Мичио Каку - Будущее человечества. Колонизация Марса, путешествия к звездам и обретение бессмертия

Пользуясь законами Ньютона, астрономы могут рассчитать критическое расстояние, которое называют пределом Роша [25] Для расчета предела Роша и приливных сил достаточно элементарного применения законов тяготения Ньютона. Поскольку луны — сферические объекты, а не точечные частицы, сила притяжения со стороны газового гиганта, такого как Юпитер, больше на стороне луны, обращенной к Юпитеру, чем на дальней от него стороне. Это заставляет луну Юпитера немного деформироваться. Однако можно рассчитать также силу гравитации, которая удерживает луну в целости за счет собственной силы тяготения. Если луна слишком приблизится у Юпитеру, разрывающие ее гравитационные силы уравновесят гравитационные силы, которые удерживают ее в целости, и луна начинает распадаться. Это дает нам предел Роша. Внутри него лежат все зарегистрированные до сих пор кольца планет. Это указывает (но не доказывает строго) на то, что кольца газовых гигантов возникли благодаря приливным силам. . Исследуя кольца Сатурна и других газовых гигантов, мы обнаруживаем, что они почти всегда располагаются внутри предела Роша для соответствующей планеты. В то же время все луны газовых гигантов, которые мы наблюдаем, напротив, располагаются за пределом Роша. Эти данные свидетельствуют в пользу — хотя и не доказывают со всей определенностью — теории, согласно которой кольца Сатурна сформировались, когда какая-то луна неосторожно приблизилась к планете и была разорвана приливными силами.

В будущем, когда мы доберемся до планет, обращающихся вокруг других звезд, мы, вероятно, обнаружим кольца вокруг газовых гигантов внутри предела Роша. Изучив действие приливных сил, потенциально способных разрывать на части целые луны, можно начинать рассчитывать величину приливных сил, действующих на таких лунах, как Европа.

Титан — один из спутников Сатурна — также является кандидатом на освоение человечеством, хотя численность населения Титана, вероятно, будет заметно уступать численности населения Марса. Титан — второй по величине спутник Солнечной системы, уступающий только юпитерианскому Ганимеду, и это единственный спутник, который обладает плотной атмосферой. В отличие от разреженных атмосфер других лун, атмосфера там настолько плотная, что на ранних фотографиях Титан выглядел весьма непрезентабельно: он походил на мохнатый теннисный мячик без каких-либо деталей на поверхности.

Автоматическая орбитальная станция «Кассини» (Cassini), работавшая на орбите Сатурна и в конце концов рухнувшая на эту планету в 2017 г., раскрыла истинную природу Титана. При помощи радара «Кассини» проникла под облачный покров спутника и составила карту его поверхности. Кроме того, она посадила в 2005 г. на Титан зонд «Гюйгенс» (Guygens), который передал первые подробные фотографии ландшафта далекого спутника. На них видны признаки сложной сети морей, озер, покровного льда и выходов грунта.

Опираясь на данные, переданные станцией «Кассини — Гюйгенс», ученые составили картину, скрытую плотным покровом облаков над Титаном. Атмосфера этого спутника, как и атмосфера Земли, состоит в основном из азота. Удивительно, но его поверхность покрыта озерами из этана и метана. Поскольку метан вспыхивает от малейшей искры, можно было бы предположить, что эта луна может легко вспыхнуть. Но, поскольку в атмосфере нет кислорода и к тому же там очень холодно (–180 °C), взрыв невозможен. Эти данные намекают на соблазнительную возможность: астронавты будущего могли бы собрать на Титане немного льда, получить из него кислород и водород, а затем соединить кислород с метаном и получить почти неистощимый источник энергии — предположительно, ее хватит для освещения и обогрева первых человеческих поселений.

Хотя с энергией на Титане, может быть, не будет проблем, о его терраформировании, скорее всего, речи не пойдет. Создать самоподдерживающийся парниковый эффект на таком огромном расстоянии от Солнца, вероятно, невозможно. А поскольку метана в атмосфере и так много, добавлять его туда для запуска парникового эффекта было бы бесполезно.

Возникает вопрос: можно ли колонизировать Титан? С одной стороны, это единственная луна со сколько-нибудь значимой атмосферой, давление которой на 45 % превышает давление атмосферы Земли. Это одно из очень немногих известных нам мест в космосе, где астронавт не умер бы вскоре после того, как снял с себя скафандр. Без кислородной маски там все равно не обойтись, но кровь в жилах все же не закипит и давлением человека не раздавит.

С другой стороны, на Титане всегда холодно и темно. Астронавт на его поверхности получал бы 0,1 % от того солнечного света, что освещает Землю. Солнечный свет в качестве источника энергии там неэффективен, поэтому все освещение и отопление будет зависеть от непрерывно работающих генераторов. К тому же поверхность Титана сильно проморожена, а в атмосфере нет кислорода и углекислого газа в количествах, необходимых для поддержания растительной и животной жизни. Сельское хозяйство там будет чрезвычайно трудным делом, а хоть какой-нибудь урожай можно будет вырастить только в закрытом помещении или под землей. Следовательно, запасы пищи на Титане всегда будут ограниченны — а с ними и число колонистов, которые смогут там выжить.

Поддерживать связь с родной планетой будет очень неудобно, поскольку радиосигнал с Титана достигает Земли через много часов. А поскольку тяготение на Титане составляет всего лишь около 15 % от земного, колонистам придется непрерывно тренироваться, чтобы избежать потери мышечной и костной массы. Со временем им, возможно, придется отказаться от возвращения на Землю, где они будут выглядеть очень слабыми. Не исключено, что когда-нибудь поселенцы на Титане почувствуют себя эмоционально и физически чуждыми Земле и землянам и предпочтут разорвать все социальные связи с родной когда-то планетой.

Так что постоянно жить на Титане, вероятно, и можно, но неудобно. У проекта по созданию там постоянной колонии много недостатков. Поэтому многочисленного постоянного населения на этой луне, скорее всего, никогда не будет. Однако Титан может быть использован как заправочная станция и хранилище запасов. Его метан можно было бы собирать и отправлять на Марс, чтобы ускорить терраформирование Красной планеты, или использовать для производства неограниченного количества ракетного топлива для экспедиций в глубокий космос. Лед Титана можно очищать до питьевой воды или получать из него кислород — а можно перерабатывать все в то же ракетное топливо. Слабое тяготение могло бы сделать полеты на Титан и с Титана относительно несложными и эффективными. В общем, Титан мог бы стать важным форпостом и заправочной станцией в космосе.