Курс на Марс. Самый реалистичный проект полета к Красной планете

Если учесть затраты на межпланетную транспортировку, станет очевидно, что, если большое человеческое общество будет когда-нибудь жить на других планетах, еду ему придется выращивать самостоятельно. В этом отношении Марс обладает огромным преимуществом по сравнению с нашей Луной и любым другим известным небесным телом (кроме Земли). Все четыре основных элемента органических соединений – водород, углерод, азот и кислород – легко доступны на Марсе. Есть мнение, что соединения углерода, вероятно, есть на астероидах; лунным зондам недавно удалось получить некоторые доказательства того, что в постоянно затененных южных областях естественного спутника Земли могут быть отложения льда. Но эти аргументы не относятся к делу, потому что самая большая проблема с Луной и со всеми другими безвоздушными космическими телами и искусственными свободно парящими в космосе колониями (вроде тех, что были предложены Джерардом О'Нилом [35]), состоит в том, что солнечный свет там недоступен в пригодной для выращивания сельскохозяйственных культур форме. Это чрезвычайно важно, но недостаточно хорошо осознано. Растениям требуются огромное количество энергии, которая может поступать только с солнечным светом. Например, один квадратный километр пахотных земель на Земле в полдень получает посредством солнечного света 1000 МВт – это сравнимо с потреблением американского города-миллионника. Иными словами, для того чтобы вырастить под искусственным светом столько сельскохозяйственной продукции, сколько производит в год крошечный Сальвадор, энергии не хватит у всех электростанции Земли, взятых в совокупности. Растения могут пережить уменьшение светового потока приблизительно в пять раз по сравнению с земными нормами, но получить урожай в сколько-нибудь значимом объеме уже не выйдет.

Проблема с использованием на Луне или в космосе естественного солнечного света заключается в том, что там он не экранируется никакой атмосферой (на Луне есть и еще одна трудноразрешимая проблема: двадцативосьмидневный суточный цикл, совершенно не приемлемый для земных растений). Солнечные вспышки губительны для жизни. Для того чтобы успешно выращивать сельскохозяйственные культуры в таких условиях, стены парника придется изготовить из стекла толщиной 10 сантиметров – что сделает использование значительных сельскохозяйственных площадей неприемлемо дорогим. Отражатели и другие направляющие свет устройства не решат эту проблему, если только не покрыть ими площадь, сравнимую с площадью засеянных участков.

Атмосфера Марса, напротив, достаточно плотная, чтобы защитить от солнечных вспышек культуры, выращиваемые на поверхности. На Марсе, как мы видели, легко можно развернуть большие надувные теплицы, защитить их геодезическими куполами и тем самым быстро подготовить огромные площади для сельскохозяйственных нужд. Тамошний уровень освещенности, составляющий 43 % от такового на Земле, достаточен для фотосинтеза, который, кстати, можно ускорить, если заполнить купола газовой смесью с большей концентрацией двуокиси углерода, нежели на Земле.

Мы уже знаем, что для того, чтобы поддерживать в жилом помещении диаметром 50 метров давление до 5 фунтов на квадратный дюйм, понадобится упрочненная кевларовая ткань для купола толщиной в 1 миллиметр. Однако растениям требуется лишь 0,7 фунта на квадратный дюйм, или 50 мбар, атмосферного давления смеси из 20 мбар азота, 20 мбар кислорода, 6 мбар паров воды и менее 1 мбар диоксида углерода. Если 50-миллиметровый купол будет использоваться только в качестве теплицы, нам хватит ткани толщиной всего 0,2 миллиметра. Такой купол, занимающий около 2000 квадратных метров (половину акра) пахотных земель, потребует ткани массой порядка одной тонны, но щит из оргстекла для такого купола по-прежнему будет иметь массу 4 тонны.

Массу плексигласового щита, закрывающего геодезический купол, можно уменьшить почти вдвое, если верхнюю полусферу сделать в форме линзы вместо традиционной. Такой купол легче возводить, поскольку его высота меньше. Также значительно сократится время, за которое сельскохозяйственные культуры наполнят кислородом атмосферу купола.