Робърт Зубрин
Икономическата жизнеспособност на колонизацията на Марс (4)

Фази на марсианската колонизация

За да се разбере икономиката на марсианската колонизация, първо е нужно да се прегледат накратко различните фази от дейности, които ще бъдат необходими за преобразуването на Червената планета. Определям четири фази, които наричам „изследване“, „изграждане на база“, „заселване“ и „тераформиране“.

Изследване:

Изследователската фаза на колонизацията на Марс в момента се провежда от известно време насам чрез телескопски и роботизирани проучвания, които са се провеждали и продължават да бъдат провеждани. Ще има, обаче, голямо нарастване, когато започнат действителни човешки експедиции на повърхността на планетата. Както аз и други сме показали в многобройни статии[1, 2, 3], ако марсианската атмосфера се използва с цел производство на ракетно гориво и кислород, масата, сложността и цялостните логистични изисквания на такива мисии могат да бъдат сведени до точка, в която могат да бъдат стартирани достъпни мисии с хора към Марс с технологии от нашето съвремие. Още повече, с помощта на такива типове транспортиране като „Mars Direct“, изследователите могат да бъдат на Марс до 10 години след началото на програмата, с разходи не по-големи от 20% от съществуващия бюджет на НАСА.

Целта на изследователската фаза е да разреши основните неуредени научни въпроси, отнасящи се до Марс като планета и възможен дом на живота в миналото, за провеждане на предварително проучване на марсианските ресурси и определяне на оптималните места за бъдещи човешки бази и селища, и да установи начина на работа, по който хората ще пътуват, пребивават и провеждат успешни операции върху значителни области от повърхността на Марс.

Изграждане на база:

Същността на фазата за изграждане на база е да се проведе селскостопанско, промишлено, химическо и строително изследване на Марс, за да усвоят нарастващия списък от технически похвати, необходими за превръщането на марсианските сурови материали в полезни ресурси. Макар че правилно проведените начални изследователски мисии ще използват марсианския въздух, за да осигурят гориво и кислород, във фазата на изграждане на база това елементарно ниво на използване на местен ресурс ще бъде надминато, тъй като екипажът на постоянната марсианска база ще се научи как да извлича местна вода и да отглежда посеви на Марс, да произвежда керамика, стъкла, метали, жици, хабитати (жилищни помещения — б.пр.), надуваеми структури, слънчеви панели и всички видове други полезни материали, инструменти и структури. Макар началната изследователска фаза да може да бъде осъществена с малки екипажи (от около 4 души всеки), като работят от спартански базови лагери, разпръснати по обширни области от марсианската повърхност, фазата на изграждане на база ще изисква разделение на труда, налагащо по-голям брой хора (от порядъка на 50), екипирани с разнообразно оборудване и съществени източници на енергия. Накратко, целта на периода на изграждане на база е да се развият уменията на онези техники, необходими да се произведат на Марс храна, облекло и убежища, нужни за поддържането на голямо население на Червената планета.

Фазата на изграждане на базата може да започне, казано сериозно, около 10 години след първоначалното приземяване на хора на Марс.

Заселване:

След като техниките са усвоени, което ще позволи поддръжката на голямо население на Марс от местни ресурси, заселването на Марс може да започне. Основната цел на тази фаза е просто Марс да бъде заселен, създавайки нов клон на човешката цивилизация там с експоненциално нарастващи способности да бъде преобразувана Червената планета.

Макар фазите на Изследване и Изграждане на база да могат и вероятно трябва да бъдат осъществени чрез пълно държавно финансиране, по време на фазата на Заселване, икономиката излиза на преден план. Това означава, че макар марсианска база от дори няколкостотин души да може потенциално да бъде издържана от джоба на държавните разходи, марсианско общество от стотици или хиляди очевидно не може да бъде. За да е жизнеспособна, реалната марсианска цивилизация трябва да бъде или изцяло автархична (самоуправляема — б.пр.) (твърде невероятно до едно далечно бъдеще) или да бъде способна да произвежда някакъв вид износ, който да й позволи да плаща за вноса, от който се нуждае.

Тераформиране:

Ако може да бъде установена жизнеспособна марсианска цивилизация, нейното население и сили да променят планетата ще продължават да растат. Предимствата, произлизащи от такова тераформиращо Марс общество в по-приятелска за човека среда, са явни[4]. Казано просто, ако достатъчно хора намерят начин да живеят и да успяват на Марс, няма съмнение, че рано или късно те ще тераформират планетата. Осъществимостта или липсата на осъществимост на тераформиране на Марс е по този начин в известен смисъл естествен резултат от икономическата жизнеспособност на усилието за колонизиране на Марс.

Потенциалните методи на тераформиране на Марс се обсъждат на много места[5, 6]. В основния сценарий изкуствено създадени парникови газове като хлорвъглероди се произвеждат на Марс и се освобождават в атмосферата. Повишаването на температурата, причинено от присъствието на тези газове, кара CO₂, който е адсорбиран в реголита, да излезе, като така повишава парниковия ефект още повече, причинявайки още освобождаване на въглероден диоксид и т.н. В точка 6 от библиографския списък е показано, че ниво на производство на хлорвъглероди от около 1000 тона на час пряко би причинило повишаване на температурата на Марс с около 10 K, и че освобождаването на CO₂, поради това директно форсиране вероятно би повишило средната температура на Марс с около 40 до 50 K, което дава като резултат атмосферно налягане на повърхността на Марс над 200 милибара (20 килопаскала — б.пр.) и сезонно разпространение на течна вода в най-топлите части на планетата. Производството на хлорвъглероди с такова ниво би изисквало изграждане на промишленост на Марс, добиваща 5000 MW или енергия, поддържана чрез разделение на труда, изискваща поне (приемайки оптимистичното прилагане на роботиката) 10 000 души. Такава операция би била огромна, сравнена с нашите настоящи усилия в Космоса, но много малка, сравнена с цялостното икономическо усилие на човечеството дори в настоящето. По тази причина се очаква такива усилия да започнат още през средата на 21 век, със значимо количество на освободен от скалите газ, в продължение на времеви мащаб от няколко десетилетия. Макар и хората да не могат да дишат атмосфера като тази на Марс, растенията могат, и при такива условия все по-сложни типове от начална растителност би могла да бъде засявана, за да създава почва, кислород и накрая — основа за процъфтяваща екосфера на Марс. Наличието на реално налягане, дори и от негодна за дишане атмосфера, би облагодетелствала силно заселниците, тъй като би било нужно само обикновено дихателно оборудване и топли дрехи (т.е. никакви скафандри), за да се работи на открито и биха могли да бъдат издигнати надуваеми структури с размер на град (понеже няма да има разлика в налягането с външния свят), които биха могли да подслонят много големи селища в околна среда с обща циркулация на въздуха, в който се живее по риза.

Въпреки това, Марс няма да бъде считан за изцяло тераформиран, докато въздухът му не стане годен за дишане от хора. Ако се приеме, че се осъществи цялостно покриване на планетата с фотосинтезиращи растения, ще отнеме около хилядолетие да се постигне налягане 120 милибара (120 килопаскала — б.пр.) кислород в марсианската атмосфера, което е нужно за поддръжка на човешкото дишане на открито. Затова се очаква хората тераформъри да ускорят процеса на обогатяване с кислород чрез изкуствено създадени технологични подходи, които предстои да бъдат определени, като две идеи са водещи — основани или на макроинженерство (т.е. директно използване на много едромащабни енергийни системи като тераватови термоядрени реактори, огромни разположени в Космоса отражатели или лазери, и т.н.) или самовъзпроизвеждащи се машини, като машините на Тюринг или нанотехнология. Понеже такива системи са доста извън настоящото инженерно познание, е трудно да се даде каквато и да е полезна оценка колко бързо те биха могли да завършат задачата по тераформиране. Обаче, в случай на самовъзпроизвеждащи се машини, основният източник на енергия би бил слънчев, и това дава основата на горната граница на действие на системата. Ако се приеме, че цялата планета е покрита с машини, преобразуващи слънчевата светлина в електричество с 30% ефективност (в момента (към 2011 година) най-доброто преобразуване е около 17% — б.пр.), и цялата тази енергия се използва за освобождаване на кислорода от металните оксиди, атмосфера със 120 милибара (120 килопаскала — б.пр.) кислород би могла да бъде създадена за около 30 години.