За пределами Земли. В поисках нового дома в Солнечной системе - Чарльз Уолфорт

Доклад Огастина 2009 г., повлиявший на отмену Обамой программы Буша «Созвездие», призывал продлить эксплуатацию МКС. После 25 лет планирования и строительства стоимостью $100 млрд первоначальный план сбросить ее в океан после всего 15 лет использования выглядел довольно бессмысленным.

Основным назначением станции стало изучение пребывания человека в космосе с целью наработки технологий исследования дальнего космоса. Хотя конечный пункт назначения остается неясен, эта мечта и есть настоящая, невысказанная цель почти каждого сотрудника Космического центра имени Джонсона. Астронавты, инженеры и ученые все время говорят о полете на Марс, о создании средств, чтобы к моменту выбора пункта назначения мы были готовы отправиться туда, куда решит Америка.

И каков же будет смысл путешествия? Одна из фундаментальных проблем NASA в том, что предлагаемые им обоснования исследования космоса человеком не вдохновили американцев настолько, чтобы вложить необходимые средства. В 1960-е гг. США выделили значительную долю валового внутреннего продукта на полет на Луну. Что может побудить нас сделать это вновь? В докладе Огастина 2009 г. изложены всем известные причины: вдохновение молодежи, изучение других планет, развитие технологий, улучшение международных отношений. Все это хорошо, но является ли миссия на Марс стоимостью в триллион долларов лучшим способом достижения этих целей?

Однако далее, после этого обыденного списка, доклад Огастина упоминает куда более мощную конечную цель и гораздо убедительнее:

«Комиссия была единодушна в том, что исследование космоса человеком должно приближать нас как цивилизацию к нашей итоговой цели: очертить путь расселения человека в Солнечной системе. Мы еще не можем знать того, как и когда люди впервые освоятся на другой планете, но мы должны руководствоваться именно этой долгосрочной целью».

* * *

Первым шагом к созданию успешной внеземной колонии будет поиск пригодного для жизни места. Десятилетия плодотворных планетных исследований автоматами дали почти все сведения, необходимые нам, чтобы отсеять неподходящие варианты. Это знание выросло из общего любопытства ученых, работающих с одной-единственной целью — узнавать. Но, если мы решим отправить людей жить за пределами Земли, «чистая» наука вдруг станет играть очень важную, даже ключевую роль в их выживании.

Исследование человеком Луны, Марса и астероидов — дело достаточно трудное. Эти миссии планируются наподобие туристического похода: с собой берется компактный набор инструментов и материалов, незаменимых за пределами земной орбиты, который позволяет выжить в течение строго определенного времени. Эти вылазки планируются с учетом возвращения. Колонисты же отправляются в космос строить поселения, и им придется самим изготавливать инструменты.

Чтобы заселить новый дом, колонистам придется «перерезать пуповину», соединяющую их с матерью-Землей. Им будет нужна новая, независимая экосистема, пригодная для жизни, способная, как Земля, предоставить укрытие, энергию и ресурсы.

Заполнение матрицы качеств, необходимых будущей колонии, — задача поучительная.

Что касается укрытия, то окружающая среда новой планеты должна позволить выжить при минимально возможной зависимости от технологий. Это вопрос степени дружелюбности планеты. Людям, живущим где угодно вне Земли, понадобятся герметичные убежища, но в одних средах обустроиться будет проще и безопаснее, чем в других.

На одном конце шкалы — открытый космос, совершенно враждебный жизни, требующий герметичного жилого помещения, приспособленного к экстремальным температурам, хорошо защищенного от радиации и обладающего искусственной тяжестью. На планетах без атмосферы есть гравитация и твердый грунт для строительства, но остаются радиация и опасность утраты пригодного для дыхания воздуха при разгерметизации убежища из-за аварии или попадания микрометеорита. Планеты с достаточно плотной атмосферой защитят от радиации и метеоритных тел, но останутся трудности, связанные с температурой и токсичностью атмосферы.

На другом конце шкалы — тропические и умеренные зоны Земли, практически рай. Здесь люди могут жить без современных технологий. Точнее, могут, если климатические изменения, ядерная война, загрязнение и разрушение среды обитания и массовое вымирание не приблизят Землю к другим планетам. Возможные в будущем экстремальные температуры, радиоактивное загрязнение, токсичный воздух и разрушенная биосфера, не позволяющая более производить пищу, аналогичны тем сложностям, с которыми столкнется космическая колония.

Далее — энергия. Это основа нашей жизни и нашей власти над миром. На Земле мы главным образом добываем энергию фотосинтеза растений. Растения и водоросли улавливают фотоны Солнца и химически сохраняют энергию в виде пищи и биотоплива, и сегодня мы сжигаем ископаемое топливо, произведенное ими за прошедшие эпохи.

Растительный фотосинтез недостаточно эффективен, чтобы обеспечить энергией космическую колонию. Слишком много понадобится земли и солнечного света (подробнее об этом — дальше).

Но если колонисты не могут положиться на обычный фотосинтез для выработки энергии, они могут положиться на энергию, добываемую из материалов, доступных на месте. Ядерное топливо и солнечные батареи, привезенные с Земли, могут лишь послужить мостом к колонизации. Автономной колонии придется заменить эти источники оборудованием, произведенным на месте. Малое население новой планеты не скоро сможет воспроизвести продукцию зрелых земных производств. Наиболее перспективны простые технологии: ветровые, приливные, геотермальные и химические реакции с выделением энергии (к последним относится сжигание топлива).

Ресурсы — это основные материалы, необходимые для жизни. Колонистам понадобятся вода, питательные вещества для растений, людей и животных, твердые вещества для постройки укрытия и производства инструментов и газы, которые можно приспособить для дыхания. Первоначальный запас можно привезти из дома, но устойчивая колония должна начать производить их самостоятельно. Колонисты могут покидать поселение в поисках элементов, необходимых в небольших количествах: например, на металлических астероидах можно собирать металлы для электроники и питательных веществ, такие как железо, медь и цинк. Располагая достаточной энергией, колонисты могли бы химически перерабатывать часть местных ресурсов во что-то им нужное: производить воду, кислород и пластмассы. Но без сырья колония не выживет.

Вновь глядя на то, что нам известно о внутренних планетах Солнечной системы, мы не нашли возможности отметить достаточно полей в матрице требований к будущему обиталищу человека. И это не потому, что мы плохо смотрели.

* * *

Марсоход Curiosity может видеть, осязать и обонять. Его способности во многом превосходят человеческие: он несет на себе 17 камер, у него есть двухметровая механическая рука, оснащенная пятью приборами для анализа образцов, включая рентгеновский спектрометр альфа-частиц. Но он не умеет рассуждать. Управлять им — все равно что управлять марионеткой, ниточки которой имеют по 225 млн км в длину. И он такой ценный, такой уникальный, что ежедневные решения о том, за какую ниточку и с какой силой потянуть, совместно принимают сотни людей.