можно ли колонизировать венеру

Космические жилища, ч. 4: как мы будем жить на Венере

Если с тем, как мы будем жить на Луне и в космических колониях, всё относительно ясно — осталось только доработать технологии, то колонизация Марса и тем более других планет пока покрыта завесой неизвестности. Но какие-никакие идеи на тему терраформирования Венеры и жизни на ней в воздушных городах у нас есть. Давайте их обсудим.

Художественное представление парящего города на Венере

Исследования Венеры

Первая мягкая посадка на Венеру с последующей передачей данных на Землю состоялась в декабре 1970 года. Аппарат «Венера-7» стартовал с Байконура 17 августа 1970 года в 8 часов 38 минут по Москве и через несколько месяцев сел на Венеру. И это была первая в истории посадка работоспособного космического аппарата на другой планете.

Как видно из названия, это был далеко не первый аппарат. До него в 1961 году советские учёные запустили «Спутник-7», который не сумел выйти с земной орбиты. Через несколько дней «Венера-1» отправилась к планете и прошла на расстоянии в сто тысяч километров от неё. Через неделю после станция перестала отвечать. Станция «Венера-2» в 1965 году пролетела на расстоянии двадцати четырёх тысяч километров от Венеры, а «Венера-3» достигла своей цели, но не смогла передать данные после посадки. Зато доставила на Венеру металлический глобус Земли с вымпелом с гербом Советского Союза.

Автоматическую научно-исследовательскую космическую станцию «Венера-7» строили с учётом большого количества удачных и не очень запусков. Предшествующие аппараты помогли учёным узнать условия, в которых придётся работать. Новая станция должна была выдерживать давление в шесть раз большее, чем два аппарата до неё. Корпус спускаемого аппарата построили из титана, чтобы он выдерживал давление до 180 атмосфер. Для смягчения посадки аппарат оснастили рифлёным парашютом конусной формы из четырёх слоёв стеклонитрона. В качестве энергоносителя использовали свинцово-цинковую батарею, заряженную от солнечных батарей.

Этот аппарат передавал на Землю данные в течение пятидесяти трёх минут, из них двадцать после посадки. Благодаря аппарату выяснили, что температура на поверхности составляет 475 ±20 °C, давление — 90 ±15 атмосфер. До того, как мы получили первые фотографии с Марса, советские специалисты получили фото с Венеры. Их сделали аппараты «Венера-9» и «Венера-10». Аппарат «Венера-13» сделал 14 цветных снимков планеты.

Параллельно с СССР исследованиями Венеры занимались и США. В 1962 году к «Утренней звезде» запустили «Маринер-1», но ракета-носитель отклонилась от курса и была подорвана. В 1962 году за ним последовал «Маринер-2», аппарат пролетел мимо Венеры на расстоянии 34 773 километра. «Маринер-5» 1967 году подлетел ещё ближе, на 3 990 километров от поверхности планеты. Телекамер и фотокамер, к сожалению, ни один из аппаратов не имел, а все остальные «Маринеры» летали к Марсу.

Фото, «Венера-9» и «Венера-10»

Фото, «Венера-13»

Одна из программ по исследованию Венеры — миссия DAVINCI, которую НАСА планирует на 2021 год. В рамках программы спускаемый аппарат в течение 63 минут будет собирать данные об атмосфере планеты, а также проверит активность вулканов и взаимодействие атмосферы с поверхностью.

Аппарат DAVINCI

Мы часто говорим про освоение Марса, есть несколько программ пилотируемых миссий на Красную планету. Но о Венере на долгое время забыли. Один только факт того, что фото с поверхности сделаны только аппаратами СССР и только в 1970-е годы, говорит о многом.

Возможно, скоро это изменится. В ноябре 2016 года НАСА и «Роскосмос» обсудили совместный полёт на Венеру. Запланированный проект называется «Венера Д». Прототипом для нового спутника в рамках миссии будет советская космическая станция «Вега-2», её спускаемый аппарат в 1985 году сел на поверхность Венеры.

Колонизация Венеры

Что мы знаем о Венере сегодня? Венера — вторая планета от Солнца, и средняя температура там составляет 460 °C, выше температуры плавления цинка и свинца. Большинство органических материалов также неспособны поддерживать форму при такой температуре. На Марсе, для сравнения, средняя температура — 40 °C ниже нуля.

Но сравнивать с Марсом смысла нет, потому что Венеру считают землеподобной планетой. В чём сходство? Во-первых, радиус Венеры — 6051,8 км, это 95% земного радиуса. Масса — 4,87·1024 кг, то есть 81,5% земной. Ускорение свободного падения — 8,87 м/с², когда на нашей планете оно равно 9,8 м/с². У Венеры есть атмосфера, в 90 раз толще, чем у Земли. Правда, для человека чрезвычайно опасная и ядовитая. А давление — как на глубине в один километр в земном океане.

Атмосфера Венеры состоит в основном из углекислого газа. На высоте от 50 о 70 километров от поверхности нас ждёт ещё один неприятный сюрприз — облака, состоящие из серной кислоты. Из-за облаков, заглянуть через которые со стороны не представляется возможным, и из-за ветров и вихрей, в которые они заворачиваются, Венеру назвали «Планетой бурь» в одноименном фильме Павла Клушанцева 1961 года. «Утренней звездой» её называют из-за того, что облака отражают солнечные лучи, делая Венеру яркой для наблюдателя с Земли.

Двойной ураган на полюсе Венеры, фото 2006 года

Расстояние от Земли до этой планеты меняется от 38 до 261 миллиона километров. Венера может быть ближе к Земле, чем Марс к нашей планете, расстояние до которого составляет от 55,76 миллиона километров. То есть лететь к ней ближе. Так почему мы хотим колонизировать Марс, и мало кто планирует добраться и основать поселение на Венере?

Инженер-конструктор Сергей Красносельский, автор книги «Запасная планета», уверен, что освоение космоса обязательно должно произойти. Чтобы колонизировать Венеру, нужно до неё как минимум долететь. Космические аппараты до Венеры уже запускали, на поверхность планеты их сажали. Конечно, предстоит решить ещё массу вопросов на тему космической радиации — одной из главных угроз пилотируемых полётов к другим планетам. Солнечные вспышки гарантируют повышенную дозу облучения космонавтам, но их можно будет, например, пережидать в специальных помещениях. Либо — создать магнитное поле и включать его при сильных солнечных вспышках. Вопросы полёта мы уже обсуждали в статье про колонизацию Марса.

Как уже понятно, поверхность Венеры для жизни человека на данный момент малопригодна. Но нужна ли нам именно поверхность, можем ли мы обойтись без твёрдого грунта под ногами? Вместо этого мы могли бы использовать аэростаты. Из-за состава атмосферы воздушный шар или дирижабль, наполненный воздухом, будет летать, как наполненный гелием на Земле. Представьте красивые дирижабли, парящие на высоте 50 километров от поверхности прекрасной планеты.

Что интересно, люди могут жить не на платформах вне аэростата, а внутри него, дышать воздухом и при этом заниматься садоводством, которое будет поддерживать аппарат на нужной высоте. Об этом в сентябре 1971 года писал Сергей Житомирский в статье «Плавучие дома на утренней звезде» для журнала «Техника молодёжи».

Обложка журнала «Техника молодёжи», сентябрь 1971 года

Специалисты НАСА в 2014 году предложили освоить Венеру раньше Марса. Они представили проект HAVOC. В рамках миссии специалисты предлагают отправить на Венеру роботов, затем планируется пилотируемая миссия с 30 дневным пребыванием на орбите планеты, а после — ещё один этап с путешествием в верхние слои атмосферы. На орбиту отправят роботизированный дирижабль длиной в 31 метр, а затем корабль длиной в 130 метров с астронавтами на борту. На верхней части предложенных аппаратов расположены солнечные ячейки.

С психологической точки зрения у летательных аппаратов будет важное преимущество: они смогут дрейфовать и не попадать в долгую венерианскую ночь. Сутки здесь равняются 116 земным дням, и планета вращается в направлении, противоположном направлению вращения большинства планет.

Речь идёт о высоте в 50 километров, потому что температура здесь около 75 °C, а давление составляет одну земную атмосферу. Условия практически земные, если не считать состав атмосферы. Но и с веществами атмосферы можно работать, перерабатывая в необходимые соединения. Благодаря близости к Солнцу недостатка в энергии для работы не будет возникать.

Терраформирование

Углекислый газ в теории можно разделить на кислород и углерод, серную кислоту — на серу, воду и кислород. Но лучше, конечно, взять программу максимум и кардинально поменять состав атмосферы планеты.

На Венере уже есть атмосфера, хотя и непригодная для жизни. Миллиарды лет назад на Земле тоже была непригодная для нас атмосфера, её изменяли микроорганизмы. Сегодня столько ждать не нужно. Достаточно выбрать нужные микроорганизмы и забросить их на планету. Это очень сложно и очень дорого, но это возможно.

В 1961 году Карл Саган предлагал использовать для этих целей хлореллу. В то время эти одноклеточные водоросли предлагали использовать и в пищу, и для получения кислорода на борту космического корабля. По мнению Сагана, хлорелла, не имея врагов, начнёт быстро размножаться и перерабатывать углекислый газ в кислород. Позже он отказался от этой идеи, когда выяснилось, что в атмосфере Венеры ничтожно малое количество воды. Сегодня нужно выбрать другие микроорганизмы. Изменение состава атмосферы в пользу увеличения кислорода поможет снизить температуру.

Чтобы идея Сагана стала более реальной, да и вообще для создания приемлемых условий жизни, на Венеру нужно доставить воду. Везти её с Земли в баллонах было бы слишком накладно. Гораздо лучше найти подходящий ледяной астероид диаметром в 600 километров и закинуть его на планету. НАСА несколько лет прорабатывает идею захвата и доставки астероидов на лунную орбиту, но там речь идёт о камнях до 10 метров диаметром. В любом случае, обрушение одного огромного астероида на планету приведёт к плачевным результатам, так что лучше закидывать много маленьких. Но как только давление понизится и появится достаточное количество воды — можно будет запускать микроогранизмы и ждать, когда Венера превратится в Землю. Этот процесс будет похож на тот, что миллиарды лет назад происходил на нашей планете. Но времени в случае с Землёй было нужно гораздо больше, так как те микроорганизмы которые формировали нашу атмосферу, сами в это время эволюционировали.

Но и тогда останется проблема — радиация. На Земле от космической радиации нас защищает магнитной поле. У Венеры глобального магнитного поля нет. Его можно создать искусственно. Есть два варианта решения этоой задачи. Первый — раскрутить планету до нужной скорости вращения. В теории благодаря ядру, предположительно металлическому, это создаст нужное магнитное поле. Второй — проложить электрический провод вдоль экватора. Это звучит гораздо более реалистично, учитывая, что когда-то даже провод на дне Атлантического океана казался фантазией.

Как могла бы выглядеть Венера после терраформирования

В чём смысл?

Зачем нам нужна Венера? Во имя науки, конечно! Один из вариантов ответов почти такой же, что и в случае с Марсом. Человечество может просто сидеть сложа руки, продолжая запускать космонавтов на земную орбиту, или же осваивать хотя бы Солнечную систему, пока отсутствует технология криосна, способна поддерживать жизнь экипажа долгие годы, десятилетия и даже сотни лет. Венера — самая близкая к нам планета.

Следующий ответ заключается в том, что Венера похожа на Землю. Если создать на ней подходящие для жизни человека условия, у нас будет, куда лететь в случае, если на нашу родную планету направится огромный астероид, угрожающий стереть жизнь с лица Землю.

Ещё одна причина вытекает из предыдущей: на Венеру можно переселить часть людей с Земли, чтобы избежать перенаселения. Эта планета может стать для нас вторым домом.

Сергей Красносельский в интервью для Роскосмоса говорил: «Человечество обязательно должно двигаться вперёд. Проверено: все цивилизации, которые впадали в застой, они гибли, их не осталось».

Источник

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

В последние месяцы появились новые исследования, предполагающие, что наш исторический роман с Марсом как потенциальным вторым домом не сработает. Из технологических проблем, связанных с радиацией, гравитацией, производством воды и физиологическими и психологическими проблемами человека, которые могут возникнуть из-за длительной изоляции, очень похоже, что Марс не является хорошим кандидатом на наш второй дом.

Но как насчет Венеры?

Конечно, её поверхность — это само определение ада, со средней температурой 471 градусов по Цельсию. Но новые инженерные разработки, а также новые исследования венерианской атмосферы могут доказать, что Венера не только является отличным выбором для нашего второго дома вдали от Земли, но и может быть единственным выбором.

1. Гравитация

Большинство других планет и лун в Солнечной системе невелики, и их гравитация составляет лишь малую толику той, что обеспечивает наша планета. И в то время как мечтатели будут говорить о времени, когда человечество могло бы создать большие кольца обитания вокруг Юпитера и Нептуна, чтобы использовать их гравитацию, нужно реально подумать, что технологии такого уровня находятся на расстоянии сотен, если не тысяч лет, и есть только одна планета в Солнечной системе с гравитацией, почти идентичной земной – это Венера.

Люди эволюционировали в гравитационном поле Земли, и новые исследования последствий космических путешествий показывают, что длительное воздействие среды с нулевой гравитацией вредно для мускулатуры человека. Лишение мышечной системы человека силы тяжести приводит к атрофии менее чем за девять дней. Наша костная система эволюционировала, чтобы постоянно бороться с притяжением земной гравитации, и без этого может возникнуть остеопороз, вызванный космическими полетами. Органы нашего внутреннего уха также страдают от недостатка гравитации.

Даже астронавты, которые регулярно занимаются спортом, чтобы предотвратить эти проблемы на Международной космической станции, в конечном итоге нуждаются в месяцах восстановительной физиотерапии, как только они возвращаются на Землю.

Но, у Венеры гравитационное поле на 91% похоже на земное, и большинство ученых согласны с тем, что вы не почувствуете большой разницы, пытаясь двигаться на этой планете. Вы могли бы прыгнуть немного дальше, но помимо этого, побочные эффекты будут минимальными.

2. Поверхность относительно спокойная

Если бы мы когда-нибудь смогли справиться с обжигающими температурами, которые властвуют на венерианской поверхности, ее плоские, гладкие равнины могли бы стать идеальным местом для создания базы для людей.

В то время как скорость ветра в верхних слоях атмосферы может достигать более 400 километров в час, на поверхности относительно безветренно со скоростью ветра 3 километра в час.

Из-за своей плотной атмосферы, Солнце здесь будет казаться туманным желтым светом, когда оно восходит на Западе. Год на Венере занимает 243 земных дней, а сутки — 117 земных суток соответственно. Ночью же здесь — кромешная тьма.

3. Блестящий план Облачного города НАСА

Вычеркните все, что мы только что сказали о венерианской наземной базе. У нас пока нет технологии, чтобы сделать это реальностью, и есть лучшая альтернатива.

Примерно в 50 километрах над поверхностью Венеры находится место, где огромное давление выравнивается до 1 бара, гравитация почти земная, а защита от вредных космических и солнечных лучей примерно такая же, как и на Земле. И хотя температура остается на уровне 60 градусов по Цельсию, у землян сейчас есть технология, которая могла бы справиться с этими температурами.

А поскольку воздух легче углекислого газа, то можно наполнить воздушный шар атмосферой, идентичной земной, и он полетит в атмосфере Венеры, как наполненный гелием воздушный шар на нашей старушке Земле.

Воздушный шар диаметром 1-километр имеет потенциальную мощность, чтобы поднять два Эмпайр-Стейт-Билдинга в атмосферу Венеры, а еще большие воздушные шары были бы еще лучше.

Если бы мы построили достаточно большой воздушный шар, гипотетически, он мог бы поддерживать все материалы и оборудование, необходимые поселенцам, чтобы выжить на Венере.

А если внешняя стена воздушного города когда-нибудь разорвется? Ну, он не лопнет, как воздушный шар на Земле. Давление снаружи и внутри одинаково, так что сильного взрыва не произойдет, и чем больше город, тем лучше. Это все равно что открыть окно из дома на Земле. Наружный воздух будет медленно смешиваться с воздухом города, и наоборот, но будет достаточно времени, чтобы решить проблему.

4. Кислота не проблема

Защита гипотетического венерианского поселения от блуждающих облаков, состоящих здесь из кислоты была бы абсолютной необходимостью, и, к счастью, у нас есть технология, чтобы сделать это. Советская миссия «Вега» в 1984 году фактически плавала в атмосфере Венеры (50 километров над поверхностью) целых два дня, и воздушные шары, которые удерживали «Вегу» в воздухе в течение этого времени, были покрыты тефлоном. Тефлон, как оказалось, обладает высокой устойчивостью к кислотным облакам в атмосфере Венеры.

5. Кислота и углекислый газ как ресурс

Даже если бы мы смогли построить облачные города на Венере, все равно есть много логистических проблем, которые необходимо было бы решить. Как производить здесь воздух, воду и энергию? Ну, венерианская атмосфера уже имеет многое из того, что нужно человечеству. Углекислый газ можно разделить на кислород и углерод, а серную кислоту можно разделить на воду, кислород и серу.

Люди могли бы сделать это с помощью метода, уже используемого для получения пригодного для дыхания кислорода для астронавтов на борту Международной космической станции – электролиза!

6. Близко к Земле

Вероятно, одна из главных причин, почему Венера более идеальна для организации внеземного поселения, чем Марс или любая другая планета в Солнечной системе, заключается в том, что она ближе всего к Земле. Проблемы, связанные с транспортировкой грузов, почти непреодолимы без более эффективного источника топлива, но Венера находится всего в 261 миллионе километров от нас.

Для пополнения запасов потребуется примерно три-четыре месяца, в зависимости от того, где находится Венера по отношению к орбите Земли. Мы говорим о 97 днях. Путешествие на Марс может занять до 6 месяцев, и это если нам повезет.

В 97 дней стоимость пополнения запасов венерианской колонии была бы значительно ниже, чем доставка их на Марс или любой из спутников Юпитера или Сатурна.

7. Информационные материалы

Венера, будучи ближайшей к Земле планетой, означает, что время связи было бы значительно лучше в благоприятных условиях, чем на Марсе. Когда Венера находится ближе всего к Земле, передача сигнала туда и обратно займет всего от двух до пяти минут, а если бы Венера была чуть дальше, то все равно потребовалось бы всего около 8 минут, чтобы получить сообщение.

Хотя, с другой стороны, если бы Венера находилась по другую сторону Солнца, то те же самые сообщения шли бы около пятнадцати минут.

8. На Венере еще может быть жизнь

Венера долгое время считалась планетой, способной поддерживать жизнь. Но, как и причины, по которым люди космических агентств различных стран постоянно пропускают Венеру как объект потенциальных миссий, вполне возможно, что мы просто недостаточно творчески думаем о возможных местах, где могла бы развиться жизнь. И если для человека наиболее подходящее место для жизни находится в 50 километрах над поверхностью Венеры, то не может ли её атмосфера поддерживать какую-то воздушную жизнь?

Считается, что миллиарды лет назад на Венере были океаны жидкой воды и тектоника плит, как и на Земле. Если это действительно так, то вполне возможно, что на нашей так называемой сестринской планете когда-то возникла жизнь. Некоторые даже предполагают, что Венера могла быть очень похожа на Землю на протяжении большей части истории Солнечной системы.

Сегодня это не так. Но за последние два десятилетия мы обнаружили жизнь в таких местах на Земле, о существовании которых раньше и не подозревали. Экстремофилы вблизи океанических жерл и глубокая биомасса простых форм жизни, простирающаяся на девять километров под поверхностью Земли. Кто может сказать, что в атмосфере Венеры до сих пор не процветает жизнь? И если там есть жизнь, могут ли поселенцы, живущие в этой атмосфере, использовать эти организмы для своих собственных целей?

Интересно, что верхние слои атмосферы Венеры содержат таинственное вещество, поглощающее ультрафиолетовое излучение, и никто не знает, что это за вещество. Некоторые исследователи предположили, что это соединение может быть биологическим по происхождению, похожим по составу на солнцезащитный крем.

Как ни странно, 14 сентября 2020 года была опубликована научная статья, подробно описывающая наблюдения газа, известного как фосфин, в атмосфере Венеры. Самое интересное в этом газе то, что он рассматривался только как побочный продукт жизни. Так что несомненным, что фосфин на Венере производится какой-то формой жизни в плотной атмосфере планеты.

9. Небесные воздушные шары транспортные средства и никакого наддува не требуется

Исследовать Венеру будет так же легко, как запрыгнуть на корабль, сделанный из покрытых тефлоном воздушных шаров, и плыть по облакам. Поселенцы, покидающие безопасный небесный город, также не нуждались бы в герметичном скафандре по причинам, уже упомянутым выше.

Американское космическое агентство НАСА даже предлагает использовать плавающие зонды (которые используют воздушные шары) для изучения поверхности Венеры, безопасно путешествуя по штормовым ветрам. Эти аэростаты могут быть оснащены чрезвычайно чувствительными сейсмометрами для обнаружения сейсмической активности на поверхности планеты.

Большинство ученых сходятся во мнении, что прежде чем пытаться заселить Венеру, нам нужно узнать о ней побольше. Из четырех внутренних планет нашей Солнечной системы мы меньше всего знаем о Венере, и испытание этих воздушных шаров в верхних слоях атмосферы могло бы помочь проложить путь к потенциальному поселению.

10. Венеру проще терраформировать

На Венере наблюдается мощный парниковый эффект, благодаря своей густой, богатой углекислым газом атмосфере. Это самая горячая планета в Солнечной системе, хотя она всего лишь вторая от Солнца. Для терраформирования Венеры были предложены многие методы, как в научной фантастике, так и настоящими учеными. Например Карл Саган предложил использовать тип генетически модифицированных бактерий для преобразования углерода и расщепления его на органические молекулы (подобно тому, что может сделать электролиз), но это было расценено как непрактичное предложение, как только были обнаружены блуждающие облака серной кислоты.

В 1991 году британский ученый Пол Берч предложил использовать водород для бомбардировки атмосферы Венеры, производя графит и воду. Для этого потребовалось бы так много водорода, что его пришлось бы добывать из одного из газовых гигантов в нашей Солнечной системе, а человечество пока не настолько технологически развито.

Есть и другие предложения, но, возможно, самое практичное из них — это создать солнечный щит или солнечный парус, предназначенный для того, чтобы блокировать часть солнечного света от попадания в венерианскую атмосферу. Аналогичные предложения были сделаны и для того, чтобы помочь уменьшить последствия изменения климата на Земле.

Если поместить солнечный щит в точку Лагранжа L1 Венеры, он поможет постепенно охлаждать атмосферу. Такая тень также блокировала бы часть солнечного ветра. В результате этого произойдет замерзание углекислого газа в верхних слоях атмосферы. Затем сухой лед дождем обрушится на поверхность планеты.

Альтернативная идея заключается в размещении солнечных отражателей в атмосфере — скажем, на вершине нескольких очень больших плавающих городов-шаров? Даже если бы упомянутые отражатели не были построены на вершине гипотетического города-воздушного шара, венерианская атмосфера достаточно плотная, чтобы они могли плавать на поверхности облаков, почти не нуждаясь в человеческом обслуживании.

Эти методы не охладили бы Венеру сразу, мы говорим о временных масштабах на уровне поколений. Но поселенцы уже на Венере могли бы помочь запустить этот процесс и в конечном итоге сделать Венеру миром, достойным называться близнецом Земли.

Источник