Терраформирование Марса займёт сотни лет и потребует колоссальных ресурсов

Превращение Марса в мир, пригодный для жизни без защитных куполов, остаётся одной из самых амбициозных целей человечества. Сейчас главным сторонником освоения Красной планеты выступает Илон Маск, компания которого SpaceX планирует первые полёты уже в 2028 году. Однако между высадкой на Марс и возможностью свободно гулять по его поверхности лежит огромная пропасть. Ведущий научный сотрудник лаборатории реактивного движения NASA и профессор Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Вячеслав Турышев провёл детальный анализ того, сколько времени и ресурсов потребуется для полноценного терраформирования Марса. Его выводы опубликованы в журнале APS Journals.

Исследование разбивает процесс терраформирования на несколько уровней. Нынешнее состояние Марса — это давление в 0,006 земной атмосферы и средняя температура минус 63 градуса по Цельсию. Для достижения первого уровня терраформирования необходимо нагреть планету до нуля градусов и поднять давление выше тройной точки воды. Второй уровень предполагает ведение сельского хозяйства под куполами при давлении 0,1–0,3 атмосферы. Третий уровень — это самообеспечение колонии водой, питательными веществами, кислородом и защитой от радиации. Четвёртый уровень позволит человеку находиться на поверхности без скафандра, для чего давление должно превысить предел Армстронга — 0,06 атмосферы. И наконец, пятый уровень — свободное обитание на поверхности при температуре 25 градусов тепла и давлении кислорода 0,2 атмосферы.

Главная проблема — создание атмосферы. Для поднятия давления на 0,001 атмосферы на Марсе требуется почти четыре триллиона килограммов газа. Даже для достижения предела Армстронга понадобится 240 триллионов килограммов, а для свободного дыхания — почти четыре квадриллиона килограммов газа, что превышает половину массы атмосферы Земли. Углекислый газ, содержащийся в полярных шапках Марса, даст давление всего 0,02 атмосферы — этого недостаточно для выживания человека без скафандра. Азот или аргон, которые могли бы служить буферными газами, присутствуют на Марсе лишь в следовых количествах.

Нагрев планеты также представляет серьёзную проблему. Даже полное испарение всех полярных льдов повысит среднюю температуру менее чем на десять градусов. Использование суперпарниковых газов, таких как перфторуглероды, потребует триллиона килограммов вещества, для производства которого понадобится 100 миллиардов тонн фтора. Даже при наличии сырья синтез такого количества займёт сто лет на ста заводах, питающихся от мощных ядерных реакторов. Наночастицы, которые могли бы нагреть планету за десять лет, требуют производства миллионов тонн и постоянного восполнения запасов из-за их быстрого рассеивания в атмосфере. Орбитальные зеркала для нагрева Марса должны иметь площадь от семи до семидесяти миллионов квадратных километров, а их масса составит около десяти миллионов тонн.

Производство кислорода для дыхания требует колоссальных энергозатрат. Для достижения давления кислорода в 0,2 атмосферы понадобится квадриллион килограммов газа. Электролиз такого количества воды потребует энергии порядка десяти в двадцать пятой степени джоулей — это эквивалентно работе электростанций мощностью 420 тераватт в течение года, и так на протяжении тысячи лет. Для сравнения, всё человечество сейчас вырабатывает около 20 тераватт в год.

Турышев предупреждает, что терраформирование Марса — это задача на сотни и тысячи лет. Он предлагает начинать не с глобального преобразования планеты, а с создания региональных и закрытых систем: защищённых зон, теплиц, локального управления температурой и давлением. Первые колонии будут существовать в герметичных модулях и куполах, постепенно расширяя свою инфраструктуру. Исследование не даёт готовых решений, но показывает, какие сценарии физически возможны, а какие — нет, и определяет направления для будущих инженерных разработок.