Почему мы пытаемся построить базу на Марсе раньше Луны?

На данный момент есть несколько групп, пытающихся достичь Марса, и несколько групп, пытающихся достичь Луны. В последнее время Mars One попал в заголовки газет, SpaceX называет колонизацию Марса своей долгосрочной целью, и есть множество более мелких групп. Для Луны есть приз Google Lunar X , Shackleton Energy Corp и OpenLuna , а также множество других групп. Различные космические агентства в разные периоды истории двигались вперед и назад, отдавая предпочтение тому или иному пункту назначения, и это вопрос политики, а не только науки и техники. Аргументов в пользу каждого пункта назначения много и они разнообразны, но их можно сгруппировать и обрисовать в общих чертах.

Материальные ресурсы

• Марс имеет атмосферу из углекислого газа. Технологии и ресурсы, необходимые для его переработки в кислород и метан в качестве топлива, не так требовательны (стр. 11 здесь ). Сначала водород для процесса нужно было привозить с Земли, позже можно было использовать замороженную воду, которая в больших количествах существует под ее поверхностью.
• Замерзшую воду на Марсе необходимо выкопать, растопить и отделить от почвы, с которой она смешана. Это требует тяжелой инфраструктуры, но ничего сложного. Замерзшая вода также распределяется по большой площади.
• Луна имеет замороженные отложения летучих веществ ¹ в кратерах в постоянной тени на ее полюсах и под поверхностью около полюсов. Насколько велики эти запасы, еще предстоит выяснить, но есть немало свидетельств того, что они весьма значительны . Похоже, что они представляют собой смесь химических веществ, в основном воды, некоторого количества углекислого газа и других, и могут быть смешаны с большим количеством почвы. Насколько сложно будет их извлечь и обработать, пока не ясно. Поскольку они есть только в нескольких местах, глубоких и очень холодных, это может быть сложно.

Доступ

• Марс действительно далеко. С современными технологиями требуется от 6 до 10 месяцев (в зависимости от выравнивания планет и того, сколько денег вложено в ракету), чтобы добраться туда или вернуться, а окна запуска появляются каждые 2 года.
• Луна находится в 3 днях пути в любое время, туда или обратно.
• Атмосфера Марса требует наличия теплозащитных экранов на любом спускаемом аппарате, а также захода на посадку под правильным углом и с правильной ориентацией. Но атмосфера недостаточно плотная, чтобы сильно замедлить транспортное средство, когда оно приближается, достаточно, чтобы нагреть его. Если ракеты используются для замедления корабля, то они должны справляться со стрельбой против ветра, динамика которого постоянно меняется по мере снижения скорости от гиперзвуковой до дозвуковой. Если используются парашюты, они должны выдерживать сверхзвуковые скорости, если только они не развернуты только ближе к концу. Это огромные технические проблемы.
• На Луне щиты не нужны, а с использованием ракет никогда не бывает сложностей. Корабль, приземляющийся на Луну, может подойти под любым углом и с любой ориентацией. Нельзя использовать аэродинамическое торможение для экономии топлива, используя трение с атмосферой, чтобы замедлить корабль достаточно, чтобы выйти на орбиту. Таким образом, дельта V для достижения любого пункта назначения одинакова. Однако технология, необходимая для приземления, известна и может быть масштабирована.
• Из-за времени, необходимого для достижения Марса, корабль должен защищать своих пассажиров от радиации на пути. Возможно, можно будет использовать запасы еды и воды, уже необходимые для путешествия, и время на поверхности для этого, или этого может не хватить. Это до сих пор неизвестно. В любом случае необходимые припасы делают корабль намного тяжелее, что увеличивает расходы.
• Радиоволнам требуется от 3 до 20 минут, чтобы совершить путешествие между Землей и Марсом, в зависимости от того, насколько далеко они друг от друга. Им требуется 1,3 секунды, чтобы пройти между Землей и Луной. Один интересный аспект этого заключается в том, что это позволяет управлять оборудованием на Луне удаленно с Земли, но это не сработает на Марсе.

Влияние

• Марс можно терраформировать . По крайней мере, так оно и есть, хотя для этого потребовались бы огромные, огромные усилия на протяжении столетий. Мы многого об этом не знаем, но это кажется разумным, хотя и амбициозным предположением. Воды достаточно для мелководья, и может быть достаточно замороженного углекислого газа ² для атмосферы с плотностью около 30% от нашей, очень грубо, и растения могли бы перерабатывать его в кислород.
• Луна открыла бы Солнечную систему, если бы ее колонизировали. Поскольку у него так мало гравитации и нет атмосферы, и он находится прямо по соседству, все тяжелые вещи можно было бы производить там и запускать оттуда, что значительно экономило бы ресурсы, необходимые для отправки миссий далеко и близко. Некоторые говорят, что вместо этого можно использовать космические станции, а ресурсы астероидов и Луну можно пропустить. Это ставит третью лошадь в этой гонке. Факторами в этом являются расстояние, взвешивающее против, и низкая гравитация, взвешивающая в пользу.
• На Марсе может быть жизнь . 'Достаточно. Опять же, это также усложняет ситуацию, см. следующий список.

Проблемы

• Луна покрыта очень мелкой острой пылью , которая прилипает ко всему, потому что имеет статический заряд . Вдыхание его было бы опасным для здоровья, потому что мелкие частицы оседали бы в легких и могли вызвать силикоз. При перемещении механических частей на открытом воздухе потребуется защита, иначе они могут заклинить. Уплотнения не сработают, если не будут защищены.
• Марс также покрыт мелкой пылью , которая не такая острая, потому что выветрилась. Но мелкие частицы остаются во взвешенном состоянии в атмосфере, что затрудняет их удержание в помещении. Силикоз снова представляет опасность , но есть и другие токсичные компоненты. Кроме того, у пыли есть статический заряд, благодаря которому она прилипает ко всему.
• В почве Марса есть токсичные химические вещества. Перхлораты были идентифицированы и могут быть широко распространены. Они токсичны для людей.
• На Марсе может быть жизнь. Эта жизнь должна быть защищена . Колонизировать планету, защищая ее родную жизнь, может быть очень сложно и, безусловно, потребует особых мер предосторожности, которые усложняют и удорожают такое предприятие.
• Луна имеет 1/6 гравитации Земли. Продолжительное проживание в такой среде может вызвать проблемы со здоровьем, а мышцы и кости могут измениться настолько, что возвращение на Землю будет затруднено или невозможно. Марс имеет 2/5 гравитации Земли. Есть больше шансов, что это можно приспособить. Однако об этом мало что известно. Правильная программа упражнений может устранить эту проблему. С другой стороны, разные уровни гравитации имеют свои преимущества и недостатки.

Так. В зависимости от того, как люди взвешивают преимущества и недостатки каждого места, некоторые считают, что мы должны сначала отправиться на Марс, другие считают, что мы должны сначала отправиться на Луну. Еще один аргумент в пользу того, что если Луна будет колонизирована первой, то отправка большого количества вещей на Марс будет намного проще. Но для этого вам нужно построить всю инфраструктуру на Луне, так что, возможно, это должно быть долгосрочным соображением, но сначала нужно создать базу на Марсе. Как только вы разберетесь со всеми возможными комбинациями миссий, вопрос станет еще более сложным, чем было кратко изложено здесь. Существует больше обсуждения возможностей здесь .

И мы даже не коснулись более субъективных качеств каждого места. Имеет ли большее значение то, что на Марсе день такой же продолжительности, как и у Земли, и атмосфера, создающая небо, очень похожее на то, к которому мы здесь привыкли, или имеет большее значение то, что Земля висит в небе на Луне, большая и красивая? ?

^{2 - Реальные запасы углекислого газа на Марсе неизвестны. Модели предсказывают замерзший CO2, смешанный с замерзшей водой на полюсах и в земле. В ранней истории Марса, когда атмосфера была намного плотнее, углекислый газ мог быть поглощен карбонатными минералами, такими как карбонат кальция. См. здесь , здесь и здесь .}

Одно большое преимущество Марса над Луной заключается в том, что там очень широкий спектр химических веществ. Вероятно, все, что нам в конечном итоге понадобится, есть на Марсе. Это не относится к Луне.

Однако поселение на Марсе и поселение на Луне будут по сути одним и тем же: большими подземными сооружениями. У Марса почти не больше радиационной защиты, чем у Луны. Марсианская атмосфера настолько близка к вакууму, что не помогает с точки зрения перепада давления вокруг скафандра. Тот факт, что марсианский день приблизительно равен земному, не имеет большого значения, поскольку все будут жить под землей.

В очень долгосрочной перспективе марсианская колония сможет жить без импорта из других мест. Лунная колония, вероятно, всегда будет нуждаться в импорте. Однако лунная колония также гораздо более способна заниматься торговлей. С более низкой гравитацией и отсутствием атмосферы, создающей аэродинамические требования к космическим кораблям, лунное поселение более доступно. Луна могла бы участвовать в торговле, связанной с эксплуатацией астероидов, гораздо легче, чем марсианское поселение. Если предстоит построить большие орбитальные сооружения, нетрудно представить, что лунный алюминий и стекло будут более экономичными, чем подъем того же материала с Земли. Это дает лунной колонии продукт для продажи в обмен на импорт, такой как углеродистый хондритовый астероидный материал для сельского хозяйства. Трудно представить себе что-либо, что марсиане могли бы экономически экспортировать.

В то время как марсианское поселение могло бы стать самодостаточным, лунное поселение, вероятно, было бы в гораздо большей степени частью экономической системы луна/земля/астероид.

Недавние исследования показали, что лунная пещера, искусственная или естественная, может быть довольно большой. http://www.airspacemag.com/daily-planet/cave-living-moon-180961494/