Пост навіяний бесідами про колонізацію Марса і космосу взагалі. Мова йде про поточний стан речей. Без гаряче мною улюбленої фантастики і туманних прогнозів. Ось як ніби завтра треба буде розробляти план і готуватися до переїзду.

Логіка підказує, що колонія на Марсі може бути автономною, або не автономній. Так, ступінь автономності може різнитися, але в загальному, це два основних типи колоній. Давайте спробуємо розібратися, з якою метою створюються колонії.

Одним з основних аргументів на користь колонізації є захист від вимирання в разі прийдешніх катаклізмів на Землі. З цієї точки зору, не автономна колонія, у разі проблем на Землі, також відчує на собі наслідки цих проблем і може загинути, якщо припиняться поставки. Таким чином, ми приходимо до необхідності створення повністю автономної колонії, хоча б у перспективі, оскільки в іншому випадку гра не варта свічок.

Давайте розглянемо, що ж повинно бути в складі автономної колонії, і з якими труднощами доведеться зіткнутися. Хоча б на прикладі Марса.

Сировину

В першу чергу, для повноцінного життя в сучасному її вигляді, нам потрібні різні матеріали, як для побудови власне житла, так і для всього іншого. Величезна частина того, що ми використовуємо, так чи інакше пов'язано копалин. Для оцінки розмаху, можна простежити ланцюжок декількох продуктів до вихідної сировини.

Отже, що нам потрібно для щастя»?

Метали: залізо, алюміній, мідь, титан, золото, платина, срібло, свинець, літій, олово, ртуть, і це далеко не повний список. Звичайно, потреба в кожному конкретному металі буде сильно відрізнятися, але потреба в кожному з них. Окремим пунктом уран. Він, м'яко кажучи, теж стане в нагоді.

А що з неметалами? Та й неметали практично усі потрібні. Про дереві ми не говоримо, про нього доведеться забути, як про будівельний матеріал. Нафта потрібна, метан згодиться. Навіть не для використання в якості палива, а для синтезу пластику, без якого наше життя стане значно складніше. Я не великий фахівець в галузі хімії і не можу ручатися за все, але, на скільки я в курсі, дуже багато пластики синтезуються з етилену або бензолу, або інших похідних нафти, або метану, або кам'яного вугілля. Від вуглеводнів не піти. Або, якщо не знайдеться потрібного, потрібно буде винаходити або застосовувати інші способи синтезу з того, що є.

Для видобування корисних копалин потрібні шахти, свердловини, встановлення, кар'єрна техніка. Причому, треба зауважити, що ті напрацювання, які ми використовуємо на Землі протягом багатьох років, швидше за все або не підійдуть взагалі, або вимагатимуть значних змін і адаптації під умови Марса.

Якщо говорити грубо, то в ідеалі, нам буде потрібно добувати все те, що ми видобуваємо Землі. З деякими поправками на кількість. Тому, наприклад, стільки вугілля і газу нам буде просто не потрібно, електростанції на цьому виді палива працювати не зможуть, як і доменні печі, приміром, які в іншому випадку потребують дуже значних витрат на кисню.

Нагадаю, що все це розмаїття потрібно буде знайти на колонізованій планеті, і налагодити не тільки добування, але й переробку. З видобутком все, начебто, зрозуміло гірнича справа у нас досить розвинена. Так, для початку треба буде завезти досить багато обладнання, дуже важкого обладнання. Що, припустимо, вже адаптовано під марсіанські умови роботи. Далі, ми зможемо розширювати базу за рахунок вже здобутих і перероблених ресурсів, але для цього потрібно не тільки сировину, нехай навіть перероблене, але ще і дуже багато додаткового обладнання, яке буде потрібно при виготовленні деталей, компонентів і т.д.

Під цим розділом ставимо жирну галочку навпроти енерговитрат і малюємо пристойну цифру в поле мінімальної популяції колонії для забезпечення всього цього робочою силою. Не забуваємо про мінімальний закидаються вага. А починати потрібно з розмахом. Прогресувати з кам'яних сокир не вийде - сокири там взагалі без потреби.

Промисловість

Коли вже ми заговорили про те, що все необхідне повинне проводитися в самій колонії, потрібно поговорити про промисловості. Необхідна буде, як легка, так і важка. Верстати, від невеликих до величезних, печі, прокатні стани, збагачувальні комбінати, з їх центрифугами і всім іншим, і так далі. Думаю, що не варто пояснювати, що таке промисловість. Все це повинно бути побудовано з того самого сировини, що ми здобули в попередньому розділі. Парадокс в тому, що для виробництва багатьох інструментів потрібні ці самі інструменти. А технологічні ланцюжки для виробництва тільки одного гвинтика в якомусь верстаті можуть бути на стільки складні і витіюваті...

Окремим пунктом електроніка. Заводи по виробництву електроніки теж треба буде переносити з Землі або будувати заново, але на базі привезеного обладнання. Думаю, що про необхідність подібних виробництв сумніву не підлягає.

100500 інших виробництв, про яких зараз ми навіть не замислюємося, але які нам потрібні, продуктами яких ми так чи інакше будемо змушені користуватися. Виробництва меблів, продуктів харчування, одягу. Адже ми вирішили, що колонія буде автономною, що ми будемо на місці виробляти все, що ми робимо на Землі. Від маленької скріпки до тих самих ракет, що запускаються в космос.
Ставимо галочку навпроти енергопостачання і додаємо мінімальне населення.

Транспорт

По-перше, давайте подивимося на Землю, на те, як у нас на Землі розміщуються корисні копалини. Де густо, де пусто. Чи видобуток всіх сировинних ресурсів буде проводитися в метрі від місця розташування колонії. Звичайно, до того, як заснувати колонію, краще подумати над тим, де її розмістити. І місце вибрати з урахуванням прилеглих запасів першої необхідності. Але як би там не було, а транспорт потрібен.

Особливість в тому, що при всьому бажанні старий добрий ДВС у нас в прольоті. Ну та гаразд! Скажете ви. І будете праві, але лише частково.

Ліричний відступ. У чому, власне, особливість у спалюванні вуглеводнів? Особливість в тому, що для спалювання умовного водню, нам потрібен водень і кисень. На Землі нам не доводиться думати над отриманням кисню, ми забираємо його безпосередньо з атмосфери. Якщо ж ми все-таки зупинимося на ДВС, нам потрібно буде подумати над забезпеченням його не тільки вуглеводнями, але і киснем, який також доведеться возити з собою. І якщо перерахувати енергоємність бензину з урахуванням перевезення з собою всього кисню, необхідного для його спалювання, то буде вже не так здорово.

Теж саме стосується і акумуляторів. В них також відбуваються реакції, в яких бере участь пара речовин, які доводиться постійно возити з собою. Але і це поступово відходить - повітряно-цинкові елементи, наприклад, мають таку високу енергоємність в тому числі і з-за того, що другий компонент - повітря, який з собою возити не доводиться. Навіть самі люди, до речі, теж відносяться до роду «пристроїв», які окислюють вуглець і водень, поглинаючи їжу і повертаючи назад вуглекислий газ і водяна пара.

На Марсі такий фокус не пройде - акумулятори доведеться возити з собою, але і це ще не все. Літієві акумулятори можна заряджати при негативних температурах, а при середній температурі -50 градусів це вже проблема. Для обігріву акумуляторів теж потрібні додаткові заходи.

Тепер уявімо собі кар'єрне вантажівка і акумулятор для нього. Я чомусь акумулятор бачу тільки в кузові. Вважаю, що возити за собою акумулятори може бути не зовсім вигідно і зручно, так що доведеться будувати контактні мережі і їздити на тролейбусах» і «електричках». Або ж все-таки, все возити з собою, і окислювач і пальне, але тут треба вважати, що буде вигідніше.

Авіація при такій розрядженій атмосфері і з електроприводом представляється вельми сумнівною справою.

Ракетна техніка. Запуск при меншій гравітації природно вимагає менших енерговитрат, але кисень, який зараз не рідко використовуються в якості окислювача в ракетах, отримувати буде набагато складніше. Наприклад, розщеплюючи воду. За енерговитратам це буде більше тієї енергії, яку виробляє двигун ракети за весь час її роботи. А отже, не самий оптимальний варіант, знову ж таки.
Ставимо галочку навпроти енергопостачання. Ще одна жирна галочка.

Житло

Будинки потрібні. З чого будувати начебто зрозуміло. Невеликий нюанс - практично нульовий тиск зовні і досить пристойне всередині. Нехай це буде не одна атмосфера, а нехай 0,3 і чистий кисень, щоб зберегти парціальний тиск. Нехай 0,3 кілограма на квадратний сантиметр. 3 тонни на квадратний метр. Це начебто не багато. Припустимо, для максимальної міцності, ми будемо розглядати конструкції у вигляді труби.

Дюралевая труба з товщиною стінки 3 мм діаметром 3 метри лопне при тиску до 4 атмосфери. Якщо я помилився в розрахунках - поправте. Не дуже великий запас міцності, коли мова йде про життя. Великі будови будуть вимагати ще більше матеріалу. Значно більше.
Ще один нюанс - підвищений рівень сонячної радіації, від якої так само потрібно захищатися. Це теж витрати. Причому, поки не ясно навіть пприблизно, на скільки великі.

Утеплення - теж витрати. Незважаючи на невелику щільність атмосфери охолоджуватися конструкції все одно будуть, а це обіцяє випадання конденсату, з усіма витікаючими.

Неминуча так само корозія (взагалі атмосфера з чистого кисню це круто), пошкодження в результаті різних пригод.
Розгерметизація з високою вірогідністю призведе до легкого нагоди смерті. З цього, герметичні перебирання з люками замість дверей будуть доречні. Загалом, дуже схоже на авіалайнери. Умови схожі.

Цілорічне опалення, системи життєзабезпечення, освітлення - все це виливається в пристойні витрати енергії.
Окремо варто відзначити, що якщо людині підійде чистий кисень, то рослинам потрібен ще й азот. Відповідно, тиск треба піднімати для підтримання парціального тиску кисню, або містити різну атмосферу в різних відсіках. Шлюзування, скафандри для теплиць і так далі.

Вода

Вода є. Вже добре. Але в якому вигляді? На полюсах ніби як льодовики є, але там буде не цілком комфортно, як у зимову пору року, за низьких температур за бортом, так і під час танення вуглекислотних шапок. На екваторі рідкої води також немає, і льодовиків теж немає. Пробурити свердловину і накачати водички, або начерпати з річки напевно не вийде. Доведеться розтоплювати, фільтрувати, викидати висушену породу. Схоже на видобуток руди з подальшим збагаченням, не знаходите? Жити на екваторі, а доставляти воду з полюса? Далеко, а значить дорого.
Так, з часом якийсь баланс встановиться, і споживання зовнішньої води скоротиться, але воно все одно буде з-за втрат і зростання колонії. Так і в перший час води потрібно буде видобувати багато. А тепер згадаємо про те, що на Землі, з нашими океанами і дощами, існують області, де люди страждають від нестачі води.

Як би ми не сподівалися, а це знову галочка на енерговитратах.

Їжа

Зрозуміло, що все доведеться вирощувати самим. І рослини і тварин. Якщо з тваринами нам потрібні не стільки великі приміщення, скільки витрати на їжу, то ось для рослин потрібні поля, причому дуже великих площ, адже населення, як ми розуміємо, нам вже потрібно дуже немалочисленное.

Все це доведеться додатково висвітлювати, не думаю, що рослини будуть раді сонячної радіації, та й світла від Сонця буде не достатньо, навіть не кажучи про період, під час пилових бур.

Для вирощування риби потрібні великі по площі басейни, освітлення, фільтраційні установки. Знову ж - велика площа і енерговитрати. Тут все ніби більш-менш зрозуміло, аэропоника працює вже зараз, рибу успішно вирощують в неволі, всі ці системи відкатані. Вирощувати тільки треба буде все розмаїття, забезпечувати різноманітні умови для різних культур.

Як будуть почувати себе рослини, тварини і риби в умовах зниженої гравітації - питання. Зрозуміло, що з деревами точно буде не легко, їм вітер потрібен, вони без нього тендітні виростають, та й що виросте при низькій гравітації (і яких розмірів) - питання.

Медицина

Починаючи від медикаментів, яких дуже-дуже багато, і їх потрібно буде робити, а більшість з них доведеться виробляти з того, чого в принципі на Марсі не існує, і закінчуючи томографами, які, до речі кажучи, вельми чимало важать.
Енергії треба не так багато, а ось кваліфіковані кадри - дуже навіть доречні.

Також зіграють роль абсолютно інші умови перебування. Склад атмосфери, харчування, гравітація. Як все це в довготривалій перспективі вплине на людей, на здоров'я, які треба буде застосовувати заходи? Це навіть не рік на орбіті з заготовленої їжею. Це все життя.

Енергетика

Так як енергії сонця поверхні дістається вдвічі менше - так чи інакше від половини, до повної потужності треба буде компенсувати. Швидше всього повну потужність, від сонця треба буде ховатися. Це і освітлення садів та опалення приміщень. Те, що на Землі відбувається «само» - фільтрування стічних вод, полив, регенерацію кисню теж треба буде, так чи інакше компенсувати. Рослинам потрібно близько 250 Ват на квадратний метр (захоплюються гідропонікою, не дайте збрехати).

Нехай світловий день 12 годин, половина. Для різних видів будуть потрібні різні умови, кому більше світла, можу менше, кому довше, кому коротше. У середньому візьмемо 125 Ватів на квадратний метр. Нехай в одній теплиці у нас ніч, в іншій - день. Постійна потужність - 125 Вт на квадратний метр. На квадратний кілометр потрібно вже 125 Мегават. Це тільки світло.

Для опалення такої потужності може бути недостатньо, для земних будинків витрати в 100 ватів на квадратний метр це не дуже багато, буває більше. Буває і поменше. Але на Землі немає таких місць, де буває вночі-100. Нехай для рівного рахунку буде 150 Ватів на квадратний метр. Одного гигаваттного реактора вистачить на 6.6 квадратних кілометрів, якщо вважати тільки з електрики і на 21.3 квадратних кілометри по теплу. Нам не все потрібно у вигляді тепла, а частина енергії можна відбирати саме так. Не скидати її.

Це витрати тільки на компенсацію енергії сонця. Те, що на Землі нам дістається задарма. Вдумайтеся: даром. Всі інші витрати лягають зверху. На виробництво, на транспорт.

Скільки людей зможе забезпечувати один квадратний кілометр теплиць, я сказати не можу. Точно зрозуміло, що щільність населення для міст тут підходить слабо, як і в цілому по планеті. Наприклад, щільність населення Німеччини - 229 чоловік на квадратний кілометр. Це означає, що обслуговується одним реактором території буде жити, грубо, 3500 чоловік. Але це тільки припущення. При бажанні можна порахувати точніше. В нинішніх умовах на АЕС працює приблизно півтори тисячі осіб на кожен енергоблок. Тобто на наші 1000 Мегават, на один реактор треба 1500 чоловік тільки обслуговуючого персоналу. Без обліку видобутку палива і всього іншого.

Енергії буде потрібно багато. Які у нас є варіанти? Сонячна енергія це добре, хмар немає, але є зміна часу доби, часу року, пилові бурі, так і енергії, як такий, що вдвічі менше, ніж на Землі. Для компенсації тільки тієї частки енергії, яку ми витратимо на відшкодування нестачі сонячної, потрібно буде мати сонячні батареї по площі вдвічі більше, ніж освітлена територія. Не дуже привабливо.

Вітроелектростанції в такий розрядженій атмосфері будуть, мабуть, теж не дуже ефективні. Хвильові і приливні, зі зрозумілих причин - мимо. Вугілля і газ палити не вийде - окислювача немає.

Мирний атом? Виходить, чи не єдиний варіант. Треба тільки десь добувати паливо та збагачувати його.

І тут постає головне питання - чи зійдеться дебіт з кредитом. Очевидно, що витратна частина людських ресурсів набагато більше, ніж на Землі, а значить і енергії буде потрібно набагато більше. Отже, сировини потрібно видобувати більше. І тут, ще одне питання - чи зможуть люди в умовах зрослих витрат просто себе прогодувати. Адже може виявитися, що для забезпечення функціонування колонії потрібно більше людино-годин, що може відпрацювати живуть в колонії люди.
Чи вистачить ресурсів на розвиток? Грубо кажучи, завезли ядерного палива для реактора. Його вистачає на одну кампанію. Вистачить енергії цього реактора на забезпечення життя колонії на час кампанії з урахуванням необхідності добути і збагатити уран для наступного завантаження?

Соціальні особливості

Обмежена площа, постійний ризик для життя, замкнутий простір, важка праця, рівень психологічної напруги, безумовно, буде високий. Потрібні будуть якісь заходи з підтримання порядку, управління, загалом, все те ж саме, що і на Землі.
Колоністи можуть бути дуже різноманітні, вичавка Земного населення. Як на підводному човні. Тільки там військові з виправкою і дисципліною, причому найчастіше співвітчизники, а тут повний спектр, причому часто ворогуючих людей. Ворогуючих в земних, практично тепличних, порівняно з марсіанськими, умовах. І кожному подавай демократію. Військова диктатура буде не надто приваблива для приїжджих.

Колонізація

Останній штрих - люди. Колонію необхідно якимось чином заселити. Нехай Маск доставить усіх охочих всього за $499* тисяч доларів. Що це за цифра? Це 41 рік за 1000 доларів у місяць. Так, є певна кількість людей, які можуть собі це дозволити, не збираючи на політ все своє життя. Але в колонії будуть потрібні, в тому числі і не мільйонери, яких, до речі, треба буде кратно у десятки разів більше, ніж так званої інтелігенції. Гірники, сталевари, слюсарі, монтажники, шевці, в кінці кінців. Причому потрібно їх буде дуже багато, а якщо їх не буде, не буде кому робити їх роботу, а значить і життя не буде.
Так, все-таки, хто заплатить за їх доставку? Варіант: позичити грошей, прилетіти на Марс, швиденько заробити там і віддати борг? Чи вийде?

Не автономна колонія.

Припустимо, ми відмовилися від ідеї автономності, так як не в змозі здобувати все необхідне, або не зійшовся енергетичний баланс, не суть важливо. Більша частина ресурсів доставляється з Землі. Всім відомо, що це дорого. Основне питання - чим платити?
Ну от є колонія, вона отримує від землі деякі блага, треба ж за них як-то розплачуватися? Треба щось робити і відправляти на Землю. Нехай вартість доставки вантажів буде близько 5 000$ кілограм. Не так і багато (?), але це з урахуванням розрахунків Маска із Землі на Марс. А на Марсі у нас буде туго з паливом. Це вже відхід від початкової установки «без фантастики» та «доступне сьогодні». Але припустимо навіть так. Не так вже й багато на Землі речей, які варті таких грошей за кілограм. А должале ж бути дешевше. З урахуванням виробництва.

Третій варіант - останній

Третій варіант - це колонія, яку годує Земля. Зразок космічних станцій, тільки набагато далі і в змісті дорожче. Цілком собі може існувати, але рівно до тих пір, поки у того, хто платить за весь цей бенкет, не закінчаться гроші, або інтерес до подій. І що тоді? Кисень по святах, вода на вихідні?

Я не хочу здатися песимістом, я закликаю до спроб усвідомити, а може бути і прорахувати, всі складнощі й витрати для оцінки хоч скільки-небудь реальних перспектив створення колонії на тому ж Марсі.

PS Якщо уявити собі марсіанські умови на Землі, то подібне можливо лише при дуже серйозних катастрофах. Втрата атмосфери і магнітного поля, води, зниження сонячного потоку - складно уявити умови, в яких це може статися. Зіткнення з великим небесним тілом? Так вже зараз є люди, які займаються обробкою сценаріїв на цей випадок. Зміни траєкторії, дроблення і так далі. Ядерна зима?
Але найголовніше - якщо ми всі ці труднощі зможемо долати на Марсі, то що завадить нам теж саме проробляти на Землі? Тераформування, переробка відходів, видобуток, незалежність від внутрішніх ресурсів - чому б не реалізувати все це в рамках Землі? Глобальне потепління - пшик порівняно з формуванням атмосфери з нуля. Енергетичний криза - дитячі забави, порівняно з компенсацією відсутньої енергії Сонця. І так далі. У даний момент людство не може вирішити проблеми зовсім іншого порядку.

Автор: frig