Марс превратят в научную лабораторию

Американские ученые из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли считают, что колонизировать другие планеты человечеству помогут уже существующие научно-инженерные технологии. Они подготовили об этом детальный доклад и опубликовали его в свежем номере издания Journal of the Royal Society Interface. Специалисты предлагают с помощью изготовить все необходимое для жизни людей прямо на поверхности Марса. Таким образом, можно будет свести до минимума объем транспортируемых грузов и существенно снизить стоимость экспедиций. По оценкам экспертов, для экспедиции на Марс продолжительностью 916 суток, при "правильном подходе" потребность в доставке топлива будет снижена на 56%, а в продовольственных запасах - на 38%.

Как получить топливо

При полете на Марс необходимо транспортировать тонны запчастей, продуктов, воды, топлива и кислорода. А ведь еще столько же потребуется, чтобы вернуться обратно на Землю. Соответственно, инициаторы колонизации Марса вместе с учеными, инженерами и биологами делают все возможное, чтобы корабль обеспечивал себя всем необходимым. 

Специалисты из Национальной лаборатории имени Лоуренса пришли к выводу, что основой для биологического синтеза топлива могут служить все отходы жизнедеятельности экипажа, а также ресурсы самой планеты. В частности, по словам старшего  автора исследования Лаборатории имени Лоуренса Адама Аркина, Марс богат азотом и углекислым газом, с их помощью можно производить метан.

Уже есть и метановый двигатель, сконструированный и испытанный подрядчиком NASA - компанией Alliant Techsystems/XCOR Aerospace. Если данная технология пройдет успешные испытания, метановые двигатели откроют дверь в освоение глубокого космоса. Производство метана возможно посредством процесса Сабатье. Такая реакция проходит между углекислым газом и водородом при нагревании, а ее продукты - метан и вода. Марсианская атмосфера в избытке содержит углекислый газ, а также небольшие объемы водорода.

Кстати, есть в космосе метан и в чистом виде. Недавно его обнаружили на Марсе, причем в самых разных частях планеты. Полученные данные свидетельствуют о том, что Марс производит около 270 тонн метана в год. Чем дальше путешествие в Солнечной системе, тем легче найти запасы метана. На спутнике Сатурна - Титане, обнаружено огромное количество   жидкого метана - спутник весь покрыт метановыми реками и озерами. Метан содержат атмосферы Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, а Плутон имеет на поверхности запасы замороженного метана. Так вот, если заправлять корабль метаном на других планетах, стоимость межпланетных перелетов можно снизить более чем на 50%.

Генератор кислорода

Уже решена и проблема обеспечения космических миссий кислородом - для поддержания жизни и питания корабля. Специалисты NASA совместно с учеными из Массачусетского технологического института разработали систему MOXIE (Mars OXygen In situ resource utilization Experiment), которая будет использоваться при полете на Марс в  2020 года. На реализацию этой миссии правительство США выделит $1,9 млрд.

"Когда мы отправим людей на Марс, нам необходимо обеспечить их безопасное возвращение, а для этого нужна ракета, которая поможет подняться с поверхности. На это уйдет одна из наибольших частей бюджета, выделенного на миссию. Если удастся научиться производить кислород прямо на Марсе, это снизит затраты минимум вдвое", - говорит Майкл Хехт из Массачусетского технологического института. 

Технология MOXIE основана на том, что марсианская атмосфера, хоть и является разреженной, на 96% состоит из углекислого газа, а значит, она может стать потенциальным источником кислорода для будущих исследований. Принцип действия установки MOXIE основан на реакции твердооксидного электролиза, при которой электричество используется для разделения углекислого газа на кислород и углерод. 

Еда из пинтера

Подсчитано, что для полета на Марс астронавты должны взять с собой около 10 тонн продовольствия. Но это количество можно существенно уменьшить, если использовать фотосинтезирующие бактерии. С их помощью экспедиция быстро наладит небольшое сельскохозяйственное производство, способное частично обеспечить людей растительной пищей.

Более простая технология получения продуктов питания - 3D печать, на которую возлагаются большие надежды. В конце ноября этого года представители космического агентства NASA успешно испытали на МКС новый пищевой принтер 3D Print project от компании Made in Space.

Уже в 2015 году планирует отправить на МКС 3D-принтер POP3D Европейское космическое агентство. POP3D использует для печати биоразлагаемые материалы и безвредный пластик.

На 3D принтерах можно будет также печатать жилье и все необходимые предметы обихода. По прибытии к месту назначения люди смогут синтезировать материал, из которого с помощью 3D печати воссоздадут все, что угодно. Таким образом существенно снизится массу грузов, которые необходимо будет доставлять в космос.

Астронавты не понадобятся

Будут печатать на трехмерных принтерах в условиях космоса не только все необходимое для человека, но и самого человека. Главный инженер проекта Curiosity в Лаборатории реактивных двигателей NASA Адам Штелцнер предположил, что первыми колонистами могут стать люди, напечатанные на 3D-принтерах. Можно заложить генетический код человека в геном бактерий и отправить их в космос для последующей печати. Ученые подтвердили практическую возможность встроить в ДНК микроорганизмов фрагменты человеческого генома. К тому же, как известно, бактерии прекрасно переносят космические полеты.

Таким образом, микроорганизмы станут носителями информации, содержащей генетический код человека, подобно тому, как отправляют файлы через интернет. "На Земле мы уже смогли воссоздать ткани и органы человека, - говорит Штелцнер. - С развитием биоинженерии, генетики и 3D-печати создание живого организма на других планетах станет обычной практикой". Специалисты уверены, что использовать для колонизации других планет 3D-клонов куда безопаснее, чем организовывать космическое путешествие, исход которого на самом деле непредсказуем. 

Хотя все упомянутые технологии выглядят как идеи фантастических романов, они вполне реальны и базируются на уже существующих научных разработках. Именно такие разработки в ближайшем будущем сделают возможными не только длительные межпланетные пилотируемые полеты, но и основание на других планетах, в том числе на Марсе, обитаемых станций.