Мичио Каку
Бъдещето на човечеството (8) (Заселването на Марс, междузвездните полети, безсмъртието…)

5.
Марс. Планета-градина

Мисля, че когато хората започнат да изследват Марс и да строят там градове, това ще остане като един от великите моменти в историята — моментът, когато човечеството пристъпва в един друг свят и има свободата да създаде свой собствен свят.

Робърт Зубрин

Във филма „Марсианецът“ от 2015 г. героят на Мат Деймън, който е астронавт, се изправя пред изключително сложно предизвикателство: да оцелее сам на пуста, скована от мраз и лишена от нормален въздух планета. След като колегите му от екипажа са го изоставили по случайност, той има ресурси само за няколко дни. Трябва да събере цялата си смелост и да използва максимално познанията си, за да издържи до пристигането на спасителна група.

Филмът е доста реалистичен и дава представа на широката публика какви трудности биха срещнали колонизаторите на Марс. Една от тях е свързана със свирепите прашни бури, които обгръщат планетата с фин червеникав прах, подобен на талк, а във филма едва не прекатурват космическия кораб. Марсианската атмосфера се състои почти изцяло от въглероден двуокис, а атмосферното налягане е едва 1% от земното, така че ако даден астронавт остане незащитен сред разредения марсиански въздух, ще се задуши за броени минути, а кръвта му ще кипне.

За да има достатъчно кислород за дишане, Мат Деймън предизвиква химична реакция в космическата си станция, където налягането е високо.

Понеже хранителните му запаси бързо намаляват, той започва да отглежда растения в изкуствена градина. За тор използва собствените си екскременти.

Лека-полека и с големи усилия астронавтът от филма създава на Марс екосистема, благодарение на която може да живее. „Марсианецът“ привлича вниманието на новото поколение. Но особеният интерес към тази планета всъщност датира още от XIX в.

През 1877 г. италианският астроном Джовани Скиапарели забелязва на повърхността на Марс странни бразди, които, изглежда, са се образували по естествен път. Той ги нарича „canali“ (англ.: channels — канали). Но при превода от италиански на английски буквата „i“ е изпусната и така се получава понятието „canals“, което на английски има съвсем друго значение: означава изкуствени канали, а не естествени. Тази неточност в превода поражда лавина от догадки и фантастични предположения и така се ражда митът за „човека от Марс“. Заможният ексцентричен астроном Пърсивал Лоуел създава теорията, че Марс е умираща планета и марсианците са изкопали въпросните канали в отчаян опит да докарат вода от полярните ледени шапки, за да напояват с нея сухите си ниви. До края на живота си Лоуел полага усилия да докаже хипотезата си, като използва значителното си състояние, за да финансира построяването на модерна обсерватория във Флагстаф, в пустинята на Аризона. (Той така и не успява да докаже съществуването на каналите, а години по-късно данните от космическите сонди показват, че става въпрос за оптическа измама. Но обсерваторията „Лоуел“ постига успехи в други направления, като допринася за откриването на Плутон и предоставя първите сведения за разширяването на вселената.)

През 1897 г. излиза романът „Война на световете“ от Хърбърт Уелс. В него марсианците се канят да унищожат човечеството и да „благоустроят“ Земята така, че климатът да стане същият като на Марс. Тази книга налага нова тема в литературата — темата за марсианското нашествие, а неангажиращите езотерични разсъждения на професионалните астрономи изведнъж прерастват във всеобща тревога за оцеляването на човешката раса.

През 1938 г., в деня преди Хелоуин, актьорът Орсън Уелс представя поредица от кратки, драматични и достоверно звучащи съобщения по радиото въз основа на фрагменти от романа на Хърбърт Уелс. Предаването е поднесено така, сякаш Земята наистина е нападната от враждебно настроени марсианци. Някои хора изпадат в паника, след като чуват „последните новини“ за „нашествието“ — как американската армия не успяла да се противопостави на смъртоносните лъчи на марсианците и как нападателите се насочили към Ню Йорк, придвижвайки се с огромни триподи. Слуховете, разпространени от ужасените слушатели, плъзват из цялата страна. След този хаос големите медии се ангажират никога повече да не представят въображаеми заплахи като истински. Забраната остава в сила и днес.

Много хора се поддават на марсианската истерия. Младият Карл Сейгън е запленен от романите за Марс, например поредицата за Джон Картър. Известният с романите си за Тарзан писател Едгар Бъроуз решава да се пробва в научната фантастика и през 1912 г. публикува историята на американски войник от Гражданската война, който се пренася на Марс. Бъроуз решава, че героят му Джон Картър ще стане свръхчовек заради слабата гравитация на Марс в сравнение с тази на Земята. Той е в състояние да прави огромни скокове, успява да надделее над расата на таркийците и спасява красавицата Дея Торис. Културолозите смятат, че това обяснение за свръхчовешките възможности на Джон Картър лежи в основата на образа на Супермен. При първата публикация за Супермен в списанието „Екшън Комикс“ през 1938 г. необикновените му способности са обяснени с това, че гравитацията на Земята е слаба в сравнение с тази на неговата планета Криптон.

Живот на Марс

Въпреки че в научната фантастика животът на Марс изглежда като вълнуващо приключение, действителността е доста отблъскваща. Една от възможните стратегии за пребиваване на тази планета е хората да се възползват от наличните ресурси, например леда. Марс е скован от мраз, така че е достатъчно да се изкопае няколко педи под повърхността, за да се достигнат вечно замръзналите слоеве. Така добитият лед може да се разтопи и пречисти до получаване на питейна вода, или от него да се извлече кислород за дишане и водород за отоплителни нужди и гориво. За да се предпазят бъдещите колонизатори от радиацията и прашните бури, може би ще им се наложи да копаят в скалите, за да си направят укритие. (Поради силно разредената атмосфера и слабото магнитно поле на Марс няма какво да поглъща или да отразява космическата радиация, както става на Земята, така че това е сериозен проблем.) Другият вариант е първата марсианска база да бъде изградена в гигантски лавов тунел в района на някой вулкан, както стана дума, когато говорихме за Луната. Предвид многобройните вулкани на Марс там сигурно има множество такива тунели.

Марсианското денонощие е с почти същата продължителност, както земното. Освен това оста на Марс има същия наклон като оста на Земята. Но бъдещите заселници ще трябва да свикнат с марсианската гравитация, която се равнява на едва 40% от земната, и да спортуват усилено, както на Луната, за да предотвратят загубата на мускулна и костна маса в организма си. Ще е необходимо също така да се справят с ужасно ниските температури и да водят постоянна борба, за да не умрат от студ. Температурите на Марс рядко надвишават точката на замръзване на водата, а след залез-слънце може да паднат до -127°C или -197°F, затова всяка авария или прекъсване в електрическото захранване може да се окажат животозастрашаващи.

Дори ако успеем до 2030 г. да изпратим първата пилотирана експедиция до Марс, всички тези пречки може да наложат окомплектоването с техника и материални средства за бъдещия постоянен аванпост да продължи до 2050 г. или още по-дълго.

Марсиански спорт

Поради жизнената необходимост от физическо натоварване с оглед предотвратяването на мускулна атрофия астронавтите на Марс ще трябва задължително да спортуват активно — и така с удоволствие ще установят, че притежават свръхчовешки възможности.

Но това означава, че спортните обекти ще се проектират по съвсем нов начин. Тъй като гравитацията на Марс е малко над една трета от земната, там човек ще може по принцип да скача три пъти по-високо. Ще може и да хвърля три пъти по-надалеч, затова игрищата за баскетбол, бейзбол и футбол трябва да са по-големи.

Освен това атмосферното налягане на Марс е около 1% от земното, което налага коренно различни аеродинамични параметри за топките за бейзбол и американски футбол. Най-сложно ще бъде владеенето на топката. На Земята играчите получават милиони долари заради неподражаемия начин, по който владеят топката, а това се отработва с години. Важното в случая е умението да се използва въртеливото й движение.

Когато топката лети във въздуха, се получава завихряне — образуват се миниатюрни вихрови потоци, които я карат леко да се върти и забавят летежа й. (При топките за бейзбол вихровите потоци се дължат на шевовете, които придават въртеливото движение. В голфа имат значение вдлъбнатините по повърхността на топката. А в случая с класическия („европейския“) футбол завихрянето се дължи на граничните зони между отделните парчета на кожената обвивка.)

При игра на американски футбол хвърлената топка лети във въздуха бързо и с въртене. Въртенето отслабва вихровите потоци по повърхността на топката и спомага за по-точното й насочване през въздушното пространство, а също така значително удължава полета й. Освен това бързото въртене на елипсовидната топка я превръща в нещо като жироскоп, неотклонно насочен в една посока — така тя поддържа желаната траектория и е по-лесна за улавяне.

Принципите на аеродинамиката потвърждават истинността на много от митовете в бейзбола. Питчърите открай време твърдят, че два специални вида хвърляне — нъкълбол и кървбол — им позволяват да контролират траекторията на топката по начин, който сякаш е в разрез със здравия разум.

При заснемане на забавен каданс се вижда, че това е вярно. Ако топката се хвърли с минимално въртеливо движение (както при нъкълбол), тогава завихрянето се увеличава и топката описва неправилна траектория. Ако обаче топката се върти бързо, въздушното налягане от едната й страна може да се окаже по-голямо, отколкото от другата й страна (в съответствие с принципа на Бернули), и по време на полета си тя ще завие по определен начин.

Всичко това означава, че на Марс дори играч от световна класа може да не успее да контролира движението на топката поради ниското атмосферно налягане, тоест за марсианския бейзбол ще са нужни съвсем друг тип играчи. Придобитото на Земята спортно майсторство би било безполезно в марсиански условия.

Ако разгледаме олимпийските спортове, ще видим, че всеки един от тях без изключение ще трябва да се промени с оглед на слабата гравитация и ниското атмосферно налягане на Марс. Сигурно ще се родят нови, Марсиански олимпийски игри, включващи необичайни спортове, които са физически невъзможни на Земята и засега не съществуват.

Освен това в условията на Марс може да се постигне повече виртуозност и елегантност в някои от съществуващите спортове. На Земята състезателите по фигурно пързаляне например могат да извършат най-много около четири завъртания на тялото по време на скок. Никой досега не е правил петорен скок. Това е така, защото височината на скока зависи от скоростта на отскачане и силата на гравитацията. На Марс състезателите ще могат да скачат три пъти по-високо и да изпълняват зашеметяващи фигури благодарение на по-слабата гравитация и по-ниското атмосферно налягане. Гимнастиците на Земята правят великолепни салта и пируети във въздуха, защото мускулната им сила е по-голяма от телесното им тегло. Но ако отидат на Марс, силата им ще надвишава много повече намаленото им тегло и това ще им позволи да се премятат във въздуха както никога преди.

Туристи на Марс

След като намерят начин да се справят с основните животозастрашаващи предизвикателства на Марс, астронавтите ще могат да се полюбуват на някои от красотите на Червената планета.

В резултат на слабата гравитация, разредената атмосфера и липсата на течна вода планините на Марс имат по-внушителни размери от тези на Земята. Марсианският вулкан Олимп е най-големият известен вулкан в Слънчевата система. Той е близо 2,5 пъти по-висок от връх Еверест и е толкова широк, че ако го наложим върху картата на Северна Америка, ще се разпростре от Ню Йорк до Монреал. Също така поради слабата гравитация раниците на планинарите няма да им тежат и те ще могат да вършат чудеса от гледна точка на издръжливостта, подобно на астронавтите на Луната.

В близост до Олимп има три по-малки вулкана, разположени по права линия. Наличието и местоположението на тези по-малки вулкани свидетелстват за древна тектонична активност на Марс. Можем да направим аналогия с Хавайските острови тук на Земята. Под дъното на Тихия океан има магмен слой и когато тектонската плоча отгоре се раздвижи, налягането от магмата периодически избива нагоре през земната кора и така в Хавайската верига се образува нов остров. На Марс обаче тектоничната активност, изглежда, е спряла много отдавна, което показва, че ядрото на планетата се е охладило.

Най-големият марсиански каньон Маринър, който е може би и най-големият в цялата Слънчева система, е дълъг колкото разстоянието от Ню Йорк до Лос Анджелис. Ако Гранд Каньон в Аризона буди възхищение у туристите, тази извънземна система от дефилета е направо изумителна. Но за разлика от Гранд Каньон, в долината Маринър не тече река. Според най-новата теория този 5000-километров каньон представлява границата между две древни тектонски плочи, както е в случая с разлома Сан Андреас.

Сред най-интересните туристически забележителности на Червената планета ще бъдат и гигантските ледени шапки на двата полюса, в които има два вида лед и които се различават по своя строеж от полярните ледове на Земята. Единият вид лед представлява замръзнала вода. Той е постоянна част от пейзажа и остава почти непроменен през по-голямата част от марсианската година. Другият вид е сух лед — замръзнал въглероден двуокис, който се разширява и свива в зависимост от сезона. През лятото сухият лед се изпарява и изчезва и остава само този, който е съставен от вода. В резултат на това обликът на полярните ледени шапки се мени през годината.

Докато повърхността на Земята непрекъснато се променя, основните топографски особености на Марс остават почти едни и същи през последните няколко милиарда години. Ето защо на Марс има образувания, които са без аналог на Земята, включително останки от хиляди огромни метеоритни кратери, образувани много отдавна. Някога на Земята също е имало огромни метеоритни кратери, но под въздействието на водата те са ерозирали и много от тях са изчезнали. Освен това в резултат на тектоничната дейност по-голямата част от земната повърхност се трансформира веднъж на няколкостотин милиона години и затова древните кратери сега изглеждат съвсем различно. А марсианският пейзаж сякаш е замръзнал във времето.

В много отношения за повърхността на Марс се знае повече, отколкото за повърхността на Земята. Близо три четвърти от земната повърхност е залята от океани, каквито на Марс няма. С помощта на нашите орбитални сонди е заснет всеки квадратен метър от Червената планета и релефът й е подробно картографиран. Комбинацията от лед, сняг, прах и пясъчни дюни е създала там необичайни геоложки формации, които не се срещат на Земята. Красотите на Марс биха били истински рай за туристите.

Една от вероятните пречки за превръщането на Марс в туристическа дестинация са чудовищните прашни вихри, които са доста често явление и върлуват из пустините почти ежедневно. Понякога те са по-високи от Еверест и в сравнение с тях прашните вихри на Земята, които достигат до двеста-триста метра, изглеждат нищожни. Освен това на Марс има свирепи прашни бури, които понякога обгръщат цялата планета с пясъчна пелена в продължение на седмици. Но благодарение на ниското атмосферно налягане тези бури не биха нанесли големи поражения. Ветровете със скорост 150 км/ч биха се усещали като сравнително безобидните 15 км/ч. Може да са неприятни, защото ще набиват фини частици в скафандрите на астронавтите, машините и транспортните средства и ще предизвикват повреди и аварии, но няма да събарят постройки и съоръжения.

Ако на Марс бъдат откарани самолети, те ще трябва да имат много по-голяма разпереност на крилете, отколкото на Земята, заради разредения въздух. Ако самолетите се захранват със соларна енергия, ще е необходимо да имат огромна повърхностна площ и сигурно ще излезе много скъпо да бъдат доставени за туристически цели. По всяка вероятност над марсианските каньони няма да се извършват такива туристически полети, каквито виждаме над Гранд Каньон. Може обаче да е подходящо използването на балони и дирижабли, въпреки ниските температури и ниското атмосферно налягане. С помощта на такива средства повърхността на планетата ще може да се изследва от много по-близко разстояние, отколкото с орбитални сонди, и изследванията пак ще обхващат големи площи. Нищо чудно един ден цели флотилии от балони и дирижабли да закръжат над геоложките чудеса на Марс.

Марс — райска градина

За да се постигне трайно човешко присъствие на Червената планета, трябва по някакъв начин да се създаде там „райска градина“ въпреки неблагоприятните условия.

Авиокосмическият инженер Робърт Зубрин, който е работил във фирмите „Мартин Мариета“ и „Локхийд Мартин“, е основател на Марсианското дружество и от дълго време е сред най-изявените застъпници на идеята за колонизиране на Червената планета. Целта му е да убеди обществото в нуждата да се финансира пилотирана мисия. Някога е бил самотен ентусиаст и е трябвало да убеждава не един и двама, но сега вече редица фирми и държави се допитват до него.

Колкото пъти съм интервюирал Робърт Зубрин, винаги ме е впечатлявал със своя ентусиазъм, енергия и отдаденост на мисията си. Когато веднъж го попитах на какво се дължи интересът му към космоса, той ми каза, че всичко започнало от четенето на научнофантастична литература в детските му години. Освен това бил възхитен от представената още през 1952 г. идея на Вернер фон Браун за експедиция до Марс, която можела да се осъществи с 10 космически кораба, построени в орбита, и 70 души екипаж.

Попитах д-р Зубрин как интересът му към научната фантастика е прераснал в неувяхващ стремеж към покоряването на Марс. Той отвърна: „Всъщност това се дължи на «Спутник».^[27] Възрастните бяха втрещени^[28], но аз изпитах въодушевление“. Д-р Зубрин е бил възхитен от изстрелването на първия изкуствен спътник на Земята през 1957 г., защото това е показало, че прочетеното от него в книгите може да се сбъдне. Затова е убеден, че един ден научната фантастика ще се превърне в научен факт.

Д-р Зубрин принадлежи на поколението, което става свидетел как САЩ започват от нулата и се превръщат в най-великата космическа нация на планетата. По-късно вниманието на американците е погълнато от войната във Виетнам и вътрешнополитическите противоречия, а лунните разходки започват да изглеждат все по-безинтересни и маловажни. Отпусканите средства намаляват драстично. Част от програмите се закриват. Но въпреки че обществото обръща гръб на космическите изследвания, д-р Зубрин все още е убеден, че Марс трябва да е следващата ни голяма цел. През 1989 г. президентът Джордж Буш-старши за кратко разпалва въображението на хората с изявлението си, че се планира до 2020 г. човек да стъпи на Марс, но на следващата година нещата утихват, след като проучванията показват, че проектът ще струва близо 450 милиарда долара. Тази цена шокира американците и експедицията до Марс отново е замразена.

Години наред гласът на Робърт Зубрин е глас в пустиня, но той продължава да търси подкрепа за амбициозния си план. Като си дава сметка, че обществото няма да подкрепи прекалено скъпо начинание, той предлага редица новаторски и реалистични подходи към колонизирането на Червената планета. Преди него почти никой не се е занимавал сериозно с проблема за финансирането на бъдещи космически експедиции.

През 1990 г. Зубрин излиза с предложение, наречено „Марс Директ“, според което разходите може да се намалят, ако проектът се раздели на два етапа. Идеята му е следната: първо на Марс се изпраща непилотираната ракета „Обратен полет“ (Earth Return Vehicle). С нея до Марс се пренася малко количество водород (само 8 тона) и там този водород се свързва с въглероден двуокис, който е в неограничени количества в атмосферата. Чрез тази химична реакция се получават до 112 тона метан и кислород и така се осигурява достатъчно ракетно гориво за бъдещия обратен полет. След като горивото е налице, астронавтите излитат от Земята с друга ракета — „Марсиански подслон“ (Mars Habitat Unit), която има гориво само за еднопосочен полет. С нея астронавтите кацат на Марс и провеждат научни експерименти. После изоставят ракетата „Марсиански подслон“ и се прехвърлят на „Обратен полет“, която вече е заредена с новопридобитото гориво. С нея се връщат на Земята.

Някои от критиците на Робърт Зубрин са ужасени от идеята му екипажът да пътува, образно казано, с еднопосочен билет до Марс, сякаш се очаква всички да загинат на Червената планета. Той обаче подчертава, че горивото за връщане може да се добие на Марс. И добавя: „Животът си е еднопосочно пътуване, но можем да го оползотворим, като отидем на Марс и положим началото на нов клон на човешката цивилизация“.

Той смята, че след 500 години историците едва ли ще помнят всички дребнави битки и конфликти на XXI в., но човечеството ще оцени по достойнство създаването на нова общност на Марс.

НАСА вече е възприела някои аспекти на стратегията „Марс I Директ“, с което се променя философията на програмата за Марс и на преден план излизат въпросите за разходите, ефективността и използването на марсиански ресурси. Освен това Марсианското дружество на Робърт Зубрин е създало прототип на марсианска база. Това е изследователската станция „Марсианска пустиня“, която е разположена в щата Юта, защото средата там най-много се доближава до условията на Червената планета: студена безлюдна пустош без растителност и животни. Сърцето на станцията е мястото за подслон на екипа — двуетажна цилиндрична сграда, в която могат да пребивават седем души. Има и голяма обсерватория. В изследователската станция „Марсианска пустиня“ работят доброволци, които се ангажират да прекарат там две или три седмици. Те се обучават да се държат като истински астронавти с определени задължения и задачи, например да провеждат научни експерименти, да се занимават с поддръжка и да извършват наблюдения. Организаторите се стремят всичко да е максимално реалистично и чрез тези дейности искат да изследват психологическите измерения на продължителното пребиваване на Марс на изолирана общност от относително непознати помежду си хора. От създаването на станцията през 2001 г. през нея са преминали над 1000 души.

Марс е толкова примамлив, че за него вече е имало няколко проекта със съмнителна стойност. Изследователската станция „Марсианска пустиня“ не бива да се бърка с програмата „Марс 1“, която предвижда подозрителен еднопосочен полет до Марс за хора, преминали серия от тестове. Въпреки че стотици души вече са кандидатствали, в програмата не се посочва никакво конкретно средство за достигане на планетата. Организаторите твърдят, че необходимата ракета ще бъде изплатена с дарения и с приходите от бъдещ филм за мисията. Скептиците казват за ръководителите на програмата „Марс 1“, че повече ги бива да заблуждават медиите, отколкото да ползват реални научни достижения.

Друг чудат проект е „Биосфера 2“^[29], при който със 150 милиона долара финансиране от фамилията Бас се прави опит да се създаде изолирана колония, каквато би могло да има един ден на Марс. За целта в аризонската пустиня е построен комплекс от стъкло и стомана на площ от 12 декара. Предназначен е за осем обитатели и 3000 вида растения и животни, а целта е да се изследва възможността група хора да живеят в контролирана затворена среда, каквато би се получила при една бъдеща експедиция на чужда планета. Експериментът стартира през 1991 г. и още от самото начало е съпроводен със злополуки, спорове, скандали и аварии, които създават повече медиен шум, отколкото реален научен продукт. За щастие през 2011 г. комплексът е прехвърлен на Аризонския университет и се превръща в истински изследователски център.

Благоустрояването на Марс

Въз основа на опита си от изследователската станция „Марсианска пустиня“ и други проекти д-р Робърт Зубрин смята, че може да предвиди в каква последователност ще протече колонизацията на Марс. Според него първата цел е създаването на база на повърхността на планетата, която да приюти между 20 и 50 астронавти. Част от тях ще стоят там само по няколко месеца. Други ще останат за цял живот и базата ще бъде постоянният им дом. С течение на времето хората на Марс ще започнат да се чувстват по-малко като астронавти и повече като заселници.

Отначало повечето материални средства ще се доставят от Земята, но през втората фаза населението ще се увеличи до няколко хиляди души и те ще могат да използват суровини от Марс. Червеникавият цвят на марсианските пясъци се дължи на наличието на железен окис, или иначе казано — ръжда, което значи, че заселниците биха могли да произвеждат желязо и стомана за строителни нужди. Електричество може да се добива посредством големи соларни паркове, които ще оползотворяват слънчевата енергия. Въглеродният двуокис от атмосферата може да служи за отглеждането на растения. Постепенно марсианското селище ще стане икономически автономно и устойчиво.

Следващата стъпка ще е най-трудна. Рано или късно колонията ще трябва да намери начин постепенно да затопли атмосферата, за да може на Червената планета да се появи течна вода за пръв път от 3 милиарда години. Така ще стане възможна селскостопанската дейност, а по-късно и появата на градове. Тогава ще се премине към третия етап и на Марс ще се развие нова цивилизация.

Грубите изчисления сочат, че разходите за благоустрояването (тераформирането) на Марс вероятно са непосилни в момента и този процес може да продължи векове. Но има един интересен и обнадеждаващ факт: съществуват географски данни, че в миналото на повърхността на планетата е имало обилни количества течна вода, която е оформила речни корита, речни брегове и дори един древен океан с размерите на САЩ. Марс се е охладил по-рано от Земята — преди милиарди години, докато Земята все още е била в течно състояние, Марс е имал тропически климат. Това някогашно съчетание от мек климат и големи водоеми дава основание на някои учени да предполагат, че молекулата на ДНК е възникнала на Марс. След това е възможно, казват те, при изключително мощен сблъсък с метеор да са се разхвърчали огромни количества отломки от Марс в космоса — по-късно някои от тях са паднали на Земята и така са донесли марсианската ДНК. Ако тази теория е вярна, значи всеки път, когато се погледнем в огледалото, виждаме марсианец.

Робърт Зубрин изтъква, че благоустрояването на планети не е нещо ново или необичайно. Всъщност молекулата на ДНК непрекъснато благоустроява Земята. Животът е преобразувал всички природни дадености на Земята — от състава на атмосферата до топографския облик на планетата и вида на океаните. Тоест благоустрояването на Марс от хората ще бъде по сценарий на самата природа.

Как да се затопли Марс

За да започне същинското благоустрояване, може в марсианската атмосфера да се вкарат водни пари и метан и така изкуствено да се създаде парников ефект. Тези парникови газове ще улавят слънчевата светлина и постепенно ще повишават температурата на ледените шапки на двата полюса. При топенето на леда ще се отделя вода и въглероден двуокис.

Може също така в орбита около Марс да се изпратят изкуствени спътници, които да насочват концентрирана слънчева светлина към ледените шапки. Може да се направи така, че спътниците да стоят във фиксирано положение спрямо повърхността на планетата и оттам да насочват енергията към полярните райони. На Земята ние насочваме сателитните си чинии към също такива геостационарни спътници, намиращи се на около 36 000 км височина — те изглеждат неподвижни, защото времето, за което извършват една пълна обиколка около Земята, е 24 часа. (Орбитата на геостационарните спътници е точно над екватора. Това означава, че в случая с Марс отразяваната от подобни спътници слънчева енергия ще пада на полюсите под ъгъл, или другият вариант е да пада към екватора и оттам да се пренася към полюсите. Така или иначе ще има загуба на енергия.)

При този метод соларните спътници около Марс ще носят гигантски километрични плоскости, покрити с огромни системи от огледала или със соларни панели. В единия случай отразената от огледалата концентрирана слънчева енергия ще бъде насочвана към ледените шапки, а в другия случай ще се преобразува с помощта на соларни клетки и ще се изпраща под формата на микровълни. Макар и скъпоструващ, това е един от най-ефективните начини на благоустрояване, защото е безопасен, няма да предизвиква замърсяване, а увреждането на марсианската повърхност ще е минимално.

Предлагат се и други стратегии. На Марс би могло да се доставя метан, добит от спътника на Сатурн Титан, който е богат на този ресурс. Метанът може да допринесе за желания парников ефект — той задържа топлината над 20 пъти по-ефективно от въглеродния двуокис. Друг възможен метод включва използването на близки комети или астероиди. Както вече споменах, кометите са изградени предимно от лед, а за астероидите е известно, че съдържат парниковия газ амоняк. Тези от тях, които преминават близо до Марс, може да бъдат леко отклонени и вкарани в орбита около планетата. С допълнително насочване всяка такава комета или астероид може да влезе в много бавна спирала на смъртта. При попадането си в марсианската атмосфера кометата ще се нажежи поради въздушното съпротивление и ще се разпадне, при което ще се отделят водни пари или амоняк. Гледката откъм повърхността на Марс би била впечатляваща. В известен смисъл мисията „Астероид Ридайрект“ на НАСА може да се приеме като подготовка за именно такова начинание. Както стана дума по-горе, тази бъдеща мисия ще включва добиване на каменен материал от астероиди или комети или леко пренасочване на траекториите им. Разбира се, технологията трябва да е много прецизна, защото ако някой гигантски астероид бъде насочен по погрешка към повърхността на Марс, ефектът може да е пагубен за бъдещата колония.

Друга, по-нестандартна идея, предложена от Илон Мъск, е да се предизвика топене на полярните ледени шапки на Марс чрез взривяване на водородни бомби високо над тях. Този метод е приложим дори и сега, защото съществуват подходящи технологии. По принцип производството на водородни бомби не излиза много скъпо, въпреки високата степен на защита, а освен това в момента разполагаме с ракети, които спокойно могат да се използват за хвърлянето на множество такива бомби на Марс. Само че не се знае колко са стабилни ледените шапки и какви биха били дълготрайните последици от прилагането на този способ, затова много учени смятат, че рискът от нежелани ефекти е твърде висок.

Предполага се, че ако полярните ледени шапки на Марс се разтопят напълно, получената течна вода би запълнила планетарен океан с дълбочина между 5 и 10 метра.

Повратният момент

Всички тези предложения имат за цел марсианската атмосфера да бъде доведена до такова състояние, при което затоплянето ще се самоподдържа. За да започне процесът на ледотопене, е достатъчно температурата да се повиши с 6°C. Тогава от ледените шапки ще започнат да се отделят парникови газове, които ще затоплят атмосферата още повече. Въглеродният двуокис, абсорбиран в пустинята много отдавна, също ще започне да се изпарява и да допринася за затоплянето на климата, а оттам и за ледотопенето. В резултат на това повишаването на температурите на Марс ще продължи без външна намеса. Колкото по-топла става планетата, толкова повече водни пари и парникови газове ще се отделят, а те на свой ред още повече ще затоплят планетата. Този процес би могъл да продължи почти до безкрайност и би повишил атмосферното налягане.

Щом в древните речни корита потече вода, заселниците ще могат да пристъпят към мащабни селскостопански дейности. Растенията обичат въглероден двуокис и затова ще може да започне отглеждането на селскостопански култури на открито, а получените от тях отпадъчни продукти ще образуват нов почвен слой. Така ще стартира още един положителен двустранен процес: с увеличаването на отглежданите култури ще се увеличи новият почвен слой, а това ще позволи отглеждането на още повече култури. Местната марсианска почва също съдържа ценни хранителни вещества, като магнезий, натрий, калий и хлор, които ще благоприятстват развитието на растенията. Растенията ще се размножават и ще отделят кислород, което е особено важно за благоустрояването на Марс.

Учените са изградили парници, пресъздаващи суровите условия на Марс, за да видят дали растенията и микроорганизмите биха оцелели там. През 2014 г. Институтът за перспективни концепции на НАСА в партньорство с фирмата „Текшот“ започва изграждането на затворени контролируеми екосистеми за отглеждане на кислородоотделящи цианобактерии и водорасли. Предварителните изследвания показват, че някои форми на живот действително биха се чувствали добре на Марс. През 2012 г. учени от симулаторната лаборатория „Марс“ на Германския авиокосмически център откриват, че лишеите (организми, подобни на мъха) биха издържали поне един месец на Червената планета. А през 2015 г. учени от Университета на Арканзас установяват, че четири вида метаногени (микроорганизми, които отделят метан) могат да живеят в природни условия, близки до марсианските.

Още по-амбициозни цели си поставя екипът на експерименталната лаборатория „Марс Екопоезис“ на НАСА, който планира с помощта на марсоход да изпрати на Червената планета високоустойчиви микроорганизми и растения от рода на екстремофилните фотосинтезиращи водорасли и цианобактерии. Те ще бъдат поставени в капсули, които ще се вкарат в марсианската почва. В капсулите ще се налее вода, след което специални уреди ще следят за появата на кислород — това би било признак за активна фотосинтеза. Ако експериментът се окаже успешен, един ден на Марс може да се създадат множество ферми на същия принцип, които ще произвеждат кислород и храни.

Към началото на XXII в. се очаква технологиите от четвъртата вълна — нано- и биотехнологиите и изкуственият интелект — да спомогнат решително за благоустрояването на Марс.

Някои биолози смятат, че чрез генно инженерство може да се създаде нов вид водорасло, което ще живее на Марс — в особената по своя химичен състав марсианска почва или в новообразувани езера. На това водорасло изобщо няма да му пречи студената, разредена и богата на въглероден двуокис атмосфера и то ще отделя големи количества кислород като отпаден продукт. Ще става за ядене, а гениите инженери могат да направят така, че на вкус да наподобява определени земни храни. Освен това ще му бъдат придадени такива свойства, че от него ще се получи идеален тор.

Във филма „Стар Трек 2: Гневът на Хан“ става дума за невероятно ново изобретение — Средството на Сътворението. Чрез него безжизнените планети почти мигновено се благоустрояват в обитаеми светове на изобилието. То се взривява като бомба и разпръсква ДНК, създадена чрез сложно биоинженерство. Тази свръхподобрена ДНК се разпръсква по цялата планета, после клетките започват да се развиват, от тях се раждат гъсти джунгли и цялата планета се преобразява за броени дни.

През 2016 г. професор Клаудиус Грос от университета „Гьоте“ във Франкфурт публикува в списание „Астрофизика и космически науки“ статия, в която описва как на практика би изглеждало Средството на Сътворението. Той прогнозира, че примитивна версия на това средство може да се създаде след 50–100 години. Първо работещите на Земята учени трябва внимателно да анализират природните условия на съответната безжизнена планета. Температурата, почвеният състав и съставът на атмосферата й ще определят кои видове ДНК са подходящи за пренос. После на планетата ще бъдат изпратени флотилии от автоматични летателни средства, за да пренесат там милиони микроскопични капсули с подбрани видове ДНК. Когато се освободи съдържанието на капсулите, създадената за тамошните условия ДНК ще се прихване в почвата и ще започне да се развива. Донесеният с капсулите материал ще е създаден така, че да се размножава на пустата планета чрез образуване на семена и спори и да породи растителност, подхранвана от наличните на планетата минерали.

Според д-р Грос животът на планетата приемник трябва да се развие по естествен начин — по пътя на еволюцията. Той предупреждава, че ако хората се опитат да ускорят процеса, това може да доведе до „глобална екологична катастрофа“, особено ако една от формите на живот започне да се размножава толкова бързо, че измести останалите.

Ще бъде ли трайно благоустрояването

Ако хората успеят да благоустроят Марс, каква е гаранцията, че после планетата няма да се върне към първоначалното си състояние? Този въпрос е свързан с една изключително важна тема, която вълнува астрономите и геолозите от десетилетия: защо Венера, Земята и Марс са еволюирали по толкова различен начин?

Когато се е образувала Слънчевата система, тези три планети са си приличали в много отношения. На всяка от тях е имало вулканична дейност, в резултат на която в атмосферата попадат големи количества въглероден двуокис, водни пари и други газове. (Ето защо дори и днес атмосферата на Венера и Марс е съставена почти изцяло от въглероден двуокис.) Водните пари се кондензират и образуват облаци, а дъждовните валежи създават реки и езера. Ако трите планети са били по-близо до Слънцето, океаните им са щели да се изпарят, а ако са били по-далеч, океаните са щели да замръзнат. Но и трите се намират в или много близо до „зоната на Златокоска“ — онзи пояс около Слънцето, в рамките на който водата може да остане в течно състояние. А течната вода е „универсалният разтворител“, в който са възникнали първите органични вещества.

Венера и Земята са с почти еднакви размери. Те са космически двойници и би трябвало да имат едно и също еволюционно минало. Навремето писателите фантасти са представяли Венера като покрита с растителност планета и идеално място за почивка за астронавти. През 30-те години на XX в. Едгар Бъроуз създава образа на още един дързък космически авантюрист — Карсън Нейпиър, герой в „Пиратите на Венера“, където планетата е описана като обрасла с джунгли и изпълнена с опасности „страна на чудесата“, в която стават страхотни приключения. Но днес учените знаят, че Венера и Марс изобщо не приличат на Земята. Преди милиарди години се е случило нещо, което е насочило развитието на трите планети в много различни посоки.

През 1961 г., когато утопичната представа за Венера все още владее въображението на хората, Карл Сейгън изказва спорната хипотеза, че на Венера има екстремен парников ефект и адски високи температури. Според новата и обезпокоителна теория на Сейгън въглеродният двуокис създава нещо като „еднопосочна улица“ за слънчевата енергия. Идващата от Слънцето светлинна енергия лесно преминава през въглеродния двуокис в атмосферата на Венера, защото този газ е прозрачен. Но след като повърхността на планетата отрази енергията обратно, тя се превръща в топлина или инфрачервена радиация, която трудно може да напусне атмосферата. Радиацията попада в своеобразен капан, също както зеленчуковите оранжерии задържат в себе си слънчевата енергия през зимата, или както вътрешността на автомобилите се нагрява през лятото. Същият планетарен процес се наблюдава и на Земята, но на Венера той е много по-ускорен, защото тя се намира много по-близо до Слънцето — и така се получава екстремен парников ефект.

Предположението на Карл Сейгън се потвърждава на следващата година, когато сондата „Маринър 2“ преминава покрай Венера и разкрива нещо наистина шокиращо: температурата там достига 500°C, което е достатъчно за топене на калай, олово или цинк. Оказва се, че Венера не е никакъв тропически рай, а прилича на адска доменна пещ. По-късно лошата новина се потвърждава и от данните от други космически апарати. Дъждът на Венера също не носи никакво облекчение, защото това е дъжд от сярна киселина. Каква ирония: тази планета е кръстена на римската богиня на любовта и красотата, но причината тя да грее толкова ярко в нощното небе е именно сярната киселина, която има висока светлоотразителна способност.

На всичко отгоре атмосферното налягане на Венера е почти 100 пъти по-високо от това на Земята. Това не е чудно, като се има предвид парниковият ефект. На Земята повечето от въглеродния двуокис се трансформира, като се разтваря в океаните и се отлага в скалите. Но на Венера океаните са се изпарили отдавна поради повишаването на температурата. Скалите там също не са можели да задържат въглероден двуокис в себе си, защото той се е изпарявал. С течение на времето изпаренията са ставали все повече и повече и са повишавали температурата на Венера, тоест това пак е двустранен процес.

Атмосферното налягане на повърхността на Венера се равнява на налягането, което съществува в земните океани на дълбочина 900 м. Това е наистина убийствено. Но дори да предположим, че има начин за справяне с атмосферното налягане и с изключително високите температури, пак няма да може да се избегне еквивалентът на Дантевия „Ад“ — Въздухът на Венера е толкова плътен, че да се ходи по повърхността на планетата е все едно да се върви през меласа, а самата повърхност е мека и пихтиеста, защото се състои от разтопен метал. Киселинният дъжд би проникнал и през най-миниатюрната цепнатина в скафандъра на астронавта, а при най-малкото невнимание той би могъл да падне в кладенец от разтопена магма.

При тези условия не може да става и дума за благоустрояване на Венера.

Какво се е случило с океаните на Марс

Ако двойничката на Земята Венера дължи особената си еволюция на близостта си до Слънцето, как да обясним еволюцията на Марс?

Най-важното в случая е, че Марс е не само по-отдалечен от Слънцето, но е и много по-малък в сравнение със Земята и затова се е охладил по-бързо от нея. Марсианското ядро вече не е в разтопено състояние. По принцип, за да има дадена планета магнитно поле, ядрото й би трябвало да е течно и в него трябва да има движение на метал, което да създава електрически потоци. Ядрото на Марс се състои от твърда скална маса, поради което магнитното му поле е много слабо. Освен това се предполага, че преди около 3 милиарда години Марс е бил връхлетян от масирана канонада от метеори и в създалия се хаос магнитното му поле силно е пострадало. Това може би обяснява защо Марс е изгубил атмосферата и водата, които е имал. Отслабеното магнитно поле не е можело да предпази планетата от вредните слънчеви лъчи и изригвания и затова слънчевият вятър постепенно е разпръснал атмосферата из космоса. С понижаването на атмосферното налягане океаните са се изпарили.

Един друг процес ускорява загубата на атмосфера. Голяма част от първоначалните количества въглероден двуокис на Марс се разтварят в океаните и се преобразуват във въглеродни съединения, които после се отлагат на океанското дъно. На Земята тектоничната активност периодически трансформира континентите и позволява на въглеродния двуокис отново да се издигне на повърхността. На Марс обаче няма кой знае каква тектонична активност, защото ядрото на планетата по всяка вероятност е твърдо и по тази причина попадналият под повърхността въглероден двуокис остава там завинаги. Вследствие на това въглеродният двуокис в атмосферата намалява и това оказва ефект, обратен на парниковия, поради което планетата се сковава в дълбок мраз.

Огромният контраст между Марс и Венера ни помага да оценим благоприятното геоложко развитие на Земята. Ядрото на Земята е можело да се охлади още преди милиарди години. Но то все още е в разтопено състояние, защото за разлика от марсианското ядро, земното съдържа силно радиоактивни минерали, като уран и торий, които имат период на полуразпад от порядъка на милиарди години. Всяко грандиозно вулканично изригване или опустошително земетресение на Земята е проява на свойството на радиоактивното ядро да предопределя случващото се на повърхността и да спомага за поддържането на живота.

В резултат на високата температура, породена от радиоактивността в земните недра, желязното ядро се намира в динамично състояние и образува магнитно поле. Магнитното поле предпазва атмосферата от слънчевия вятър и отблъсква смъртоносната космическа радиация. (На това се дължи северното сияние: то се появява при сблъсъка на слънчевата радиация със земното магнитно поле. Това поле е като гигантска фуния, която насочва радиацията от космоса към полюсите на Земята, при което повечето от нея или се отразява обратно, или се поглъща от атмосферата.) Земята е по-голяма от Марс, затова не се е охладила толкова бързо. Освен това земното магнитно поле не е пострадало от грандиозни сблъсъци с метеори.

Нека сега да се върнем на въпроса как може да се предотврати регресията на Марс към предишното му състояние, след като бъде благоустроен. Един амбициозен метод е като се създаде изкуствено магнитно поле около планетата. За целта трябва екваторът да се опаше с огромни свръхпроводими намотки. Въз основа на законите на електромагнитното взаимодействие може да се изчисли колко енергия и материали ще са необходими за изграждането на такъв пояс от свръхпроводници. Но начинание от подобен мащаб не би могло да се осъществи през нашия век.

Това обаче може да не е чак толкова спешен проблем за бъдещите заселници на Марс. След благоустрояването на планетата атмосферата й може да остане относително стабилна в продължение на един век, ако не и повече, следователно подобренията може да се извършват постепенно през вековете. Поддръжката сигурно ще е свързана с неудобства, но това може да се преглътне в името на развитието на този наш нов аванпост в космоса.

Благоустрояването на Марс ще бъде главна цел през XXII в. Но учените гледат и по-надалеч от Марс. Най-вълнуващите перспективи може би са свързани със спътниците на газовите гиганти, включително спътника на Юпитер Европа и спътника на Сатурн Титан. Някога се е смятало, че спътниците на газовите гиганти са голи скални тела, които си приличат, но сега се възприемат като уникални чудни светове, всеки със свой характерен пейзаж от гейзери, океани, каньони и атмосферни сияния. В момента тези спътници се разглеждат като потенциален нов дом за хората.