Добро пожаловать в нашу серию «Полное руководство по терраформированию»! Мы продолжаем, глядя на Луну, обсуждая, как однажды ее можно сделать подходящей для обитания человека.
С самого начала космической эры ученые и футуристы исследовали идею преобразования других миров для удовлетворения потребностей человека. Этот процесс, известный как терраформирование, требует использования методов инженерной защиты окружающей среды для изменения температуры, атмосферы, топографии или экологии планеты или луны (или всего вышеперечисленного), чтобы сделать его более «похожим на Землю». Как ближайшее небесное тело Земли, Луна долгое время считалась потенциальным местом.
В целом, колонизировать и / или терраформировать Луну было бы сравнительно легко по сравнению с другими телами. Из-за его близости время, необходимое для транспортировки людей и оборудования на поверхность и с поверхности, будет значительно сокращено, равно как и затраты на это. Кроме того, его близость означает, что добытые ресурсы и продукты, произведенные на Луне, могут быть доставлены на Землю за гораздо меньшее время, и туристическая индустрия также будет осуществима.
Лунная колонизация в художественной литературе:
Тема создания человеческих поселений на Луне является одним из самых популярных предметов научной фантастики. И хотя подавляющее большинство историй касаются лунных поселений, построенных на поверхности с использованием запечатанных куполов или под поверхностью, есть некоторые примеры, когда сама Луна превращается в среду, пригодную для жизни людей.
Самым ранним известным примером является, пожалуй, рассказ «La Journée d’un Parisien au XXI».е siècle »(« День парижанина в 21 веке »), написанный французским автором Октавой Белларом. Выпущенная в 1910 году, эта история включает в себя создание постепенно создаваемой атмосферы и акклиматизацию растительности, чтобы превратить Луну в убежище для исчезающих видов и человеческих колонистов.
В 1936 году американский писатель С.Л. Мур написал Потерянный рай, один из нескольких романов, происходящих в ее вселенной «Северо-Западный Смит», в центре которой - пилот космического корабля и контрабандист, живущий в колонизированной Солнечной системе В этом романе она представляет Луну как некогда плодородное место и описывает, как она постепенно превратилась в безвоздушную пустошь. В 1945 году британский писатель и академик С. С. Льюис выпустил Эта отвратительная сила, в котором Луна (Сулва) описывается как дом расы экстремальных евгенистов.
Артур Кларк написал несколько романов и рассказов, которые включали лунные колонии между 1950-ми и 1970-ми годами. В 1955 году он написал пепельный свет, в котором лунное поселение попадает под перекрестный огонь, когда вспыхивает война между Землей и союзом между Марсом и Венерой. В 1961 году Падение лунной пыли был опубликован, где туристический крейсер (Селена) тонет в море лунной пыли.
В 1968 году, оригинальный роман Кларка 2001: Космическая Одиссея был выпущен, часть которого происходит на колонизированной Луне, где обнаружен таинственный монолит (известный как Тихо Магнитная Аномалия, или TMA-1). Рандеву с Рамой, выпущенный в 1973 году, также упоминает колонизированную Луну, которая является частью политики, охватывающей Солнечную систему, известной как Объединенные планеты.
Роберт А. Хайнлайн также много писал о человеческом поселении на Луне. Одним из его ранних был Катящиеся камни (1952), которая концентрируется на исключительной семье (Камни), которая живет на оседлой Луне, но решает уйти, чтобы исследовать Солнечную систему. В 1966 году он выпустил роман, удостоенный награды Хьюго. Луна - суровая любовница, в которой в основном подземная лунная колония снабжает Землю пищей и минералами.
Население, известное как «луны», в основном является потомками осужденных (особенно политических заключенных), которые живут под управлением Земли. С помощью искусственного интеллекта группа сторонников независимости начинает восстание и вырывает свою независимость от Земли. Третий взнос, Кот, который прошел сквозь стены (1985) происходит на Свободной Луне несколько лет спустя.
В 1988 году Ким Стэнли Робинсон выпустил Лунатики, которая имеет дело с группой порабощенных шахтеров, вынужденных работать под лунной поверхностью, которые начинают восстание. А в коротком рассказе «Byrd Land Six» (2010) британский автор Аластер Рейнольдс описывает колонию Луны, основанную на добыче гелия-3. Этот список можно продолжить, буквально сотни (если не тысячи) примеров людей, живущих на Луне в ближайшем и отдаленном будущем.
Изучение лунного поселения:
В течение последних нескольких десятилетий были сделаны многочисленные предложения о строительстве колонии (или колоний) на Луне. Большинство возникло с появлением космической эры и программы «Аполлон». А в последние годы с предложениями вернуться на Луну к 2020-м годам вновь возник интерес к созданию постоянного поселения. Тем не менее, есть некоторые научные предложения, которые предшествуют 20-го века.
Например, в 1638 году епископ Джон Уилкинс - английский священник, натуралист и член Королевского общества - написал Дискурс о новом мире и другой планете, в котором он предсказал человеческую колонию на Луне. Знаменитый русский ученый в области ракетостроения и космонавтики Константин Циолковский (1857-1935), который первым предложил концепцию космического лифта, также предположил, что лунное поселение станет важным шагом в человечестве, став космическим видом.
К 1950-м и 60-м годам предложения начали набирать обороты с созданием Программы «Аполлон», где планы размещения астронавтов на Луне, естественно, привели к идеям создания постоянных баз и даже поселений там. В 1954 году Артур Кларк предложил создать лунную базу с использованием надувных модулей, которые затем будут покрыты лунной пылью для изоляции.
Первоначальное урегулирование будет включать в себя космонавты, строящие иглу-подобные сооружения, и надувную радиомачту, за которой последует установка большого постоянного купола. Его предложение также предусматривало очистку воздуха, обеспечиваемую фильтром на основе водорослей, ядерным реактором для подачи энергии и электромагнитными пушками (то есть водителями массы), запускающими грузы и топливо для межпланетных судов в космосе.
В 1959 году Джон С. Райнхарт - директор Лаборатории горных исследований в Колорадской горной школе - опубликовал предложение под названием «Основные критерии строительства Луны» в Журнал Британского межпланетного общества. Эта концепция «плавающей базы» состояла из полуцилиндра с полукуполами на обоих концах и микрометеороидного щита, размещенного над основанием. Эта концепция основывалась на принятой тогда теории о том, что на Луне были океаны пыли, глубина которых в некоторых областях составляла до полутора километров.
Несколько планов также появилось в течение этой эры для военных установок на Луне. В их числе проект «Горизонт» (1959 г.), план армии США по строительству форта на Луне к 1967 г. Военно-воздушные силы США также предложили проект «Лунекс» в 1961 г., который предусматривал создание подземной базы ВВС на Луне. 1968.
В 1962 году Джон Деник (руководитель программы для передовых программ НАСА) и Стэнли Зан (технический директор по исследованиям лунного базирования в космическом отделе компании Martin) опубликовали предложение под названием «Лунное базирование». Их концепция предусматривала создание подповерхностной базы, расположенной в Море Спокойствия, которая будет опираться на ядерные реакторы для энергетики и систему фильтрации воздуха на основе водорослей.
В последние годы многочисленные космические агентства выдвинули предложения о строительстве колоний на Луне. В 2006 году Япония объявила о планах создания базы на Луне к 2030 году. Россия сделала аналогичное предложение в 2007 году, которое будет построено в 2027-32 годах. В 2007 году Джим Берк из Международного космического университета во Франции предложил создать Лунный Ноев Ковчег, чтобы человеческая цивилизация пережила катастрофическое событие.
В августе 2014 года представители НАСА встретились с лидерами отрасли, чтобы обсудить экономически эффективные способы строительства лунной базы в полярных регионах к 2022 году. В 2015 году НАСА изложило концепцию лунного поселения, которая будет опираться на работников-роботов (известных как «Транс»). -Формеры) и гелиостаты для создания лунного поселения вокруг южной полярной области Луны. А в 2016 году Иоганн-Дитрих Вёрнер, новый руководитель ЕКА, предложил международную деревню на Луне в качестве преемника международной космической станции.
Потенциальные методы:
Когда речь идет о терраформировании Луны, возможности и проблемы очень напоминают возможности Меркурия. Для начала, у Луны есть атмосфера, которая настолько тонка, что ее можно назвать только экзосферой. Более того, летучих элементов, необходимых для жизни, не хватает (то есть водорода, азота и углерода).
Эти проблемы могут быть решены путем захвата комет, содержащих водяные льды и летучие вещества, и столкновения их с поверхностью. Кометы сублимируют, рассеивая эти газы и пары воды, создавая атмосферу. Эти воздействия также высвободят воду, содержащуюся в лунном реголите, которая в конечном итоге может накапливаться на поверхности, образуя естественные водоемы.
Передача импульса от этой кометы также заставила бы Луну вращаться быстрее, ускоряя ее вращение, так что она больше не была бы заблокирована приливом. У Луны, которая была ускорена, чтобы вращаться однажды вокруг своей оси каждые 24 часа, был бы устойчивый суточный цикл, который облегчил бы колонизацию и приспособление к жизни на Луне.
Существует также возможность паратерраформировать части Луны таким образом, чтобы это было похоже на терраформирование полярной области Меркурия. В случае Луны это произошло бы в кратере Шеклтона, где ученые уже нашли свидетельства водяного льда. Используя солнечные зеркала и купол, этот кратер можно превратить в микроклимат, где можно выращивать растения и создавать воздухопроницаемую атмосферу.
Потенциальные преимущества:
По сравнению с другими планетами и лунами в Солнечной системе, есть несколько преимуществ для колонизации и терраформирования Луны. Наиболее очевидным является его близость к Земле. По сравнению с Марсом, Венерой, Меркурием или внешней Солнечной системой стоимость и время, необходимое для транспортировки людей и материалов на Луну и с нее, будут значительно ниже.
Кроме того, бомбардировка поверхности кометами может создать как атмосферу, так и импульс, необходимый для вращения планеты до подобного Земле цикла. По сравнению с планетами, подобными Марсу и Венере, для этого потребуется значительно меньше комет - примерно 100 против нескольких тысяч.
Присутствие водяного льда в лунной почве и большие тайники вокруг южной полярной области также позволили бы создать поверхностные воды (как только парниковый эффект был вызван). Наряду с кометами, бомбардирующими поверхность, это можно сделать путем введения метановых и аммиачных льдов, которые можно собирать с Луны, таких как Титан и пояс Койпера. Надзор за усилиями по терраформированию также будет проще благодаря близости Луны и требует гораздо меньше инфраструктуры.
В то же время, колонии на Луне будут иметь множество преимуществ. Местная ресурсная база предоставит возможности для использования ресурсов на месте, а также сырья, необходимого для полетов в глубь космоса. Например, поскольку Луна по составу похожа на Землю, у нее достаточно запасов минералов, которые можно добывать для использования на Земле. Лунный реголит, собранный с поверхности, может быть использован для создания радиационной защиты и куполообразных поселений на поверхности.
Подача на Луну водяного льда, которого особенно много в южной полярной области, также послужит постоянным источником воды для колонистов. Гелий-3 можно легко собрать, так как его в изобилии в верхнем слое реголита Луны для использования в термоядерных реакторах, обеспечивающего чистый и стабильный запас энергии как для лунных колоний, так и для Земли.
Лунная база также могла бы служить остановочным пунктом для миссий вглубь Солнечной системы. По оценкам НАСА, благодаря созданию лунного форпоста, который мог бы использовать местную воду для производства водородного топлива, можно сэкономить миллиарды долларов. Такой форпост также будет неотъемлемой частью инфраструктуры, когда речь идет о развертывании пилотируемых миссий на Марс и строительстве марсианского поселения.
Низкая гравитация Луны и скорость побега также означают, что для запуска миссий с Луны потребуется гораздо меньше топлива, чтобы достичь космоса. Это же преимущество может позволить построить массовый водитель, Лунный лифт или другие проекты, которые считаются слишком дорогими или сложными для строительства на Земле. Такая структура позволит снизить стоимость перемещения материалов и спутников (таких как космические солнечные батареи) и даже дешевле.
Наконец, что не менее важно, создание лунного поселения также может дать ценную информацию, особенно о долгосрочных последствиях жизни в условиях низкой гравитации. Эта информация окажется полезной для создания постоянной базы на Марсе или других телах Солнечной системы, где поверхностная гравитация меньше 1 г.
Наличие стабильных лунных лавовых труб, достаточно больших для размещения целых городов, также является преимуществом. Эти подземные среды могут находиться под давлением для создания воздухопроницаемой атмосферы и обеспечивать естественную защиту от солнечного излучения.
Потенциальные проблемы:
Терраформирование Луны также сопряжено с проблемами. Во-первых, для сбора комет и / или льдов из внешней Солнечной системы потребовалась бы инфраструктура, которой еще не существует, и которую было бы очень дорого создать. В принципе, для перевозки всех ресурсов потребуются сотни космических кораблей, и они должны быть оснащены системами привода, которые могли бы совершить поездку за короткий промежуток времени (которые также еще не существуют).
Хотя известно, что продолжительные периоды времени, проведенные в условиях микрогравитации, вызывают дегенерацию мышц и потерю плотности кости, неясно, каким будет эффект низкой гравитации для постоянных жителей и детей, рожденных в таких условиях. Было высказано предположение, что наземные растения и животные могут быть генетически модифицированы для жизни в лунной среде, но неясно, будет ли это успешно.
И, конечно, стоимость всего этого будет астрономической и потребует приверженности нескольких поколений, учитывая количество времени, необходимое для преобразования экологии Луны. Таким образом, маловероятно, что какие-либо обязательства, взятые на себя правительством или международным органом, могут быть сохранены между одним поколением и следующим.
Для поверхностной колонии есть также много проблем. Длинные лунные ночи (продолжительностью 354 часа) означают, что использование солнечной энергии будет затруднено в любом месте, кроме полярных регионов. Кроме того, значительные колебания температуры будут чем-то, что должно быть построено для колоний. Солнечная радиация также будет проблемой в любом поселении, расположенном на поверхности.
Отсутствие атмосферы увеличивает вероятность попадания на поверхность комет и воздействия солнечных вспышек. Луна также периодически проходит через магнитохвост Земли, создавая плазменный слой, который бьется по поверхности. С легкой стороны, бомбардировка электронами вызывает высвобождение ультрафиолетовых фотонов и накопление отрицательного заряда на темной стороне. Это может быть опасно для любых поселений на поверхности.
Как уже отмечалось, некоторые из этих проблем могут быть решены путем строительства поселений под поверхностью. Однако, предполагая, что эти поселения зависят от солнечной энергии, их необходимо будет строить вблизи полярных регионов, чтобы использовать почти вечный свет в этих регионах. Альтернативой может быть создание термоядерных реакторов, которые могли бы использовать местный источник гелия-3. И здесь также затраты и время, необходимые для строительства такого поселения, будут очень высокими.
Мы вновь вынуждены спросить, почему, учитывая все связанные с этим проблемы, следует предпринять такое начинание? В случае Луны ответ довольно прост. В этом случае терраформирование и колонизация могут быть выполнены дешевле, проще и за гораздо меньшее время. Более того, преимущества присутствия человека на Луне многочисленны и включают в себя некоторые довольно прибыльные аспекты, такие как сбор гелия-3, добыча на Луне, солнечные операции на Луне и даже создание туристической индустрии на Луне.
Но, пожалуй, самое главное, человеческое присутствие на Луне (которое мы будем называть Луной, если и когда оно существует) может легко послужить ступенькой к созданию человеческого присутствия на Марсе, Венере и в других местах Солнечной системы. При наличии средств для дозаправки, дозаправки и ремонта расходы на отправку судов в космос будут значительно сокращены.
Еще один шаг в стремлении сделать человечество межпланетной - и, возможно, даже межзвездной - расой!
Мы написали много интересных статей о терраформировании здесь, в журнале Space. Вот полное руководство по терраформированию, должны ли мы терраформировать Марс? Как мы терраформируем Марс? Как мы терраформируем Венеру? И студенческая команда хочет терраформировать Марс с помощью цианобактерий.
Кроме того, не забудьте проверить, Да, там есть вода на Луне и вода на Луне была дуть от солнечного ветра.
У нас также есть статьи, в которых рассматриваются более радикальные аспекты терраформирования, такие как «Можем ли мы терраформировать Юпитер?», «Можем ли мы терраформировать Солнце?» И Можем ли мы терраформировать черную дыру?
Для получения дополнительной информации, обратитесь к лунной колонизации НАСА - энергия и сила и жизнь на луне.
