Kosmoso kolonizacija: kokias problemas teks spręsti Mėnulyje ir Marse

Kaip nuskristi ir grįžti?

Mėnulis

Mėnulis yra gana arti, tad kelionė nekeltų ypatingų sunkumų. Pavyzdžiui, „Apollo 11", pirmoji ekspedicija į Mėnulį su išsilaipinimu truko 9 dienas, o nuskristi į Mėnulį prireikė mažiau kaip 4 parų.

Per trumpą skrydį astronautai negavo didelių radiacijos dozių. Maiklas Kolinzas (Michael Collins) liko laive Mėnulio orbitoje, o Nilas Armstrongas (Neil Armstrong) ir Edvinas Oldrinas (Edwin Aldrin) nusileido ant Žemės palydovo paviršiaus.

Kadangi gravitacija Mėnulyje siekia tik 17 proc. Žemės gravitacijos, nuleidžiamasis modulis galėjo pakilti su kuro atsargomis, atsigabentomis iš Žemės.

Marsas

Skrydis į Marsą į vieną pusę truks pusę metų. Visą tą laiką kosmonautus veiks kosminė spinduliuotė. Kokią dozę jie gaus ir kaip ji pakenks sveikatai - sudėtingas klausimas.

Kai kuriais vertinimais skrydis ten ir atgal kosmonautams atsieis 0,7 siverto vien dėl įelektrintų dalelių, atskriejančių iš Galaktikos platybių.

Jeigu tuo metu įvyks Saulės žybsnis ir bus išmesta daug aukštos energijos dalelių, dozė bus dar didesnė. Iš esmės niekas nežino, ar žmogus galėtų nuskristi iki Marso ir grįžti sveikas.

Išskridimas iš Marso - dar viena problema. Gravitacija, lygi 38 proc. žemiškosios - gan rimta kliūtis. Kol kas nė vienas aparatas net nebandė grįžti iš Raudonosios planetos. Į Marsą iš pradžių reikia nugabenti kuro atsargų, o jau paskui - žmones.

Pavojai nusileidus

Mėnulis

Mėnulyje nėra atmosferos, o para trunka 29 kartus ilgiau negu Žemėje. Todėl per dieną Mėnulio paviršius pusiaujo srityje spėja įkaisti iki plius 130 laipsnių C, o naktį atšąla iki minus 170 laipsnių C.

Dar vienas pavojus - jonizuojančioji spinduliuotė. Žmogus su skafandru ant Mėnulio paviršiaus per parą gaus 1,4 milisiverto (mSv) dozę. Tai beveik dukart daugiau negu gauna kosmonautas TKS.

Mėnulyje vaikštinėjantis kolonistas greičiau negu per 4 paras sukaups 5 mSv - didžiausią leistiną metinę visų rūšių „švitinamųjų" tyrimų dozę, pavyzdžiui, fluorografijos. Todėl Mėnulyje įrengta bazė būtinai turi apsaugoti nuo radiacijos.

Marsas

Marso atmosferoje nėra deguonies. Be to, Raudonojoje planetoje yra šalta. Net ties pusiauju vasaros vidurdienį „oras" labai retai sušyla iki nulio laipsnių, o vidutinė metinė temperatūra yra žemesnė kaip minus 40 laipsnių C.

Marso dirva yra prisigėrusi nuodingų perchloratų, taigi auginti joje bulves, kaip filme „Marsietis", neišeis. Pagal radiacijos lygį Marsas prilygsta TKS: reta vietos atmosfera šiek tiek apsaugo nuo spinduliuotės.

Iš ko statyti bazę?

Padėtis Mėnulyje ir Marse yra daugmaž panaši. Daug statybinių medžiagų iš Žemės neatsigabensi, o sienos turi būti storos, kad apsaugotų nuo kosminės spinduliuotės.

Protingiausia būtų bazę kurti oloje. Iš orbitos darytose Mėnulio ir Marso nuotraukose matyti kažkas panašaus į olas, bet nė vienas kosminis aparatas jų iki šiol netyrinėjo.

Jeigu natūralios ertmės nepavyks aptikti, galima iškasti dirbtinę. Dar vienas variantas - pastatyti bazę iš plonos tvirtos medžiagos ir iš viršaus užpilti gruntu.

Dėl silpnos gravitacijos konstrukcija svorį atlaikys. Net įkurdinus bazę oloje, prireiks medžiagos vidinėms sienoms. Ja gali tapti vietos gruntas. Eksperimentai su medžiaga, imituojančia Mėnulio regolitą, rodo, kad jis visai tinka 3D spausdinimui. Apie Marso gruntą kol kas žinoma per mažai, nes jo nė karto nebuvo atgabenta į Žemę.

Iš kur gauti vandens?

Mėnulis

Didžiojoje Mėnulio dalyje gruntas yra sausesnis už bet kokias uolienas Žemėje, juk negailestingai kepinant saulei vanduo akimirksniu išgaruotų. Tačiau ašigalių regionuose yra visada šešėlyje esančių kraterių. į kuriuos nepatenka saulės spinduliai.

Stebėjimų iš orbitos duomenimis tų kraterių dugne esama medžiagos, kurios didelę dalį sudaro vandenilis. Būtų logiška manyti, kad tai yra ledas. 2009 m. į vieną tokį kraterį buvo numesta atsiskyrusi raketos pakopa. Pakilusiame nuolaužų debesyje buvo aptikta vandens garų ir ledo.

Tiesa, ledo ašigalių krateriuose nėra daug, įvairiais vertinimais nuo 1 proc. iki 5 proc. grunto masės.

Marsas

Sprendžiant iš stebėjimų duomenų, daugelyje Marso regionų po plonu grunto sluoksniu slepiasi į ledą sušalęs vanduo. „Amžinas įšalas" yra plačiai paplitęs net iki 35 proc. šiaurės platumos.

Žemėje tai yra Viduržemio jūros kurortų platuma. Daugelyje vietų ledas slūgso mažesniame kaip 1 metro gylyje. Požeminio ledo paieškos iš orbitos - nelabai patikimos. Tačiau Marse ledas yra akivaizdžiai matomas daugelio kraterių dugne ir ašigalių kepurėse.

Nuleidžiamasis kosminis aparatas „Phoenix" atrado ledo grunto mėginiuose, kuriuos tyrė.

Iš kur gauti deguonies?

Mėnulis

Gaminti deguonį kasdieniniam kvėpavimui galima patikėti augalams, o dar geriau - cianobakterijoms arba vienaląsčiams dumbliams (jie greičiau auga). Fotosintezė aprūpins žmones deguonimi ir augaliniu maistu ir kartu išvalys orą nuo iškvepiamo anglies dvideginio.

Tačiau deguonis yra reikalingas ir skafandrams, būtina sukaupti jo atsargų ypatingiems atvejams, siųsti laivams į Žemę ir kitoms reikmėms. Didžiausias jo rezervuaras Mėnulyje - vietos gruntas: jo 45 proc. sudaro deguonies atomai, tiesa, tvirtai surišti silikatų kristaluose.

Pakaitinus gruntą šalia anglies, galima gauti anglies dvideginio ir jau iš jo išskirti deguonį. Panašūs eksperimentai buvo atliekami Žemėje su medžiagomis, imituojančiomis Mėnulio gruntą.

Anglies atsargų tektų gabentis iš Žemės, bet ją galima naudoti daug kartų. Dar vienas būdas gauti deguonies - vandens skaidymas į jo dedamąsias elektros srove. Tiesa, vanduo Mėnulyje - taip pat deficitinis resursas.

Marsas

Marse deguonį geriausia išgauti iš anglies dvideginio, kuris sudaro 96 proc. vietos atmosferos. Anglies dvideginį (CO2) galima suskaidyti į deguonį (O2) ir anglies viendeginį (CO), pastarąjį išleidžiant atgal į atmosferą kaip atlieką.

Mokslininkai šį procesą išbandė ne tik Žemėje, bet ir tiesiogiai Marse: atlikęs 16 veiksmų, prietaisas MOXIE marsaeigyje „Perseverance" išgavo 122 g deguonies. Tiek reikia nedideliam šuniui kvėpuoti 10 val. Aišku, pramoniniu būdu deguonies bus galima pagaminti daugiau.

Iš kur gauti energijos?

Mėnulis

Mėnulyje galima naudoti Saulės ir branduolinę energiją. Mėnulio para trunka 29 Žemės paras. Dieną saulės šviesos net daugiau negu reikia, ir saulės baterijų efektyvumas mažėja nuo perkaitimo.

Bet jos negali likti be energijos ilgą Mėnulio naktį. Energiją galima kaupti akumuliatoriuose, bet jų reikės daug. Galimas sprendimas - bazę įrengti prie Mėnulio ašigalio, kaip ir planuoja NASA. Ten saulė niekada aukštai nepakyla, bet ilgam ir nenusileidžia.

Mokslininkai netoli pietų ašigalio rado taškų, apšviestų daugiau kaip 90 proc. metų laiko. Tačiau ir ten gali būti 3-5 žemės paros nepertraukiamos tamsos.

Paprasčiau yra kliautis branduoline energija. Reaktorius, kartą pakrautas branduoliniu kuru, gali veikti metų metus. Kontruktoriai jau kuria „Mėnulio reaktorių" projektus.

Patirties yra: SSRS leido į kosmosą palydovus su kelių kilovatų galingumo reaktoriais. Tiesa, Mėnulio bazei greičiausiai prireiktų dešimčių kilovatų.

Marsas

Marse problemos dėl ilgų naktų nekils: čia para už žemiškąją ilgesnė vos 40 minučių. Bet Raudonoji planeta yra toliau nuo Saulės negu Žemė, tad Marso kolonistus aprūpinti elektra naudojant saulės baterijas bus sudėtinga.

Žinoma, laikui bėgant saulės elementai gali patobulėti, bet vis dėlto geriau į Raudonąją planetą nusigabenti branduolinį reaktorių.