Научная фантастика, или где мы будем жить после конца света?
Опубликовано в разделе: Интересности
Стырено отсюдова : ссыльdreamworlds.ru/intersnosti/49512-nauchnaya-fant...
статьяВ недавнем времени натолкнулась на очень интересную статью Игоря Афанасьева и Дмитрия Воронцова в одном популярном научно-познавательном журнале. Оригинальное название статьи «Еще одна земля про запас». В ней рассказывается о попытках превратить фантастику в реальность, точнее не попытках, а теориях. Различные умные люди предлагают варианты преобразования планет и создания на них условий, пригодных для жизни человека. Эти теории, в принципе, возможны, но из-за отсутствия у человечества технологий и энергетических ресурсов, необходимых для их осуществления, по-прежнему остаются в области, хоть и научной, но фантастики.
Итак, человечество ищет планеты, где можно было бы «вырастить сына, построить дом и посадить дерево» (извините, не помню точную формулировку) в комфортных условиях. В идеале, конечно, хотелось бы отыскать планету, идентичную земле. В солнечной системе таких нет. Но даже если сходный мир найдется у другой звезды, он наверняка окажется обитаемым. Остается только преобразовывать планеты на свой вкус и цвет. Этот процесс называется терраформирование, основная идея которого: создание пригодных атмосферы и гидросферы.
На единственной обитаемой
нами планеты пусть и редко,
но случаются глобальные катастрофы.
Первый шаг к расселению в космосе –
искусственные биосферы, не требующие
серьезных поставок ресурсов извне.
Колонизация обитаемых планет – вопрос весьма сложный как в техническом, так и в этическом плане. Фантасты нередко начинают преобразование планеты с ее полной стерилизации, чтобы устранить биологическую угрозу для будущих колонистов. Это крайне сложная операция, поскольку жизнь обладает колоссальной приспособляемостью, и то, что гибельно для одних видов, обещает процветание другим. Стерилизация может потребовать применения таких мер, после которых планета станет надолго непригодна для самого человека. А главное – вправе ли мы вообще столь грубо вмешиваться в чужую жизнь, пусть даже она принадлежит микробам?
Выбираем планету
Основные требования к преобразованной планете. Она должна иметь твердую поверхность и силу тяжести, ненамного отличающуюся от земной. Планета радиусом в 1,5 больше нашей окажется в 5 раз массивнее, а ваш вес на ней вырастет вдвое. Так что более крупные небесные тела нам не подходят, во всяком случае, пока мы не научимся управлять гравитацией.
Человек уже радикально
преобразует естественные ландшафты
и меняет состав атмосферы Земли.
Вскоре нам предстоит полностью
взять ответственность за систему
жизнеобеспечения «звездолета Земля».
Выбрав планету с подходящей гравитацией, можно заказывать атмосферу: ее химический состав и температура должны быть как можно ближе к земным. Желательно так же наличие у планеты магнитного поля и присутствие на поверхности жидкой воды. Земной период суточного вращения и привычную смену времен года можно считать показателем повышенного комфорта.
Важно учесть и астероидную обстановку в окрестностях выбранной планеты. Постоянная бомбардировка крупными метеоритами может свести на нет все труды по терраформированию.
Ближайшие окрестности
Впрочем, как добраться до других звезд, пока не ясно, а откладывать подготовку запасных планет в долгий ящик было бы опрометчиво. Нельзя ли обустроиться на соседних планетах? Сразу отбросим планеты-гиганты – огромные газовые пузыри без твердой поверхности и с сильнейшей гравитацией. Меркурий чересчур мал и близок к Солнцу. Плутон – слишком далек и холоден. А вот с Луной, Марсом, Венерой, некоторыми крупными астероидами и спутниками в системах Юпитера и Сатурна можно поработать.
Сама идея терраформировния может
в итоге оказаться порочной. Ресурсы
и технологии, необходимые для его осуществления,
вероятно, будут доступны высокоразвитым цивилизациям.
Но при достижении такого уровня человечеству,
возможно, вовсе не потребуются планеты.
Луна – самый близкий и одновременно довольно сложный объект для преобразования. Расчеты показывают, что если создать на луне кислородную атмосферу, она может продержаться там миллионы лет при условии, что температура не будет подниматься выше +20-50 °С. Однако сейчас на безвоздушной Луне суточный перепад температуры на экваторе достигает 300 градусов. Дневная жара значительно ускорит рассеивание атмосферы в космосе, но без воздуха амплитуду тепловых колебаний не уменьшить. Так что, если уж создавать на Луне атмосферу, делать это надо быстро, скачком.
Добавьте к этому отсутствие магнитного поля, защищающего от солнечных вспышек, и станет ясно, что в качестве перевалочной базы Луна еще сгодится, но на роль второй Земли никак не тянет.
Яблони на Марсе?
Следующий кандидат на звании «Запасной планеты», несомненно, Марс. Считается, что в прошлом он напоминал Землю, обладая более плотной атмосферой и водяными океанами. Основные проблемы это маленькое давление и слабое магнитное поле.
Повысить давление можно за счет испарения полярных ледяных шапок. Для этого нужно покрыть их тончайшей темной пленкой или даже просто пылью, снизив долю отражаемого солнечного тепла. Если сыпать угольную пыль слоем толщиной 0,1 мм, то на всю операцию ее потребуется примерно 400 млн. тонн. Столько перевозит вся земная авиация лет за пять. Другой способ – попытаться растопить марсианские льды с помощью орбитальных зеркал – концентраторов солнечного излучения. Правда, их сборка на орбите Марса – задача, не уступающая по сложности первой.
Современный состав атмосферы
сотни миллионов лет формировался
благодаря цианобактериям, способным
усваивать из воздуха углерод и азот,
выделяя кислород. Возможно, фантастические
биотехнологии будущего позволят
радикально ускорить процесс преобразования планеты.
Но даже в случае выполнения этой первоочередной задачи успех надо будет весьма оперативно закрепить. Испарившихся полярных шапок, скорее всего, не хватит, чтобы в должной мере согреть планету и предотвратить новое оледенение. Необходимо, не откладывая, продолжать пополнение атмосферы другими газами, в первую очередь кислородом. Часто предлагают использовать для этой цели микроорганизмы и растения. Но они будут добывать кислород из атмосферной углекислоты, а значит, не увеличат, а, наоборот, уменьшат плотность воздуха. К тому же никакая жизнь не сможет развиться на Марсе, пока не обеспечена защита от солнечного ультрафиолета. Так что задачу насыщения атмосферы кислородом на микробов не переложишь. На Марсе кислород можно вырабатывать из грунта. Одна из стратегий состоит в том, чтобы использовать для этого кислородные микрозаводы, самовоспроизводящиеся на молекулярном уровне. В этом случае всю работу можно провернуть за несколько сотен лет.
Когда, в конце концов кислород появится, то солнечное излучение само станет нарабатывать в атмосфере защитный озон, и появится возможность заселить Марс живыми организмами, хотя на планете будет по-прежнему еще слишком холодно для комфортного проживания человека.
Тушения адского огня
Венера с ее ужасающими пятьюстами градусами Цельсия на поверхности и давлением в сотню атмосфер на первый взгляд мало подходит для преобразования, тем не менее по размерам и силе тяжести она очень близка к Земле. Чтобы приспособить ее для человека, надо остудить поверхность, разогретую мощнейшим парниковым эффектом, а значит, предстоит преобразовать атмосферу: избавить ее от углекислого газа с диоксидом серы и наполнить кислородом.
Чтобы этого добиться необходимо (как вариант) заселить облака Венеры генетически модифицированными бактериями, которые будут поглощать углекислый газ, выделять кислород, а углерод фиксировать в виде органических соединений, постепенно выпадающих на поверхность планеты.
Однако, этот метод может не сработать: атмосфера Венеры оказалась значительно плотнее, чем предполагалось, и в ней очень мало водорода, необходимого для жизнедеятельности бактерий.
Существует заблуждение, что
колонизация других планет необходима
для решения проблемы перенаселения.
Однако, если численность населения продолжит расти,
то никакая космическая экспансия не поможет.
Еще один вариант – это использовать высокотехнологичные самовоспроизводящиеся аэростаты. Однако, эта технология еще менее реалистична, чем размножающиеся марсианские кислородные заводы – тем, по крайней мере, доступны все химические элементы, имеющиеся на поверхности планеты. Аэростата же придется производить «потомство» практически из одного только углерода.
Даже если таким способом удастся сократить количество углекислоты в атмосфере, этого будет недостаточно для охлаждения планеты. Поэтому вдобавок предлагается экранизировать часть поверхности Венеры от солнечного излучения огромным космическим щитом. Но постройка в космосе сооружения размером в тысячи километров выходит далеко за пределы современных возможностей человечества. И даже всего этого будет недостаточно для превращения планеты в обитель жизни. Ведь еще нужно сформировать на Венере гидросферу.
Просто добавь воды
Энтузиасты предлагают добывать водород с астероидов и планет, которые, как предполагается, богаты водяными, аммиачными и метановым льдами. Корректируя орбиты, можно сбрасывать их на засушливые планеты для восполнения недостатка водорода. Согласно современным теориям, нечто подобное происходило под воздействием тяготения планет-гигантов в первые миллионы лет эволюции Солнечной системы. Именно так вода появилась на Земле и соседних планетах. Но Марс почти потерял ее из-за своей слабой гравитации, а Венера – из-за высокой температуры. «Строительный мусор», оставшийся на холодных окраинах планетной системы, должен был сохранить большое количество воды. Однако, обсуждая план их использования, надо четко представлять себе его масштабы.
Если направить астероид с водой на планету, то столкновение с достаточно крупным объектом изувечит ее до неузнаваемости: расплавит значительную часть коры и разворотит мантию до глубины в сотни километров. Тысячи лет придется ждать восстановления твердой поверхности, и еще миллионы лет ее будут сотрясать колоссальные землетрясения и извержения вулканов. Часть вещества при ударе вышвырнет в межпланетное пространство, отчего резко возрастет метеоритная опасность во всей внутренней части Солнечной системы. А из-за разогрева в космос станет утекать атмосфера, и в первую очередь доставленная такой страшной ценой вода.
Вряд ли эту идею можно назвать преобразованием. Да и непонятно, какой силой можно изменить орбиту малой планеты, размером в полторы тысячи километров.
Цивилизации второго типа
При всей трудности преобразования атмосферы и гидросферы эти задачи затрагивают лишь ничтожную долю массы планеты. Иное дело – изменение периода ее суточного вращения или орбиты вокруг звезды. Все же планету можно немного раскрутить, направляя удары кометных ядер почти по касательной к ее поверхности. Миллиона таких ударов хватит, чтобы укоротить сутки на Венере до земной недели (сейчас они длятся четыре месяца).
Если бы в нашем распоряжении был реактивный двигатель со скоростью близкой к световой, мы бы смогли изменить скорость движения даже нашей планеты вокруг Солнца больше, чем на один процент. Для этой операции хватило бы скромного 30-километрового астероида. Неясно, правда, зачем цивилизации с такими ресурсами и технологиями менять орбиту планеты на один процент. Разве что для своеобразного понимания красоты.
В повседневной суете мы не замечаем,
что на самом деле уже давно занимаемся
преобразованием собственной планеты.
С древнейших времен деятельность человека
серьезно влияет на облик и состояние земной
экосистемы и даже стала геологическим фактом.
Академик Николай Кардашев в свое время разделил возможные космические цивилизации на три типа: первые овладели энергией в масштабах планеты, вторые – в масштабах своей звезды, третьи – целой галактики. Так вот, способность перемещать планеты, пожалуй, можно считать входным билетом в сообщество цивилизаций второго типа, которые могут вовсе не нуждаться в преобразовании.
Гораздо более эффективное астроинженерное сооружение придумал профессор Принстонского университета Фримен Дайсон (впрочем, поговаривают, что он «подсмотрел» идею у фантаста Олафа Стэплдона). В простейшем виде это сравнительно тонкая сферическая оболочка радиусом, что и орбиты планет. Она окружает звезду, давая возможность использовать всю ее энергию, а по площади в миллиарды раз превосходит обитаемую поверхность Земли. Если пустить вещество нашей планеты на создание сферы Дайсона, ее толщина составит всего несколько миллиметров.
Вряд ли этого будет достаточно при любых допущениях о прогрессе инженерной мысли. Чтобы под ногами и над головой у обитателей сферы было хотя бы несколько метров вещества, на строительство придется пустить планеты-гиганты. Впрочем, сооружение сферы Дайсона выходит далеко за пределы скромных задач преобразования.
В итоге можно сказать, что человек выдвигает все новые и новые теории по заселению космического пространства. Но пока все они остаются за гранью его возможностей. Так, что погулять по соседней планете удасться еще очень не скоро.