Марс

Марс... Четвётрая планета от Солнца... Таинственная красная планета. Планета земной группы. Первый и пока единственно возможный вариант для колонизации. Про планету написано колоссальное количетсво научных трудов, исследования продолжаются с первых попыток с 1960 года, ещё раньше, чем человек полетел в космос. Статья повествует о будущей колонизации этой планеты людьми.

Дальше >>>>

Многие считают, что колонизация космоса — неизбежный шаг для будущего человечества. Марс является центром внимания как разнообразных предположений, так и серьёзных исследований в плане возможных колоний.

Марс — планета, путешествие к которой с Земли требует наименьших энергетических затрат, если не считать Венеры. Путешествие по самой экономичной полуэллиптической орбите требует около 9 месяцев полёта; с повышением начальной скорости время полёта быстро сокращается, поскольку уменьшается и длина траектории.


Сходство с Землёй
Марсианский день, составляющий 24 часа 39 минут 35,244 секунды, очень близок к земному.
Площадь поверхности Марса составляет 28,4 % земной — чуть меньше площади суши на Земле (которая составляет 29,2 % от всей земной поверхности).
Наклон оси Марса к плоскости эклиптики составляет 25,19°, а земной — 23,44°. В результате этого на Марсе, как на Земле, есть смена времён года, хотя она и происходит почти в два раза дольше, поскольку марсианский год в 1,88 раза длиннее земного. Северный полюс на Марсе указывает на созвездие Лебедя, а не на Малую Медведицу.
У Марса есть атмосфера. Несмотря на то, что её плотность составляет всего 0,7 % земной, она даёт некоторую защиту от солнечной и космической радиации, а также была успешно использована для аэродинамического торможения космического летательного аппарата.
Недавние исследования НАСА подтвердили наличие воды на Марсе. Таким образом, на Марсе, похоже, достаточно условий, необходимых для поддержания жизни.

Различия
Сила тяжести на Марсе в три раза меньше, чем на Земле. До сих пор неизвестно, достаточно ли этого, чтобы избежать проблем, связанных с невесомостью.
Температура поверхности Марса гораздо ниже земной. Максимальная отметка составляет +20 °C (в полдень, летом на экваторе), минимальная — −123 °C (зимой на полюсах).
На поверхности Марса нет воды в жидком агрегатном состоянии.
В силу того, что Марс отстоит дальше от Солнца, количество достигающей его поверхности солнечной энергии примерно вдвое меньше, чем на Земле.
Орбита Марса имеет больший эксцентриситет, что увеличивает годовые колебания температуры и количества солнечной энергии.
Атмосферное давление на Марсе слишком мало, чтобы люди могли выжить без пневмокостюма. Жилые помещения на Марсе придётся оборудовать автоклавами, наподобие устанавливаемых на космических кораблях, которые могли бы поддерживать земное атмосферное давление.
Марсианская атмосфера состоит в основном из углекислого газа (95 %). Поэтому, несмотря на ее малую плотность, парциальное давление CO2 на поверхности Марса в 52 раза больше чем на Земле, что, возможно, позволит поддерживать растительность.
У Марса есть два естественных спутника, Фобос и Деймос. Они гораздо меньше и ближе к планете, чем Луна к Земле. Эти спутники могут оказаться полезными при проверке средств колонизации астероидов.

Пригодность для освоения
Без защитного снаряжения человек не сможет выжить на поверхности Марса больше минуты. Тем не менее, по сравнению с испепеляющей жарой на Меркурии и Венере, смертельным холодом внешних планет или полным вакуумом Луны и астероидов, условия на Марсе гораздо пригоднее для освоения. На Земле есть такие разведанные человеком места, в которых природные условия во многом похожи на марсианские. Атмосферное давление на высоте 34 668 метров — рекордная по высоте точка, которой достиг воздушный шар с командой на борту (май 1961 г.) — примерно соответствует давлению на поверхности Марса. Крайне низкие температуры в Арктике и Антарктиде сравнимы даже с самыми низкими температурами на Марсе. Также на Земле есть пустыни, схожие по виду с марсианским ландшафтом.

Радиация
Магнитное поле Марса слабее земного примерно в 800 раз. Вместе с разрежённой атмосферой, это увеличивает количество достигающего его поверхности ионизирующего излучения. Радиационные измерения, проведённые американским беспилотным космическим аппаратом The Mars Odyssey показали, что радиационный фон на орбите Марса в 2,2 раза превышает радиационный фон на Международной космической станции. Средняя доза составила примерно 220 миллирада в день (2,2 милигрея в день или 0,8 грея в год). Объём облучения, полученного в результате пребывания в таком фоне на протяжении трёх лет, приближается к установленным пределам безопасности для космонавтов. На поверхности Марса радиационный фон будет, скорее всего, несколько ниже и может значительно изменяться в зависимости от местности, высоты и локальных магнитных полей. Жилые и рабочие помещения можно будет экранировать с помощью марсианского грунта, сильно понижая степень облучения людей во время их пребывания внутри комплекса.

Периодические солнечные протонные события (СПС) создают гораздо более высокие дозы облучения. Космонавтов на Марсе можно предупреждать о СПС сенсорами, находящимися ближе к Солнцу, чтобы они могли укрыться во время этих событий. Некоторые СПС, не замеченные околоземными датчиками, были засечены электроникой The Mars Odyssey с орбиты Марса, что позволяет сделать предположение о направленности СПС. Из этого предположения можно сделать вывод о необходимости сети детекторов вокруг Солнца для обеспечения своевременного обнаружения всех опасных для Марса СПС.


Связь с Землёй
Задержка сигналов от Марса к Земле, обусловленная конечностью скорости света, исчисляется минутами. Световой сигнал будет идти от Марса до Земли от 3 до 22 минут в зависимости от расположения Марса и Земли в момент подачи сигнала. Однако, использование электромагнитных волн (в т.ч. световых) не дает возможности поддерживать связь с Землей напрямую (без спутника ретрансляции), когда планеты находятся в противоположных точках орбит относительно Солнца.


Критика
Помимо основных аргументов критики идеи колонизации космоса человеком, имеются и возражения, специфичные для Марса:

У некоторых вызывает беспокойство факт возможного «загрязнения» планеты земными формами жизни. Вопрос о существовании (в настоящее время или в прошлом) жизни на Марсе до сих пор не решён.
Существует мнение, что исследование Марса было бы экономичнее провести с использованием роботов. Но эта идея не исключает возможности дальнейшей колонизации.
Многие предлагают Луну в качестве более логичного места для основания первой внеземной колонии. В дальнейшем эта база может быть использована для проведения экспедиций на Марс с участием человека.
В качестве одного из основных аргументов против колонизации Марса приводится довод о его чрезвычайно малом ресурсе ключевых элементов, необходимых для жизни (в первую очередь это водород, азот, углерод).
Слишком низкая температура поверхности Марса и низкое давление атмосферы заставляет искать выход в инновационных проектах систем жизнеобеспечения. Но, поскольку на земной поверхности не встречаются условия, сколько-нибудь близкие к марсианским, то проверить их экспериментально не представляется возможным. Это, в некотором отношении, ставит под сомнение практическую ценность большинства из них.
Также не изучено долгосрочное влияние марсианской силы тяжести на людей (все опыты проводились либо в среде с земным притяжением, либо в невесомости). Степень влияния гравитации на здоровье людей при её изменении от невесомости до 1g не изучена. На земной орбите предполагается провести эксперимент («Mars Gravity Biosatellite») на мышах с целью исследования влияния марсианской (0,38g) силы притяжения на жизненный цикл млекопитающих.
Вторая космическая скорость Марса — 5 км/сек — довольно высока. Это повышает затраты на межпланетное перемещение грузов и затрудняет достижение уровня безубыточности колонии за счёт экспорта материалов.
Вызывает опасение также и психологический фактор. Длительность перелета на Марс и дальнейшая жизнь людей в замкнутом пространстве на нём могут стать серьёзными препятствиями на пути освоения планеты.
Некоторые другие сложности колонизации Марса вытекают из существенных отличий этой планеты от Земли.

Забавно. Вот чего никак не ожидал встретить на форуме, так это развернутой справки по вопросам колонизации Марса. Если не секрет, откуда подчерпнута эта информация, и какое отношение к данной проблеме имеете Вы, уважаемый Мастер? Спрашиваю преимущественно из любопытства, хотя... Кто его знает?

В свою очередь, могу поделиться своими соображениями. Не претендую на авторитетность, потому что не так давно начал заниматься космическими разработками на профессиональном уровне. Тем не менее.

Основная проблема: колоссальные затраты горючего. Чтобы доставить 100 кг груза на нижнюю орбиту надо сжечь около 1 тонны. Для того, чтобы достичь второй космической, тонны 3, чтобы вывести на орбиту вокруг Марса тонн 20, чтобы посадить на Марс (даже с учетом атмосферы) тонн 50.

И это только для того чтобы перевести 1-го человека без еды, питья, воздуха, и всей инфраструктуры его окружающей. Для круглого счета думаю, что надо исходить из расчетов 1000 тонн горючего на одно место. И еще надо будет придумать, как производить продовольствие в условиях Марса.

Нет, думаю базы на Марсе будут. С малым экипажем, но будут. Преимущественно роботы будут осуществлять исследования. А люди будут на случай непредвиденных ситуаций. В колонизацию же Марса при современном уровне ракетно-космической техники верить не приходится.

Профессор ты наш))

О гравитационном даже не мечтай, это фантик пустой. Фотонный идеологически допустим, но пока даже непонятно, как подступиться. Над ионным сам голову время от времени ломаю. Вроде идеологически все понятно, а технического решения нет.

С тем же успехом можно надеяться на Бога. Типа, он наши корабли отнесет на край Вселенной, а потом вернет обратно. Голословные фантазии в науке предположениями (гипотезами) не называются. Да и нет у гравитации природы, это базовое явление. Изучать его бессмысленно, как мне кажется. Нет можно, конечно, и скорость света изучать...

Как же она не имеет природу, когда гравитационная сила это притяжение между любыми двумя телами, которые (силы) пропорциональны массе тел и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними. Так что она имеет природу, потому как возникает между телами.
Это не фантазии - теория, на самом деле одна из насущных проблем науки. Началось всё ещё с Ньютона, который в математической форме дал законы тяготения и сил инерции. Затем Эйнштейн сделал следующий шаг - представил гравитацию в виде искривления пустого пространства около тяготеющих масс, а инерцию как эквивалент гравитации. Гравитация имеет природу хотябы потому, что повязана напрямую со многими процессами взаимодействия тел во Вселенной и она не более фантастична, чем антивещество и тёмная материя...

Замечательный пассаж, особенно концовка

Гравитация вообще не фантастична, она суть свойство физического пространства, в котором мы живем. Просто выяснять ее природу бессмысленно настолько же, насколько бесполезно пытаться расколоть электрон и искать кварки. Электрон - минимальное устойчивое возмущение пространства.

А вот антивещество и темная материя - чистой воды фантастика. Их никто не видел, не нюхал и не щупал. Они родились в чьем-то воображении, там же и умрут, когда придет время понимания миростроения.

И последнее. Гравитация или инерция не связаны с процессами взаимодействия, они являются внешним проявлением законов взаимодействия.

Почти все правильно, но только лишь почти. Не задумывались, почему физика почти с начала 20-го века топчется на месте? Потому что зашла в тупик. Двумя ошибочными толкованиями, твердо вошедшими в парадигму, загнала себя в бутылку (теорией относительности и квантовой механикой).

Вот вы говорите о 4-х фундаментальных взаимодействиях, даже не понимая, что сложили разнородные понятия: два поля дальнодействующих (гравитационное и электромагнитное) с двумя близкодействующими (сильное и слабое). У вас даже не вздрогнуло внутри ничего, Хотя взаимодействие-то на самом деле одно (совокупное). Если вы хотите разложить его на составляющие (условно), так разложите на однородные. Хотя, если серьезно, сам термин "взаимодействие" не вполне корректен. Необходимо говорить о нелинейной интерференции устойчивых возмущений.

Согласен, с антивеществом и темной материей я слегка увлекся, объявив их фантастикой. Просто решил, что вы имеете в виду "истинное антивещество", у которого масса отрицательная. Вот эта гипотеза фантастична. А позитрон никаким реальным "анти" веществом не является, просто электромагнитное возмущение другого знака.

Что же касается темной материи, это тоже крайне неудачный термин. Впрочем, астрофизики любят звонкие, бессмысленные названия, типа сверхновой.

Насчет уровня наших знаний я с вами не соглашусь. Мы знаем уже очень много. Для того чтобы понять, как устроен наш мир, необходимо лишь убрать противоречия и снять шоры. Практически все известные нам законы являются следствием одного, главного, закона. Ближе всего к его форме подобралось уравнение физической оптики. В нем не хватает только нелинейного члена. А все частицы, как стабильные, так и квазистабильные являются собственными функциями оператора эволюции физического пространства.

Обе теории работают в определенных рамках, я говорю об ошибочном философском толковании. Суть теорий составляет не модель, а интерпретация понятий. Один только дуализм разрушает всю современную концепцию физики. В реальном физическом мире нет места дуализму, это все равно что приписать сознание атому или ввести понятие Бога.

Официальных альтернатив нет, потому я и говорю про тупик. Но очень многие физики, даже не занимающиеся глобальными теориями, понимают ограниченность современной парадигмы. Те же, кто интересовался, пришли к ряду выводов, но кто им даст сегодня опубликовать статью о том, что Эйнштейн в этом вопросе не прав. Тупики обычно обусловлены догматизмом и кумиризацией.

Как вы себе представляете деление взаимодействия на составляющие? Только ментально. Это на рисунке можно нарисовать несколько сил и найти сумму векторов. И то, только в том случае, если объект точечный или хотя бы сохраняет форму. Вот тут и возникает заковыка. Ведь даже по признаваемой вами теории относительности при изменении скорости должно меняться сжатие объектов в направлении движения.

Большинство классических законов описывают взаимодействие в статике, а оно принципиально динамично. Что касается ядерной физики, то там взаимодействуют уже не крылья возмущений (линейная часть), а их ядра. Другими словами, мы знаем форму гравитационного и электромагнитного поля на макрорасстояниях, а кто вам сказал, что она такова же на ядерных дистанциях. И не надо без необходимости множить сущности, болтая о сильных или слабых взаимодействиях. Когда напишите для них закон а-ля закон Кулона, приходите, проверим. А так, это пустое сотрясение воздуха, как с кварками.

Теперь про антивещество. Характерным признаком вещества является не заряд, а масса. Следовательно, у антивещества должна быть отрицательная масса. А позитрон по сути является электроном другой полярности, то бишь антизаряженная частица. Масса у него положительная, как и у электрона.

Да, терминология официальная, физики - тоже люди, им тоже хочется денег, им приходится порою выдувать мыльные пузыри, чтобы привлечь к себе внимание. Примеров ловкачей немало, и я их даже не осуждаю.

Вселенная живет не по законам, а по Закону. Одному. Так же, как не может быть много взаимодействий. Другими словами, Бога нет, некому решать, где и когда будет действовать один закон, а где другой. К форме Закона мы подобрались очень близко. Из уравнения физической оптики легко выводятся гравитационное и электромагнитное взаимодействия. Но для образования устойчивых возмущений в него необходимо добавить нелинейный член, форма которого пока мне неизвестна. Допускаю, что кто-то уже может знать ее. Само уравнение записывается примитивно, и в этом его сила: Вторая производная по времени от возмущения равна лапласиану возмущения на скорость света в квадрате. Так что, мы достаточно близки к ответу, но... Сколько времени потребует последний шаг, не знаю...

Верь, я не против, просто в науке эта гипотеза бесперспективна, и большинство ученых - материалисты. Я не атеист, а православный неверующий. Чей закон? Не знаю. Всеобщий. Мира. Он был всегда и всегда будет. Никто ничего не создавал. Для физика это просто. А простого человека бесконечность пугает. Вот он и ищет, в кого бы поверить. Я верю в человека, мне хватает. А традиции и мораль я чту православные.