Забудьте обо всех классных вариантах марсианских жилищ, выращивании пищи и рытье туннелей, которые позволят нам защититься от опасного уровня радиации. Если мы не найдем способа, который позволит нам дышать на Марсе, то какой смысл будет от всех этих планов по колонизации? Однако ученые считают, что надежда на получения доступа к источнику свежего кислорода на Красной планете у нас все-таки есть. И эту надежду они возлагают на .
Особенность цианобактерий заключается в том, что они питаются углекислым газом и выделяют кислород, живя при этом в настолько суровых условиях на Земле, что по сложности их можно сравнить с марсианскими.
На прошлой неделе международная группа исследователей опубликовала в журнале Science статью, в которой проводится связь между крошечными живыми организмами и возможностью человеческой жизни на Марсе.
Помните фотосинтез? Это процесс, при котором растения и другие организмы конвертируют солнечный свет в энергию. Цианобактерии тоже используют фотосинтез как источник энергии, но при этом способны поддерживать этот процесс с участием гораздо меньшего объема солнечного света, который требуется для выращивания ваших помидоров на даче. Ученые обнаружили несколько видов цианобактерий, обитающих в самых глубоких океанических впадинах.
Ключевую роль в процессе фотосинтеза играет хлорофилл – специальный пигмент, необходимый для производства энергии. Большинство растений и других организмов для конвертации видимого света в энергию используют хлорофилл-а. Международная группа исследователей в свою очередь обнаружила, что найденная ими цианобактерия использует особый тип хлорофилла – хлорофилл f — для конвертирования дальнего красного/ближнего инфракрасного света в энергию. И именно благодаря этому эти бактерии могут выживать в очень малоосвещенных средах.
«Это исследование позволяет переопределить уровень минимально необходимой энергии в виде света для поддержки процесса фотосинтеза. Этот тип фотосинтеза, вполне возможно, прямо сейчас происходит в вашем саду, под каким-нибудь камнем, находящимся в тени», — говорит соавтор работы Дженнифер Мортон.
Ученые уже находили живые бактерии в одних из самых засушливых, а также одних из самых холодных мест на нашей планете, например, в пустыне Мохаве, в Антарктиде и Международной космической станции. Таким образом, говорят исследователи, мы могли бы отправить цианобактерии и на , где они будут производить кислород для колонистов.
«Это может звучать как научная фантастика, но космические агентства и частные компании по всему миру уже заинтересованы этой возможностью и хотят испытать все на практике в недалеком будущем», — говорит другой соавтор исследования Элмарс Краусц.
«Теоретически фотосинтез для производства кислорода на Марсе действительно можно запустить с помощью этого типа организмов».
Космос сохраняет интерес и привлекательность для огромного числа землян, несмотря ни на какие политико-экономические передряги. В том числе – Марс. Смогут ли люди когда-нибудь жить на Красной планете? Можно ли основать там мало-мальски устойчивую колонию? - спрашивают многие из нас.
Профессионалы на отвечают достаточно четко, по принципу «умей довольствоваться малым». О «переселении народов» на Марс говорить не приходится – ни в каком отдаленном будущем. А вот марсианские научные станции вроде полярных и антарктических – да, это возможно, и, скорее всего, состоится рано или поздно.
Бегство горстки избранных – не выход
Еще и сегодня можно услышать теорию о том, что Земля когда-нибудь придет в негодность, и человечеству придется бежать на другие планеты. Но кто имеется ввиду под человечеством? Сколько человек можно реально запрятать в космические корабли? Десятки, сотни? А с миллиардами что станет?
«Мы у себя на Земле не можем решить, казалось бы, куда более простые проблемы, - напомнил корреспонденту «МИР 24» заместитель директора Института космических исследований Российской академии наук Олег Кораблев. - Почему нам надо будет переселяться на Марс? Какая-то большая беда – не надо нам ее».
Ученый выделил «три группы проблем, которые могли бы сделать так плохо на Земле, чтобы начать историю с переселением». Это могут быть мировые войны с применением оружия массового поражения, катастрофические изменения климата или просто перенаселение Земли выше всякого предела.
Поверхность Красной планеты напоминает земные пустыни
Все эти опасности существуют, и человечество на сегодня не преуспело в их устранении. Но все же какие-то перспективы действий более-менее разумных государственных мужей просматриваются.
Расплодиться и расселиться – не получится
Может быть, Марс смогут постепенно колонизировать небольшие группы энтузиастов? Допустим, они пожелают покинуть «перенаселенную, замусоренную и развращенную» старушку-Землю? Снарядить такой корабль «Мэйфлауэр» в космическом варианте, а затем уже заселить Марс поколениями своих детей, внуков и правнуков – потомков сильных и смелых?
Увы, и это тоже утопия. И дело даже не в том, что слишком холодно – средняя температура порядка минус 50, перепады от минус 170 до плюс 20 (на марсианском экваторе летом в полдень). Кстати, давление на Марсе не достигает и одной сотой от земного, приблизительно как в стратосфере – а это тоже не для людей.
Хотя на Красной планете имеется остаточная атмосфера, дышать ею нельзя. «На Марсе, скорее всего, есть ресурсы, которые позволили бы нам наполнить его атмосферу и в итоге поднять там давление и температуру, - рассказал Олег Кораблев. – Но пока неясно, как это сделать. А поскольку Марс не защищен магнитным полем, атмосфера будет разрушаться, возможно, быстрее, чем ее можно создать. И люди так же будут страдать от радиации, как в открытом космосе».
В общем, люди на Марсе смогут находиться либо в скафандрах, либо в специально оборудованных помещениях. Целая цивилизация так не выживает, и надеяться, что человек как-то мутирует и приспособится, было бы слишком наивно.
Главное - не «прожариться», пока летишь
Однако то, что невозможно, так сказать, на макроуровне, выглядит совсем по-другому, если перейти на уровень «микро». В конце концов, у Земли есть Северный и Южный полюса. И там – в наши дни актуальнее именно Антарктида – обитают на полярных станциях небольшие, но бодрые коллективы ученых. Правда, размножением и колонизацией они там не занимаются – но в общем, что называется, живут не тужат. Когда финансирование есть.
Вот такие, относительно скромные, но разумные задачи, по мнению члена-корреспондента РАН Олега Кораблева, могут быть реально поставлены и решены. Если удастся решить самый острый вопрос – радиационную защиту.
Не забудем, что лететь очень долго. Минимальное расстояние от Земли в благоприятные годы, когда она находится точно между Солнцем и Марсом, все равно превышает 55 млн км.
Подборка снимков, переданных с Марса аппаратом Curiosity
Как раз месяц назад, в марте, с космодрома Байконур запущен корабль «Экзомарс» - совместный проект Роскосмоса и Европейского космического агентства. До Марса он доберется через полгода – то есть, всего на полет семь месяцев. Но на «Экзомарсе» людей нет, одна аппаратура. А что с людьми будет?
«Теоретически мы можем собрать «перелетный корабль», окруженный какими-нибудь баками, наполнить их водой, чтобы эта вода защищала от радиации, а потом использовать переработанную воду», - предположил Кораблев.
Но чтобы запустить такой массы корабль с Земли, потребуется «немыслимой мощности ракета-носитель». Как отметил ученый, целесообразнее собрать целый корабль по частям на орбите. И, может быть, даже не на земной, а на лунной. Все равно - сложность колоссальная.
Еще один обсуждаемый вариант – достичь более высоких скоростей и резко сократить время полета. На последнем заседании президиума РАН президент Академии наук Владимир Фортов напомнил, что именно марсианская программа дала возможность всерьез рассматривать создание ядерных ракетных двигателей – до сих пор в космос летают только на химическом топливе.
Но ядерный двигатель – тоже «легко сказать». «Самый эффективный из возможных вариантов – «двигатель прямого действия», - отметил Олег Кораблев. - Но его выхлопы – это радиоактивное заражение. Испытывать такой двигатель на Земле немыслимо. Лучше уж корабль с бортовой АЭС – но это еще сложнее».
Вода есть. Холодная
И все-таки, хотя решения проблемы еще нет – она хотя бы в принципе решаема. И дорогу осилит идущий. На Марсе тоже радиационной защиты нет – Красная планета утратила свое магнитное поле. Но там уже можно помещения соорудить, найти укрытия естественного типа, пещеры, и дополнить их привезенными с Земли блоками.
А вот вода – важнейшее условие для человеческой жизни – на Марсе есть. «Концентрированной воды в виде льда много у полюсов, – рассказал Кораблев. – Но там холодно, как и на Земле. В умеренных экваториальных широтах, где самое лучшее место для основания такой станции, источников воды с Земли пока не видно. Но, наверное, ее можно разведать».
Более 30 лет назад аппараты Викинг-1 и Викинг-2 впервые сели на поверхность Марса
Если повезет, то и почва марсианская, по осторожному прогнозу ученых, «может иметь какую-то плодородность». Так что выращивание на Марсе картошки, как в фильме «Марсианин», в принципе возможно, если устроить теплицы.
На Марс – в доисторические времена
Работы же для таких ученых будет не просто много, а непочатый край. На сегодняшний день ученые на Земле не имеют даже образца марсианского грунта (в отличие от лунного) - и доставить его планируется не ранее 2030 года.
«Марс очень интересен тем, что там геологическая активность прекратилась 3,5 млрд лет назад, - подчеркнул Кораблев. - Там есть ископаемые породы той эпохи, а на Земле их нет давным-давно, все переработано движением плит земной коры, биосферой. Мы сможем лучше понять, что происходило с планетами на раннем этапе».
Из пяти планет земной группы Марс совершенно уникален. Он не прошел такой длительной и гигантской эволюции, как Земля и Венера, но и не растерял полностью атмосферу и воду и не остался «голым», как Луна и Меркурий.
«Марс оказался в промежуточном положении – он не все растерял, - напомнил Кораблев. - И магнитное поле у него, мы точно знаем, что было. Неясно только, почему оно прекратилось, и прекратилось ли совсем. Из-за этого потери атмосферы гораздо сильнее. Но и та, что есть, может жить очень долго».
Если человечество само будет жить мало-мальски прилично – оно эти тайны мироздания узнает.
Леонид Смирнов
Наука
Современное кино и фантастические книги о космосе часто сбивают нас с толку, представляя многие факты искаженными . Конечно, верить всему, что видишь на экране или читаешь в Интернете, нельзя, однако некоторые заблуждения настолько крепко засели в нашем сознании, что нам сложно уже поверить, что на самом деле все несколько иначе.
Например, как вы думаете, что будет, если человек окажется в открытом космосе без скафандра ? Его кровь закипит и испарится, его разовьет на мелкие кусочки или, может быть, он превратиться в кусок льда?
Многие полагают, что Солнце – это пылающий огнем шар, Меркурий – самая горячая планета Солнечной системы, а космические зонды отправляли только на Марс. Как же дела обстоят на самом деле ?
Человек в космосе без скафандра
Миф №1: Человек без скафандра взорвется в открытом космосе
Вероятно, это один из самых старых и распространенных мифов. Есть мнение, что если человек вдруг окажется в открытом космическом пространстве без специального защитного костюма, его просто разорвет на части.
Логика в этом есть, ведь в космосе нет давления, поэтому если человек взлетит слишком высоко, его раздует как воздушный шар и он лопнет. Однако на самом деле наше тело вовсе не так эластично, как воздушный шарик. Нас не может разорвать на части в космосе, так как наше тело слишком упруго . Нас может немного раздуть, это так, но наши кости, кожа и другие органы не настолько хрупки, чтобы в миг разорваться на части.
В реальности несколько людей подвергались влиянию невероятно низкого давления во время своей работы в космосе. В 1966 году один космонавт тестировал космический скафандр, когда произошла разгерметизация на высоте более 36 километров . Он потерял сознание, но вовсе не взорвался, а позже полностью восстановился.
Миф №2: Человек без скафандра замерзнет в открытом космосе
Это заблуждение подогревается множеством кинофильмов. Во многих из них можно увидеть сцену, в которой один из героев оказывается за пределами космического корабля без скафандра. Он тут же начинает мерзнуть , а если пробудет в открытом космосе определенное время, просто превратиться в ледышку. В реальности все будет происходить с точностью наоборот. В открытом космосе вы вовсе не переохладитесь, а перегреетесь.
Миф №3: Кровь человека закипит в открытом космосе
Этот миф связан с тем фактом, что точка кипения любой жидкости имеет прямую связь с давлением окружающей среды. Чем выше давление, тем выше точка кипения и наоборот. Это происходит потому, что жидкости легче превратиться в газ, когда давление ниже . Поэтому логично было бы предположить, что в космосе, где нет давления, жидкости сразу же закипят и испарятся, в том числе и кровь человека.
Линия Амстронга – величина, при которой атмосферное давление настолько низкое, что жидкости испаряются при температуре, равной температуре нашего тела . Однако с кровью такого не происходит.
Например, жидкости тела, та же слюна или слезы, действительно испаряются. Человек, который испытал на себе, что такое низкое давление на высоте 36 километров, рассказывал, что во рту у него действительно пересохло, так как вся слюна испарилась . Кровь, в отличие от слюны, находится в закрытой системе, а вены позволяют ей оставаться в жидком состоянии даже при очень низком давлении.
Миф №4: Солнце – пылающий шар
Солнце – космический объект, которому уделяют много внимания при изучении астрономии. Это огромный огненный шар, вокруг которого вращаются планеты. Он находится на идеальном для жизни расстоянии от нашей планеты, давая достаточно тепла.
Многие неверно представляют себе Солнце, полагая, что оно действительно горит ярким пламенем, наподобие костра. В реальности же это большой газовый шар, который дает свет и тепло благодаря ядерному синтезу , который имеет место, когда два атома водорода соединяются, образуя гелий.
Черные дыры в космосе
Миф №5: Черные дыры имеют форму воронки
Многие представляют себе черные дыры как гигантские воронки . Именно так часто изображают эти объекты в кино. В реальности черные дыры фактически "невидимы", однако чтобы вы имели о них представление, художники часто изображают их в виде водоворотов, которые поглощают все вокруг.
В центре водоворота находится нечто, похожее на вход в потусторонний мир . Реальная черная дыра напоминает шар. В ней нет как таковой "дыры", которая затягивает. Это всего лишь объект с очень большой гравитацией , который притягивает к себе все, что находится поблизости.
Хвост кометы
Миф №6: У кометы горящий хвост
Представьте себе на секунду комету. Скорее всего, ваше воображение нарисует кусок льда , летящий на большой скорости сквозь космическое пространство и оставляющей за собой яркий след.
В отличие от метеоров, которые вспыхивают в атмосфере и умирают, комета может похвастаться наличием хвоста вовсе не из-за трения . Более того, она вовсе не разрушается, путешествуя в космосе. Ее хвост образуется благодаря теплу и солнечному ветру , которые растапливают лед, а частицы пыли отлетают от тела кометы в направлении, обратном ее движению.
Температура на Меркурии
Миф №7: Меркурий ближе всего к Солнцу, а значит, это самая горячая планета
После того, как Плутон вычеркнули из списка планет Солнечной системы, самой маленькой из них стал считаться Меркурий. Эта планета находится ближе всего к Солнцу, поэтому можно предположить, что она является самой горячей. Тем не менее, это не так. Более того, Меркурий на самом деле сравнительно холодный.
Максимальная температура на Меркурии составляет 427 градусов Цельсия . Если бы эта температура наблюдалась на всей поверхности планеты, даже тогда Меркурий был бы холоднее Венеры, температура поверхности которой составляет 460 градусов Цельсия.
Несмотря на то, что Венера находится на расстоянии 49889664 километра от Солнца, она имеет такую высокую температуру благодаря атмосфере, состоящей из углекислого газа, который задерживает тепло у поверхности. У Меркурия такой атмосферы нет.
Помимо отсутствия атмосферы, есть еще одна причина, почему Меркурий - сравнительно холодная планета. Все дело в ее движении и орбите. Полный оборот вокруг Солнца Меркурий совершает за 88 земных суток , а полный оборот вокруг своей оси делает за 58 земных суток . Это означает, что ночь на Меркурии длится 58 земных суток, поэтому температура на той стороне, которая оказывается в тени, опускается до минус 173 градусов Цельсия .
Запуски космических аппаратов
Миф №8: Человек отправлял космические корабли только к поверхности Марса
Все, конечно, слышали о марсоходе "Кьюриосити" и его важной научной работе, которую он выполняет, находясь сегодня на поверхности Марса. Вероятно, многие забыли о том, что на Красную планету отправлялись и другие аппараты .
Марсоход "Оппортьюнити" приземлился на Марсе в 2003 году. Ожидалось, что он проработает не более 90 дней , однако этот аппарат до сих пор в рабочем состоянии, хотя прошло уже 10 лет!
Многие полагают, что мы никогда не сможем запустить космические аппараты для работы на поверхности других планет. Конечно, человек отправлял различные спутники на орбиты планет, но добраться до поверхности и благополучно приземлиться - задача не из легких.
Впрочем, попытки были. Между 1970 и 1984 годами СССР удачно запустил 8 аппаратов на Венеру. Атмосфера этой планеты крайне не гостеприимна, поэтому все корабли проработали там очень недолго. Самое долгое пребывание - всего 2 часа , это даже больше, чем рассчитывали ученые.
Также человек добрался и до более удаленных планет , например, до Юпитера. Эта планета практически полностью состоит из газа, поэтому приземляться на нее в обычном смысле несколько затруднительно. Ученые все же отправили к ней аппарат.
В 1989 году космический корабль "Галилео" полетел к Юпитеру, чтобы изучить эту гигантскую планету и ее спутники. Это путешествие заняло 14 лет . 6 лет Аппарат усердно выполнял свою миссию, а затем был сброшен на Юпитер.
Он успел отправить важную информацию о композиции планеты , а также ряд других данных, которые позволили ученым пересмотреть свои представления о формировании планет. Также еще один корабль под названием "Юнона" сейчас на пути к гиганту. Планируется, что он доберется до планеты только через 3 года.
Невесомость в космосе
Миф №9: Космонавты на орбите Земли находятся в невесомости
Реальная невесомость или микро-гравитация существует далеко в космосе , однако ни одному человеку пока не удавалось ее испытать на собственной шкуре, так как ни один из нас пока слишком далеко от планеты не улетал.
Многие уверены, что космонавты, работая в космосе, парят в невесомости потому, что находятся далеко от планеты и не испытывают притяжения Земли. Однако это не так. Притяжение Земли на таком сравнительно небольшом расстоянии все равно существует.
Когда объект вращается вокруг такого большого космического тела, как Земля, обладающего большой гравитацией, этот объект на самом деле падает. Так как Земля постоянно движется, космические корабли не падают на ее поверхность, а тоже движутся. Это постоянное падение создает иллюзию невесомости .
Космонавты таким же образом падают внутри своих кораблей , но так как корабль движется с той же скоростью, кажется, что они парят в невесомости.
Подобный феномен можно заметить в падающем лифте или резко снижающемся самолете . Кстати, сцены с невесомостью в картине "Аполлон 13" снимались в снижающемся лайнере, который используется для тренировки космонавтов.
Самолет поднимается на высоту 9 тысяч метров , а затем начинает резко падать в течение 23 секунд , тем самым создавая внутри салона невесомость. Именно такое состояние испытывают космонавты в космосе.
Какова высота атмосферы земли?
Приближается эра колонизации Марса. NASA запланировало первую экспедицию на Красную Планету летом 2020 года и на нее было выделено около двух миллиардов долларов США. На фоне этого появилась потребность добывать кислород, который в прямом смысле жизненно необходим для пребывания астронавтов на космической станции. Расчеты показали, что транспортировка основного для жизнедеятельности человека газа с Земли обходится слишком дорого. Это послужило стартом размышлений ученых на тему: есть ли кислород на марсе и, если его недостаточно, то как его «изобрести».
Сколько кислорода в атмосфере Марса?
Опережая события, сразу обозначим: кислород на Марсе есть, однако в чистом виде его количество составляет только 0,13%. Вдохнув один раз марсианского воздуха, человек погибнет мгновенно. Большая часть кислорода в Красной Планеты существует в виде углекислого газа, который на 95% составляет атмосферу Марса. Оставшаяся часть это:
- 1,6% аргона;
- 3% азота;
- 0,27% — остатки водяного пара и прочие газы.
Также кислород может существовать в виде оксида железа, который придает планете красный цвет.
Однако ученые предполагают, что очень давно, газы, окружающие Марс обладали гораздо большим объемом кислорода, и что единственная причина, по которой Земля не превратилась в Красную Планету – растения, который постоянно вбирают в себя углерод из углекислого газа. Именно экосистема вырабатывает тот воздух, которым мы дышим. Если бы Марс был ближе к Солнцу (достаточно теплый для жидкой воды) и достаточно большой, чтобы удерживать более плотную атмосферу, там могли бы расти растения, подобные тем, что растут на Земле. Но в нынешних условиях растениям понадобились бы специальные купола, отопление, вода и искусственный свет.
Как можно получить кислород на Марсе
Учитывая то, что кислород на Марсе нетипичное явление, ученые решают проблему с его воспроизводством. Было предложено 3 основных способа, позволяющих вырабатывать воздух на Красной Планете:
- При помощи бактерий, способных поглощать из углекислого газа воздух.
- Топливный элемент, предложенный Массачусетским технологическим институтом MOXIE.
- Применение низкотемпературной плазмы, которая способна при помощи частиц, содержащихся в ионизированном газе извлекать ионы кислорода.
Воздух на Марсе необходим для бесперебойной работы научно – исследовательской станции. Его воспроизводство позволит астронавтам не только дышать, но и заправлять ракеты для возвращения на Землю. Учитывая то, что состав марсианского воздуха и атмосферы значительно отличается от земного, а транспортировка обойдется очень дорого, перечисленные способы получения O2 станут по – настоящему главным событием в освоении новых планет.
Бактерии для создания кислорода
А теперь подробно разберем способы добычи воздуха на Марсе.Одной очень интересной разработкой для получения O2 на Красной Планете занимается корпорация аэрокосмического развития Techshot. Ими было предположено, что кислород можно получать посредством бактерий, которые из углекислого газа способны поглощать нужный человеку газ. Была создана комната с имитацией атмосферы, дневного цикла и излучения на поверхности Марса, в которой с успехом была подтверждена упомянутая теория.
Данный способ производства кислорода имеет глобальное значение. Во – первых транспортировка таких бактерий требует меньших затрат и места. Во – вторых из — за относительных орбит Земли и Марса поставки запасов будут производиться только раз в 500 дней, что делает генерацию воздуха почти необходимой для колонизации Красной Планеты. В свою очередь можно предложить производство кислорода изо льда или воды. Однако водные ресурсы слишком ценные, чтобы отправлять их на выделение необходимого для дыхания газа.
Эксперимент Moxie
Основной задачей экспедиции является изучение пригодности Марса для жизни. С этой целью на 4 планету Солнечной Системы отправляется атомный марсоход Curiosity, которому нужно не только продержаться на Красной планете для ее исследования, но также, чтобы у астронавтов хватило кислорода на обратный путь. Решение нашел Массачусетский технологический институт MOXIE. Итогом их разработки должен стать топливный элемент, который посредством электролиза способен разделить CO2 монооксид углерода и кислород, которые впоследствии направляются в хранилища. На фоне остальных научных разработок MOXIE выделяется тем, что нацелены на практические испытания. В их планы входит создание на Марсе автоматизированного производственного цеха, который заранее сгенерирует кислород для прибывающих астронавтов.
Плазменная технология для производства кислорода
Ученые из Португалии предполагают, что Марс наиболее благоприятное место для проведения реакции разложения посредством неравновесной плазмы. Интервалы термобарических показателей в атмосферном поле Красной Планеты способны вызвать более ощутимые колебания, приводящие к ассиметричному растяжению молекул, чем на Земле. Именно это делает Марс более привлекательной планетой для проведения опыта. Помимо кислорода, продуктом плазменного разделения молекул может стать угарный газ, который будет использоваться в качестве ракетного топлива. Руководитель проекта, Васко Герра полагает, что для производство 8-16 кг воздуха понадобятся лишь 150-200 Вт в течение 4 часов каждые двадцати пяти часовые марсианские сутки.
Загрузка...
