Добро пожаловать в нашу первую серию, посвященную колонизации Солнечной системы! Сначала мы взглянем на это горячее адское место, расположенное ближе всего к Солнцу - планету Меркурий!
Человечество давно мечтало утвердиться в других мирах, еще до того, как мы начали летать в космос. Мы говорили о колонизации Луны, Марса и даже о том, чтобы обосноваться на экзопланетах в далеких звездных системах. Но как насчет других планет в нашем собственном заднем дворе? Когда дело доходит до Солнечной системы, существует множество потенциальных объектов недвижимости, которые мы на самом деле не рассматриваем.
Хорошо рассмотрим Меркурий. Хотя большинство людей не подозревают об этом, ближайшая планета к нашему Солнцу фактически является потенциальным кандидатом на поселение. Принимая во внимание, что он испытывает экстремальные температуры - тяготеющий к теплу, который может мгновенно привести человека к холоду, который может мгновенно заморозить плоть - он фактически имеет потенциал в качестве стартовой колонии.
Примеры в художественной литературе:
Идея колонизации Меркурия исследовалась писателями-фантастами на протяжении почти столетия. Тем не менее, только с середины 20-го века колонизация рассматривалась научным образом. Некоторые из самых ранних известных примеров этого включают рассказы Ли Брэкетта и Исаака Азимова в 1940-х и 50-х годах.
В работе первого Меркурий - это планета, заблокированная приливом и отливом (которая, как тогда считали астрономы), которая имеет «Сумеречный пояс», характеризующийся экстремальными явлениями тепла, холода и солнечных штормов. Некоторые из ранних работ Азимова включали в себя короткие рассказы, в которых обстановка, подобная застрявшей приливам, была местом действия, или персонажи пришли из колонии, расположенной на планете.
К ним относятся «Обход» (написано в 1942 году, а затем включены в Я робот), который сосредотачивается на роботе, который специально разработан, чтобы справиться с интенсивным излучением Меркурия. В загадочной истории убийства Азимова «Умирающая ночь» (1956), в которой трое подозреваемых родом с Меркурия, Луны и Цереры, условия каждого места являются ключевыми для выяснения, кто убийца.
В 1946 году Рэй Брэдбери опубликовал «Мороз и Огонь», рассказ, рассказывающий о планете, находящейся рядом с солнцем. Условия в этом мире намекают на Меркурий, где дни очень жаркие, ночи очень холодные, а люди живут всего восемь дней. Артур Кларк Острова в небе (1952) содержит описание существа, которое живет на том, что в то время считалось постоянно темной стороной Меркурия, и иногда посещает сумеречный регион.
В его более позднем романе Рандеву с Рамой (1973), Кларк описывает колонизированную Солнечную систему, которая включает в себя Герман, закаленную ветвь человечества, которая живет на Меркурии и процветает благодаря экспорту металлов и энергии. Тот же сеттинг и планетные идентичности используются в его романе 1976 года. Имперская Земля.
В романе Курта Воннегута Сирены Титана (1959), часть истории разворачивается в пещерах, расположенных на темной стороне планеты. Рассказ Ларри Нивена «Самое холодное место» (1964) дразнит читателя, представляя мир, который, как говорят, является самым холодным местом в Солнечной системе, только чтобы показать, что это темная сторона Меркурия (а не Плутона, как как правило, предполагается).
Меркурий также служит местом для многих романов и рассказов Ким Стенли Робинсона. К ним относятся Память о Белизне (1985), Голубой Марс (1996) и 2312 (2012), в котором Меркурий является домом для огромного города под названием Терминатор. Чтобы избежать вредной радиации и жары, город вращается вокруг экватора планеты на гусеничном ходу, не отставая от вращения планеты, так что он опережает Солнце.
В 2005 году Бен Бова опубликовалМеркурий (часть его большое путешествие серия), которая занимается исследованием Меркурия и его колонизацией ради использования солнечной энергии. Роман Чарльза Стросса 2008 года Дети Сатурна включает в себя аналогичную концепцию к Робинсону 2312, где город Терминатор пересекает поверхность по рельсам, не отставая от вращения планеты.
Предлагаемые методы:
Существует ряд возможностей для колонии на Меркурии в силу характера ее вращения, орбиты, состава и геологической истории. Например, медленный период вращения Меркурия означает, что одна сторона планеты обращена к Солнцу в течение длительных периодов времени - достигая температурных максимумов до 427 ° C (800 ° F) - в то время как сторона, обращенная в сторону, испытывает сильный холод (- 193 ° С; -315 ° F).
Кроме того, быстрый орбитальный период планеты, равный 88 дням, в сочетании с периодом звездного вращения, равным 58,6 дням, означает, что Солнцу требуется приблизительно 176 земных дней, чтобы вернуться в то же место на небе (то есть солнечный день). По сути, это означает, что один день на Меркурии длится целых два года. Таким образом, если бы город располагался на ночной стороне и имел гусеничные колеса, чтобы он мог двигаться вперед, оставаясь впереди Солнца, люди могли бы жить без страха сгореть.
Кроме того, очень низкий осевой угол наклона Меркурия (0,034 °) означает, что его полярные области постоянно затенены и достаточно холодны для содержания водяного льда. В северном регионе в 2012 году зонд MESSENGER НАСА обнаружил несколько кратеров, которые подтвердили существование водяного льда и органических молекул. Ученые полагают, что на южном полюсе Меркурия также может быть лед, и утверждают, что приблизительно 100–1 триллион тонн водяного льда могут существовать на обоих полюсах, а местами их толщина может достигать 20 метров.
В этих регионах колония может быть построена с использованием процесса, называемого «паратерраформинг» - концепция, изобретенная британским математиком Ричардом Тейлором в 1992 году. В статье под названием «Паратерраформинг - концепция Worldhouse» Тейлор описал, как герметичное ограждение может быть размещено над полезная область планеты, чтобы создать автономную атмосферу. Со временем экология внутри этого купола может быть изменена для удовлетворения потребностей человека.
В случае Меркурия это будет включать в себя перекачку в воздухопроницаемой атмосфере, а затем таяние льда для создания водяного пара и естественного орошения. В конце концов, область внутри купола станет пригодной для жизни средой обитания, которая будет иметь свой собственный круговорот воды и круговорот углерода. С другой стороны, вода может испаряться, а газообразный кислород может подвергаться воздействию солнечного излучения (процесс, известный как фотолиз).
Другой возможностью было бы построить под землей. В течение многих лет НАСА занималась идеей строительства колоний в стабильных подземных лавовых трубках, которые, как известно, существуют на Луне. А геологические данные, полученные зондом MESSENGER во время облетов, проведенных им в период между 2008 и 2012 годами, привели к предположению, что стабильные лавовые трубки могут существовать и на Меркурии.
Это включает в себя информацию, полученную во время облета Меркурия в 2009 году, который показал, что планета была намного более геологически активной в прошлом, чем считалось ранее. Кроме того, MESSENGER начал обнаруживать странные особенности, похожие на швейцарский сыр, на поверхности в 2011 году. Эти отверстия, которые известны как «впадины», могут указывать на то, что на Меркурии также существуют подземные трубы.
Колонии, построенные внутри стабильных лавовых труб, будут естественным образом защищены от космического и солнечного излучения, экстремальных температур и могут быть герметизированы для создания воздухопроницаемой атмосферы. Кроме того, на этой глубине Меркурий испытывает гораздо меньше изменений температуры и будет достаточно теплым, чтобы его можно было обитать.
Потенциальные преимущества:
На первый взгляд, Меркурий похож на Луну Земли, поэтому его решение основывалось бы на многих из тех же стратегий для создания лунной базы. В нем также есть много полезных ископаемых, которые могут помочь человечеству перейти к экономике после дефицита. Как и Земля, это земная планета, что означает, что она состоит из силикатных пород и металлов, которые различаются между железным ядром и силикатной корой и мантией.
Тем не менее, Меркурий на 70% состоит из металлов, тогда как в состав Земли входит 40% металла. Более того, у Меркурия есть особенно большое ядро из железа и никеля, на долю которого приходится 42% его объема. Для сравнения, ядро Земли составляет только 17% ее объема. В результате, если бы Меркурий был добыт, можно было добывать достаточно минералов, чтобы служить человечеству бесконечно долго.
Его близость к Солнцу также означает, что он может использовать огромное количество энергии. Это может быть собрано орбитальными солнечными батареями, которые смогут постоянно использовать энергию и направлять ее на поверхность. Эту энергию можно затем передать другим планетам Солнечной системы, используя ряд станций передачи, расположенных в точках Лагранжа.
Кроме того, существует вопрос о гравитации Меркурия, который составляет 38% от нормы Земли. Это более чем в два раза больше, чем переживает Луна, что означает, что колонистам будет легче приспособиться к ней. В то же время, он также достаточно низок, чтобы представлять выгоды для экспорта минералов, поскольку судам, отходящим от его поверхности, потребуется меньше энергии для достижения скорости побега.
Наконец, есть расстояние до самого Меркурия. На среднем расстоянии около 93 млн. Км (58 млн. Миль) Меркурий находится на расстоянии от 77,3 млн. Км (48 млн. Миль) до 222 млн. Км (138 млн. Миль) от Земли. Это делает его намного ближе, чем другие возможные богатые ресурсами области, такие как пояс астероидов (329 - 478 миллионов км), Юпитер и его система спутников (628,7 - 928 миллионов км) или Сатурн (1,2 - 1,67 миллиарда км).
Кроме того, Меркурий достигает худшего соединения - точки, в которой он находится ближе всего к Земле - каждые 116 дней, что значительно короче, чем у Венеры или Марса. По сути, миссии, предназначенные для Меркурия, могут запускаться почти каждые четыре месяца, в то время как запуск окон на Венеру и Марс должен происходить каждые 1,6 года и 26 месяцев соответственно.
Что касается времени в пути, на Меркурий было установлено несколько миссий, которые могут дать нам приблизительную оценку того, сколько времени это может занять. Например, первый космический корабль для полета на Меркурий, НАСА Маринер 10 Космический корабль (запущенный в 1973 году) занял около 147 дней, чтобы добраться туда.
Совсем недавно НАСА MESSENGER Космический корабль был запущен 3 августа 2004 года для изучения Меркурия на орбите и совершил свой первый облет 14 января 2008 года. Это в общей сложности 1260 дней, чтобы добраться от Земли до Меркурия. Увеличенное время прохождения было связано с тем, что инженеры стремились разместить зонд на орбите вокруг планеты, поэтому он должен был двигаться с меньшей скоростью.
Проблемы:
Конечно, колония на Меркурии все еще будет огромной проблемой, как в экономическом, так и в технологическом отношении. Стоимость создания колонии в любой точке планеты была бы огромной, и для ее доставки потребовалось бы вывозить с Земли обильные материалы или добывать их на месте. В любом случае, для такой операции потребуется большой парк космических кораблей, способных совершить путешествие за солидное количество времени.
Такого флота еще не существует, и затраты на его разработку (и связанную с этим инфраструктуру для доставки всех необходимых ресурсов и материалов для Меркурия) были бы огромными. Опора на роботов и использование ресурсов на месте (ISRU), безусловно, сократит затраты и сократит количество материалов, которые необходимо будет отгружать. Но эти роботы и их операции должны быть защищены от радиации и солнечных вспышек, пока они не выполнят свою работу.
По сути, ситуация похожа на попытку создать приют во время грозы. Как только это будет завершено, вы можете укрыться. Но тем временем вы, вероятно, промокнете и испачкаетесь! И даже после завершения строительства колонии самим колонистам придется столкнуться с постоянными опасностями радиационного воздействия, декомпрессии и экстремальных явлений в жару и холод.
Таким образом, если бы колония была основана на Меркурии, она сильно зависела бы от ее технологии (которая должна быть довольно продвинутой). Кроме того, до тех пор, пока колония не станет самодостаточной, проживающие там будут зависеть от поставок, которые должны регулярно доставляться с Земли (опять же, расходы на доставку!)
Тем не менее, как только необходимые технологии будут разработаны, и мы сможем найти экономически эффективный способ создания одного или нескольких поселений и доставить их в Меркурий, мы можем рассчитывать на создание колонии, которая сможет обеспечить нас безграничной энергией и минералами. И у нас будет группа соседей-людей, известных как гермианцы!
Как и во всем остальном, касающемся колонизации и терраформирования, после того, как мы установили, что это действительно возможно, остается только один вопрос: «Сколько мы готовы потратить?»
Мы написали много интересных статей о колонизации здесь, в журнале Space. Вот почему «Сначала колонизировать Луну?», «Колонизировать Венеру с плавающими городами, Будем ли мы когда-нибудь колонизировать Марс?» И «Полное руководство по терраформированию».
У Astronomy Cast также есть несколько интересных эпизодов на эту тему. Проверьте Эпизод 95: Люди на Марс, Часть 2 - Колонисты, Эпизод 115: Луна, Часть 3 - Возвращение на Луну, Эпизод 381: Пустые астероиды в научной фантастике.
Источники:
- geoscienceworld.org/content/early/2014/10/14/G35916.1.full.pdf+html?ijkey=rxQlFflgdo/rY&keytype=ref&siteid=gsgeology
- Тейлор, Ричард Л. С. (1992) Paraterraforming - концепция всемирного дома. Журнал Британского межпланетного общества, вып. 45, нет. 8
- Виорел Бадеску, Крис Закни (ред.). Внутренняя Солнечная система: перспективные энергетические и материальные ресурсы. Springer, 2015
- nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2011/24oct_sleepyhollows/
- nasa.gov/centers/goddard/news/features/2010/biggest_crater.html
- nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2011/24oct_sleepyhollows/
