Колонизация титана: Почему лучше колонизировать Титан, чем Марс / Хабр

Почему лучше колонизировать Титан, чем Марс / Хабр

Все мы наслышаны о колонизации Марса, но в этой статье хотелось бы поднять вопрос о колонизации Титана (спутник Сатурна) как не о возможной альтернативе, но как о возможно более удачном варианте в плане колонизации ближнего космоса. Так же в данной статье будет критика колонизации Марса.


У каждой планеты и спутника есть свои плюсы и минусы, но вопрос только в том, сколько этих минусов и плюсов и насколько они велики. Начнём их перечисление и сравнение в этом плане Марса и Титана.

Расстояние


Ближайшее расстояние между Титаном и Землёй 1.2 миллиарда километров, в то время как у Марса это 55 миллиона, что примерно в 22 раза ближе, чем Титан. И это большая разница и основное препятствие для колонизации Титана. Однако стоит отметить, что тут всё не так просто. Колонизация это дело гораздо более сложное, чем шуточный проект «Mars One», который постепенно превращается в МММ и о нём я ещё упомяну в конце этой статьи.

Длительный перелёт накладывает ограничения, увеличивает риски и вложения. Но как я расскажу ниже, не всё так печально, т.к. сравнительно оборудования для Титана потребуется гораздо меньше, чем для Марса, следовательно можно увеличить мощность двигателей будущего корабля с поселенцами и запас горючего, что сократит перелёт.

Проблема также в солнечном ветре и космическом излучении. Тут вам и протоны, и электроны высоких энергий и гамма-лучи, от всего этого многообразия высокоэнергетических частиц не так уж легко защитится, и тут не помогут никакие свинцовые пластины, т.к. наведённая радиация ещё более опасна. Однако не потребуется разрабатывать никакого фантастического щита из магнитных полей, наночастиц или экзотической материи, от всего этого может защитить слой воды, размещённый между жилым отсеком и обшивкой.

Ещё одна проблема это — невесомость. В отсутствии гравитации организм человека разрушается, вымывается кальций из костей, слабеет сердце и тд. Физические упражнения тоже не помогут, т. к. лишь замедляют эти разрушительные процессы. Однако можно спроектировать будущий космический корабль так, чтобы жилые отсеки были под действием центробежной силы, проще говоря колонисты должны находится во вращающимся кольце, либо же сам корабль должен вращаться вокруг своей оси.

Размер и масса


Поверхность Марса больше, чем у Титана, однако Титан хоть и спутник он совсем не маленький, он больше планеты Меркурий. Размер на этапе колонизации мало, что значит, гораздо важнее масса. Гравитация на Марсе почти в три раза ниже, чем у Земли, что влечёт за собой серьёзные проблемы для людей в нынешнем состоянии, это и многочисленные проблемы со здоровьем и большие проблемы с рождением и взрослением нового поколения.

Насколько низкая гравитация влияет на рождение детей (а для колонии это необходимо) никто толком не знает, т.к. таких экспериментов никто не ставил, никто ещё не рожал в невесомости или низкой гравитации и не росли дети в ней, однако мнения экспертов не особо радуют по этому вопросу. Тут вам и развитие всевозможных пороков со здоровьем и риск детской смерти и риск выкидыша и тд. В этой области данных довольно мало, ставились эксперименты с крысами на орбите и результат довольно спорный, с одной стороны у первого поколения были проблемы, с другой следующие поколения были лучше приспособлены к условиям невесомости. Однако люди это дело всё же другое, для примера на МКС запрещено летать беременным женщинам-астронавтам, т.к. это может вызвать риски с развитием плода (микрогравитация + излучение). Всё это говорит о том, насколько опасно «в слепую» пытаться колонизировать планеты или спутники.

Что касается Титана то тут всё ещё печальней, его гравитация в 7 раз меньше Земной. Безопасный уровень примерно 0.5g (на самом деле это точно неизвестно, но как порог возьмем половину Земной), т.е. половина от того, что на Земле и сюда не проходят ни Марс, ни Титан, следовательно без генетических модификаций будущие колонии обречены и на Марсе и на Титане, либо они не смогут стать полноценными колониями, а будут что-то типа станций в Антарктике, где люди живут и работают лишь некоторое время (вот вам и идея полёта в один конец на Марс).

Атмосфера и давление


Атмосфера Марса грубо говоря — вакуум. Ну хорошо, не совсем, ведь там есть даже ветра, но относительно человеческого организма это вакуум. Атмосферное давление на Марсе составляет 0.6% от земного, по сути что колонизировать Луну, что Марс в данном смысле одиноково, они оба просто большие булыжники в космосе, а следовательно тут накладываются все ограничения и риски для строительства и жизни в космосе. Вам нужны специальные бронированные тесные капсулы для защиты от микрометеоритов (от тех что побольше уже ничего не поможет), плюс защита от радиации, которая на Марсе хоть и меньше открытого космоса, но всё ещё уровень не самый безопасный для человека. Так же нужны скафандры для выхода на поверхность.

На Титане же всё гораздо лучше. Там есть атмосфера состоящая из азота (90%) и углеводородов. Атмосферное давление равно примерно 1.5 атм, что вполне комфортно для человека, ещё исследования Жак-Ив Кусто с его подводной деревней показали, что человек неплохо себя чувствует живя при 2 атм. Плотная атмосфера даёт защиту от метеоритов и излучения. Плюс решается проблема транспорта, т.к. без дорог и инфраструктуры единственный транспорт это летательные аппараты, в условиях Титана транспортировку будет гораздо проще осуществить.

Проблем в атмосфере Титана две: первое это смесь углеводородов с кислородом даёт взрывоопасную смесь, а второе теплоизоляция. На Титане очень холодно, -180 С, это конечно не значит, что незащищённый человек сразу превратится в сосульку как в голливудских фильмах. Однако т.к. на Титане нет ветров теплоизоляция хоть и проблема, но не слишком большая. У людей уже есть технология для её решения — это аэрогель.

Дома на Титане будут представлять из себя большие купола на основе аэрогеля, никакого бронирования не нужно, а значит и не нужно вести с собой столько лишнего веса. Так же нет смысла зарываться под землю, чтобы защитится от космического излучения и вспышек на Солнце. Не нужны увесистые дорогие скафандры, вполне хватит кислородного баллона и изолирующей одежды. Разгерметизация (в случае Марса или потеря целостности в случае Титана) отсека не приведёт к мгновенной смерти всех внутри как на Марсе (30 сек в вакууме приводят к потере сознания), вполне реально надеть кислородную маску и перейти в другой отсек (ещё раз в сосульку вы мгновенно не превратитесь).

Не стоит забывать и о высадки на планету, как об одном из самых сложных этапов. Для Титана всё решается парашютами, в плотной атмосфере они наиболее эффективны, для Марса же они почти бесполезны и могут использоваться только для начального торможения. Поэтому, каждой бронированной капсуле для Марса потребуются ещё двигатели и запас горючего для посадки. Титан же лишён такой проблемы в принципе, достаточно сесть колонистам в посадочной капсуле и возвести все постройки вручную.

Ресурсы


Что на Марсе, что на Титане достаточно воды. В плане ресурсов о Титане известно не многое, т.к. он слабо изучен. Считается, что там есть подземные озёра с метаном. Ничего также неизвестно о металлах на Титане в отличие от Марса. Однако, в плане ресурсов стоит рассматривать всё же не отдельно спутник, а всю систему Сатурна, поэтому Титан тут оказывается гораздо богаче Марса. Металлы есть на других спутниках Сатурна, но что гораздо важнее, сам Сатурн является источником гелия-3, который является отличным топливом для термоядерных реакторов. Отсюда следует, что необходимый минимум для колонизации Титана это развитая термоядерная энергетика, поскольку солнечной энергии там почти нет, с другой стороны не стоит на неё полагаться и на Марсе, где пыльная буря может длиться месяц. Газы в системе Сатурна настолько в избытке, что они послужат отличным экспортным сырьём. Многие уже сейчас предсказывают, что есть очевидная экономическая выгода в добыче гелия-3 на Сатурне, т.к. в отличие от Юпитера, у Сатурна низкая гравитация и радиация.

Поверхность

Поверхность Титана очень напоминает Земную, там есть моря, озёра, расщелины, каньоны, горы и впадины. Однако, тут я бы хотел упомянуть состав поверхности. Титан геологически активен, к тому же у него есть атмосфера, а некогда по нему текли реки жидкого метана и этана, отсюда следует важный вывод, об этом многие не задумываются, когда мечтают о колонизации Марса. Дело в том, что реголит Марса и Титана очень разный. Реголит это не лунный грунт, хотя название пошло оттуда, это взвесь пыли которая покрывает поверхность состоящая из частиц разного диаметра. Если порода ломается из-за сильного механического воздействия (удар метеорита например), то пыль которая при этом образуется весьма опасна, т.к. она содержит частицы с острыми краями, которые проникают через лёгкие в кровь и изнашивают внутренние органы человека, также ломают технику со сложными подвижными частями. Например, после расследования теракта в Нью-Йорке 2001 года, рабочие, которые разгребали завалы получили большие осложнения со здоровьем, т.к. после обрушения зданий образовалось большое количество ультра мелких (менее 100 нанометров) частиц, по той же причине опасен и вулканический пепел. Однако, всё это также истина не только для ультра мелких частиц, но и для тех, что менее 10 мкм в диаметре. Реголит Марса же состоит в основном из 3 мкм частиц, и поэтому представляет опасность для здоровья. В земной атмосфере они быстро слипаются из-за водяного пара в воздухе, а острые края сглаживаются, это также характерно и для Титана, порода там имеет сглаженные края, а ветров нет, средний размер частиц имеет диаметр 5 мм. Следовательно не нужно специальных сложных систем отчистки в случае Титана.


Как вы видите процесс колонизации вовсе не так уж и прост, как может показаться из фантастических фильмов и литературы. В этой статье затронуты только некоторые из проблем. Другие миры просто не пригодны для человека по ряду причин и никакой колонизации не произойдёт в этом веке. Для колонизации нашей родной солнечной системы нам как минимум нужны генетические модификации организма, термоядерная энергетика, материалы на порядок лучше существующих (при -180С большинство металлов теряют прочность и гибкость), двигатели на порядок лучше (как минимум плазменные, не путать с ионными) и много чего ещё.

Одни миры проще колонизировать, чем другие и может показаться, что близкий Марс это то самое место, но это не более чем раздутая фантастикой сказка мечтателей 60х -70х годов прошлого века, которая продолжает жить в умах до сих пор, одно дело просто высадится, другое дело построить колонию и успешно выживать.

Ясно одно, что без реальной подготовки никакая колонизация невозможна, нужно суметь построить корабль как минимум на 10 тыс колонистов и всего необходимого для них. Это дело не ближайшего будущего, хорошо если это случится в следующем столетии. Конечно, в нашей солнечной системе не обязательно отправлять всех и всё сразу, но где гарантии, что следующая партия прибудет запланировано, а ведь любая отсрочка в данном случае будет фатальной для всей колонии.

Тут бы хотелось вспомнить недавний проект «Mars One». Он сразу у многих вызывал скепсис, сложно настолько бестолково подойти к процессу колонизации, чем это было сделано в этом проекте. Не учтена ни материальная сторона вопроса, ни техническая, ни психологическая, да там даже со здравым смыслом всё было туго. Отправить людей в один конец, в трёх консервных банках, как до такого только додуматься можно было. Людям предлагалось до конца жизни провести в помещении 4 на 4, под радиацией в надежде что они там выживут при этом. Хуже всего то, что люди походили там на подопытных крыс, но забудем о этической стороне вопроса, поскольку психологическая сторона тут гораздо важнее. И она не учтена совсем. Они просто посчитали, что там мол видно будет. Вам живущим в земных условиях сложно было бы представить насколько было бы тяжело тем, кто до конца жизни приговорён провести на безжизненном куске камня в космосе всю жизнь. Конечно ставились эксперименты по долгому пребыванию людей в запертых условиях, но они знали, что могут вернуться, и это определяющий фактор. Конечно, этот проект не более, чем афёра с целью собрать денег, и даже если создатели верят в него, а не просто хотят наживы, он не осуществим на практике и надеюсь будет вскоре забыт. Поскольку если они всё же отправят приключенчески настроенных людей на Марс, колония потерпит полный крах, и если колонисты не сразу поубивают друг друга сойдя с ума, то будут медленно отравлены влиянием Марса и перемрут один за другим. Эта позорная глава сильно ударит по репутации науки и космическим исследованиям и настроит общественность против неё.

греза или реальность? — Троицкий вариант — Наука

Stocktrek Images/Fahad SulehriaАлексей Огнёв

8 мая 2048 года

Дорогая N., мы прибыли на Титан неделю назад. Сквозь иллюминатор видно местное оранжевое небо с этановыми и метановыми облаками. Прости, что не выходил на связь всё это время. Я помогал с разгрузкой аппаратуры, хотя от меня с моими вялыми бицепсами было мало толку, но, по счастью, большая часть работы легла на металлические плечи роботов. Скоро мы запустим установки для получения кислорода изо льда. Дальше я настукивал репортаж для New Scientist, хотя я не Томас Вульф (ты помнишь эту прозу Брэдбери?), но здесь ведь и не Марс, как в том рассказе.

Тяготение Титана составляет 14% земного, меньше, чем лунные 17% (Титан крупнее Луны, но по большей части состоит из воды, а не из скальных пород, как наш естественный спутник). Поэтому мы подпрыгиваем и порхаем в крылатых костюмах в здешней плотной атмосфере. Она состоит на 95% из азота и на 5% из метана и надежно защищает от космического излучения. Мы передвигаемся не в скафандрах, а в теплой одежде и респираторах. Средняя температура здесь около –180 °C, но от нее спасает теплоизоляция. Скоро будем кататься на лодках по метановым и ацетиленовым озерам.

Все эти годы нашего полета помимо написания репортажей для журнала я перечитывал мировую литературу и работал параллельно над своей собственной книгой; ее рабочее название — «Весь спектр отчаяния». Как ты помнишь, мои попутчики делятся на две категории: кого-то вел сюда пылающий энтузиазм, а кого-то, меня в том числе, попытка убежать от экзистенциальной бездны. Наш капитан Ник свято верит в покорение иных миров; химик Джошуа круглые сутки колдует над пробирками; астрофизик Александр корпит над наблюдениями и обработкой статистических данных. Но, например, биолог Руфь потеряла на Земле родителей, мужа и сына, а второй пилот Исайя никак не может избавиться от воспоминаний о Сирийской войне. Я знаю, что их привело сюда отчаяние. Они ухватились за шанс убежать от навязчивых мыслей и начать другую жизнь за пределами родной планеты. Вечное молчание бесконечных миров, усыпанных газовыми шарами, скорее пугает нас, как Паскаля, чем внушает оптимизм и заряжает энергией.

Как это было в ретроспективе? Когда мне исполнилось тридцать три года, я отчетливо увидел, что не могу жить в мегаполисе и заниматься текстами, как прежде. К тому же ты сказала мне, что мы не можем быть вместе, и здесь я не могу не согласиться. Твоя нынешняя семья и твой квартирный комфорт подходят тебе больше, чем мое безумие.

Я исколесил планету вдоль и поперек, видел гейзеры Исландии и храмы Тибета, но всё это было не то. И когда в новостях промелькнула информация о миссии к Титану, я не мог не воспользоваться шансом. Вначале на меня, бездельника и дилетанта, смотрели косо, но потом со мной стали разговаривать — в том числе те участники проекта, которые остались на Земле, по видеосвязи.

Сейчас мне придется прерваться. Нельзя пропустить запуск первого беспилотника. Я напишу через несколько дней. Надеюсь, перебоев со связью не будет. Вот одна из первых фотографий здешнего пейзажа, настоящего потустороннего мира, ада или чистилища (хотя многие мои спутники надеются найти здесь рай). Будем на связи! Плодотворной недели! Она длится у нас в 16 раз дольше, чем у вас.

Искренне твой
Алекс Эш

За пределами Земли: В поисках нового дома в Солнечной системе / Чарльз Уолфорт, Аманда Хендрикс. — М.: Альпина нон-фикшн, 2018.

Этот текст сочинен по мотивам книги планетолога Аманды Хендрикс и научного журналиста Чарльза Уолфорта. Без преувеличения она читается на одном дыхании. Хочется возвращаться к ней снова и снова. Чуть ли не каждая страница заряжена энергией и энтузиазмом. Авторы пишут в предисловии, как часами размышляли, смеялись и спорили в скайпе — Аманда в офисе в Лос-Анджелесе, Чарльз — в дебрях Аляски или дома в Анкоридже с видом на засыпанный снегом тихоокеанский залив Кука.

Чарльз — автор нескольких бестселлеров, любитель экстремального спорта, он брал интервью и у эскимосских китоловов на дрейфующих арктических льдах, и у профессоров Кембриджа.

Аманда — старший научный сотрудник Планетологического института США в Аризоне, участник программ Лунного орбитального зонда (запущен в 2009 году) и орбитального телескопа «Хаббл». Она 12 лет работала в Лаборатории реактивного движения NASA и была научным экспертом миссий «Галилео» (1989–2003), первого аппарата, вышедшего на орбиту Юпитера; и станции «Кассини» (1997–2017), первого искусственного спутника Сатурна. Ее завороженность космосом началась в семь лет, когда они с отцом пересекали на фольксвагене пустыню Мохаве и она была поражена до глубины души ясным ночным небосводом, усеянным звездами. В третьем классе она соорудила диораму Солнечной системы в обувной коробке, подростком посещала конференции в Калтехе, затем училась в Политехническом университете штата Калифорния и получила степень PhD в Университете Колорадо.

Авторы пытаются обосновать колонизацию Титана, рассуждая о грядущих земных катастрофах — перенаселении, войнах, стихийных бедствиях и глобальном потеплении. Но здесь их цепочка рассуждений выглядит неубедительно. Все эти проблемы необходимо решать на родной планете, а до Титана в любом случае доберется горстка сорвиголов. Он не станет нашим новым домом — скорее символом того, как далеко могут забраться исследователи и искатели приключений.

Почему, собственно говоря, Титан? В книге содержится подробное обоснование. Внутренняя часть Солнечной системы малопригодна для колонизации.

Меркурий — по сути дела, огромный лишенный атмосферы булыжник. Средняя температура его дневной поверхности равна 350 °C, ночной — около –170 °C. Кроме того, на обратном пути придется долго лавировать и перебарывать солнечное притяжение.

Атмосфера Венеры, состоящая на 97% из углекислого газа, надежно защищает от космического излучения, но она слишком плотная и горячая, в ней содержится едкая серная кислота, в верхних слоях свирепствуют ураганы. Парниковый эффект грандиозен. Средняя температура составляет 465 °C. Этого достаточно, чтобы расплавить свинец. Давление на поверхности сопоставимо с давлением в морских глубинах на Земле. Советские зонды, пережившие спуск через эту инфернальную атмосферу, просуществовали недолго. Людям там тем более не место.

Луна и Марс пригодны для колонизации, но новоявленным селенитам и марсианам придется скрываться от космических лучей в пещерах или рукотворных герметичных убежищах, а во время вылазок облачаться в громоздкие скафандры. Вода на Луне имеется, но ее добыча будет трудной. Более перспективный ресурс — гелий-3 для будущих термоядерных реакторов. Но проще будет отправлять экспедиции туда и обратно, чем заселять наш спутник, потому что путь займет всего несколько дней. На Марсе обнаружился водяной лед, и есть довольно-таки безумные идеи искусственным образом создать там атмосферу путем ядерной бомбардировки полярных ледяных шапок или добывать сырье для сильнейших парниковых газов — хлорофторуглеродов, которые нагреют его поверхность, а потом засеять яблони и прочие растения. Но это потребует солидной индустрии и сотен, если не тысяч лет.

Поэтому, по мнению авторов, искать место для колонизации нужно во внешней части Солнечной системы, а именно на спутниках планет-гигантов. На Европе ледяная кора толщиной от 10 до 100 км покрывает океан жидкой воды. Это своего рода биллиардный ледяной шар. На южном полюсе Энцелады бьют гигантские гейзеры водяного пара. Ученые не оставляют надежды найти там живые существа. С другой стороны, загвоздка в том, что там тоже нет никакой атмосферы.

Мультиспектральный снимок Титана, выполненный «Кассини» 26 октября 2004 года (NASA/JPL/Space Science Institute)

Вот и получается, что если лететь, то к Титану. Здесь есть атмосфера, вода и энергетические ресурсы. Электростанции будут работать на углеводородном топливе. Дополнительную энергию дадут ветряки и солнечные панели. Пищу предлагается выращивать в теплицах — и заодно перерабатывать углекислый газ, выделяющийся при сгорании, обратно в кислород. Из местного сырья можно изготавливать пластиковые вещи, а для добычи металлов и других тяжелых элементов — освоить астероиды. Здесь, конечно, есть существенные вопросы со стороны специалистов. Проблеме потенциальной энергетики колонизаторов Титана посвящена подробная научная статья Аманды в журнале Journal of Astrobiology & Outreach [1].

Кроме того, на Титане теоретически могут обнаружиться живые организмы. Они будут отличаться от земных в плане химии: основой их существования должен быть метан.

Лететь не так уж далеко. «Вояджеры» добрались до Сатурна примерно за три года. Авторы отводят на полет с учетом современных технологий семь лет, но предполагают, что этот срок можно сократить до 18 месяцев. Отдельный вопрос, как сконструировать аппарат для перелета и найти спонсоров. Авторы не рассчитывают на неповоротливые государственные программы и делают ставку на частный бизнес, например знаменитую на весь мир компанию SpaceX.

Книга устроена хитро; каждая глава содержит исторический обзор, а также разделы «Настоящее» (интервью и актуальные данные) и «Будущее» (научно-фантастические зарисовки). Невнимательный пролистыватель-книгоглотатель может легко сесть в лужу, перепутав реальное и воображаемое.

Под впечатлением от книги я устроил небольшой опрос в «Фейсбуке»: кто из френдов готов лететь колонизировать Титан, а кто бы предпочел остаться дома, и чем обоснован этот выбор? Этот пост вызвал большой ажиотаж и 34 ветвящихся вглубь комментария. Вот самые яркие отзывы.

  • Да. Почему? Хочу внутрь фильма про космос. Жду встречи с Чужими или там с аватарами.
  • Я полечу. Понимаю, что чушь, что космос — холодный, а встреча с аватарами — смертельна. Но всё равно полечу, потому что это детская мечта.
  • Если можно взять с собой кота, то я бы полетел.
  • Не соглашусь, потому что я старый. Лучше быть похороненным в земле, чем в открытом космосе. Хотя какая разница! Уговорил, записывай и меня тоже.
  • Это развод и пустые фантазии для атеистов. Жизнь возможна только на Земле. Все участники экспедиции погибнут в страшных муках, но обманщики-ученые покажут вместо подлинного репортажа об их гибели очередное голливудское кино.
  • Нет, на мой век всё равно земной экологии и ресурсов хватит, а после нас хоть потоп.
  • Я бы не полетела. Я из дома-то выходить боюсь.
  • Если через пустыню идти семь лет или через ледник — не вопрос, а в железной коробке лететь — откажусь.
  • Разрабатывать технологии — да, самому летать — нет. Я старый больной человек.
  • Вычеркнуть из своей жизни столько всего ради сомнительных радостей экзотики? Немыслимо, на мой взгляд. А идея вклада в «прогресс» мне вообще кажется глупенькой…
  • Нет. У меня в голове свои титаны и сатурны, миры и надмирные структуры. С ними мне разбираться интереснее.

Научный журналист и переводчик книг фонда «Династия» Александр Сергеев высказался так: «Если космическая инфраструктура дозрела, то почему бы и нет. Если нет — абсурд. Судя по условиям задачи (лететь семь лет), инфраструктура еще не готова. Даже ионных движков приличных еще нет. Надо развивать, а не маяться героическими глупостями».

И наконец, Павел Подкосов, главный редактор издательства «Альпина нон-фикшн», ответил так: «После издания книги „За пределами Земли“ издатель, в общем, обязан лететь на Титан — пацан сказал, пацан сделал. Но кроме этого есть еще один важный момент. О нем писал Карл Саган в „Голубой точке“. У человеческих колоний в космосе есть шанс начать с нуля. Возможно, там не по-требуется ни лидеров, ни президентов и точно уж Госдумы. Возможно, отношения между людьми там могут строиться на каких-то совершенно иных, более человечных принципах, без иерархии и агрессии. Ради этого я бы полетел. Законы социума меняются. Мы уже совсем другие, нежели веке в тринадцатом, например. И обо всем можно договариваться. И это правда шанс создать некое новое общество».

А вы бы полетели?

Алексей Огнёв

1. Hendrix A. R., Yung Y. L. Energy Options for Future Humans on Titan // Journal of Astrobiology and Outreach. 2017. Vol. 5. Issue 2.

См.

также:

Колонизация Титана — Ин-Спейс


10.8K

Like
Love
Haha
Wow
Sad
Angry

2

Идея человеческой колонии на Титане, спутнике Сатурна, может показаться сумасшедшей. Его температура держится на уровне -180° по Цельсию, а из его небес в углеводородные моря обрушиваются ливни метана и этана.

Идея человеческой колонии на Титане, спутнике Сатурна, может показаться сумасшедшей. Его температура держится на уровне -180° по Цельсию, а из его небес в углеводородные моря обрушиваются ливни метана и этана. Тем не менее, Титан может быть единственным местом в Солнечной системе, где все-таки имеет смысл строить постоянное, самодостаточное поселение. Ученые пришли к этому выводу, посмотрев на планеты по-новому: экологически. Они рассмотрели небесных соседей с точки зрения факторов необходимых для человека. Размышления опубликованы в интернет-издании Scientific American.

Этот сценарий колонизации, основанный на науке, технологиях и культуре, представляет собой мысленный эксперимент для тех, кто хочет думать о далеком будущем.

Точкой отсчета стало постоянство человеческой природы: люди будущего будут иметь те же ключевые потребности, что и у нас. Их жилище должно обладать энергией, обитаемой температурой и давать защиту от сурового внешнего мира, включающего космическое излучение, которое неизбежно опасно для биологических существ, подобных нам.

До сих пор, большинство исследователей рассматривали в качестве потенциального места обитания человека Луну или Марс. Их важным преимуществом является близость к Земле, а также то, что человек потенциально может посетить эти космические тела, чего не скажешь о других обитателях внутренней Солнечной системы, Меркурии и Венере. Меркурий слишком близок к Солнцу, а атмосфера Венеры ядовита, сокрушительно тяжела и раскалена из-за парникового эффекта. Можно жить на воздушных шарах высоко в атмосфере Венеры, но очевидно, что такое жилье никогда не будет самоокупаемым.

Хотя Луна и Марс выглядят сравнительно разумными направлениями колонизации, у них также есть неразрешимые проблемы. Они не защищены магнитосферой и атмосферой. Космические лучи, энергетические частицы далеких сверхновых бомбардируют поверхность Луны и Марса, и люди здесь никогда не будут в безопасности.

Давно известно, что облучение приводит к раку, а исследования последних двух лет добавили к этому потенциально более серьезную опасность: повреждение мозга. Мчащиеся в межзвездном пространстве частицы, в том числе ядра железа, разрушают ткани головного мозга и снижают когнитивные способности. Это одна из причин, по которой мы не можем отправить исследователей на Марс и тем более оставить их там надолго.

На Земле мы защищены от космической радиации водой в атмосфере. Поселение на Луне или Марсе должно быть построено под поверхностью, чтобы быть действительно безопасным от этого излучения. Подземное убежище трудно построить. Поселенцам придется провести колоссальные раскопки, чтобы вырыть помещения, удовлетворяющие повседневным потребностям. Так зачем такие сложности? Мы можем жить под землей и на Земле, для этого не надо переезжать на Марс.

Ближайшие к нам после Марса потенциальные дома можно поискать среди спутников Юпитера и Сатурна. Среди десятков вариантов победитель очевиден.

Титан наиболее похож на наш родной дом. Он является единственным телом в Солнечной системе с жидкостью на поверхности, с озерами из метана и этана, которые поразительно похожи на земные водоемы, а дюны из твердых углеводородов напоминают песчаные барханы на Земле.

Для защиты от радиации Титан имеет азотную атмосферу на 50% толще земной. Магнитосфера Сатурна также предоставляет убежище. Огромное количество углеводородов на поверхности в твердом и жидком виде могут быть использованы для получения энергии. Хотя в атмосфере не хватает кислорода, водяной лед может быть использован в его производстве для дыхания и сжигания углеводородов в качестве топлива.

На Титане холод, но благодаря плотной атмосфере его жителям не нужны специальные скафандры, в которых обитатели МКС выходят в открытый космос, им нужна теплая одежда и респираторы. Дома могут быть изготовлены из пластика, произведенного из неограниченных ресурсов, добываемых на поверхности Титана, и заполняться теплым воздухом. Простота конструкции позволит создавать огромные жилые помещения.

Возможности для отдыха на Титане будут поистине уникальны. Например, вы могли бы летать. Слабая гравитация в сочетании с плотной атмосферой позволит людям парить с крыльями за спиной. А если крылья отвалятся, ничего страшного, посадка будет мягкой. Ускорение свободного падения на Титане в 7 раз меньше, чем на Земле.

Как люди туда доберутся? В настоящее время никак. К сожалению, на данный момент даже полет на Марс опасен в условиях космического излучения. Человечеству нужны более быстрые двигатели, чтобы сократить время, которое путешественники проведут в космическом пространстве, иначе поездка на Титан займет примерно семь лет.

Мы нескоро покинем Землю, до этого ученые должны решить основные проблемы. Но благодаря продолжающимся инвестициям в науку освоения космоса и в технологии для сохранения здоровья в космосе, однажды люди все же ступят на Титан.

определить автоматически

Закрыть

Забудьте о Марсе — идем колонизировать Титан!

Далеко —

В книге

Beyond Earth говорится, что мы ищем слишком близко к дому для наших космических колоний.

Джон Тиммер
—

Увеличить / Дом, милая колония. Спутник Сатурна Титан.

University of Arizona / LPL 

Некоторое время назад в США велись дебаты о том, как направить следующий крупный пилотируемый космический полет НАСА. Построим ли мы аванпост на Луне как шаг к Марсу или просто направимся прямо к красной планете? Какой бы пункт назначения мы ни выбрали, он будет рассматриваться как первый шаг к постоянному человеческому присутствию за пределами непосредственной близости от Земли.

Вся эта нерешительность, согласно новой книге под названием Beyond Earth , ошибочна. Любое из этих направлений сопряжено с таким количеством проблем и компромиссов, что привлечь и поддержать что-то большее, чем краткосрочные посетители, будет сложно. Вместо этого, Beyond Earth утверждает, что мы должны устремить свои взгляды гораздо дальше в Солнечную систему, если мы хотим создать постоянное человеческое присутствие в другом месте. Предпочтение авторов? Титан, самый большой спутник Сатурна.

Дело о Титане

Колонизация Титана кажется возмутительным аргументом, учитывая, что единственный космический корабль, который мы отправили на орбиту вокруг Сатурна, добирался туда семь лет. Почему кто-то должен серьезно относиться к Beyond Earth ? Что ж, его авторы не сумасшедшие и не безмозглые фанаты космоса. Аманда Хендрикс — планетолог, работавшая в Лаборатории реактивного движения и Институте планетологии. Над книгой она работала в партнерстве с Чарльзом Вулфортом, журналистом-экологом, который кое-что понимает в создании пригодной для жизни среды. И они вдвоем провели обширные интервью, разговаривая с людьми в НАСА и других местах обо всем, от осложнений для здоровья в космосе до будущих двигательных установок.

Интервью с авторами о колонизации Титана

Получившаяся в результате книга представляет собой смесь того, где мы находимся сейчас, какие проблемы необходимо решить, чтобы обосноваться в другом месте, и сценария будущего, который побуждает нас решать эти проблемы. В этом смысле « Beyond Earth » чем-то напоминает недавнюю работу National Geographic « Mars », в которой современный документальный фильм смешивается с вымышленным будущим. Но книгу немного легче проглотить, чем мини-сериал, который переключал зрителей между кадрами реальных ракет и пыльными бурями CGI.

Рекламное объявление

Итак, почему Титан? Два ближайших пункта назначения, Луна и Марс, имеют атмосферу, которой фактически не существует. Это означает, что любое жилье должно быть чрезвычайно прочным, чтобы удерживать его содержимое на месте. Оба мира также купаются в радиации, а это означает, что эти места обитания должны быть построены под землей, как и любые сельскохозяйственные угодья, чтобы прокормить колонистов. Любая деятельность на поверхности должна быть ограничена, чтобы избежать чрезмерного радиационного облучения.

Захочет ли кто-нибудь отправиться в совершенно новый мир только для того, чтобы провести свою жизнь в тесном туннеле? Хендрикс и Уолфорт предполагают, что ответ будет «нет». Титан, напротив, предлагает плотную атмосферу, которая защищает поверхность от радиации и сделает любые структурные разрушения проблематичными, а не катастрофическими. С кислородной маской и достаточно теплой одеждой люди могли бродить по поверхности Титана в тусклом солнечном свете. Или, учитывая низкую гравитацию и плотную атмосферу, они могли парить над ней на воздушном шаре или на личных крыльях.

Обширные углеводородные моря и дюны, предполагают Хендрикс и Вольфорт, позволят полимерам выполнять многие роли, которые в настоящее время играют металл и дерево. Бурение коры Титана позволит получить доступ к огромному запасу жидкой воды в подземном океане Луны. Это не все удобства дома, но их гораздо больше, чем на Луне или Марсе.

Есть проблема с расстоянием, которую Хендрикс и Вулфорт признают, но утверждают, что это немного не по делу. Радиация и отсутствие гравитации, которые делают дальние космические путешествия рискованными, могут покусать любого, кого мы отправим исследовать Марс. НАСА предполагает, что найдет решения, но авторы критикуют агентство, продвигающее путешествие на Марс, еще не решив их. Отправимся ли мы на Марс или на Титан, решение — скорость: меньше времени в космосе — меньше риск. И если бы мы могли лететь достаточно быстро, чтобы полет туда и обратно на Марс с затратами времени на исследование был безопасным, то мы могли бы совершить полет в один конец на Титан.

Рекламное объявление

Развлекайтесь с этой наукой

Итак, Beyond Earth — хороший взгляд на текущее состояние технологий исследования космоса людьми, а также на то, как это мешает нам делать то, что мы хотим делать. Это и вдумчиво, и заставляет задуматься.

Однако к этому примешивается сценарий, согласно которому Земля соберется действовать сообща и сделает все необходимое для преодоления этих технологических препятствий. Этот сценарий отчасти вызван очень правдоподобным отчаянием, вызванным нерешенным изменением климата, которое приводит к войнам и радикализации. Низкая околоземная орбита становится дешевой, а затем разрабатывается новый эффективный двигатель. (К сожалению, выбранный двигатель в этом сценарии вряд ли когда-либо сработает.)

Правительства Земли объединяют усилия для отправки колонистов на Титан, которые почти сразу же начинают считать себя первооткрывателями, смело заселяющими новый мир без чьей-либо помощи. Возникают трения и культурные различия. Эта часть книги представляет собой забавную историю, и многие из них включают в себя правдоподобные экстраполяции нашего текущего состояния. Добавит ли это к Beyond Earth в целом, вероятно, будет вопросом личного вкуса.

Хотя в книге основное внимание уделяется побегу с Земли, трудно отделаться от ощущения, что Beyond Earth — весомый аргумент в пользу того, чтобы оставаться на месте. Поскольку Хендрикс и Вулфорт постоянно едут домой, в нашей Солнечной системе нет места, которое могло бы предложить что-то близкое к тому, что дает нам Земля. Переезд куда-либо еще потребует затрат, которые могут сделать наше существование здесь намного более устойчивым. Хотя я полностью за то, чтобы в конечном итоге установить присутствие в другом месте, было бы неплохо сделать это по собственному выбору, а не в конечном итоге быть вынужденным сделать это из-за нашей небрежности на Земле.

Космическая колонизация: почему Титан лучше Марса

Оставить комментарий
Делиться

Эта запись является частью 64 из 80 в серии Pangea

Пойдем со мной в полет научной фантастики, основанной на фактах.

На дворе 2024 год, и вы привязаны к ракете BFR (Big Falcon Rocket) компании SpaceX. Назначения? Марс! Вы продали свой дом и купили билет в один конец на красную планету. Ваше сердце колотится, когда начинается обратный отсчет. Фух, и ты ушел.

Шесть месяцев спустя вы высаживаетесь и садитесь на марсианский шаттл в свой новый дом. Выбравшись из корабля, вы следуете за гидом SpaceX к лифту и спускаетесь на несколько сотен футов под поверхность.

«Добро пожаловать в ваш новый дом, марсиане!» объявляет гид.

«Подождите, мы в пещере?» ты спрашиваешь.

«На самом деле лавовая труба, но довольно просторная, не так ли?»

«Я проживу остаток жизни в пещере? Почему?»

«Опять же, не пещера, лавовая труба. Потому что радиация. Вы не читали свою брошюру? Мы были совершенно уверены в этом».

Пока вы думаете, как купить билет в ближайший дом BFR, гид бубнит о множестве культурных, социальных и развлекательных заведений. Все под землей. Вздох .

Возвращение в реальность.

Дело в том, что, хотя многие из нас в значительной степени «помешаны на Марсе» от идеи жить на этой планете, Титан, самый большой спутник Сатурна (вы уже это знали), вполне может быть лучшим местом для колонизации.

В рамках миссии «Кассини-Гюйгенс» (которая только что закончилась в прошлом месяце, прощай, «Кассини») зонд тщательно изучил Титан. Еще в 2005 году зонд «Гюйгенс» спустился с парашютом на поверхность спутника Сатурна, чтобы рассмотреть ее крупным планом. Между «Кассини» и «Гюйгенсом» мы довольно много узнали о Титане, в том числе о том, почему он может быть лучшим выбором для колонизации.

Плотная атмосфера . Наличие атмосферы (отсутствующей на земной Луне и практически отсутствующей на Марсе) помогает в двух больших областях: вопросы безопасности радиации и герметизации. Плотная атмосфера Титана защищает его (и потенциальных колонистов) от смертельной космической радиации. Никаких пещер не требуется. Кроме того, если происходит структурный отказ среды обитания или скафандра, результат неотложный, но не такой катастрофический, как на Луне или Марсе. Бонус: объедините плотную атмосферу Титана с его низкой гравитацией (близкой к земной Луне), и вы сможете буквально пристегнуть крылья к рукам и летать!

Обильная вода : Подповерхностные океаны Титана означают обильную жидкую воду, которую можно использовать для питья и сельского хозяйства, а затем перерабатывать в кислород для дыхания и водород в качестве топлива. Удобно!

Углеводородные озера . Огромные моря метана и этана позволили бы колонистам перерабатывать полимеры и создавать множество сред обитания и структур, совсем как те города-пузыри, которые мы видели на обложках научно-фантастических романов 1950-х годов.

Добыча гелия-3. Одним из способов компенсировать непомерную стоимость колонии на Титане будет добыча гелия-3 (He3). He3 — это легкий нерадиоактивный изотоп гелия, который может привести в действие следующее поколение безопасных нерадиоактивных термоядерных реакторов. Редкий на Земле He3 содержится в огромных количествах в атмосфере Сатурна. Одна из идей состоит в том, что дроны могли бы пролетать через атмосферу Сатурна, собирая He3, который затем можно было бы обработать на Титане для экспорта на Землю. Топливо для Земли, доход для Титана. Все выигрывают!

Нижняя сторона : В колонке «против» мы видим, что большая проблема — это расстояние. Расстояние от Земли до Сатурна составляет 746 миллионов миль (1,2 миллиарда километров). Зонды «Пионер-11» и «Вояджер» пошли прямым путем и достигли Сатурна за три года, а «Кассини» потребовалось семь лет из-за его веса. Откровенно говоря, даже колонизации Марса мешает расстояние и отсутствие быстрых двигательных установок. В то время как варп-двигатели являются предметом научной фантастики, квантовые двигатели, ионные двигатели и электромагнитные двигатели — это возможности двигателей, которые в настоящее время разрабатываются, и они могут проложить наш путь к звездам.

Теперь перефразируем старую классику Фрэнка Синатры: «Отправь меня к самой большой луне на орбите Сатурна, позволь мне поиграть среди звезд. . ». Хорошо, это требует работы, я вернусь к вам по этому поводу.

Чтобы прочитать статьи Джеффа об исследованиях для колонизации космоса, попробуйте эти:

  • Исследования на Марсе
  • Роботы для ExoMars
  • Марсу нужны геодезисты
  • Снова на Луну? Или — прямо на Марс?

Эта статья была опубликована в 9Электронный информационный бюллетень 0006 xyHt ,  Pangea . Мы посылаем его по электронной почте два раза в месяц, и он охватывает множество необычных геопространственных тем в разговорном тоне. Вы можете подписаться на электронную рассылку новостей здесь. (Вы также будете ежемесячно получать информационный бюллетень Field Notes  в рамках подписки.)

Series Navigation<< Империя (Android) наносит ответный удар: внедрение дополненной реальности, часть 27 Подарки до 70 долларов для геодезистов >>

Каковы перспективы колонизации Титана? (с картинками)

`;

Титан, один из 57 спутников Сатурна, считается наиболее многообещающей целью для колонизации во внешней Солнечной системе. Самый большой из спутников Сатурна, Титан даже больше, чем планета Меркурий, и является единственным спутником в Солнечной системе, имеющим собственную атмосферу. Единственный спутник больше Титана — это спутник Юпитера Ганимед. Спутники Юпитера считаются трудными целями для колонизации из-за радиационных поясов Юпитера, аналогичных земным поясам Ван Аллена, но намного больше и интенсивнее. Возможной мотивацией для колонизации спутников Сатурна в следующие несколько столетий может быть использование богатых месторождений гелия-3, идеального топлива для ядерного синтеза, в их атмосферах.

Атмосфера Титана состоит из 98,4% азота по сравнению с 80% азота Земли, а оставшаяся часть состоит из метана. Атмосфера Титана затрудняла получение знаний о теле до недавнего времени, когда 9Посадочный модуль 0151 Huygens , сброшенный зондом Cassini , спустился через атмосферу Титана и провел подробные наблюдения за поверхностью. Обнаружены озера жидких углеводородов. Плотная азотная атмосфера, в 1,5 раза плотнее земной, создает густой туман, из-за которого зонду трудно видеть очень далеко. Радиолокационное картирование поверхности выявило особенности поверхности Титана, включая острова, береговую линию и гейзеры. Титан примерно в 1,5 раза больше Луны.

На Титане есть все основные элементы, необходимые для жизни — углерод, водород, азот и кислород. Его многочисленные углеводороды могли служить отличным источником энергии для колонистов. Первопроходцам не нужно было бы беспокоиться о космическом излучении благодаря плотной атмосфере или радиационным поясам Сатурна, которые намного мягче, чем у Юпитера. Атмосфера Титана настолько густая, а гравитация настолько низкая, что колонисты-люди могут пристегнуть крылья и летать по небу с помощью одной лишь силы рук! Но толщина атмосферы создает давление, эквивалентное тому, которое испытывают дайверы на глубине до 5 метров, что требует скафандров.

Еще одной проблемой являются следовые количества цианистого водорода в атмосфере Титана, который может убить человека за несколько минут при концентрации всего в 300 частей на миллион. Колонистам Титана могут быть полезны воздушные фильтры с использованием нанотехнологий, возможно, даже имплантированные в их легкие.

Майкл — давний участник AllTheScience, специализирующийся на темах, связанных с палеонтологией,
физика, биология, астрономия, химия и футуризм. Помимо того, что он заядлый блоггер, Майкл особенно
увлечен исследованиями стволовых клеток, регенеративной медициной и терапией продления жизни. Он также работал на
Фонд Мафусаила, Институт искусственного интеллекта сингулярности и Фонд спасательных шлюпок.

Михаил Анисимов

Майкл — давний участник AllTheScience, специализирующийся на темах, связанных с палеонтологией,
физика, биология, астрономия, химия и футуризм.