Освоение ближайших небесных тел Солнечной системы
В последние годы в научной и научно-популярной литературе появились многочисленные публикации, связанные с колонизацией ближайших к нам небесных тел Солнечной системы. Речь, прежде всего, идет о построении жилых модулей на поверхности Луны и Марса.
Луна
Луна является естественным спутником Земли, отстоящим от нее в среднем на 384 тысяч километров, а ее диаметр составляет 0,27 диаметра Земли. На диске Луны даже невооруженным глазом видны обширные темные равнины, называемые «морями», расположенные на светлом фоне «материков». В телескоп различаются горные хребты и многочисленные кратеры.
Атмосфера на Луне почти полностью отсутствует. Период обращения Луны вокруг Земли составляет 27,3217 земных суток. Период оборота Луны вокруг своей оси также соответствует данному числу, вследствие чего Луна всегда повернута к Земле одной своей стороной.
Дневная температура поверхности Луны в местах отвесного падения солнечных лучей достигает +120 градусов Цельсия, а во время ночи, продолжающейся около 14 земных суток, она снижается до —160 градусов Цельсия.
Марс
Вторым Небесным телом, перспективным для освоения человеческой цивилизацией, является Марс. Эта планета находится на относительно небольшом удалении от Солнца.
Близость Земли и Марса проявляется и в их периоде обращения вокруг своей оси. Согласно современным научным данным, продолжительность марсианского дня составляет 24 часа 37 минут, а один марсианский год равен 687 земных суток.
Марс по объему в 6 раз меньше Земли, удален от Солнца в 1,5 раза дальше, чем Земля и получает в 2,3 раза меньше солнечной энергии.
Поэтому поверхность данной планеты выглядит холодной и безжизненной пустыней с регулярно проносящимися над ней ураганными песчаными бурями, при этом скорость ветра порою достигает 50 – 90 метров в секунду.
Атмосфера Марса в 100 раз более разрежена, чем наша и атмосферное давление на марсианской поверхности такое же, как на земной высоте на уровне тридцати километров.
В состав марсианской атмосферы главным образом входит углекислый газ – 95,3%, а также небольшое количество азота – 2,7%, аргона – 1,6%, кислорода 0,1% и водяного пара – 0,03%.
Средняя температура на Марсе —63°С, что значительно ниже, чем на Земле и климат там намного суровее, чем в Антарктиде. А поскольку марсианская атмосфера сильно разрежена, то на её поверхности происходят большие суточные колебания температуры.
В летний период года на дневной половине планеты воздух прогревается свыше +20° С, а максимальная температура воздуха, зафиксированная марсоходом «Спирит», составила +35° C.
Но в зимней период времени ночная температура даже на экваторе понижается до —80° C и даже до —125° С. При этом на полюсах ночная температура может опускаться до —143° C.
В то же время следует отметить, что приведенные суточные колебания температуры не столь значительны, как на Луне и Меркурии, которые почти полностью лишены атмосферы.
На Марсе выявлены, так называемые, температурные оазисы. Так в районах «озера» Феникс и земли Ноя перепад температур составляет от —53°С до +22°С летом и от —103°С до —43°С в зимний период года.
На поверхности этой планеты выявлены большие запасы воды в виде льда, которые порою занимают гигантские объемы толщиной до 1000 метров. Большие объёмы замёрзшей воды на Марсе сосредоточены и в приполярных шапках, объёмы которой составляют около пяти миллионов кубометров.
В земные телескопы можно регулярно наблюдать сезонное таяние северной полярной шапки на Марсе и это приводит к образованию в его приполярной зоне протяженных темных полос, содержащих жидкую воду.
Учёными высказываются предположения о том, что в более глубоких слоях марсианского грунта, могут находится жидкие солёные озёра, в которых очевидно имеются определённые формы жизни. Так при радиозондировании южного полушария были обнаружены обширные объёмы жидкой воды, расположенные в глубине этой планеты.
Согласно накопленным данным, около трёх милиардов лет назад Северную марсианскую равнину занимал солёный океан, глубина которого составляла около одного километра и было много озёр и рек, и на этой планете был относительно мягкий и влажный климат.
В далеком прошлом природно-климатические условия на Земле и Марсе были очень схожими, и в атмосфере Марса было много кислорода. Об этом свидетельствует и красный цвет планеты, который обусловлен окислами железа, содержащими огромное количество химически связанного кислорода.
В ходе проведенных исследований было установлено, что раньше на Марсе присутствовало магнитное поле, и на этой планете была высокая вулканическая активность.
То, что в настоящее время в атмосфере Марса в основном присутствует углекислый газ, а в марсианской почве найдены значительные объёмы воды, делает его наиболее перспективным для культивирования фотосинтезирующих растений, необходимых для более успешной человеческой колонизации этой планеты.
С освоением ближайших к нам Небесных тел, возникает вопрос о создании на них искусственных оранжерей, предназначенных для репродукции растительной пищи, а также для переработки углекислого газа и продуцирования кислорода.
Ранее в лаборатории космической биологии Московского университета проводились эксперименты по изучению приспособляемости земных организмов к марсианским условиям. Подопытные биологические объекты помещали в барокамеру, в которой создавалось пониженное атмосферное давление, аналогичное атмосферному давлению на марсианской поверхности. В этих условиях птицы и млекопитающие погибали за считанные секунды. Черепахи и лягушки жили в течение многих часов, а насекомые – по несколько недель.
Злаковые и бобовые растения пускали корни и росли, но не были способны давать семена. А грибы, лишайники, водоросли и мхи очень быстро адаптировались к новым условиям. Именно поэтому некоторые ученые утверждают, что в настоящее время простейшие живые существа продолжают обитать в недрах Марса.
Учеными неоднократно сообщали о находках в метеоритах «марсианской группы» биогенных включений, напоминающих собой остатки микроорганизмов, похожих на древние земные бактерии.
Ричард Зэар, из Стэнфордского научного центра, сделал по этому поводу следующее заявление:
«Если мы правы, значит, жизнь на Земле не уникальна. Если Марс мог поддерживать жизнь в ранний период своей истории, значит, она могла развиваться и на бесчисленном множестве других планет. Вселенная, таким образом, оказывается гораздо более удивительным и поразительным местом».
Среди представителей Земной растительности, имеются уникальные особи, способные выжить даже в суровых марсианских условиях. Так среднесуточная температура на экваторе Марса составляет около – 40 градусов Цельсия. Как мы знаем, наши северные сосны и ели хорошо приспособились к низким температурным условиям.
Поэтому в современной прессе появились сообщения о перспективности адаптации хвойных пород к суровым марсианским условиям. После высаживания их в марсианский грунт предполагается для его обогрева использовать электричество солнечных батарей.
Однако разработчики этой программы не учли тот факт, что на Марсе имеется очень разряженная атмосфера, не пригодная по своей плотности для поддержания дыхательного цикла у высших растений. Наглядным примером служат земные горы. Так на высоте свыше 2800 – 3000 метров над уровнем моря хвойные породы деревьев, как правило, уже не растут из-за относительно высокой разреженности Земного атмосферного воздуха. А на поверхности Марса, разреженность атмосферы, почти в сто раз превышает земное и соответствует около 30 тысяч метров высоты на нашей планете.
Но если хвойные породы деревьев, таких как: ель, сосна и кедр, поместить в прозрачный герметический купол, заполненный марсианским или лунным грунтом, подогреваемым светоотражающими поверхностями, а также электричеством солнечных батарей, и создать в нем необходимое атмосферное давление, то будут созданы приемлемые условия для культивирования земных высокогорных альпийских растений в суровых условиях марсианского или лунного климата.
Что касается низших растений, таких как: лишайники, мхи и грибы, и, особенно, микроскопические сине-зеленые водоросли, то для их культивирования, с целью повышения плодородности марсианского грунта, достаточно будет осуществить только его регулярный подогрев и увлажнение почвы. Это создаст благоприятные условия для высвобождения застывшей в марсианском грунте влаги, что обеспечит питание низших растений, необходимыми минеральными соединениями.
Указанные низшие формы растения очень стойко переносят высокое разрежение атмосферного воздуха. Им также не страшно и длительное пребывание при очень низких температурах, способствующих их глубокой консервации, после которой они успешно восстанавливают свои жизнеспособные функции.
В последующем, в этом грунте могут выращиваться в оранжерейных условиях с искусственной атмосферой, различные агрокультуры, как для пополнения рациона питания людей, так и для воспроизводства на Луне и Марсе некоторых видов домашних животных, например: перепелок и кроликов, необходимых для обеспечения далеких космических поселений богатой белковой пищей.