|
Марсианские города могут быть построены изо льда
|
|
|
|
Путешествие на Марс, одна из заявленных президентом Дональдом Трампом целей для астронавтов НАСА, может оказаться легкой частью. Если астронавты захотят остаться на некоторое время после приземления, им нужно будет создать защитные среды обитания, которые позволят им спать, проводить исследования и оставаться здоровыми и вменяемыми. Теперь исследователи с научной точки зрения подтвердили творческую идею, которая может решить все эти проблемы: лед.
|
|
|
|
На поверхности Марса или вблизи нее находится более 5 миллионов кубических километров замерзшей воды, и, по прогнозам, под ней залегает гораздо больше запасов. Если лед на Красной планете окажется доступным, будущие астронавты смогут увидеть себя живущими в мире, похожем на диснеевский "Замороженный", сообщили ученые сегодня на ежегодном собрании Американского геофизического союза. С помощью различных упражнений по моделированию команда показала, что из этого материала можно сформировать хорошо изолированные, прочные конструкции, которые эффективно защищают землян от вредных солнечных лучей.
|
|
|
|
Это “очень интригующая идея”, - говорит Валентина Сумини, исследователь космической архитектуры из Массачусетского технологического института, которая не принимала участия в исследовании. Главным препятствием на пути внеземной колонизации является огромное количество рейсов, необходимых для транспортировки припасов с Земли, отмечает она. По ее словам, любой способ свести это к минимуму может ускорить заселение инопланетных миров.
|
|
|
|
|
|
|
Марс содержит два потенциальных строительных материала для обитания: лед и реголит, поверхностный слой пыли планеты и крошечные кусочки горных пород. Реголит не идеален, поскольку для получения таких элементов, как кремний и кислород, потребуется просеять огромные количества. Затем они нагревались до высоких температур и превращались в материалы, подобные стеклу, отмечает Робин Вордсворт, планетолог из Гарвардского университета. Поэтому его команда выбрала лед. "Наша собственная планета послужила источником вдохновения, - говорит Рафид Куаюм, бывший студент-старшекурсник Вордсворта, который руководил работой, а сейчас работает системным инженером в научно-исследовательском центре. - Исландия знаменита своими ледяными пещерами стального цвета, которые образовались, когда тепло Земли растопило ледяные реки, которые проложили себе путь наружу.
|
|
|
|
Вместо пещер ледяные места обитания, которые рассматриваются для Марса, традиционно моделируются в виде куполов, каждый площадью около 1 гектара с различными помещениями для жизни и ведения сельского хозяйства. Чтобы оценить практичность таких конструкций, Куаюм и его коллеги начали с математического моделирования роли льда в качестве изолятора, определив, что слой толщиной в несколько метров может повысить внутреннюю температуру примерно с -120°C — обычной для Марса — до -20°C. Его трудно назвать ароматным, но он достаточно холодный, чтобы лед оставался твердым.
|
|
|
|
Затем команда смоделировала структурные свойства льда, приняв во внимание предыдущую работу, в ходе которой было установлено, что добавление в лед органических материалов, таких как гидрогели — полимерные цепочки, богатые водой, - может повысить его устойчивость к нагрузкам и гибкость, которые являются важными строительными качествами. Ученые также проанализировали, как предотвратить рассеивание ледяных структур в атмосфере Марса из-за сублимации, когда твердое вещество переходит непосредственно в газ: они обнаружили, что добавление водостойкого покрытия сделало бы свое дело, хотя его, вероятно, пришлось бы доставлять с Земли.
|
|
|
|
Самое главное, исследователи смоделировали, как замерзшая вода будет отражать или пропускать солнечный свет, который получает Марс. Лед обладает важным преимуществом перед другими доступными материалами, такими как реголит: он в значительной степени блокирует ультрафиолетовые волны света, пропуская при этом видимые и инфракрасные. Это означает, что ледяные среды обитания будут защищать людей от разрушительного солнечного ионизирующего излучения, в то же время обеспечивая их светом и теплом, что необходимо для фотосинтеза и физического и психологического здоровья астронавтов.
|
|
|
|
Однако у ледяного города есть серьезные ограничения. Например, потребовались бы огромные объемы льда. Первоначальные расчеты исследователей показывают, что около 15 квадратных метров (размером с парковочное место) можно было бы обрабатывать в день, используя источник энергии, эквивалентный мощности Международной космической станции. Марс также часто подвергается пыльным бурям; пыль, оседающая на льду, может препятствовать его прозрачности и теплоизоляционным свойствам, отмечает Адомас Валантинас, ученый-планетолог из ETH Zurich, который изучал использование льда и пыли на Марсе, но не участвовал в новом анализе. А чтобы извлечь лед из земли, в первую очередь, потребуются буровые установки и другое наземное оборудование, говорит Сумини.
|
|
|
|
Тем не менее, “важно думать об освоении космоса в среднесрочной перспективе, а также о том, что мы собираемся делать в ближайшие несколько лет”, - говорит Вордсворт. Его команда представляет себе мир, в котором для переработки льда используется только отработанное тепло от солнечной или ядерной энергетики, уже построенной на поверхности для долгосрочного существования внеземных обществ.
|
|
|
|
Сумини считает, что марсианские жилища - это только одно из применений льда на планете. В ее собственных исследованиях в качестве примеров рассматривалось использование замороженной воды для поддержки гидропонного земледелия, а также выращивание клеток водорослей в качестве потенциальной пищи. Лед - это “действительно начало возможного продления нашей жизни на другой планете”, - говорит она.
|
|
|
|
Источник
|
