Чарльз Уолфорт - За пределами Земли - В поисках нового дома в Солнечной системе

Уже десятилетия назад ученые осознали, что использование космических ресурсов может оказаться ключом к расселению за пределами нашей планеты. Эта область называется утилизацией местных ресурсов (In-Situ Resource Utilization, ISRU). Джерри Сандерс, который возглавляет это направление в NASA, говорит, что для марсианской миссии оно будет ключевым. Простая математика. Взлет с Марса на традиционной химической тяге потребует около 30 000 кг рабочего тела. Доставка каждого килограмма груза на Марс требует запуска примерно 8 кг на низкую околоземную орбиту. Если миссия будет способна произвести ракетное топливо на Марсе, это снизит стартовую нагрузку на Земле на сотни тонн.

Марсоходы и марсианские орбитальные аппараты помогают разобраться в том, какие химические ресурсы позволят производить рабочее тело на месте. «Сбор питьевой воды для астронавтов тоже позволит сэкономить», — говорит Джерри. Из водорода, кислорода и углерода можно производить пластик, которым астронавты смогут напечатать на 3D-принтере что угодно. Переработка вторсырья тоже поможет — измельченный упаковочный материал можно использовать в качестве рабочего тела. Джерри сказал, что даже отходы жизнедеятельности астронавтов могут стать ракетным топливом. «Это замечательный углеводородный ресурс, в нем содержатся водород, кислород и метан», — говорит он.

Станция заправки на Луне упростила бы доступ к Марсу и остальной солнечной системе, ведь благодаря слабому лунному тяготению для взлета с Луны потребуется вшестеро меньше энергии, чем для взлета с Земли. Робот может добывать воду и другие материалы, быть может, с периодическим обслуживанием астронавтами. Однако, как говорит Джерри, бензоколонка на Луне или каком-нибудь астероиде обойдется слишком дорого для разовой марсианской миссии.

Мысль о том, что создавать ресурсные базы в космосе пока рано, вызывает недоумение у Марка Сайкса, специалиста по ISRU и главы Института планетологии (в котором работает Аманда). Марк убежден в том, что строительство инфраструктуры за пределами Земли является единственным способом достичь Марса и более удаленных объектов. Он говорит, что NASA никогда не получит триллион долларов, необходимый на разовую, единичную марсианскую миссию. Но можно начать с работы над внеземными заправками, которые со временем сделают миссии на Марс и к другим пунктам назначения доступными, создав систему поддержки космических полетов, а не прикладывать огромные усилия к отправке горстки людей на другую планету и их возвращению обратно.

Но, как говорит Марк, NASA не делает домашнее задание по ISRU. Он выступал за проведение на МКС эксперимента по переработке в невесомости ресурсов с астероидов или суррогатного материала, чтобы понять, возможно ли это. «Если ответ положительный, если это практически осуществимо, экономически оправданно, то это открывает перед нами двери в Солнечную систему», — утверждает он.

Снижение стоимости запуска на порядки, которое наступает быстрее освоения технологий ISRU, может уменьшить важность добычи топлива в космосе, по крайней мере для марсианской миссии. Но защиту от радиации с Земли не увезешь. На данный момент технология запуска достаточного объема материала попросту невообразима. Кристиан Андерсен говорит, что для эффективной защиты на Луне понадобятся 27 м базальта. Это возможно только при использовании местных материалов. Например, было бы разумно спроектировать базу в лунной лавовой трубке.

Для более долгих путешествий критически важным становится производство питания. Как мы видели выше, долгие путешествия с большой командой требуют неподъемного количества пищи. Но и бесперебойно выращивать достаточный ее объем вряд ли возможно. Ключевой технологией может оказаться повышение эффективности фото-синтеза.

Даже без измененных генов, усиливающих фотосинтез, водоросли значительно превосходят наземные растения в преобразовании энергии в белки, жиры и углеводы. Природные сорта водорослей достигают эффективности преобразования солнечной энергии около 5%, что впятеро выше, чем у посевных культур, и способны неоднократно удваивать свою массу за сутки. Вероятно, эту эффективность можно повысить генетическими модификациями.

Компактный водорослевый реактор из стеклянных труб и стенок с искусственным освещением может быть крайне эффективным. Урожай можно собирать каждые несколько дней. Технологи могут подстраивать выход питательных водорослей, регулируя количество подаваемого азота. Разная подкормка позволит производить жиры, полезные для производства дизельного или ракетного топлива, или сахара и белки, ценные для других производств.