Колонизация Венеры
Колонизация Венеры была предметом многих произведений научной фантастики еще до появления космических полетов и до сих пор обсуждается как с художественной, так и с научной точки зрения. Однако с открытием чрезвычайно враждебной поверхностной среды Венеры внимание в значительной степени переключилось на колонизацию Луны и Марса , а предложения по Венере были сосредоточены на средах обитания, плавающих в верхних слоях средней атмосферы. [ 1 ] и о терраформировании .
Фон
[ редактировать ]Колонизация космоса — это шаг за рамки освоения космоса и подразумевает постоянное или долгосрочное присутствие людей за пределами Земли . утверждал, что колонизация космоса Стивен Хокинг лучший способ обеспечить выживание человека — как вида. [ 2 ] Другие причины колонизации космоса включают экономические интересы, долгосрочные научные исследования, которые лучше всего проводить людьми, а не роботизированными зондами, и чистое любопытство. Венера — вторая по величине планета земной группы и ближайший сосед Земли, что делает ее потенциальной целью.
Преимущества
[ редактировать ]
Венера имеет определенное сходство с Землей , что, если бы не враждебные условия, могло бы во многих отношениях облегчить колонизацию по сравнению с другими возможными местами назначения. Эти сходства и ее близость позволили Венере называться «сестрой планетой» Земли.
В настоящее время не установлено, будет ли гравитация Марса , составляющая 0,38 земной, достаточной, чтобы избежать декальцинации костей и потери мышечного тонуса, с которыми сталкиваются астронавты, живущие в условиях микрогравитации . Напротив, Венера близка по размеру и массе к Земле, что приводит к аналогичной поверхностной гравитации (0,904 г ), которой, вероятно, будет достаточно для предотвращения проблем со здоровьем, связанных с невесомостью . Большинство других планов освоения космоса и колонизации сталкиваются с опасениями по поводу разрушительного воздействия длительного воздействия дробной перегрузки или невесомости человека на опорно-двигательный аппарат .
Относительная близость Венеры облегчает транспортировку и связь, чем в большинстве других мест Солнечной системы . При нынешних двигательных установках окна запуска на Венеру происходят каждые 584 дня. [ 3 ] по сравнению с 780 днями на Марсе. [ 4 ] Время полета также несколько короче; Зонд «Венера-Экспресс» , прибывший к Венере в апреле 2006 года, провел в пути чуть более пяти месяцев, по сравнению с почти шестью месяцами для «Марс-Экспресс» . Это связано с тем, что при максимальном сближении Венера находится на расстоянии 40 миллионов км (25 миллионов миль) от Земли (приблизительно перигелий Земли минус афелий Венеры) по сравнению с 55 миллионами км (34 миллиона миль) для Марса (приблизительно перигелий Марса минус афелий). Земли), что делает Венеру ближайшей к Земле планетой.
Атмосфера Венеры состоит в основном из углекислого газа. Поскольку азот и кислород легче углекислого газа, воздушные шары, наполненные пригодным для дыхания воздухом, будут плавать на высоте около 50 км (31 миль). На этой высоте температура составляет 75 ° C (348 K; 167 ° F). На высоте 5 км (3,1 мили) выше умеренная температура 27 ° C (300 K; 81 ° F) (см. Атмосфера Венеры § Тропосфера ).
Атмосфера также обеспечивает различные элементы, необходимые для жизни человека и сельского хозяйства: углерод, водород, кислород, азот и серу. [ 5 ]
Кроме того, верхние слои атмосферы могут обеспечить защиту от вредного солнечного излучения , сравнимую с защитой, обеспечиваемой атмосферой Земли . Атмосфера Марса , как и Луны, не обеспечивает такой защиты. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]
Трудности
[ редактировать ]
Венера также представляет собой несколько серьезных проблем для человеческой колонизации. С условиями поверхности Венеры трудно справиться: средняя температура составляет около 464 ° C (737 K; 867 ° F), [ 9 ] чем температура плавления свинца выше , , которая составляет 327 °C. Атмосферное давление на поверхности также по крайней мере в девяносто раз выше, чем на Земле, что эквивалентно давлению, испытываемому под километром воды на Земле. Эти условия привели к тому, что полеты на поверхность были чрезвычайно короткими: советские зонды «Венера-5» и «Венера-6» были раздавлены высоким давлением, находясь еще на высоте 18 км над поверхностью. Последующие спускаемые аппараты, такие как «Венера-7» и «Венера-8», сумели передать данные после достижения поверхности, но эти миссии также были короткими: они продержались на поверхности не более часа.
Более того, вода на Венере почти полностью отсутствует в любой форме. Атмосфера углекислого лишена молекулярного кислорода и состоит в основном из газа . Кроме того, видимые облака состоят из агрессивной серной кислоты и паров диоксида серы .
Разведка и исследования
[ редактировать ]С 1962 года Венеру посетило более 20 успешных космических миссий. Последним европейским зондом был аппарат ЕКА « Венера-Экспресс» , который находился на полярной орбите вокруг планеты с 2006 по 2014 год. Японский зонд «Акацуки » потерпел неудачу в своей первой попытке выйти на орбиту Венеры. но успешно вернулся на орбиту 7 декабря 2015 года. Были предложены и другие недорогие миссии для дальнейшего исследования атмосферы планеты, поскольку площадь 50 км (31 миля) над поверхностью, где давление газа находится на том же уровне, что и на Земле, еще не исследовано тщательно.
Аэростаты и плавучие города
[ редактировать ]
По крайней мере, еще в 1971 г. [ 10 ] Советские ученые предположили, что вместо того, чтобы пытаться заселить враждебную поверхность Венеры, люди могли бы попытаться заселить венерианскую атмосферу . Джеффри А. Лэндис НАСА из Исследовательского центра Гленна резюмировал предполагаемые трудности колонизации Венеры просто из предположения, что колония должна базироваться на поверхности планеты:
Однако, если посмотреть с другой точки зрения, проблема Венеры заключается всего лишь в том, что уровень земли находится слишком далеко ниже уровня одной атмосферы. На уровне облаков Венера — райская планета.
Лэндис предложил аэростатные среды обитания, а затем плавучие города , основываясь на концепции, что пригодный для дыхания воздух (смесь кислорода и азота в соотношении 21:79) представляет собой подъемный газ в плотной атмосфере углекислого газа , обладающий более 60% подъемной силы, которую имеет гелий на Земле. . [ 11 ] По сути, воздушный шар, наполненный воздухом, пригодным для дыхания человека, будет поддерживать себя и дополнительный вес (например, колонию) в воздухе. На высоте 50 километров (31 миль) над поверхностью Венеры окружающая среда наиболее похожа на земную в Солнечной системе за пределами самой Земли - давление примерно 1 атм или 1000 гПа и температура от 0 до 50 ° C ( диапазон от 273 до 323 К; от 32 до 122 °F). Защита от космического излучения будет обеспечиваться атмосферой наверху с защитной массой, эквивалентной земной. [ 12 ]
В верхней части облаков скорость ветра на Венере достигает 95 м/с (340 км/ч; 210 миль в час), облетая планету примерно каждые четыре земных дня в явлении, известном как «супервращение». [ 13 ] Таким образом, по сравнению с венерианским солнечным днем , составляющим 118 земных дней, колонии, свободно плавающие в этом регионе, могут иметь гораздо более короткий цикл дня и ночи. Разрешение колонии свободно передвигаться также уменьшит структурное напряжение от ветра, которое они испытают, если будут привязаны к земле.
В крайнем случае, вся Венера может быть покрыта аэростатами, образующими искусственную планетарную поверхность. Этому будет способствовать сжимающаяся под ним атмосфера. [ 14 ]
Преимущества
[ редактировать ]Поскольку между внутренней и внешней частью воздушного шара нет значительной разницы давлений, любые разрывы или разрывы приведут к диффузии газов с нормальной скоростью смешивания в атмосфере, а не к взрывной декомпрессии , давая время на устранение таких повреждений. [ 11 ] Кроме того, людям на улице не потребуются герметичные скафандры , а только воздух для дыхания, защита от кислотных дождей и, в некоторых случаях, слабая защита от жары. В качестве альтернативы, купола, состоящие из двух частей, могут содержать подъемный газ, такой как водород или гелий (извлекаемый из атмосферы), чтобы обеспечить более высокую плотность массы. [ 15 ] Поэтому надевать и снимать костюмы для работы на улице будет проще. Работа вне автомобиля в негермокостюмах также будет проще. [ 16 ]
Остающиеся проблемы
[ редактировать ]Структурные и промышленные материалы будет трудно добыть с поверхности, а доставлять с Земли или с астероидов будет дорого. Серная кислота представляет собой еще одну проблему, поскольку колонию придется строить или покрывать материалами, устойчивыми к кислотной коррозии, такими как ПТФЭ (соединение, полностью состоящее из углерода и фтора).
Исследования
[ редактировать ]В 2015 году НАСА разработало концепцию эксплуатации большой высоты Венеры (HAVOC) для изучения возможности миссии с экипажем в атмосфере. [ 17 ] Они также планировали создать гипотетическую плавучую небесную станцию с ключевыми запасами и средствами связи. [ 18 ]
Терраформирование
[ редактировать ]
Венера была предметом ряда предложений по терраформированию . [ 19 ] [ 5 ] Предложения направлены на удаление или преобразование плотной атмосферы углекислого газа, снижение температуры поверхности Венеры 450 ° C (723 K; 842 ° F) и установление светового цикла дня и ночи, более близкого к земному.
Многие предложения предполагают размещение солнечного навеса или системы орбитальных зеркал с целью уменьшения инсоляции и освещения темной стороны Венеры. Другая общая черта большинства предложений предполагает введение больших количеств водорода или воды . Венеры Предложения также предполагают либо замораживание большей части атмосферного CO 2 , либо преобразование его в карбонаты . [ 20 ] мочевина [ нужна ссылка ] или другие формы. [ нужна ссылка ]
См. также
[ редактировать ]- Колонизация Марса
- Колонизация Луны
- Колонизация Солнечной системы
- Пилотируемый пролет Венеры
- Наблюдения и исследования Венеры
- Аэрокосмическая архитектура
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Дэниел Оберхаус и Алекс Пастернак, «Почему мы должны строить облачные города на Венере» , Motherboard, 2 февраля 2015 г. (по состоянию на 26 марта 2017 г.).
- ^ «Хокинг говорит, что люди должны отправиться в космос, чтобы выжить» . США сегодня . 13 июня 2006 г. Проверено 20 марта 2007 г.
- ^ «Точно так же мы не видим транзит Венеры каждый раз, когда Венера находится между Землей и Солнцем, что происходит примерно каждые 584 дня или 1,6 года» . Архивировано из оригинала 4 июня 2019 г. Проверено 20 октября 2013 г.
- ^ Дэвид С.Ф. Портри, Люди на Марс: пятьдесят лет планирования миссии, 1950–2000, Монографии НАСА в серии по истории аэрокосмической отрасли, номер 21, февраль 2001 г. Доступно как НАСА SP-2001-4521 .
- ^ Jump up to: а б Лэндис, Джеффри (2011). «Терраформирование Венеры: сложный проект будущей колонизации». Конференция и выставка AIAA SPACE 2011 . дои : 10.2514/6.2011-7215 . ISBN 978-1-60086-953-2 . Документ AIAA-2011-7215, конференция и выставка AIAA Space 2011, Лонг-Бич, Калифорния, 26–29 сентября 2011 г.
- ^ Беккер, Адам (20 октября 2016 г.). «Удивительные облачные города, которые мы могли бы построить на Венере» . Би-би-си . Проверено 26 января 2019 г.
- ^ Шейна, Гиффорд, доктор медицины (18 февраля 2014 г.). «Рассчитанные риски: как радиация управляет пилотируемым исследованием Марса» . Space.com . Журнал астробиологии . Проверено 26 января 2019 г.
- ^ Барри, Патрик (8 сентября 2005 г.). «Радиоактивная Луна» . НАСА. Архивировано из оригинала 02.11.2019 . Проверено 26 января 2019 г.
- ^ Уильямс, Дэвид Р. (25 ноября 2020 г.). «Информационный бюллетень о Венере» . Центр космических полетов имени Годдарда НАСА. Архивировано из оригинала 11 мая 2018 года . Проверено 15 апреля 2021 г.
- ^ Бадеску, Виорел (2015). Закни, Крис (ред.). Внутренняя Солнечная система: перспективные энергетические и материальные ресурсы . Гейдельберг: Springer-Verlag GmbH. п. 492. ИСБН 978-3319195681 .
- ^ Jump up to: а б Лэндис, Джеффри А. (2–6 февраля 2003 г.). Колонизация Венеры . Конференция по исследованию космоса человеком, Международному форуму по космическим технологиям и их применению, Альбукерке, Нью-Мексико. Том. 654. стр. 1193–1198. Бибкод : 2003AIPC..654.1193L . дои : 10.1063/1.1541418 . ; черновая версия полного документа доступна на сервере технических отчетов НАСА (по состоянию на 16 мая 2012 г.).
- ^ Аткинсон, Нэнси (16 июля 2008 г.). «Колонизация Венеры плавучими городами» . Вселенная сегодня . Проверено 4 июля 2011 г.
- ^ Лэндис, Джеффри А.; Колоцца, Энтони; и ЛаМарр, Кристофер М., Атмосферный полет на Венере (pdf), Конгресс Международной астронавтической федерации, 2002 г., документ IAC-02-Q.4.2.03, AIAA-2002-0819, AIAA0, № 5.
- ^ Берч, Пол (1991). «Быстрое терраформирование Венеры» (PDF) . Журнал Британского межпланетного общества . 14 : 157. Бибкод : 1991JBIS...44..157B .
- ^ Берч, Пол (1991). «Быстрое терраформирование Венеры» (PDF) . Журнал Британского межпланетного общества . 44 : 157–167. Бибкод : 1991JBIS...44..157B .
- ^ «Сможем ли мы построить колонии, которые будут плавать над Венерой, как «Девятое облако» Бакминстера Фуллера?» . Архивировано из оригинала 26 июля 2019 г. Проверено 25 ноября 2014 г.
- ^ «ГАВОК» . Управление системного анализа и концепций НАСА (SACD) . НАСА . Проверено 1 декабря 2015 г.
- ^ «Концепция плавучей станции Венера - НАСА» . Lifeboat.com . 8 июня 2016 г.
- ^ Фогг, Мартин Дж., Терраформирование: проектирование планетарной среды, SAE Press, 1995. ISBN 1560916095 , ISBN 978-1560916093 .
- ^ Терраформирование Венеры . Академия.edu.
