Колонизация Марса: как, зачем, почему.

Подготавливая эту статью, я по большей степени ориентировался на статью Тима Урбана, автора популярного блога Waitbutwhy. Тим десять недель писал статью о том как (и зачем) SpaceX собирается колонизировать Марс. Он лично общался с Илоном Маском и вообще проделал огромную работу.

Я поставил себе задачу максимально сократить имеющуюся у меня в доступе информацию и постараться донести до моих подписчиков план Илона по колонизации Марса, а также найти ответ на вопрос зачем ему (и нам) это нужно.

Главная цель SpaceX: Поселить 1 000 000 человек на Марсе.

Прежде чем SpaceX начнёт задействовать людей, компания проведёт предварительную фазу и отправит на Марс беспилотный космический аппарат — просто чтобы убедиться, что туда можно что-то отправить и вернуть обратно. Потом компания осуществит кучу полётов по доставке грузов с оборудованием, отсеками для обитания и запасами снабжения, так что когда первые люди начнут туда прибывать, у них уже будет возможность там не умереть. Ведь им понадобится доступ к воде, жильё, оборудование для преобразования химических элементов в кислород, удобрения для выращивания культур и прочее.

После чего SpaceX отправит первый экипаж на Марс. Вдумайтесь: где–то на Земле сейчас живёт будущий "Нил Армстронг". Никто ещё не знает этих людей, первопроходцев Марса (включая их самих), но скоро все на планете будут знать их имена. Это станет первым случаем в истории, когда нога человека ступит на другую планету (тут стоит упомянуть, что Марс находится действительно далеко от Земли, да ещё и сложности с окнами полёта, в общем - не всё так просто).

Итак, первый экипаж на Марсе распахнёт двери для колонизации. Однако нельзя забывать, что для первых марсианских космических туристов такие "поездки" обойдутся не дешёво. Да и вообще, кто захочет первым заплатить сотни тысяч долларов за то, чтобы отправиться в, вероятно, очень опасное трёхмесячное путешествие в место, которое холоднее Антарктиды, где нельзя дышать или позволять солнечным лучам попадать на кожу? Позже я ещё вернусь к этому вопросу.

На Земле скоро будет восемь миллиардов людей. Допустим, что к концу 21 века на Земле будет жить двадцать миллиардов людей. Для того, чтобы за это время отправить миллион человек на Марс, нужно, чтобы один из каждых 20 000 человек попадал в середину диаграммы. Учитывая, что желающие попасть на Марс будут рассредоточены по всему социоэкономическому спектру, мы выводим простую формулу:

Когда полёт на Марс впервые станет доступным, цена ещё не упадёт до 500 000 долларов за место, и люди все ещё будут слишком напуганы идеей продать всё своё имущество и свалить на другую планету, поэтому обе доли будут очень маленькими. 

Никто точно не знает как их туда отправят, но, скорее всего, это произойдёт следующим образом:

Марсианский колониальный перевозчик (МКП) будет состоять из двух частей. Первая ступень будет доставлять космический аппарат на земную орбиту и возвращаться обратно (приземляясь посредством корректирующих двигателей): здесь её заново заправят, после чего она пройдёт техобслуживание и полетит обратно, уже с другим космическим аппаратом. Это будет происходить в течение нескольких недель, до того момента, пока Марс и Земля не сравняются на своих орбитах. После этого SpaceX отправит на орбиту танкер, или что–то вроде танкера, чтобы заправить аппараты на орбите (которые функционируют так же, как и вторая ступень, так что они израсходуют достаточно топлива на своём пути до орбиты). 

К моменту, когда планеты будут на нужных местах, на земной орбите будет находится группа МКП космических аппаратов, которые Маск называет колониальным флотом. Флот будет заправлен и готов отчаливать, и в самый подходящий момент полетит на Марс. Через три или шесть месяцев аппарат долетит до Марса, спустится сквозь атмосферу и приземлится с помощью реактивного двигателя. Люди выйдут из корабля и, возможно, их будут торжественно встречать местные жители, после чего они будут разгружать вещи следующие несколько недель. 

Спустя где–то два года, когда планеты вновь сравняются, с Земли запустят следующий колониальный флот, а аппараты, которые прилетели на Марс с Земли два года назад, направятся обратно на Землю, забирая с собой с Марса любого, кому там надоело. Через три или шесть месяцев аппарат вернётся на Землю, где осуществит реактивную посадку, и отправится на техобслуживание, чтобы его подготовили к следующему запуску на Марс через два года. 

И так по кругу. 

У первых переселенцев будет сложная задача: как и всем первым переселенцам, им придётся построить для себя пригодные для жизни условия и начать строить первый марсианский город. По этой причине Маск считает, что на каждый космический аппарат с людьми будет приходится десять аппаратов с оборудованием: «10 грузовых перевозок на одного человека это догадка с потолка, каких будет ещё не мало за это время. Часть груза будет оплачена самими колонистами, некоторые будут передачками с Земли, так как различные группы добровольцев будут поддерживать их поселение. Позже все эти затраты будут покрываться марсианским экспортом вещей, которые имеют очень высокую стоимость за килограмм веса, например процессоры или медикаменты из редких составляющих». 

Итак, список вещей, которые изначально будут необходимы марсианам: 

Энергия. Возможно ядерная. Но Маск считает, что она преимущественно будет солнечной. На ранних этапах солнечные панели нужно будет привезти с Земли, и у Маска есть идея сделать их гибкими и надувными, чтобы можно было их там разворачивать. 

Кислород. Людям будет необходим завод по производству кислорода. На марсе куча сырья, включая атмосферный углекислый газ и подземную воду, так что производство кислорода проблем не составит. 

Вода. На Марсе есть куча льда на полюсах, и, возможно, вода на других широтах, а также лёд под поверхностью. Я уверен, что соорудить водопроводную систему, которая бы доставляла жидкую воду в поселение, возможно. 

Еда. Как и в фильме "Марсианин", фермеры и ботаники на Марсе будут очень востребованы, так же как удобрения и герметичные теплицы. 

Внутреннее пространство. Вы же не можете ходить по Марсу без скафандра: в противном случае недостаток давления воздуха вскипятит вашу кровь, температура вас заморозит до смерти, а солнечная радиация без сопротивления атмосферы и магнитного поля снимет с вас кожу как серийный маньяк.

Да, на Марсе вся жизнь будет происходить только внутри. По крайней мере, первые пару десятилетий марсианские города будут покрыты большими куполами. Первые поселенцы будут жить в небольших "иглу" и в это время они будут строить большие крытые комплексы. Другие помещения будут предназначены для хранения, строительства, образования, медицины и других вещей, которые нужны людям. 

Ракетное топливо. Итак, космический аппарат может вернуться на Землю. МКП будет работать на метане. Метан — это просто CH4, поэтому опять же с марсианскими CO2 и H2O это вполне реально. Топливо понадобится также и для марсоходов. 

Интернет. Об этом позаботятся спутники (скорее всего Starlink).

Ну и другое необходимое оборудование. Для коммуникаций, медицинской помощи, строительства и т.д. и т.п. 

Это предельно сокращённый список вещей, необходимых для первоначального выживания. Но со временем переселяться будет больше людей, город начнёт развиваться, и поселенцы смогут сооружать объекты, которые обеспечат их приличным уровнем жизни: рестораны, бары, кинотеатры, спорткомплексы и пр. 

Тогда самая сложная часть будет позади, и появится больше желающих полететь. Людей, которые вернутся на Землю, будут почитать за их храбрость, некоторые люди на Марсе напишут бестселлеры о своих приключениях, а некоторые снимут небольшую телевизионную программу о жизни первых поселенцев и станут широко известными на Земле, и ещё больше людей захотят туда полететь. 

Люди будут слышать о возможности спрыгнуть с семиметрового утёса без вреда и будут смотреть вирусные ролики на Ютубе об экстремальных видах спорта, которые возможны только при 38% гравитации, как на Марсе — и туда захотят полететь ещё больше людей. 

Маск объясняет: «Вам нужно будет откладывать деньги, распродавать все свои вещи, как это делали первые переселенцы в американских колониях». Но он также указывает на волнение и чувство новизны, которое испытывают люди при освоении новых земель — ощущения, которые перестали быть доступными на Земле ещё несколько столетий тому назад.

«Для всех, кто хочет создать что–то новое, будет множество возможностей: от первой пиццерии и первого завода по переработке железной руды до первого чего угодно. Это будет очень интересно людям, которые хотят принять участие в создании цивилизации»,

Когда Маска спросили каким он видит первое государство на Марсе, он ответил: «Создание марсианского государства будет похоже на создание США, это хороший шанс начать всё с чистого листа и задаться вопросом «Каким должно быть государство? Я думаю, люди предпочтут прямую демократию, нежели представительную. В былые времена требовалось три месяца на проведение выборов, так как не было почтового сообщения, почта еле работала и доставка писем занимала недели, куча людей не могли ни писать, ни читать.

Всё было очень неупорядоченным, поэтому им пришлось остановится на представительской демократии. На Марсе может быть мгновенная система голосования по всем вопросам, поэтому ей будут сложнее стать предметом коррупции, законы могли бы быть намного проще, можно было бы ограничить количество слов в их формулировках». 

Каждые 26 месяцев цена за перелёт будет уменьшаться, и голубой кружок (вспомни первую иллюстрацию) начнёт тоже расти. Когда SpaceX покажет всем, что отправка людей на Марс открывает новые возможности для бизнеса, другие организации захотят с ними конкурировать. Всё это суммируется с тем, что как только первый экипаж высадится на Марсе, скорее всего, при каждой последующей синхронизации Земли с Марсом число людей, желающих переехать, будет увеличиваться экспоненциально. К 2040, по мнению Маска, на Марсе будет процветающий город. 

И однажды, когда это произойдет, на Марс прилетит флот, и население планеты перевалит за миллион. Так мы достигнем пункта Б. 

Маска, возможно, уже не будет в живых, чтобы увидеть, как это произойдёт. Однако возможно, что ему доведётся побывать в высокоразвитом Марсианском городе. Он говорит, что хотел бы отправиться на Марс на пенсию и остаться там, но только при одном условии — «Я полечу, только если буду знать, что в SpaceX справятся без меня, и моё дело продолжат».

Конечно, это оптимистичный прогноз, ведь есть множество менее привлекательных образов того, как могла бы обернутся вся эта история. Возможно, стоимость полёта на Марс в 500 000 долларов окажется недостижимой. Возможно, Маск неправ, и его предположение, о том что будет куча желающих, если он предоставит возможность, окажется неверным. Возможно, жизнь на Марсе окажется сущим адом, безудержным кошмаром, который порождает безумие. Никто точно знать не может. 

Следующая задача после колонизации Марса гораздо сложнее — нам нужно будет превратить Марс в свой дом. 

Когда вы заводите рыбок в качестве домашних питомцев, вы покупаете аквариум, чтобы воссоздать крошечный кусочек моря в вашем доме, в котором сможет жить рыбка. Когда мы впервые прилетим на Марс, мы тоже будем жить там в, своего рода, аквариуме. Возможно, это будет купол с земными условиями: с регулируемой температурой, воздушным давлением, уровнями кислорода и поступающей солнечной радиацией, которые мы настроим под себя и культуры, которую мы взращиваем. 

В качестве временного решения, аквариум вполне неплох. Но жизнь на Марсе это не временное занятие — ведь цель заключается в том, чтобы растущее человеческое население жило там тысячи лет. Именно поэтому Маск называет её «планетой, нуждающейся в ремонте». 

Следующая задача после колонизации Марса гораздо сложнее — нам нужно будет превратить Марс в свой дом. 

Для этого есть специальное слово — терраформирование. Это означает изменение условий на планете, таким образом, чтобы они совпадали с земными. С достаточными технологиями мы могли бы обустроить всю планету. По прогнозам, основной процесс может проходить так: 

1) Растопить большую часть льда на южном полюсе Марса 

Льда на Марсе хватит, чтобы покрыть всю планету океаном глубиной в 11 метров. Если мы сможем его растопить, мы запустим цепную реакцию. Растопив часть льда, мы бы высвободили содержавшийся в нём углекислый газ вместе с испарениями воды, исходящими из жидкого океана. Эти парниковые газы уплотнили бы атмосферу и стали бы задерживать всё больше и больше солнечной энергии, которая бы ещё больше всё подогрела. 

Накопившееся тепло растопило бы больше льда и высвободило бы больше углекислого газа и испарений воды, солнечного света стало бы больше и планета прогрелась бы ещё сильнее. Повышения температуры на четыре градуса было бы достаточно, чтобы запустить этот неконтролируемый парниковый эффект. 

2) Ускорить всё, накачав в воздух суперпарниковых газов 

Люди могли бы ускорить этот процесс, построив фабрики, которые преобразовывали бы элементы на Марсе в парниковые газы. Углекислый газ бы подошёл, но у учёных есть другой специально разработанный газ, который будет лучше удерживать солнечную энергию, типа метана или хлорфторуглеродных. 

3) Посадить много растений 

Мы начнём с микробов, которые способны выживать в таких местах, как Антарктида, после перейдём к простым растениям типа мха и, в конечном итоге, к крупным вечнозелёным лесам. Потом всё станет происходить без нашего участия. Планетолог из НАСА Крис МакКей говорит: «Марс не придётся строить, его нужно подогреть и засеять». Иными словами, если мы сделаем эти три шага, то вот, что произойдёт в конечном итоге:

И как только это начнёт происходить, одна за одной наши проблемы на Марсе начнут решаться. На Марсе появится погода, температура будет холодной, но пригодной для жизни, давление будет низким, но пригодным, и все эти условия с каждым годом будут становиться всё лучше и лучше. Люди смогут разгуливать снаружи без скафандра. Но не без маски, ещё долго. Что приводит нас к самой сложной части терраформирования. 

4) Сделать воздух пригодным 

Из–за всех фабрик по фотосинтезу и из–за натурального фотосинтеза, который будет происходить благодаря высаженным растениям, уровень кислорода на Марсе начнёт повышаться. Но медленно. Это тот шаг, который с нашими современными технологиями мы не сможем совершить ещё пару столетий. Прогнозы ученых о том, когда воздух на Марсе станет пригодным для дыхания, разнятся от 300 лет до нескольких тысячелетий. Так что, если не произойдёт никакого технологического прорыва, для многих поколений жизнь на Марсе будет подразумевать потребность носить маску снаружи. 

Однажды, возможно, больше чем через 1000 лет, Марс будет полностью терраформирован, и когда этот день наступит, вы увидите фотографию типа вот этой:

И при этом вы не будете знать, на какую планету вы смотрите. Земля и Марс будут двумя обычными местами, дорога между которыми занимает три месяца, прямо как Америка и Европа сто лет назад, до того как самолёты позволили вам быстро перемещаться между ними. Кто–то мог бы решить прожить жизнь на Земле, но в университет поступить на Марсе. Пожилые супруги на Марсе могли бы решить отправится в круиз на Землю. У корпораций появятся штаб–квартиры на обеих планетах.

Люди на Земле и люди на Марсе будут в тесном контакте, переписываться и чатиться и смотреть фильмы и сериалы друг друга (но никаких телефонных звонков или звонков по Skype, потому что передача данных ограничена скоростью света. Смс–сообщение с одной планет будет идти от трёх до двадцати двух минут в зависимости от расположения планет (каждые 26 недель, на протяжении 2–4 недель никакая связь не будет доступна вообще, так как Солнце будет находится прямо между планетами). 

Когда писатель Росс Андерсен спросил Маска о перспективе переселиться не только на Марс, но и в другие места в Солнечной системе, Маск ответил весьма оптимистично: «Если нам удастся организовать колонию на Марсе, то почти наверняка мы сможем колонизировать всю Солнечную систему, потому что к тому времени мы создадим мощные экономические условия для стремительного улучшения технологий космических полётов.

Мы отправимся на спутники Юпитера, как минимум на некоторое внешние точно, и на Титан, спутник Сатурна, и на астероиды. Как только мы создадим эти условия и появится Марсианско–земная экономика, мы заселим всю Солнечную систему». 

Но, он также добавил: «Самое главное, чтобы с Марсом всё вышло, если у нас появится возможность посылать что–то в другие звёздные системы, нам нужно предельно сконцентрироваться на том, чтобы стать мультипланетарной цивилизацией. Это наш следующий шаг». 

Таким образом, колонизация Марса не просто важна, потому что мы расширяемся и "создаём резервные копии жёсткого диска", но и потому, что колонизация Марса научит нас заселять другие планеты и терраформировать их. Так мы заработаем самый важный навык для вида, который настроен долго оставаться в живых. 

Солнечная система могла бы стать одним огромным миром для людей. Возможно, Европа, спутник Юпитера, станет главным технологическим центром солнечной системы, тогда как Титан станет тем местом, куда бы вы хотели отправиться, если бы вас интересовала индустрия развлечений. Кто–то, возможно, всю жизнь проведёт на одном небесном теле, а кто–то будет путешествовать, чтобы потом хвастать всем, что побывал на всех планетах и Плутоне тоже.

Возможно, Большой Конгресс Солнечной Системы сделает «Историю Земли» обязательным школьным предметом, и школьники со всего мира буду расти, испытывая большое желание посетить «Колыбель цивилизации», чтобы увидеть её больших животных, знаменитые города и древние руины. 

Но мы на этом не остановимся, рассредоточившись по всей Солнечной системе, мы выиграем себе время, и время приведет нас к новым волшебным технологиям. И в какой–то момент, мы сможем отправляется в далёкие путешествия к звёздам и другим планетам, вращающемся вокруг них, похожим на Землю. Так мы станем межзвёздной цивилизацией.

Как и в случае с первыми поселенцами в Новом свете в 17 веке и ранними поселенцами на Марсе в 21 веке, поначалу только самые смелые решатся на путешествия занимающее десятилетия, но со временем переезд за пределы Солнечной системы со всей семьёй станет обыденным делом. 

Ограничение скоростью света будет означать, что кто–то будет получать письма от старого друга, живущего в другой звёздной системе, раз в двадцать лет. Эти расстояния изолируют населения друг от друга, и через какое–то время люди в разных галактиках перестанут относится к одному виду. 

Свет сознания, который промелькнул миллионы лет назад над скромной планетой Земля, распространится по всей галактике, в другие галактики, разветвляясь в кучи разных форм жизни. Большинство созданий будут смутно себе представлять, где всё началось, но те, кто хорошо учил историю, смогут рассказать им о Великом Скачке и о том решающем событии в древности, когда их примитивные предки покинули утробу и стали завоевателями.