Терраформирование (лат.
terra — земля и forma — вид) — изменение климатических условий планеты,
спутника или же иного космического тела для приведения атмосферы,
температуры и экологических условий в состояние, пригодное для обитания
земных животных и растений. Сегодня эта задача представляет в основном
теоретический интерес, но в будущем может получить развитие и на
практике.
Термин «терраформирование» был впервые введён Джеком Уильямсоном в
научно-фантастической повести, опубликованной в 1942 году в журнале
Astounding Science Fiction, но идея преобразования планет под земные
условия обитания была в более ранних произведениях других
писателей-фантастов.
Факторы, которые могут привести к необходимости заселения других планет
Практическое значение терраформирования обусловлено необходимостью
обеспечить нормальное существование и развитие человечества. С течением
времени рост населения Земли, экологические и климатические изменения
могут создать ситуацию, когда недостаток пригодной для обитания
территории поставит под угрозу дальнейшее существование и развитие
земной цивилизации. Такую ситуацию, например, создадут неизбежные
изменения размеров и активности Солнца, которые чрезвычайно изменят
условия жизни на Земле. Поэтому человечество будет естественным образом
стремиться к перемещению в более комфортный пояс.
Помимо природных факторов, существенную роль могут сыграть и
последствия деятельности самого человечества: экономическая или
геополитическая ситуация на планете; глобальная катастрофа, вызванная
применением оружия массового поражения; истощение природных ресурсов
планеты и др.
Возможность переселения во внеземные колонии со временем может привести
к формированию культурных традиций, где переселение людей в колонии
будет идти постоянно в течение многих поколений. Культурные традиции
могут быть изменены прогрессом медицины, что может привести к
значительному продлению человеческой жизни. Это, в свою очередь, может
привести к «конфликту поколений», когда представители более молодых
поколений и более старших начнут бороться между собой за жизненные
ресурсы. Вообще, возможность решения политических конфликтов путем
эмиграции диссидентов в колонии может значительно изменить политическую
структуру многих демократических государств. В таком случае, процесс
создания новых колоний будет подобен процессу строительства «элитных»
микрорайонов, когда колонии создаются коммерческими структурами в
надежде на окупаемость; или наоборот, строительству государственного
жилья для малоимущих слоев населения для уменьшения уровня преступности
в трущобах и уменьшения влияния политической оппозиции в них. Рано или
поздно «недвижимость» в Солнечной системе будет поделена и процесс
переселения не будет ограничиваться существующими в Солнечной системе
планетарными объектами, но будет направлен в сторону других звездных
систем. Вопрос об осуществимости подобных проектов упирается в
технологичность и выделение достаточных ресурсов. Как и в любых других
сверхпроектах (как, например, строительство огромных ГЭС или железных
дорог «от моря до моря», или, скажем, Панамского канала), риск и размер
инвестиций слишком велик для одной организации и с большой вероятностью
потребует вмешательства государственных структур и привлечения
соответствующих инвестиций. Время реализации проектов по
терраформированию околоземного пространства в лучшем случае может
измеряться столетиями.
Критерии пригодности планет к терраформированию
Потенциально пригодные к немедленному заселению планеты можно разделить на три основные категории:
* Обитаемая планета (планета типа Земли), наиболее пригодная к заселению.
* Биологически сопоставимая планета, то есть планета в состоянии, подобном земному, миллиарды лет назад.
* Легко терраформируемая планета. Терраформирование планеты такого типа
возможно провести с минимальными затратами. Например, планету с
температурой, превышающей оптимум для биосферы Земного типа, можно
охладить путем распыления пыли в атмосфере по принципу «ядерной зимы».
А планету с недостаточно высокой температурой, наоборот, нагреть путем
осуществления направленных ядерных ударов в залежи гидратов, что
привело бы к выбросу в атмосферу парниковых газов.
Далеко не всякая планета может быть пригодна не только к заселению, но
и к терраформированию. В Солнечной системе на данный момент одной из
планет, не пригодной к заселению людьми, является Юпитер — из-за
высокой гравитации (2,4 g) и высокого радиационного фона (при сближении
с Юпитером «Галилео» получил дозу радиации, в 25 раз превышающую
смертельную дозу для человека). В Солнечной системе наиболее
подходящими условиями для поддержания жизни после терраформирования
обладает прежде всего Марс. Остальные планеты либо мало пригодны к
терраформированию, либо встречают значительные трудности в
преобразовании климатических условий. Например, Меркурий может быть
терраформирован, однако ввиду непосредственной близости к Солнцу и
постепенного расширения Солнца срок существования условий, приемлемых
для обитания живых организмов, слишком короткий.
Пригодность планет к терраформированию зависит от физических условий, в
которых эти планеты находятся. Основными из этих условий являются:
* Ускорение свободного падения на поверхности планеты. Гравитация
терраформируемой планеты должна быть достаточной для удержания
атмосферы с соответствующим газовым составом и влажностью. Планеты,
имеющие слишком малые размеры и, следовательно, массу, совершенно
непригодны, так как будет происходить существенная утечка атмосферы в
космическое пространство. Кроме того, определённая степень притяжения
необходима для нормального существования на планете живых организмов,
их размножения и устойчивого развития.
* Объём принимаемой солнечной энергии. Для проведения работ по
терраформированию планет необходим достаточный объём солнечной энергии
для прогрева поверхности и атмосферы планеты. Прежде всего,
освещенность планеты Солнцем (равно как и любой другой родительской
звездой) должна быть достаточной для прогрева атмосферы планеты как
минимум до достижения искусственного парникового эффекта для
поддержания температур на поверхности, достаточных для устойчивого
нахождения воды в жидком состоянии. Освещенность также необходима для
осуществления воспроизводства энергии с помощью фото- или
термопреобразователей и выполнения задач по терраформированию. С точки
зрения освещенности зона, в которой есть необходимый объём солнечной
энергии и в которой находятся подходящие планеты, достигает орбиты
Сатурна, а следовательно в более глубоких областях космоса
терроформирование в настоящее время невозможно. В то же время в будущем
при расширении Солнца уровень энергии, достаточный для кратковременного
(несколько сот миллионов лет) поддержания окажется в пределах орбиты
Плутона или же даже в ближних областях Пояса Койпера.
Кратер Тихо на Луне, диаметр — 85 км.
* Наличие воды. Необходимое для поддержания заселения планеты
растениями и животными количество воды — это одно из неизменных условий
для возможностей заселения и успешного терраформирования. В Солнечной
системе не так много планет, располагающих достаточными объёмами воды,
и в этой связи кроме Земли может быть упомянут лишь Марс и спутники
Юпитера: Европа, Ганимед и Каллисто. Вопрос наличия воды на Титане пока
остается открытым. В иных случаях вода должна быть завезена на планеты
с помощью технических средств.
* Радиационный фон на планете.
* Характеристика поверхности. Очевидно, что на планетах типа «газовый
гигант» создать твердую поверхность практически невозможно.
Технологический уровень для этого должен на порядок выше, чем для
«размораживания» землеподобной планеты путем распыления сажи по
поверхности. То же самое относится к планете с аммиачными ледниками
глубиной несколько сот километров или к планете с высокой вулканической
активностью. Проблемы, связанные с постоянными извержениями
расплавленных пород, землетрясениями или приливными волнами
(аналогичными цунами на Земле), также создадут существенные проблемы
при терраформировании.
* Астероидная ситуация. В планетной системе, где астероидная ситуация
отличается от нашей в худшую сторону, то есть где астероидный пояс
находится в опасной близости от предполагаемого места заселения,
планета может находиться под угрозой частых столкновений с астероидами,
которые могут нанести существенный ущерб поверхности планеты и тем
самым вернуть её в прежнее состояние (до терраформирования). Это
означает, что в такой системе терраформаторы должны будут создать
средства «регулировки астероидного движения», что потребует достаточно
высокого технологического уровня.
«Условия пригодности для обитания флоры и фауны» по МакКею
Претерраформирование
Претерраформирование (paraterraforming) — промежуточный шаг между
планетной станцией и окончательным терраформированием, например,
построение города-сада, по сути огромной искусственной биосферы.
Подобного рода теплица-биосфера может охватывать всю планету, в
особенности в условиях низкой гравитации, при которой вокруг планеты не
удерживается собственная атмосфера. Такое технологическое решение также
устраняет проблему охлаждения атмосферы: внутренную поверхность теплицы
можно покрыть микроскопически тонким слоем алюминия, отражающего
инфракрасное излучение. При подобном варианте терраформирования
колонисты получают комфортабельные условия для жизни практически сразу
по прибытии на планету, поскольку технологически не представляет
сложности сделать защитный купол из лёгкого материала так, чтобы он мог
быть перевезён на одном транспортном корабле приемлемого размера. Купол
может быть сделан из мягкого материала и поддерживать свою форму за
счет внутреннего давления. Однако при колонизации планет с плотной
атмосферой (напр., Венера) этот вариант неприменим. При высоте крыши
купола в несколько километров внутри такой биосферы климат будет
подобен земному и может быть управляем. Подобную колонию можно
разместить в геологическом понижении, например, в кратере или долине,
чтобы разместить основание купола над дном понижения. В современных
крупных городах плотность населения порой достигает 10.000 чел./км².
При этом находится место для парков, садов, пляжей и других заведений
рекреационного типа, предоставляющих жителям возможность отдыха. Для
колонии размером миллион человек необходимо будет построить биосферу
размером порядка 100 км², то есть полусферу диаметром 12 км и весом
(без растяжек, каркаса и прочих поддерживающих устройств) 15 тысяч тонн
или 15 кг на человека (то есть меньше ручного багажа, который позволяют
нести пассажирам самолета). Несомненно будет существовать опасность
разгерметизации системы при таких нештатных ситуациях, как падение
астероида, крушение космического корабля или теракт. В случае ведения
военных действий поверхность купола будет первой целью неприятеля. Это
означает, что подобная колония будет вынуждена тратить значительные
ресурсы на мероприятия oборонного типа. Так или иначе концепция
биосферы вполне реалистична с учетом развития современных технологий, и
вопрос осуществимости проекта упирается в удешевление доставки грузов
на «высокую» орбиту Земли, что на данный момент стоит около 10000$ за
кг.
