Лучше меньше, да лучше
На фотомонтаже представлены все те астероиды, которое человечество смогло рассмотреть «на расстоянии вытянутой руки», когда они представляются не просто абстрактными светящимися точками со слабой и невидимой глазу звёздной величиной, а видны, как реальные «булыжники», которые напоминают своим видом обычные камни, которые вы легко можете встретить на скалистом побережье какого-нибудь земного моря.
Проблема этих булыжников и нашего к ним будущего отношения - это их реальный размер. Астероиды являются карликами (или даже гномами) в мире «настоящих» планет. В земных же величинах они просто громадны.
Я уже как-то показывал сравнительные размеры ядра кометы Чурюмова-Герасименко в сравнении с обычным пейзажем земного города в статье, в которой обсуждалась этапность освоения большого космоса.
Если же взять Лютецию (самый крупный булыжник на монтажном фото) и разместить его на поверхности Земли, то его размер (132 x 101 километр) легко покроет Москву в пределах МКАД.
Однако, Лютеция - отнюдь не предел в ряду размеров астероидов, уступая, например, уже обследованному американским «Рассветом» астероиду Веста или открытием этого года, астероиду Церера:
Ну что, скажет любой читатель? Ну, есть у нас, где-то на задворках нашей Солсистемы тысячи и тысячи таких булыжников! А нам-то какое дело до них, ведь все они по массе не дотягивают и до 0,1% от массы Земли? А вот какое нам до них дело.
Общая масса всех астероидов главного пояса оценивается в 3,0-3,6·1021 кг, что составляет всего около 4 % от массы Луны. При этом масса Цереры, крупнейшего из астероидов главного пояса между орбитами Марса и Юпитера составляет 9,5·1020 кг, то есть около 32% от общей массы всех булыжников, а вместе с тремя крупнейшими астероидами Веста (9 %), Паллада (7 %) и Гигея (3 %) эти четыре крупнейших тела пояса астероидов составляют и того больше: 51 % от общей массы, в то время, как абсолютное большинство астероидов имеют ничтожную по астрономическим меркам массу.
И именно эта ничтожная по астрономическим меркам масса астероидов - но столь же громадная по земным понятиям, делает их столь приятными и привлекательными объектами для колонизации.
Собственное гравитационное поле астероидов ничтожно: многие из них неспособны удержать возле себя предмет, который вы будете разгонять с помощью даже вашей собственной мускульной силы. Так, например, вторая космическая скорость для астероида Эрос составляет всего около нескольких метров в секунду, при том, что он представляет из себя достаточно солидную «гантельку» длиной в 33 и поперечником в 13 километров.
Что, в общем-то, означает, что, в отличии от старта или посадки на небесные тела с сильной гравитацией, посадка и взлёт с астероидов могут осуществляться при помощи тех же двигателей, что наиболее перспективны для перемещения кораблей в открытом космосе, вне сильных гравитационных полей, создающих столь же серьёзную гравитационную помеху.
Этот фокус, кстати, был проделан и самим аппаратом Dawn («Рассвет») при его полёте к Церере. До этого он посетил в 2012 году астероид Веста, при этом и приближение к Весте, и выход на орбиту вокруг этого небесного тела, и удаление от Весты и сближение с Церерой и выход на орбиту Цереры - всё это производилось исключительно с помощью собственного ионного двигателя «Рассвета».
В целом же, если рассмотреть классификацию, предложенную для небесных тел Солнечной системы в прошлой статье, то выяснится, что с точки зрения астронавигации и колонизации тел Солнечной системы принципиальная граница лежит где-то между категорией II (cредние небесные тела с существенным притяжением и незначительной атмосферой, влиянием которой можно пренебречь) и категорией III (крупные небесные тела, со значительным притяжением и плотной атмосферой).
Условная граница категории II и категории III пролегает между Марсом и Ганимедом: первое из небесных тел ещё может похвастаться более-менее плотной атмосферой (хоть и 100 раз менее плотной, чем у Земли), а вот у Ганимеда атмосфера оказывается уже максимально разряжённой, с давлением всего в 1,2 мкПа, что в 1013 раз меньше, чем давление земной атмосферы.
На наличие или отсутствие атмосферы у небесного тела влияет масса факторов, но ситуация, в общем-то, чётко определяется главными из них: массой самого небесного тела и температурой атмосферы планеты.
Именно эти два фактора определяют скорость молекул атмосферы небесного тела и вторую космическую скорость для него. Если молекула может легко разогнаться до второй космической скорости за счёт своего хаотического движения в атмосфере - то небесное тело неизбежно будет терять молекулы этого химического элемента из своей атмосферы. Так, например, Земля легко теряет из своей атмосферы водород и гелий (их молекулы - самые быстрые при равной температуре), но уже может спокойно удерживать кислород, азот и углекислый газ.
Если температура атмосферы понижается, то небесному телу оказывается проще удерживать свою атмосферу. Именно в такой уникальной ситуации оказался спутник Сатурна, Титан. на котором сохранилась мощная атмосфера, состоящая преимущественно из азота (98,4%) и имеющая температуру в −180 °C.
Слоистое строение атмосферы Титана. Ниже слоя облаков атмосфера Титана непрозрачна для солнечного света.
Дополнительным, удерживающим атмосферу Титана фактором, явился атмосферный метан, который образовал, вместе с соединениями метана и азота, в верхних слоях атмосферы Титана непрозрачные облака, не пропускает теперь солнечный свет к поверхности Титана и даже создал анти-парниковый эффект, за счёт чего температура атмосферы понизилась ещё на 10 градусов.
При этом надо учесть, что граница II-й и III-й категории, которая определяет возможность небесных тел удерживать собственную атмосферу, как и возможность для людей при будущей колонизации планеты или её спутника эту атмосферу создать или же целенаправленно изменить - определяется исключительно сочетанием этих природных факторов гравитации, температуры, наличия или отсутствия магнитного поля или же интенсивностью солнечного ветра. Изменить эти факторы даже людям будущего будет достаточно сложно, поскольку никаких «гравитационных линз» (как и «гравитационных экранов») пока что не видно и на горизонте нашего научного знания.
Если же рассуждать в категориях эйнштейновской ОТО, то гравитация оказывается и вообще свойством пространства-времени, а не классическим полем типа магнитного или электрического.
Исходя из этого вырисовывается и грустная реальность Луны, Меркурия или же Ганимеда: на этих небесных телах человечество будет и через тысячу лет быть вынужденно существовать в состоянии «золотой рыбки в аквариуме», будучи лишённым защитной функции атмосферы и возможности вдохнуть «бесплатный» атмосферный кислород.
Реальность лунной базы будущего - реголит поверх сборных конструкций на поверхности, подземные бункера для защищённых помещений.
Естественные полости для размещения лунных баз.
Создать на Луне глобальную устойчивую атмосферу пока представляется невозможным: наш естественный спутник не может удержать не то, что водород: даже азот и кислород оказываются для Луны слишком «быстрыми» молекулами, что практически навечно привязывает человечество к подземным лунным городам, которые вполне могут обеспечивать защиту населения и поддерживающей его биосферы к искусственному свету подземелий Луны - с дежурными выходами на поверхность с целью обслуживания солнечных батарей или же систем безракетного пуска с поверхности Луны:
Так если всё так плохо даже на Луне - то зачем платить «платить больше»?
Как уже было сказано, параметры астероидов кажутся крошечными в масштабах Солсистемы, но громадны по земным меркам. Кроме того, надо учесть, что в случае астероидов люди могут использовать весь объём этих небольших небесных тел (тоннель длиной и в 10, и в 100 километров отнюдь не кажется сейчас какой-то небывальщиной), в то время, как на больших небесных телах, исходя из объективных ограничений, люди используют лишь очень узкий поверхностный слой небесного тела - движение вниз, за счёт высокой гравитации и сопутствующей ей процессам разогрева внутри мантии создаёт очень сильный градиет давления и температуры недр, которые недоступны нам для случая Земли уже даже на глубине в 10 километров:
Мы, по факту, в случае Земли используем лишь тончайший слой в 5-10 километров, при том, что диаметр нашей планеты составляет 12 700 километров. Для Луны, за счёт меньшей силы тяжести, можно рассчитывать и на глубину в 30-40 километров, но дальше в лунных недрах люди столкнутся с такой же проблемой.
В случае же астероидов они «прозрачны» практически насквозь, что позволяет людям будущего рассчитывать практически на весь их полезный объём.
Хорошо процесс возможной колонизации небольшого астероида описан романе «Роза и Червь» Роберта Ибатуллина.
«Астероид, названный в честь древней кельтской богини, был некогда ядром погасшей кометы. Внешне он выглядел как цельнокаменная скала, но внутри был конгломератом из силикатной пыли, песка и щебня, вмороженных в аммиачно-водяной лёд с углеводородными клатратами. Сверху всё это было присыпано сухой пылью реголита, побито кратерами. Рианнон ничем не выделялась среди тысяч километровых астероидов, что вращались между орбитами Марса и Земли. Почему же Космофлот выбрал для основания колонии именно её? По чисто случайному совпадению. В 2280 году Рианнон должна была сблизиться с другим, безымянным астероидом, всего на 400 километров - уникальная возможность сцепить их в пару.
Технология переделки астероидов в жилые колонии была к тому времени отработана. Подготовительная операция заняла около двадцати лет. Сначала роботы-бурильщики в тщательно выбранных точках пробили шахты до ледяного слоя. Затем туда запустили рои миниатюрных роботов с радиоактивными источниками тепла - ферментоботов, «дрожжей». Те начали греть лёд, высвобождая замёрзшие газы из клатратов. Газовые пузыри, раздуваясь, взламывали лёд, от них вглубь астероида разбегались сети трещин. Ферментоботы по этим трещинам забирались всё глубже в недра Рианнон, оставляя за собой цепочки новых пузырей. Выделяемые «дрожжами» катализаторы сцепляли кремнезём и углеводороды в вязкую, медленно застывающую силиконовую массу - так стенки пузырей закреплялись и обретали прочность. Мало-помалу внутренность Рианнон превращалась во вспененный пористый лабиринт со структурой хлебного мякиша.
А пока ферментоботы прокладывали путь к центру, в уже застывших полостях трудились искусственные бактерии, перерабатывая газовую смесь в пригодный для дыхания воздух. Отходы - водород и углеродная сажа - не пропадали даром. Водород шёл на топливо, а углерод - на сверхпрочные волокна из нанотрубок. Роботы-швецы затем извлекали их на поверхность и сшивали в единый гигантский трос - привод, необходимый, чтобы раскрутить Рианнон и создать внутри неё тяготение.
Трос, намотанный в сотни витков на Рианнон, как на катушку, дожидался заветного 2280 года. Когда второй астероид (незатейливо названный Р2) достаточно приблизился к Рианнон, робот-тяжеловес с ракетным двигателем оттащил к нему свободный конец троса и прочно присоединил, вплавив глубоко в лёд. Р2 как ни в чём ни бывало продолжал лететь по орбите - пока трос не натянулся до отказа. Волна напряжения пробежала по тросу и обоим астероидам. В миг пиковой нагрузки могло показаться, что две хрупкие горы не выдержат - развалятся сами или разорвут трос. Но всё было рассчитано точно. С треском и скрежетом, не слышными ни одному человеческому уху, Рианнон просела всей массой, принимая форму луковицы. Широким веером с неё разлетелась пыль, обнажая глыбы коренных пород, заблаговременно скрепленные упругой сеткой. Связка выдержала. Рианнон и Р2 закружились вокруг общего центра масс, подобно гигантскому боласу, делая оборот примерно за полчаса.
Так Рианнон обрела центробежное тяготение в пятую часть земного - вполне пригодная для жизни величина. Осталось только расчистить полости, проложить внутренние коммуникации - и начальник Департамента колонизации мог с чистой совестью доложить овер-коммандеру Космофлота: «Работы завершены в срок. Астероид готов к заселению».
С тех пор прошло без малого полтора века.»
Как видите, логика колонизации астероидов ясна и понятна, а малая сила тяжести и максимальный доступный внутренний объём позволяют делать с гравитацией всё то, что недостижимо для условий Луны или других крупных небесных тел.
Если исключить неприятного Кориолиса - то астероид позволяет создать практически идентичные земным условия в обитаемой зоне, при сохранении состояния невесомости в зоне причалов или промышленного отсека.
Ну а небольшая масса астероидов позволяет организовать даже их доставку в нужные места Солсистемы из главного пояса астероидов.
Но, для этого, конечно же, люди или их автоматы должны научиться жить в космосе...