В ближайшем будущем у человечества есть хорошие шансы расширить свое присутствие за пределами Земли, включая создание инфраструктуры на низкой околоземной орбите (НОО), на поверхности (и на орбите) Луны и на Марсе. Это создает множество проблем, поскольку жизнь в космосе и на других небесных телах влечет за собой всевозможные потенциальные риски и опасности для здоровья, не последними из которых являются радиация и длительное воздействие низкой гравитации.
Эти проблемы требуют новаторских решений; и за многие годы их было предложено несколько! Хорошим примером является концепция доктора Пекки Янхунена по созданию мегаспутникового поселения на орбите Цереры, крупнейшего астероида в Главном поясе. Это поселение обеспечит искусственную гравитацию для своих жителей, в то время как местные ресурсы позволят создать замкнутую экосистему внутри, что фактически приведет к «терраформированию» космического поселения.
Доктор Янхунен - физик-теоретик из Хельсинки, Финляндия, - не новичок в передовых концепциях. Помимо того, что он руководит исследованиями в Финском метеорологическом институте, он является приглашенным профессором в Университете Тату и старшим техническим советником компании Aurora Propulsion Technologies, где он руководит коммерческой разработкой электрического паруса для солнечного ветра (Electric Solar Wind Sail, E-sail), концепцию которого он предложил еще в 2006 году.
Статья, описывающая его идею, недавно появилась в сети и была отправлена для публикации в научный журнал Elsevier. Эту концепцию доктор Янхунен описал для издания Universe Today как «Терраформирование с точки зрения пользователя: создание искусственной среды вблизи Цереры и из ее материалов, которая способна разрастаться до такого же и даже большего количества населения, чем есть сегодня на Земле».
Вращающиеся космические среды обитания - это проверенное временем предложение и хорошая альтернатива (или дополнение) местам обитания на других небесных телах. Первый исторический пример этой идеи был приведен в книге Константина Циолковского 1903 года «Вне Земли», в которой он описал роторную станцию в космосе, которая могла вращаться для создания искусственной гравитации.
За этим последовало усовершенствованное предложение Германа Потоника в «Проблеме космических путешествий» (1929), Колесо фон Брауна (1952) и революционное предложение Джерарда К. О'Нила в «Высоких рубежах: человеческие колонии в космосе» (1976), описывающее вращающийся цилиндр в космосе – также известный как цилиндр О’Нила. Однако все эти концепции предназначались для станций на низкой околоземной орбите (НОО) или в точке Лагранжа Земля-Солнце.
Как считает доктор Янхунен, созвездие мегаспутников на орбите Цереры могло бы использовать местные ресурсы для создания условий, подобных Земле:
«Они обеспечивают земную гравитацию 1g, которая необходима для здоровья человека, особенно для того, чтобы дети вырастали здоровыми с полностью развитыми мышцами и костями во взрослом возрасте. У Цереры есть азот для создания атмосферы [среды] обитания, и она достаточно велика, чтобы обеспечить почти неограниченные ресурсы. В то же время она достаточно мала, чтобы ее сила тяжести была довольно слабой, поэтому подъем материалов с поверхности обходился бы дешево» (цитируется по тексту электронного письма в адрес Universe Today)
Согласно его исследованию, поселение мегаспутников будет состоять из вращающихся сред обитания, закрепленных на дискообразной раме через пассивные магнитные подшипники. Это позволит имитировать гравитацию в среде обитания, упростит перемещение внутри поселения и обеспечит низкую плотность населения.
По оценкам доктора Янхунена, плотность населения можно было бы поддерживать на уровне 500 человек на квадратный километр(190 человек на квадратную милю), тогда как в таких местах, как Манхэттен и Мумбаи, плотность населения составляет примерно 27 500 и 32 303 человека на квадратный километр соответственно. Первоначально поселок будет оборудован грунтом глубиной 1,5 м (~5 футов), который может быть углублен до 4 м (~13 футов).
Это позволит создать зеленые насаждения с садами и деревьями, которые будут производить кислород для поселения и очищать атмосферу от СО2 (а также обеспечить дополнительную защиту от радиации). Точно так же известно, что Церера имеет обильные запасы солей аммиака на своей поверхности (особенно в окресностях ярких пятен в кратере Оккатора), которые можно доставлять в поселение и преобразовать в азот для использования в качестве буферного газа.
Плоские и параболические зеркала, расположенные вокруг опорной рамы конструкции, будут направлять концентрированный солнечный свет на среду обитания, обеспечивая освещение и позволяя осуществляться фотосинтезу. Хотя создание такого поселения сопряжено с множеством технических проблем и потребует огромных затрат ресурсов, на самом деле во многих отношениях это будет проще, чем колонизировать Луну или Марс.
Несмотря на большую удаленность от Земли, преимущества создания среды обитания на орбите Цереры в сравнении с терраформированием Луны или Марса весьма существенные, а сложности по мнению д-ра Янхунена вполне преодолимы:
«В некоторых аспектах проще (нет необходимости в посадке на планету, нет пыльных бурь, нет долгой ночи). Во всех случаях основная проблема, вероятно, заключается в том, чтобы развернуть промышленное производство в удаленном месте - нужна робототехника и искусственный интеллект, но в целом они появляются сейчас».
Но, пожалуй, самым захватывающим аспектом этого предложения является тот факт, что он позволяет реально задействовать космический лифт! В контексте Земли такая конструкция пока остается весьма непрактичной (а также чрезвычайно дорогой), потому что гравитация Земли (9,8 м/с2, или 1g) накладывает серьезные ограничения на освоение космоса. Короче говоря, ракета должна достичь второй космической скорости 11,186 км/с (40 270 км/ч), чтобы преодолеть земное притяжение.
На Церере, однако, сила тяжести в несколько раз меньше, чем на Земле - 0,28 м/с2 (менее 3% от земной), что дает скорость разгона всего 510 метров в секунду (1836 км/ч). В сочетании с быстрым вращением космический лифт становится вполне осуществим и будет стоить дешево (по сравнению с транспортировкой их из других мест).
Кроме того, подобное поселение также полезно для исследования (и колонизации) внешней Солнечной системы. С большим населением и инфраструктурой вокруг Цереры, корабли, направляющиеся к Юпитеру, Сатурну и далее, будут иметь точки остановки для дозаправки и обеспечения припасов. Потенциальные пункты назначения для колоний могут включать Галилеевы луны, спутники Сатурна или орбитальные места обитания в обеих системах.
Это предоставит человечеству доступ к богатым ресурсам этих систем и откроет дорогу в век пост-дефицита. Между тем, это искусственное мегасозвездие вокруг Цереры обеспечит земную среду существования для значительной части населения Главного пояса астероидов, которую можно будет увеличивать в размерах, чтобы создать дополнительное пространство для гораздо большего числа людей. Как замечает доктор Янхунен:
«Мегаспутник Цереры может масштабироваться до сотен миллиардов людей, наверное, так что его хватит хотя бы на несколько столетий. Обсуждать будущее за пределами этого сложно, но в целом, распространение во многих местах - это то, чем обычно и занимается жизнь. С другой стороны, людям нравится жить во взаимосвязанном мире, к отдельным частям которого можно добраться, путешествуя».
По сути, концепция доктора Янхунена представляет собой сочетание космического строительства и использования ресурсов на месте (in-situ resource utilization, ISRU) с некоторыми ключевыми элементами терраформирования. Конечным результатом этого является проект масштабируемого поселения, которое могло бы позволить людям колонизировать непригодные для проживания части Солнечной системы. Когда речь идет о будущем человечества в космосе, очевидны как проблемы, так и выгоды.
Чтобы получить эти выгоды, нам нужно проявить огромную изобретательность и быть готовыми к новым свершениям!
