В период своего мирового господства испанцы игнорировали Северную Америку; для них она была всего лишь огромной бесполезной дикой территорией. В 1781 году, когда Корнуоллис держал осаду в Йорктауне, англичане направили свой флот в Карибское море, чтобы захватить несколько островов с высокодоходными сахарными плантациями у французов. В 1803 году Наполеон Бонапарт продал треть современной территории Соединенных Штатов за два миллиона долларов. В 1867 году Александр II продал Аляску по схожей скромной цене. О существование Австралии в Европе узнали за двести лет до того, как там появилась первая колония, а европейские правители даже не пытались претендовать на континент до 1830 года. Эти примеры близорукого управления государством сегодня стали легендарными. Тем не менее поведение современных правителей говорит о том, что близорукость никуда не делась. Я считаю, что двести лет спустя нынешнее равнодушие политиков к Марсу и другим небесным телам будет казаться такой же нелепой ошибкой.
Почти невозможно узнать, какие предприятия будут экономически жизнеспособными через двадцать лет, а уж тем более через пятьдесят или сто. Тем не менее в этой главе я постараюсь показать вам, как и почему экономика колонизации Марса может начать работать и почему успех колонизации в конечном итоге станет залогом нашей дальнейшей космической экспансии. Хотя я буду время от времени возвращаться к историческим аналогиям, мои аргументы будут основаны не на историческом опыте, а на особенностях самого Марса, его уникальных характеристиках, ресурсах, технологических требованиях и его связи с другими важными телами нашей Солнечной системы.
Уникальность Марса
Когда вы предлагаете какое-то новое начинание, например составляете бизнес-план, обычно необходимо собрать и перечислить преимущества вашего продукта или услуги. Что такого у вас есть, что конкурент предложить не может? Хорошо, что особенного есть на Марсе?
Среди внеземных тел в нашей Солнечной системе Марс выделяется тем, что он обладает всеми необходимыми ресурсами, чтобы не только поддерживать жизнь колонистов, но и создать новую ветвь человеческой цивилизации. Эта уникальность проявляется особенно отчетливо, если сравнить Марс с нашей Луной, которую чаще всего называют местом, где мог бы поселиться человек.
В отличие от Луны на Марсе много углерода, азота, водорода и кислорода в биологически легкодоступных формах, таких как газообразный диоксид углерода, газообразный азот, водяной лед и вечная мерзлота. Углерод и азот имеются на Луне в ничтожных количествах: несколько частиц на миллион. Там есть некоторое количество водяного льда, но его можно найти только в постоянно затененных ультрахолодных (-230 °C) полярных кратерах – таких холодных местах, что их содержимое практически недоступно за пределами сред с нужными условиями. Кислород на Луне имеется в изобилии, но только в виде сильно связанных оксидов, таких как диоксид кремния (SiO2), оксид железа (Fe2O3), оксид магния (MgO) и оксид алюминия (Al2О3), которые требуют очень высокоэнергетических процессов для восстановительных реакций. Современные данные показывают, что, если бы Марс был гладкими и весь его лед и вечную мерзлоту растопили в жидкую воду, планета покрылась бы океаном глубиной около 100 метров. Это резко контрастирует с условиями на Луне, поскольку на ней так сухо, что, если бы там обнаружили бетон, лунные колонисты добывали бы его, чтобы получать воду. Таким образом, если растения и могут быть выращены в теплицах на Луне (маловероятное предположение, как мы убедились), то большую часть ресурсов для их выращивания придется импортировать.
Также на Луне примерно в два раза меньше металлов, представляющих промышленный интерес (медь, никель и цинк, например), а также многих других нужных элементов, таких как сера, фтор, бром, фосфор и хлор. На Марсе все они имеются в изобилии. Более того, на Марсе, как и на Земле, протекали гидрологические и вулканические процессы, которые, вероятно, объединили различные элементы в локальные скопления богатых минеральных руд. Ученые сравнили геологическую историю Марса с геологической историей Африки [43] и сделали очень оптимистичные выводы по поводу его минеральных богатств. На Луне же не было ни рек и океанов, ни вулканов, и в результате она в основном состоит из мусорных пород с очень небольшим содержанием полезных руд.
Электроэнергию можно производить и на Луне, и на Марсе, используя солнечные батареи, и здесь преимущества чистого неба Луны и ее близости к Солнцу в какой-то степени уравновешивают потребность в больших хранилищах энергии, связанного с 28-дневным суточным циклом Луны. Но, если мы захотим производить солнечные панели, чтобы создать собственную расширяющуюся энергетическую базу, Марс имеет огромное преимущество, так как только там есть большие запасы углерода и водорода, необходимых для производства чистого кремния, который идет на изготовление фотогальванических панелей и другой электроники. Кроме того, у Марса есть потенциал, связанный с энергией ветра, в то время как использовать ее на Луне принципиально невозможно. Но и солнечная энергия, и энергия ветра имеют сравнительно скромный потенциал – десятки или в лучшем случае сотни киловатт. Чтобы создать полноценную цивилизацию, понадобятся более богатые запасы энергии, и они доступны на Марсе, как в краткосрочной, так и в среднесрочной перспективе благодаря его геотермальным ресурсам, которые позволяют во множестве строить электростанции класса 10 МВт (10 000 ватт). В долгосрочной перспективе на Марсе будет процветать экономика, основанная на использовании его богатых запасов дейтериевого топлива для термоядерных реакторов. Дейтерий на Марсе встречается в пять раз чаще, чем на Земле, и в десятки тысяч раз чаще, чем на Луне.
Но, как мы уже обсуждали в главе 7, самая большая проблема на Луне, как и на всех других небесных телах без атмосферы и в предлагаемых искусственных колониях в открытом космосе, состоит в том, что солнечного света недостаточно для выращивания сельскохозяйственных культур. Один акр растений на Земле требует 4 МВт энергии солнечного света, а на квадратный километр понадобится 1000 МВт. Весь мир целиком не производит количества электроэнергии, которого будет достаточно для освещения ферм сельскохозяйственного гиганта США – штата Род-Айленд. Культивирование растений под электрическим светом просто экономически безнадежно. Но, чтобы использовать естественный солнечный свет на Луне или любом другом небесном теле без атмосферы, необходимо строить теплицы из материала достаточной толщины, чтобы оградить растения от солнечных вспышек, а это требование чрезвычайно увеличивает затраты на создание пашни. И от нее все равно не было бы толку, потому что растения не могут адаптироваться к суточному циклу длиной 28 дней.
Марсианская атмосфера имеет достаточную толщину, чтобы защитить от солнечных вспышек посевы, выращенные на поверхности планеты. Поэтому тонкостенные надувные пластиковые теплицы, защищенные негерметичным, устойчивым к ультрафиолетовому излучению куполом из жесткого пластика, помогут нам быстро создать пахотные земли на поверхности Марса. Даже если исключить проблему солнечных вспышек и суточного цикла длиной в месяц, такие простые теплицы оказались бы бесполезны на Луне, так как внутри них было бы нестерпимо жарко. На Марсе же сильный парниковый эффект, созданный такими куполами, обеспечит внутри оптимальный умеренный климат. Такие купола диаметром до 50 метров будут достаточно легкими, чтобы на начальном этапе привозить их с Земли, а затем можно начать изготавливать их на Марсе из местных материалов. Поскольку на Марсе есть все ресурсы, необходимые для производства пластмассы, можно быстро создать и установить сети таких куполов диаметром от 50 до 100 метров, тем самым делая доступными большие участки поверхности планеты и для жилья, где можно обойтись без скафандра, и для сельскохозяйственных площадок. Это только начало, потому что, как мы увидим в главе 9, в конечном итоге у людей появится возможность увеличить толщину атмосферы Марса. Для этого нужно вызвать искусственное глобальное потепление, высвободив парниковые газы из реголита. Тогда жилые купола можно будет делать практически любого размера, поскольку исчезнет проблема с перепадами давления между внутренней и внешней средами. Более того, тогда можно будет выращивать специально выведенные культуры и за пределами куполов.
