностный слой почвы планеты покрыт реголитом (каменной пылью), в котором недавно было обнаружено загрязнение перхлоратами, очень вредными для живых организмов.

Чтобы выжить в таких условиях, пришлось бы построить обитаемый пузырь, который мог бы выполнять ряд функций: воссоздавать жизнеспособную атмосферу с правильным уровнем оксигенации, поддерживать давление, сохраняющее целостность человеческих тел, защищать от излучения и обеспечивают повседневные нужды.

Размер кружка будет зависеть от количества людей и продолжительности пребывания. Как минимум, астронавтам потребуется герметичный скафандр, который позволяет одному человеку выжить в течение нескольких часов (например, для выхода в открытый космос за пределами МКС или на Луне). Для нескольких человек в течение нескольких месяцев пузырь должен быть размером с целое жилище (включая кухню, зоны отдыха, санитарные помещения и т. д.) и должен иметь систему рециркуляции воздуха и воды, а также запасы продуктов и снаряжения. . Чем больше пузырь, тем сложнее будут технические проблемы и тем дороже он будет, вплоть до того, что станет непомерно высоким.

Какой смысл лететь на Марс?

Ничего? Один из аргументов в пользу отправки людей на Марс заключается в том, что они более эффективны на земле, чем роботы, и поэтому могут больше узнать о планете. Однако прогресс, достигнутый за последующие поколения роботизированных зондов, показывает, что, несмотря на их ограничения, знания, которые они предоставляют, быстро развиваются. Неоспоримым преимуществом роботов-зондов является то, что им не нужно есть и пить, а также им не нужно работать в условиях земного давления. Достаточно минимальной защиты их электроники. Предполагаемая стоимость одной миссии человека будет эквивалентна стоимости 40 роботизированных миссий, таких как Perseverance.
 
Кроме того, эти зонды могут быть стерилизованы при отправлении с Земли в соответствии со стандартами Закона о защите планеты, целью которого является предотвращение заражения мест, которые мы посещаем в Солнечной системе. С людьми это невозможно: поместив несколько особей нашего вида на Марс, мы также осаждаем миллиарды бактерий с Земли. Даже если их шанс выжить на Марсе бесконечно мал, он не равен нулю и рискует спутать ответ на главный вопрос, который мотивирует наше исследование Марса: могла ли там развиваться жизнь на ранних стадиях ее эволюции?

Сильвия Экстрем Внешняя ссылка – доктор астрофизики с 2008 года, специализирующаяся на звездной физике.