Космос

Озеленяване на Червената планета: Как бихме могли да изградим икономика на Марс?

Озеленяване на Червената планета: Как бихме могли да изградим икономика на Марс?

През следващите десетилетия космическите агенции и частните предприятия искат да започнат да изпращат хора на Марс. Някои от тези организации активно планират създаването на първото човешко селище там.

С цялото това планиране е справедливо да се каже, че идеята за колонизиране на Марс може да се премести от сферата на научната фантастика в сферата на истинската възможност. Това обаче повдига и всякакви въпроси, които далеч надхвърлят обичайните технически препятствия и оценки на разходите.

Има и валидни въпроси за това дали хората биха могли да оцелеят на Марс в дългосрочен план или не. И има етични въпроси относно това как хората биха могли да трансформират околната среда на Марс - не само чрез пълномащабно тераформиране, но и чрез всякакви промени в марсианския пейзаж.

Като се вземе предвид всичко това, има и напълно валиден въпросът дали колонията на Марс би била икономически жизнеспособна в дългосрочен план. Най-сериозните предложения за създаване на марсианско селище посочват въпроса за самодостатъчността по отношение на ресурсите.

И така, важно е да помислим дали можем да изградим работеща икономика на Марс или не, за да вървим заедно с човешко селище. Какви предизвикателства трябва да се преодолеят, за да се направи това и (преди всичко) струва ли си цялата суматоха?

Марс като "новата граница"

На ентусиастите от марсианската колонизация често се поражда надеждата за „нова граница“, сравнима с изследването и колонизацията на Северна Америка. Като оставим настрана многото грозни аспекти на тази фаза в нашата история (т.е. завоевание, геноцид и робство), които във всеки случай няма вероятност да бъдат възпроизведени на Марс, има ясна логика за този подход.

Представяйки марсианския пейзаж като нова граница, привържениците на марсианската колонизация апелират към усещането за приключение на хората. Животът в такава среда би бил много предизвикателен, но точно това го прави привлекателен за много хора.

Пътувайки до Марс и като първите, които живеят на Червената планета, марсианските колонисти на практика биха били „пионери“. И има какво да се каже за това как трудните задачи дават най-доброто от хората. Както каза президентът Джон Кенеди в прочутата си реч от 1963 г. в университета Райс:

"Избрахме да отидем на Луната. Избрахме да отидем на Луната през това десетилетие и да направим другите неща, не защото са лесни, а защото са трудни, защото тази цел ще служи за организиране и измерване на най-доброто от нашите енергии и умения, защото това предизвикателство е едно, което сме готови да приемем, едно, което не сме склонни да отложим, и едно, което възнамеряваме да спечелим, и останалите също. "

Природно богатство на Марс

Друг привлекателен аспект, който често съпътства тази "гранична" беседа, е идеята, че Марс е богат на ресурси. С богатото си минерално богатство има хора, които вярват, че колонистите, пътуващи до Марс, ще участват в поредната „златна треска“ или в някакъв друг икономически бум, подхранван от минерали.

На пръв поглед този аргумент има някои достойнства. По отношение на своята структура и състав Марс е много „подобен на Земята“. Състои се предимно от метали и силикатни минерали, които се разграничават между метална сърцевина и силикатна мантия и кора.

Освен това има доказателства за съществуването на изобилие от метали на Марс, които биха могли да бъдат полезни за индустриални приложения. Доказателствата за наличието на тези минерали включват проучвания на марсиански метеорити, както и доказателства, събрани от роботизирани десанти и марсоходи, работещи на повърхността.

Мисии на НАСА като Викинг I и II лендери, както и Mars Pathfinder, Дух и Възможност марсоходи, са идентифицирали алуминий, желязо, магнезий и титан, докато са изследвали проби от марсианска почва. Учените са открили също доказателства за следи от други минерали, като хром, литий, кобалт, никел, мед, цинк, волфрам и злато.

Освен това Възможност rover откри малки сферични структури (известни като "боровинки") на повърхността. Те бяха направени от хематит, често срещана форма на железен оксид. И двете Дух и Възможност са открили и метеорити, съставени от желязо-никел, седнали на повърхността. Всички те могат да бъдат събрани и събрани от колонистите.

Проверка на реалността

Разбира се, има една обратна страна на тази монета. Що се отнася до него, Марс има много малко общо с "границите" на Земята. Като начало, околната среда е изцяло враждебна към живота, както го познаваме, и има условия, които правят дори и най-суровите среди на Земята да изглеждат приятни в сравнение.

Атмосферата на Марс е невероятно тънка, варираща от най-ниската 30 Pa на Олимп Монс до висок от 1,155 Pa (1,155 kPa) в Хелас планиния (един от най-големите кратери на Марс). Средно атмосферното налягане е около 0.636 kPa на повърхността, което е по - малко от 1% от това, което имаме на Земята (101.325 kPa).

Освен че е невероятно тънка, марсианската атмосфера е и токсична за хората и бозайниците. Докато земната атмосфера е изградена от 78% азот и около 21% кислороден газ, атмосферата на Марс се състои от 96% въглероден диоксид и следи от аргон, азот и водна пара.

Марс също е много сух, доколкото пустините на Земята изглеждат влажни за сравнение. Средно водната пара съставлява част от процента от атмосферата (0,0210%). На Земята това варира, но водната пара в нашата атмосфера все още е средно около 1%. Всъщност по-голямата част от водата на планетата е заключена в полюсите като лед.

Температурните колебания също са много екстремни на Марс, вариращи от 20 ° С (70 ° F) по обяд около екватора до минимум от -153 ° С (-225 ° F) около полюсите. И тъй като атмосферата е толкова тънка, топлината от Слънцето лесно излиза. За илюстрация, човек, стоящ около екватора на Марс по обяд, би имал топли крака (24 ° C; 75 ° F), но много студена глава (0 ° C; 32 ° F).

Поради сезонните колебания в температурата, Марс често изпитва прашни бури, които могат да станат достатъчно силни, за да покрият цялата планета. Те могат да продължат месеци и могат да станат толкова интензивни, че пречат на слънчевата светлина да достигне повърхността, което води до месеци тъмнина и екстремен студ. Една такава буря, която се състоя през 2018 г., предизвика Възможност rover да прекрати експлоатацията.

Радиацията е друга голяма опасност на повърхността на Марс. В развитите нации хората на Земята са изложени на средно на 0,62 рада (6,2 mSv) радиация годишно. Поради тънката атмосфера на Марс и факта, че той няма защитна магнитосфера, повърхността получава наоколо 24,45 рада (244,5 mSv) годишно.

Ситуацията става още по-екстремна по време на слънчеви протонни събития (известни още като слънчеви изригвания). Продължителното излагане на това ниво на радиация би увеличило драстично риска от остра лъчева болест, рак, генетични увреждания и дори смърт.

Тогава имате гравитацията на Марс, което е приблизително 38% на това, което преживяваме тук на Земята (или 0,3794 ж). Въпреки че остава неизвестно какво може да бъде дългосрочното излагане на това ниво на гравитация, са проведени множество проучвания за дългосрочните ефекти на излагането на микрогравитация и резултатите не са обнадеждаващи.

Известният научен комуникатор Бил Най (Science Guy) се справи с тези предизвикателства по време на една от многото си беседи по темата. Както той се изрази:

"Знаете ли държавния девиз на Калифорния? Еврика! (Хората откриха) сьомга, която излиза от река Сакраменто по този начин (протегна ръце широко). Този протеин просто плува в скута ви. И в крайна сметка те откриха, че скалите им са направени от злато ... Ето защо (девизът им е) Еврика. Добре. Вие, момчета. Ако отидете на Марс, не е така ... Отваряш вратата на космическия кораб (издава задъхан звук), поне 20 е под Целзий ... Ако наистина мислиш, че е готино да отидеш на Марс, да бъдеш пионер или заселник, да създадеш лагер и да живееш извън сушата, просто отидете в Антарктика ... Вземете всички резервоари за акваланги, от които се нуждаете в продължение на две години, и вижте дали смятате, че това наистина е за вас. "

Въпреки това, може би най-убедителният аргумент срещу създаването на магазин на Марс (или Луната или в Пояса на астероидите, в този смисъл) е разстоянието. Когато Марс и Земята са в най-близката точка на своите орбити, те (средно) са около 54,6 милиона км (33,9 милиона мили) един от друг.

Това е известно като "опозиция", което се отнася до факта, че през тези периоди Слънцето и Марс са от противоположните страни на небето (както се наблюдава от Земята). Това се случва около веднъж на всеки две години. Понякога Марс е извън Слънцето (спрямо нас) и се появява в същия участък на небето.

В тези случаи, известни като "съвпад", Земята и Марс могат да бъдат колкото 401 милиона км (249 милиона мили) един от друг. Това е много дълъг път, за да се вземе руда (или друг благороден метал) и да се изтегли обратно на Земята.

На всичкото отгоре цената за създаване на колония в подкрепа на тези минни дейности би била астрономическа. Според собствените оценки на Илон Мъск (основен привърженик на марсианската колонизация), това може да струва до 10 трилиона долара!

При тези обстоятелства има много по-икономически смисъл просто да останете тук и да продължите да извличате суровини от Земята.

Но може ли да се направи?

Като се има предвид всичко това, все още има начини да изградим колония на Марс, както и икономика около нея. По отношение на благородните метали и рудата съществуват редица методи, които биха позволили на колонистите да изследват, добиват и усъвършенстват марсианските руди.

И когато става въпрос за най-големите предизвикателства, логистика и транспорт, и там има решения. Да започнем с логистиката и транспорта. За всички разгърнати мисии, които са били стартирани към Марс, обикновено е необходимо времето, за да стигнат до там 150 да се 300 дни.

Това обаче бяха отвинтен мисии, което означава, че те имат значително по-малка маса от космически кораб с екипаж и биха могли да пътуват много по-бързо. За да реши този проблем, човечеството ще трябва да разработи нови концепции за задвижване като ядрено-термично и ядрено-електрическо задвижване (NTP / NEP).

Правилно реализирани, космически кораби, оборудвани с ядрени двигатели, могат да направят пътуването до Марс само за 100 дни. Все още не е достатъчно бърз, за ​​да направи печелившия добив на Марс или други подобни начинания, но все пак подобрение.

Друга мярка за намаляване на разходите би била да се обработват руди на място и това да се извършва от роботи. В скорошно проучване планетарният учен Гари Стюарт очерта как може да се създаде автоматизирано съоръжение в богат на метали кратер на Марс, който да отговаря за проучването, извличането и рафинирането на метали за създаване на готови материали и продукти.

Базата би могла да използва фермите за слънчеви панели, местните залежи на лед и сол и използването на ресурсите на място (ISRU), за да бъде самодостатъчно. След като рудите се добиват от роботизирани миньори, те ще бъдат доставяни в автоматизирани леярни, които ще разчитат на техники за 3D печат за създаване на продукти от железни сплави.

По подобен начин благородни метали като златото могат да бъдат оформени в кюлчета, електронни компоненти и дори бижутерийни продукти. Въз основа на изчисленията на Стюарт, дневно производство на злато "от само 0,001 m³ може да се превърне в многомилиарден годишен приход от всички изделия от благородни метали. "

С течение на времето това съоръжение не само ще се изплати, но също така ще позволи да се създадат допълнителни автоматизирани съоръжения за добив. Те от своя страна биха могли да улеснят създаването на марсианско селище чрез създаване на основата на икономика за износ преди време.

Говорейки за създаването на марсианска колония, именно поради тази причина (в допълнение към оживяването на космоса) Илон Мъск основава частната аерокосмическа компания, известна като SpaceX в 2002. Присъщо за това е разработването на етапи за многократна употреба, които SpaceX е постигнал с техните Сокол 9 и Falcon Heavy стартери.

Между 1970 г. и 2000 г. цената на килограм за изстрелване на полезни товари или екипажи в космоса остава относително стабилна - осредняване $18,500 за килограм ($ 8,390 за лири). За Сокол 9 и Falcon Heavy, разходите за изпращане на полезни товари към ниската земна орбита (LEO) са справедливи $2,720 на кг ($ 1236 на лири) и около $1400 ($ 640 на лири), съответно.

С развитието на Звезден кораб и Супер тежък ракета-носител - изцяло система за многократна употреба - SpaceX се приближава до точката, в която ще може да предоставя услуги за изстрелване с екипаж на орбита, Луната и Марс. Както посочват на уебсайта си, графикът на мисията ще започне с проучвателна мисия през 2022:

"Целите на първата мисия ще бъдат да се потвърдят водните ресурси, да се идентифицират опасностите и да се въведе първоначална инфраструктура за енергетиката, минното дело и поддържането на живота. Втората мисия, както с товари, така и с екипаж, е насочена към 2024 г., с основни цели на изграждане на депо с гориво и подготовка за бъдещи полети на екипажа. Корабите от тези първоначални мисии ще служат и като начало на първата база на Марс, от която можем да изградим процъфтяващ град и в крайна сметка самоподдържаща се цивилизация на Марс. "

През последните години Мъск посочи, че тази първа база (Mars Base Alpha) може да бъде сглобена още през 2028 г. В съответствие с визията на Мъск, градът ще отнеме около 20 години за изграждане ще включват 1000 Звездни кораби. До 2050 г. Мъск се надява да е председателствал създаването на пълноценен марсиански град с население от един милион жители.

Що се отнася до икономиката на този град, Мъск е имал някои мисли и за това. Той се съгласява, че добивът и експортната икономика не биха били жизнеспособни в близко бъдеще. Като такава, марсианската икономика до голяма степен ще се основава на покупката на недвижими имоти.

Ключът към това е да направите придвижването до Марс привлекателно. Както Мъск каза по време на известната си реч „Превръщането на хората в многопланетен вид“, която той произнесе на Международния астронавтичен конгрес през 2016 г.

„Ако можем да получим разходите за преместване на Марс до цената на средната цена на къщата в САЩ, която е около 200 000 долара, тогава мисля, че вероятността за създаване на самоподдържаща се цивилизация е много голяма ... Почти всеки, ако те спестяваха и това беше тяхната цел, те в крайна сметка биха могли да спестят достатъчно пари и да си купят билет и да се преместят на Марс - и Марс щеше да има недостиг на работна ръка за дълго време, така че работните места няма да бъдат дефицитни.

Тези настроения отразяват казаното от известния космически инженер и автор Робърт Зубрин за изграждането на марсианска икономика. Както той обобщи в изследване по темата, все по-евтините стартови услуги ще позволят емиграция на Марс, след като бъде създадена самоподдържаща се колония.

„Техните мотиви за това ще успоредят по много начини историческите мотиви за европейците и другите да дойдат в Америка, включително по-високи ставки на заплащане в икономика с кратка работна ръка, бягство от традициите и потисничеството, както и свободата да упражняват стремежа си към създават в неопитомен и недефиниран свят. В условията на толкова мащабна имиграция продажбата на недвижими имоти ще добави значителен източник на доходи към икономиката на планетата. "

Друг аспект на марсианската икономика, според Зубин, ще се свежда до иновации и идеи. По същество предизвикателството да живееш на Марс, съчетано със свободата на възможностите, би превърнало марсианската колония в „тенджера под налягане за изобретение“.

Лицензите за тези изобретения биха осигурили стабилен източник на доходи за марсианските селища (позволявайки изграждането на допълнителни селища) и биха допринесли за по-висок жизнен стандарт както на Земята, така и на Марс.

Забравете модела на колонията!

Тогава отново, може би идеята за марсианска икономика е кръгло колче, което се опитваме да принудим в квадратна дупка. Вместо да се опитваме да изградим икономика около събирането и износа на ресурси, може би трябва да се стремим да изградим икономика "от нулата".

Това е идеята, предложена в проучване от 2018 г. на Матю Вайнциерл, професор в Харвардското бизнес училище. Озаглавен „Космосът, последната икономическа граница“, Вайнциерл се спря на възхода на търговската космическа индустрия (известен още като Новото пространство) и процеса на децентрализация в основата му.

След като процесът на изграждане на инфраструктурата, която ще гарантира оцеляването, приключи, колонистите ще могат да изграждат местна икономика и политически / социални системи от нулата. Както твърди Вайнциерл:

"Ако такива визии за космическа икономика се реализират дори частично, последиците за обществото - и за икономистите - ще бъдат огромни. В крайна сметка това ще бъде най-добрият ни шанс в човешката история да създадем и изучаваме икономически общества от (почти) празен лист. Въпреки че икономистите трябва да се отнасят към перспективата за развита космическа икономика със здравословен скептицизъм, би било безотговорно да се третира като научна фантастика. "

Междувременно

Уви, има още много работа, преди да може да се изгради самоподдържаща се марсианска колония и около нея да се изгради жизнеспособна икономика. Както вече беше отбелязано, самите разходи за изпращане на мисии до и от Марс трябва да бъдат намалени значително.

И докато ракетите за многократна употреба са добро начало, има и въпрос за създаването на инфраструктура между Земята и Марс, което ще направи по-евтини двупосочни пътувания. За това не по-малко от местообитанията, които обикалят около Луната и Марс (както и станциите за зареждане и на двете).

Работещ флот космически кораби за многократна употреба като този на Илон Мъск Звезден кораб или планираното от НАСАТранспорт в дълбокия космос също е необходимо. Като се има предвид времето и икономически ефективното средство за привличане на хора до и от Марс, с течение на времето може да възникне колония.

Ако приемем, че тази колония процъфтява и нейните хора са в състояние да извлекат значително количество „червено злато“ от Червената планета, може би износът може да започне. Това от своя страна вероятно би довело до развитието на истинска междупланетна икономика и до края на недостига, както го познаваме!

  • SpaceX - Създаване на живот на многопланетен
  • Форбс - има ли състояние, което да се направи на Марс?
  • Пазар - Икономиката на колонизирането на Марс
  • Изследвайте Марс - Докладът на хората към Марс 2019
  • Ройтерс - Марс показва на човека последната граница на кръговата икономика
  • ESA - Предизвикателства на бъдещите градски селища на Луната и Марс
  • Харвард - Космос, последната икономическа граница - Матю В. Вайнзиерл
  • Planete Mars - Икономически модел за марсианска колония от хиляда души
  • Астронавтика на Lockheed Martin - „Икономическата жизнеспособност на колонизацията на Марс“ - Робърт Зубрин
  • "Червено злато - практични методи за проучване на благородни метали, открит добив и рафиниране на открито на Марс." - Гари Стюарт (2019)


Гледай видеото: СЛЪНЦЕТО - най близката звезда до нас. Структура, живот и процеси в него. (Юни 2021).