المريخ دليل عملي ل Terraforming لربات البيوت

نهاية الأسبوع سعيدة ، هبرة كما رأينا من المقالات السابقة حول المريخ والموضوعات القريبة من المريخ ، فإن موضوع الاستعمار الشديد للمريخ يثير عقول العديد من المواطنين المعنيين. إذا كنت واحدًا من نفس هؤلاء المواطنين وترى أشجار التفاح تتفتح تحت سماء المريخ - بالنسبة لك كمسألة مبدأ ، فادخل.



لذا ، تخيل أنه في صباح جميل ، استيقظت الإنسانية وقررت أن تصبح حضارة متعددة الكواكب. بالنسبة لي ، هذه فكرة جيدة. أود حقاً أن أعيش في عالم لا تذهب فيه الأموال الرائعة لتطوير الأسلحة ، بل لاستعمار الفضاء. ولكن بالعودة إلى موضوعنا: قررت البشرية بناء Earth 2.0. ليس لدينا الكثير من المرشحين. بالمعنى الدقيق للكلمة ، اثنان: المريخ والزهرة. هذه المرة نتحدث عن المريخ.

سيقول الكثير: "آه ، المريخ - إنه مشابه جدًا للأرض! القليل من podshamanit ويمكنك ملء! " نعم ، يمتلك المريخ تقريبًا نفس الميل لمحور الدوران مثل الأرض. نعم ، مدة يوم المريخ هي تقريبًا نفس الأرض. وعلى هذا ، تبدأ المزايا الإيجابية لنا ، نهاية المريخ والمشاكل العملاقة. وأحد أهداف هذه المقالة هو أن ننقل إلى الناس حالة يائسة قليلاً فيما يتعلق بالمريخ.

لفهم الصعوبات التي سيتعين على البشرية أن تقرر تغيير كوكبها بالكامل ، يكفي تخيل موقف غريب. تخيل أن ملياردير فنلندي طار في الصحراء الكبرى. بعد التجول في الرمال وعدم رؤية أي شيء مثير للاهتمام على بعد آلاف الكيلومترات ، كان بطلنا مكتئبًا. وأيضًا الحرارة والجفاف - لم يعتاد سكان الشمال على ذلك. وهكذا ، يزور الفنلندي فكرة بناء قطعة صغيرة من فنلندا في هذا المكان غير الودود بمساحة عدة آلاف من الكيلومترات المربعة. يريد الفنلنديون جبالًا صخرية مغطاة بغابات الصنوبر حيث تعيش الرنة والدببة. حتى أنه في المياه الباردة للبحيرات كان من الممكن أن تصب في صهر. وبالطبع ، سيكون من الجيد بناء العديد من المدن الفنلندية الصغيرة. لكن هناك مشكلة: حول آلاف الكيلومترات ، لا يوجد سوى الكثبان الرملية. هذا هو كل شيء على الإطلاق: الحجارة للصخور والصنوبر والغزلان والدببة والصهر والمياه للأنهار والبحيرات - يجب عليك إحضارها من بعيد. وأيضًا لحل مشكلة كبيرة مع المناخ ، والتي تختلف تمامًا عن المناخ الفنلندي. إذا كنت تستطيع أن تتخيل أن هذا هو كل شيء ، فعليك أن تعرف: اكتشاف قطعة من الصحراء أبسط وأرخص من إنشاء نسخة من حالة الأرض على كوكب المريخ بأكمله.

وفقًا لملاحظاتي ، غالبًا ما لا يفهم الناس تمامًا معنى شيء من هذا القبيل "ترميم الأسطح". عند قراءة تعليقات العديد من الناس العاديين فيما يتعلق بالتصليع على كوكب المريخ ، هناك شعور ثابت بأن بالنسبة للكثيرين ، فإن تحول الكوكب بأكمله أكثر تعقيدًا قليلاً من بناء مرحاض في البلاد. أريد أن أخيب ظنك ، أيها الترابي: عندما تبدأ في إصلاح على نطاق كوكبي ، فإنك تواجه مشاكل على نطاق كوكبي. يعتقد البعض بجدية أنه إذا رفعت ضغط المريخ الجوي إلى هذا المستوى الذي يمكنك المشي فيه بدون بدلات فضائية ، فإن النعمة تأتي ، ثم سنعيش. كلا ، لن نشفى. عند إجراء عملية الترميم ، يكون الضغط الجوي أحد النقاط العديدة ، على الرغم من أهميته البالغة. بعد كل شيء ، فإن جوهر التضاريس بأكمله هو خلق ظروف قريبة من الأرض ، وهذا ليس فقط الغلاف الجوي بضغطه وتكوينه للغاز ، ولكن أيضًا الغلاف المائي ، ولكن أيضًا المحيط الحيوي. عندما يقوم طاهي بإعداد عشاء لمائة شخص ، بعد ذلك ، بمعرفة عدد المنتجات التي ستذهب لشخص واحد ، سيكون قادرًا على حساب: عدد المكونات التي سيحتاجها لمائة شخص. إذا كانت بعض المكونات تفتقر بشدة ، فلا يمكنك طهي العشاء ولا تطعم الجميع. التسليح هو نفسه. إن الحياة الأرضية ، بالشكل الذي نعرفه فيه ، موجودة على وجه التحديد بسبب حقيقة أن تكوين وكمية المكونات لوجودها هي بالضبط ما هي عليه. على كوكب المريخ ، كل شيء مختلف جدًا. من الواضح أن موارد المريخ المتاحة ليست كافية. بمعرفة عدد أطنان الماء والغلاف الجوي لكل كيلومتر مربع من سطح الأرض ، يمكننا حساب: بالضبط كم نحتاج إلى إضافته على المريخ من أجل تحقيق نفس المؤشرات.

التكنولوجيا

لكننا لسنا من اثني عشر خجول ونحن مقتنعون بشدة بأن العيش تحت القباب الزجاجية والفولاذية ليس طريقنا. وقبل أن نبدأ ، أود أن أشير إلى مستوى التكنولوجيا التي يجب أن تمتلكها البشرية ، وفقًا لمنطق الأشياء ، في وقت بداية تحول كوكب المريخ.

نحن (على الأرجح) لا نستطيع:

1. سافر بسرعة قريبة من سرعة الضوء.
2. إنشاء بوابات عبر الفضاء لنقل الأشخاص والبضائع.

نحن قادرون:

1. استخدام طاقة الانصهار النووي.
2. احصل على المواد الخام خارج الأرض (الكويكبات والأقمار والكواكب) ومعالجتها.
3. بناء مستوطنات في الفضاء الخارجي ، بعيدًا عن الأرض.
4. إنشاء نظم إيكولوجية مغلقة ومكتفية ذاتيا في مستوطنات الفضاء.
5. بناء هياكل عملاقة في الفضاء الخارجي ، مما يسمح بالاستخدام الفعال للطاقة الشمسية.
6. بناء مصانع بعيدة عن الأرض ، قادرة على إنتاج محطات أوتوماتيكية بين الكواكب ، روبوتات ، محركات وأكثر من ذلك بكثير.
7. إنشاء أنظمة ذكاء اصطناعي متقدمة يمكنها إدارة تطوير المعادن على الكويكبات ، وبناء المحطات والمصانع الموجودة في الفضاء السحيق.
8. بناء مصاعد الفضاء و / أو أنظمة اقتصادية أخرى لتسليم البضائع إلى المدار.
9. التنقل حول النظام الشمسي أسرع من الآن. استخدام محركات الصواريخ النووية ، أو غيرها من التقنيات المتقدمة.

من الواضح أن هذا المستوى من التكنولوجيا ليس مسألة عقدين. وفقًا للتوقعات الأكثر تفاؤلاً ، سنتمكن من تحقيق شيء مشابه ليس قبل النصف الثاني من هذا القرن إن لم يكن في وقت لاحق.

الغلاف المغناطيسي

نعم ، أفهم أنهم سيخبرونني في التعليقات أن الغلاف المغناطيسي ليس ضروريًا وسيكون هناك جو كثيف إلى حد ما. ولكن يجب أن تعترف: الغلاف المغناطيسي ، مع ذلك ، يبطئ عملية الهروب الجوي إلى الفضاء الخارجي. في حالة المريخ ، هذه لحظة مهمة. والحياة الدنيوية تتكيف مع الحياة في المجال المغناطيسي. ولكن في المريخ ، تقريبًا ، لا يوجد غلاف مغناطيسي. تهب الرياح الشمسية على باقي الغلاف الجوي ، وتتطاير الجزيئات عالية الطاقة بسرور من الفضاء إلى سطح صحراء المريخ. يمكن حل مشكلة الغلاف المغناطيسي بطريقتين على الأقل. تم كتابة أول واحد مؤخرًا ، بما في ذلك على حبري: إنشاء درع مغناطيسي صناعي . هذا خيار الميزانية إلى حد ما ، وإذا كان يعمل ، فمن المهم أن يعمل هذا النظام دون انقطاع. (على الرغم من ذلك ، لأكون صريحًا ، ليس من الواضح تمامًا بالنسبة لي: كيف سيكون من الممكن الحفاظ على مظلة مغناطيسية في مدار ثابت لفترة طويلة إذا تفاعلت باستمرار مع تيار كبير من الجسيمات المشحونة من الشمس. هذا ، في الواقع ، شراع شمسي كهرومغناطيسي ضخم.)



الخيار الثاني هو محاولة إحياء الغلاف المغناطيسي للمريخ. سيكون من الصعب القيام به إذا كان ذلك ممكناً على الإطلاق. لكني سأدرس هذه الفكرة على وجه التحديد حتى يتمكن القارئ من فهم حجم العمل الذي يجب القيام به على كوكب المريخ. والفكرة هي جمع قمر صناعي ضخم في مدار المريخ ، مما يسبب المد والجزر في قلب الكوكب ، وبالتالي إطلاق دينامو كوكبي. هذا أمر مكلف للغاية ، ولكن إذا نجح ، فسيعطي بعض المكافآت:

1. لا داعي للقلق من أن المجال المغناطيسي سيتوقف عن سقوط نيزك في قمر صناعي يدعم الدرع المغناطيسي الاصطناعي.
2. من الممكن إيقاظ بركان المريخ ، مما سيؤثر بشكل إيجابي على تغذية الغلاف الجوي بالغازات البركانية.
3. إنه حقيقي لفترة طويلة ولا يتطلب صيانة.
4. هذا يستقر زاوية ميل محور دوران المريخ.
5. إذا تم تنفيذ كل شيء بشكل صحيح ، فمن الممكن تمامًا الحصول على دورات قمرية تشبه الدورات الأرضية.
6. سيبدأ المنجمون المريخيون حقبة جديدة في تجميع التوقعات الفلكية. ثلاثة أقمار في السماء! ثلاثة !!!

يمكنك حساب معلمات مثل هذا القمر الصناعي. إذا تخيلنا أنه يتناسب تمامًا مع قمر الأرض ، فعندئذٍ وبكثافة مماثلة لكثافة القمر ، ستكون كتلته حوالي 7.9 × 10¹⁸ طن ، ويبلغ قطرها حوالي 1650 كم. لفهم مقدار هذا ، يمكن للمرء أن يتخيل أن هذا القمر الصناعي سيزن 21.643.835.620.000.000 ناطحات سحاب مبنى امباير ستيت ، وقطره هو المسافة من برلين إلى تشيسيناو.

علاوة على ذلك ، سيكون هناك المزيد من الأرقام على طول النص تشير إلى الكتلة والأقطار. وإذا كنت لا تزال غير مستوحى من حجم الأشياء التي نناقشها هنا ، فإليك تشبيه آخر:

تخيل أننا نريد بناء القمر المريخي في مدار المريخ برفع مواد البناء من سطح المريخ. تخيل أن لدينا صاروخًا يمكنه إسقاط 100 طن من الحمولة في المدار المطلوب. تخيل أننا نرسل كل ساعة 10 صواريخ من هذا القبيل. نفعل ذلك طوال الوقت ، 24 ساعة في اليوم. لن يستغرق الأمر سوى 900 مليار سنة لإكمال المشروع. (أود أن أحذر مقدمًا من أن جميع المقارنات التي أستخدمها تكون تعسفية تمامًا ومن المحتمل تمامًا أنه بحلول الوقت الذي تنخرط فيه البشرية بجدية في الكواكب الأرضية ، سيكون لديها تقنيات تجعل من السهل نسبيًا نقل مساحة ضخمة الكتل.)

مثير للإعجاب؟ علاوة على ذلك سيكون أكثر إثارة للاهتمام.

الغلاف الجوي

ما زلنا نريد التقاط ظروف على المريخ تشبه الظروف الأرضية. نقف وسط الصحراء المريخية ونحلم بالحدائق ، مثل الفنلندي الذي يقف في وسط الصحراء ويحلم بفنلندا ويصهر. ولكن ، على عكس الفنلندي ، لدينا مشكلة خطيرة للغاية: لا يوجد شيء للتنفس. ولا يوجد الكثير من الغازات على المريخ لخلق جو كثيف مناسب للتنفس. في الواقع ، الجو المريخي ليس أكثر كثافة من الفراغ. لذلك ، تحتاج إلى جرد ما هو متاح وإحضار المفقودين. يوجد على سطح المريخ ، لكل كيلومتر مربع من السطح ، 173 ألف طن من الغازات ، 95٪ منها من ثاني أكسيد الكربون. إذا أردنا "أن يكون كل شيء على الأرض" ، فعند كل كيلومتر مربع من السطح ، نحتاج إلى 10 ملايين طن من الغازات ، 22٪ منها أكسجين ، و 78٪ نيتروجين. ماذا؟ النيتروجين غير مطلوب ، هل ندير غاز ثاني أكسيد الكربون أو غاز آخر؟ للأسف ، لا ، لن ننجح. النيتروجين يجعل الغلاف الجوي أكثر حيادية واستقرارا. لا يقوم المحيط الحيوي بتثبيت النيتروجين بشكل نشط مثل أول أكسيد الكربون. بالإضافة إلى ذلك ، فإن النيتروجين الجوي ، الذي يشارك في التفاعلات الكيميائية الحيوية ، هو جزء لا يتجزأ من الغالبية العظمى من الجزيئات التي تتكون منها الحياة المعروفة. نواة أي حمض أميني تشكل هياكل البروتين هي جزيء النيتروجين. وكم مرة يتم العثور على النيتروجين في جزيء DNA يمكن رؤيته في الرسم التوضيحي أدناه (يتم طلاء النيتروجين هناك باللون الأزرق). لذا ، لا يوجد نيتروجين - لا حياة!



لذلك قررنا ما نحتاجه في الجو. الآن ، دعونا نتخيل: كم هو؟ وفقًا للتقديرات التقريبية ، يجب إضافة 1.432 × 10¹⁵ طن من الغازات أو كرة الثلج والنيتروجين والأكسجين التي يبلغ قطرها 140 كم إلى الغلاف الجوي للمريخ. هذه المرة ، لفهم مقدار هذا ، سنستخدم نظام SpaceX Interplanetary Transport System و Big Falcon Rocket ، والذي سيوفر 150 طنًا من الحمولة إلى المريخ. (مرحبًا Ilon!) تخيل أننا نرسل إلى كوكب المريخ 10 صواريخ في الساعة ، 24 ساعة في اليوم ، لسنوات لا حصر لها. نحمل جليد النيتروجين والأكسجين - لذلك فهي تشغل مساحة أقل. سوف يستغرق منا 109 مليون سنة فقط لملء جو المريخ. لذلك ، لن ينجو الجميع من زراعة أشجار التفاح على كوكب المريخ. بالأحرى ، ليس كل شيء فقط. قليلون يمكنهم القيام بذلك.

ولكن هذا ليس كل شيء!

الغلاف المائي

على الرغم من المعلومات المتوفرة على ويكيبيديا أن ذوبان الجليد المريخي يمكن أن يغطي المريخ بعمق محيط 35 مترًا (إذا تم توزيع هذه المياه بالتساوي) ، فإنني أسرع لإزعاج الكثيرين: المريخ هو كوكب جاف بشكل استثنائي. إذا قمت بتوزيع جميع مياه الأرض بالتساوي على سطح الأرض ، فسيكون عمق المحيطات 2.7 كيلومتر . على الرغم مما سبق ، فإن الصحاري الأرضية واسعة النطاق. في حالة المريخ ، حتى إذا كان الضغط الجوي مرتفعًا جدًا ، فلا يمكن ملاحظة الماء إلا على شكل أغطية قطبية ، وثلج فوق أوليمبوس. لذا نعم ، نعم: يجب أيضًا نقل المياه من الخارج. وكمية المياه التي ستحتاج إلى توصيلها إلى المريخ لا تقارن بكمية الغازات الجوية.

في المتوسط ​​، حوالي 2.6 مليار طن من المياه لكل كيلومتر مربع من سطح الأرض. لتحقيق هذه النسبة على الأرض على سطح المريخ ، سيكون من الضروري توصيل 3.27 × 10 طن من الماء إلى الكوكب. هذه كرة ثلجية يبلغ قطرها حوالي 900 كم. أي أن الجسم قابل للمقارنة في الحجم مع سيريس . وهذا أمر محزن ، لأننا يجب أن نحمل الماء إلى المريخ لفترة أطول بكثير من الغلاف الجوي: فبالكتلة ، يكون الغلاف المائي المفقود أثقل بنحو 230 مرة من الغلاف الجوي المفقود. فكر ، إيلون ماسك!

المحيط الحيوي

تبلغ كتلة المحيط الحيوي الأرضي حوالي 2.4 تريليون طن. وبعبارة أخرى ، تبلغ في المتوسط ​​4700 طن لكل كيلومتر مربع. من حيث المريخ ، سيكون حوالي 680 مليار طن. من ناحية ، هذا قليل جدًا ويمكن إهماله. ولكن ، من ناحية أخرى ، ليس من الواضح تمامًا: كم عدد العناصر الكيميائية اللازمة للحياة التي تحتوي عليها صخور المريخ وماذا (وما هو مقدارها) المطلوب إضافته؟ في الوقت الحالي ، البيانات البحثية عن التركيب الكيميائي للصخور المريخية غير مكتملة. إذا افترضنا أن كثافة الكتلة الحيوية تساوي كثافة الماء ، فإن الكتلة الحيوية المريخية المحتملة يمكن أن تتناسب مع كرة يبلغ قطرها 11 كيلومترًا (إذا كان المتر المكعب من المحيط الحيوي يعتبر متساوًا في الوزن لمتر مكعب واحد من الماء).

لتلخيص عجز المريخ لدينا مع الرسم التوضيحي التالي:

بدلا من كلمة ختامية

ربما سأستاء من هذا المقال بعض المواطنين المتفائلين بشأن أقرب منطقة أرضية للمريخ. حتى أحفادنا البعيدين لن يروا أشجار التفاح تتفتح تحت سماء المريخ الزرقاء. يمكن للمرء أن يتخيل إلى ما لا نهاية كيف ستنفجر الشحنات النووية الحرارية على الأغطية القطبية للمريخ. أو تزرع المناطق الاستوائية ببكتيريا وحزازات محددة وراثيا. أو قم بتدفئة الكوكب بمرايا مدارية عملاقة. لكن الحقيقة القاسية هي: من المستحيل بناء منزل بدون مواد بناء. وعلى كوكب المريخ ، لا يوجد حتى الآن كل شيء ضروري تقريبًا لتهيئة الظروف والمحيط الحيوي المشابه للظروف الأرضية. لا أحث على التخلي عن حلم تغيير كوكب المريخ ، بل على العكس. إذا كنا نعتزم بجدية أن نصبح نوعًا بيولوجيًا تجاوز حدود مهدنا وتعلمنا أن نجعل الظروف مواتية على كواكبنا على الكواكب الأخرى ، فمن المهم للغاية بالنسبة لنا أن ندرك مدى تعقيد هذه المهمة. أنا أعتبر هذه خطوة ضرورية نحو هدفنا. بعد كل شيء ، عندها فقط يمكننا إنشاء أدوات تسمح لنا بتحقيق هذا الهدف بالذات. ومع ذلك ، يجب على البشرية أن تتعلم التخطيط لآلاف السنين ، وألا تعيش من أجل مكاسب سريعة. صحيح ، هذا موضوع لمحادثة مختلفة تمامًا.

وكجائزة ترضية ، أقترح كل من يهتم بالإعجاب بالأداء الرائع للمريخ المتدهور. امين!)



ملاحظة: نعم ، لقد نسيت تقريبا: هل أحتاج إلى مقال حول التقنيات التي يمكن استخدامها في تحريك كوكب المريخ وأين يمكنني الحصول على مواد بناء لهذا؟