Пророчество гениев: какие космические сокровища человечество найдет на Луне, Марсе и астероидах
Пророчество гениев
Незадолго до своей смерти британский физик-теоретик Стивен Хокинг высказал предположение, что технологического рывка и обеспечения землян ресурсами в равной степени можно добиться, если колонизировать, то есть заселить на постоянной основе единственный спутник Земли - Луну и одну из самых привлекательных с точки зрения использования в интересах человечества планет - Марс.
Разработка проектов по освоению Луны и Марса началась еще в 50-х годах прошлого века, однако об одной из самых важных причин путешествия и заселения далеких объектов ученые говорили как бы вскользь, не уделяя этому повышенного внимания - ближайшее к Земле небесное тело в перспективе может на десятилетия избавить человечество от любых энергетических кризисов и позволит осуществить самые трудоемкие и сложные проекты в области промышленности, медицины, здравоохранения и науки.
Речь идет о наиболее легком изотопе гелия - гелии-3, веществе, запасы которого в пределах Земли крайне ограничены. Именно этот, а также еще один «соседний» изотоп человечество может использовать для энергетики нового тысячелетия - термоядерного синтеза, способного «отправить на покой» все традиционные виды полезных ископаемых: нефть, уголь, а также радиоактивный уран - топливо для атомных электростанций.
Всего 0,003 грамма гелия-3 в термоядерном реакторе будут выделять такое же количество энергии, как целый баррель нефти, а тонна гелия-3, загруженная в термоядерный реактор, даст энергию, эквивалентную 15,8 миллиона баррелей нефти.
Добычу изотопа гелия на лунной поверхности можно сравнить с поисками углеводородов под песчаными дюнами на Ближнем Востоке: легкоизвлекаемая нефть в буквальном смысле слова пробивается вверх мощным фонтаном после первых же «проколов» поверхности в заранее разведанных местах. С гелием-3 на поверхности Луны дело обстоит похожим образом: лунный грунт, практически «запечатанный» испускаемыми Солнцем частицами на протяжении сотен миллионов лет, содержит в себе миллионы тонн ценного изотопа, и для его добычи промышленным способом не нужно, как говорят в таких случаях, изобретать велосипед.
Правда, реализовать полноценную программу добычи лунного грунта в данный момент, да и в следующие 30, 50 и 100 лет человечество не сможет - даже ультрасовременные технологии и сверхмощные ракеты-носители, способные доставлять по несколько тонн на окололунную орбиту за один раз, делу не помогут. Главная проблема заключается даже не в том, что соответствующая энергетическая инфраструктура для промышленного потребления гелия-3 на Земле в данный момент полностью отсутствует, а в том, как именно людям выжить на Луне и начать ее освоение.
Одной из важнейших задач современной космонавтики по-прежнему остается создание сверхтяжелой и недорогой одновременно ракеты-носителя, хотя оба этих понятия, на первый взгляд, являются взаимоисключающими. Несмотря на то что готовые решения, вроде американского Saturn-V и советской «Энергии», а также других проектов по созданию сверхтяжелых ракет-носителей уже готовы или находятся в завершающей стадии, главная проблема, связанная с безопасным и надежным пребыванием человека на поверхности Луны, полностью так и не решена.
Лунная вахта
Проекты лунных баз, разработкой которых занимались с начала 50-х годов, предполагали несколько способов освоения лунной поверхности. Одним из наиболее правдоподобных и экономически простых способов колонизации Луны мог стать план, предложенный американским физиком Джерардом О'Нилом: для успешной добычи полезных ископаемых на поверхности Луны предлагалось построить огромную станцию в форме кольца диаметром 1,5 километра.
Станция, предложенная О'Нилом в качестве перевалочной базы для работы на Луне, должна была работать на полном самообеспечении: после окончательной сборки и ввода в эксплуатацию люди должны были сформировать внутри помещений объекта своеобразные промышленные производства и мини-хозяйства, обеспечивающие десятитысячный персонал всем необходимым, включая питьевую воду и пищу.
Помимо всего прочего, станцию планировали оснастить гигантскими зеркалами, способными передавать часть солнечной энергии на Землю с практически идеальным КПД - более 70%. Параллельно с планом О'Нила существовали и другие представления о том, как должна работать лунная база. Советские ученые неоднократно выдвигали идею строительства не только «точечных» поселений на поверхности, но и окололунной орбитальной базы, с которой на небольших многоразовых кораблях лунные «вахтовики» отправлялись бы каждое «утро» на работу.
В конце 80-х теория создания лунных поселений стала растворяться в доводах ученых о том, что базы на лунной орбите и дистанционно управляемых роботов для добычи полезных ископаемых, обслуживание и ремонт которых можно осуществлять с помощью небольших аванпостов, будет достаточно для «целевого использования» богатого ресурсами спутника Земли.
Однако уже в 2017 году ученые решили, что «лунные дома» не нужны совсем - вместо строительства и производства небольших объектов для миссий на пять-семь дней было предложено приспособить космические корабли.
Куда и зачем?
Несмотря на амбициозные планы по освоению Марса, человечество пока не имеет четкого представления о том, куда нужно лететь и зачем это нужно. При этом даже единодушные в своих мнениях ученые разделились на несколько «враждующих» лагерей: одни считают, что освоение Луны - бесполезная трата времени и нужно сразу лететь на Марс, другие уверены, что до Марса можно добраться «как-нибудь потом», когда процесс изучения Луны и отладка космических технологий будут завершены. Третья группа вообще отвергает колонизацию Марса и Луны как таковую, ссылаясь на убедительные доказательства того, что все необходимое для использования на Земле, включая редкие металлы и другие химические элементы, в достаточных количествах лежит на поверхности астероидов в околоземном пространстве.
«Все это гораздо легче организовать на вполне приемлемых условиях - земном уровне инсоляции и технических решениях, которые были описаны еще 40-50 лет назад», - отметил в интервью телеканалу «Звезда» эксперт в области космонавтики Михаил Лапиков.
В конце 1990-х, после спектрального анализа просочившихся через плотные слои атмосферы кусков астероидов, ученые пришли к выводу, что отправка автоматических или пилотируемых кораблей к объектам в околоземном пространстве позволит обеспечить промышленные производства на Земле всеми необходимыми металлами.
По прогнозам астрофизиков, в крупном объекте диаметром от 1,5 до двух километров могут содержаться как распространенные металлы - железо и никель, так и драгоценные - золото, палладий и даже платина, а средняя стоимость добытой на астероидах руды может составлять от 100 миллионов долларов до десяти миллиардов в зависимости от количества добытой руды.
«Таких объектов в околоземном космическом пространстве тысячи. Строительство "шахтерских" кораблей для работы на астероидах может позволить если не полностью отказаться от добычи металлов на Земле, то, во всяком случае, снизить разработку земных недр на 40-50% уже на начальном этапе», - подчеркнул в интервью телеканалу «Звезда» астрофизик Борис Раевский.
Разработка полезных ископаемых на астероидах вполне может «закрыть» добычу полезных ископаемых на Земле, но произойдет это не раньше, чем десятки ведущих экономик мира объединятся для создания транспортно-добывающей системы и договорятся о справедливом распределении ресурсов между всеми участниками.
Особо опасен
Красная планета, активным изучением которой ученые занимаются с конца 60-х, представляет для космических путешественников и колонистов как исключительный экономический интерес, так и невероятную опасность. Если в случае с работой «вахтовым методом» на лунных и окололунных базах можно использовать уже существующие технологии (с поправкой на длительность пребывания), то в случае с обустройством жизни на Марсе потребуется значительно больше усилий, и, вероятно, успеха удастся добиться ценой жизни первых колонистов.
Главный секрет Марса скрыт в его недрах: в почве Красной планеты, которая миллионы лет назад вполне могла быть копией Земли, хранится практически вся таблица Менделеева. Слово «практически» стоит понимать буквально: слабая атмосфера и низкое давление на протяжении миллионов лет сделали свое дело, поэтому на Марсе не может быть нефти, газа или других углеводородов. За исключением земных полезных ископаемых, в почве Марса учеными выявлено повышенное содержание железа, магния, кальция, серы и других ценных веществ, которые с высокой долей вероятности пригодятся на Земле.
Добыча полезных ископаемых на поверхности Марса в силу его удаленности и специфики возможна лишь при строительстве крупной базы или даже города. Однако до строительства долговременной базы на Марсе первым колонистам еще предстоит дожить: перелет по маршруту Земля - Марс не удастся пережить без специальных средств защиты.
Изменения в организме человека от длительного пребывания в космосе доказаны научно: вернувшийся после годового пребывания на МКС астронавт Скотт Келли - живой пример того, что ДНК человека при долгом нахождении за пределами Земли меняет свою структуру. Чем это может обернуться еще во время полета или сразу после приземления, ученые не могут ответить до сих пор.
В научной фантастике Марс всегда выступал как абсолютно доступная к заселению и использованию планета, однако на деле он представляет собой сокровищницу, открыть которую и забрать содержимое в ближайшей перспективе не сможет никто.
«Если отбросить все теории о терраформировании Марса с помощью термоядерных взрывов или химического нагрева, наиболее эффективным методом доработки планеты "под себя" может стать так называемая бактериальная обработка, при которой на Марс с Земли будут завезены образцы самых "живучих" бактерий, например таких, как экстремофилы», - указал в интервью телеканалу «Звезда» химик-аналитик Александр Лобаненков.
Сейчас (и в ближайшие 50-70 лет) того, что «и на Марсе будут яблони цвести», современная наука добиться не в состоянии: по словам ученых, даже нагрев атмосферы Марса и насыщение ее кислородом не будут способствовать нормализации условий. К низкой гравитации, атрофии мышц и постоянным передвижениям в скафандре прибавится и другая проблема - радиация, уровень которой на Марсе в несколько раз выше предельно допустимого для человека. И это не считая дозы, которую члены экипажа космического корабля получат за время путешествия.
«В конечном счете у колонистов, во всяком случае у тех, которые смогут перенести путешествие и выжить, после пары лет пребывания неизбежно начнутся генетические мутации. К чему это приведет, сказать сложно, но есть вероятность, что либо будут проблемы с потомством, либо потомства на Марсе не будет вообще, либо начнутся другие серьезные изменения и заболевания», - пояснил в интервью телеканалу «Звезда» генетик Владимир Захаров.
Ученые считают, что наилучшим решением в этом отношении станет выращивание первых колонистов: еще на Земле за десятилетия до полета на основе человеческой ДНК с помощью технологии редактирования генома CRISRP/Cas9 ученые смогут создать «сверхлюдей», способных пережить 210-дневное путешествие, «рабочую командировку» по добыче полезных ископаемых на планете или постоянное пребывание там.
Зачем людям космос?
Добыча полезных ископаемых на Луне, астероидах, Марсе и других планетах Солнечной системы позволит землянам вздохнуть с облегчением. Большая часть извлекаемых из почвы ценных металлов и веществ будет «завозиться» с других планет, а Земле может быть отведена роль большого перерабатывающего завода. Разработка планет и других небесных тел может дать крупным игрокам на рынке межпланетной добычи сырья настоящий карт-бланш, следуя которому на необитаемых планетах могут быть применены не совсем экологически чистые, но вполне дешевые способы извлечения ископаемых.
Однако какой бы радужной ни казалась перспектива переступить пределы Земли и шагнуть в космос, первые попытки осуществить нечто подобное человечество будет предпринимать лишь через 100-200 лет. Ученые и эксперты в области космонавтики отмечают, что отдельные решения вроде разработки сверхтяжелых ракет-носителей и создания экспериментальных термоядерных установок имеют место уже сейчас, но национальные программы добычи ресурсов на других планетах, не говоря уже о полноценном размещении поселений, попросту не смогут быть реализованы из-за их стоимости и ресурсоемкости.
В деле освоения космоса, по мнению ученых, важны не стратегические интересы отдельных государств, а общее понимание важности и нужности развития этого направления. Эксперты считают, что без подписания соответствующих договоренностей примерно через 200-300 лет с высокой долей вероятности человечество снова будет стоять на пороге войны за ресурсы, правда, вести такие войны придется за миллионы километров от Земли.
