где Tmean есть средняя температура планеты в градусах Кельвина, S – количество солнечного излучения, причем для современного Солнца S равен 1, и Р является атмосферным давлением над средней высоте поверхности Марса, приведенным в барах. (1 бар – это значение, которое жители равнинной местности считают нормальным атмосферным давлением – 14,7 фунта на квадратный дюйм. Так как подобные решения обычно принимают люди, живущие на зловонных болотах возле таких столичных городов, как Вашингтон, Лондон и Париж, это странное значение стало стандартом.)
Поскольку атмосфера является эффективным средством передачи тепла от экватора к полюсу, мы с Крисом Маккеем оценили:
Тpole,= Тmean – 75S0,25/(1 + 5Р) (2)
Также разумно предположить, основываясь на грубом приближении к наблюдаемым данным, что:
Тmax = Тequator =1,1 Тmean (3)
и что глобальное распределение температуры определяется по формуле:
Т(θ) = Тmax – (Тmax – Тpole) × (sinθ)1,5, (4)
где θ – это широта (северная или южная).
Уравнения (1)-(4) задают температуру на Марс как функцию давления диоксида углерода. Тем не менее, как упоминалось выше, давление диоксида углерода на Марсе само является функцией температуры. Есть три источника диоксида углерода на Марсе: атмосфера, сухой лед в полярных шапках и газ, поглощенный реголитом. Взаимодействие резервуаров полярных шапок с атмосферой хорошо понятно и определяется простым соотношением между давлением насыщенного пара двуокиси углерода и температуры на полюсах. Оно задается кривой давления насыщенного пара диоксида углерода, которая аппроксимируется следующим образом:
Р = 1,23×107{ехр(-3170/Тpо1е)} (5)
До тех пор пока углекислый газ есть как в атмосфере, так и на южном полюсе, уравнение (5) дает точный ответ на вопрос о том, как давление углекислого газа в атмосфере будет зависеть от полярной температуры. Однако, если полярная температура должна подняться до значения, при котором давление насыщенного пара гораздо больше, чем то, что может быть произведено запасом CO2 на южном полюсе (от 50 до 100 миллибар), то шапка исчезнет и атмосфера будет регулироваться запасами углекислого газа в реголите.
Соотношение между давлением запаса углекислого газа в реголите, атмосферным давлением и температурой точно не известно. Маккей предлагает следующую эмпирическую оценку [51]:
P ={CMa×exp(T/Td)}3,64, (6)
где Ма – количество газа, адсорбированного в реголите в барах, С – константа, подобранная таким образом, чтобы уравнение (6) отражало хорошо известные марсианские условия, a Td – характеристическая энергия, необходимая для освобождения газа из реголита («температура десорбции»). Уравнение (6) является по существу вариацией известного закона изменения химического равновесия в зависимости от температуры, так что можно считать его в целом верным. Тем не менее величина Td неизвестна и, вероятно, останется такой до тех пор, пока человек не начнет осваивать Марс. Но мы можем вынести проблему за скобки путем изменения Td от 15 до 40 °К (чем ниже значение Td, тем легче будет тем, кто займется терраформированием). Затем мы используем глобальное распределение температуры, заданное уравнением (4), чтобы проинтегрировать уравнение (6) по поверхности планеты и получить глобальное «давление реголита». Это дает достаточно точную квазидвумерную картину проблемы равновесия системы атмосфера – реголит, в которой большая часть поглощенного диоксида углерода распределяется в холодных регионах планеты. Таким образом, в нашей модели региональные (в смысле широты) изменения температуры, особенно в приполярных регионах, могут так же серьезно влиять на взаимодействие системы атмосфера/реголита, как изменения средней температуры планеты.
Результаты расчетов по этой модели, показанные графически в данной главе, дают серьезные основания полагать, что Марс может быть терраформирован.
Глава 10
Взгляд с Земли
No bucks, no Buck Rogers.[34]
АнонимВ предыдущих девяти главах я обрисовал технические возможности и мое видение того, чего мы можем достигнуть, запустив пилотируемую программу освоения Марса. Теперь пришло время вернуться на Землю. Величайшее препятствие нашим попыткам закрепиться на Марсе будет заключаться не в инженерных тонкостях пилотируемой миссии, не в суровом путешествии и не долгих днях исследования нового мира. Мы не встретим преград на самом Марсе. Самое большое препятствие поджидает нас здесь, на нашей родной планете в обличье земных политиков. Как мы можем получить деньги, необходимые для осуществления программы?
Некоторые думают, что это неосуществимо. Они припоминают провал двух инициатив исследования космоса президентов Бушей как доказательство того, что американские политики не поддержат пилотируемую программу исследования Марса. Сторонники этого мнения ошибочно исходят из того, что случившееся однажды должно в точности повториться снова. Скептики говорят, что оба Буша, и старший, и младший, попытались повторить успех Джона Ф. Кеннеди по запуску «Аполлона» на Луну, но в условиях жизни после холодной войны громкий призыв не имел успеха. Обе ИИК провалились, поэтому все последующие ИИК обречены на провал. Что и требовалось доказать. Звучит логично, но это совершенно неверно. Буш-старший не сделал для своей ИИК то, что Джон Кеннеди сделал для «Аполлона». Скорее, Буш сделал для ИИК то же, что сделал для курдов: объявил, что час пробил, подбросил мяч в воздух и ушел с поля. Как отметил Дуэйн Дэй из Института космической политики, «Буш был сторонником исследования космоса точно так же, как он был "президентом, заботящимся об окружающей среде" или "президентом, развивающим образование", – то есть только номинально». Также верно, что «90-дневный отчет» НАСА с его ценником в 450 миллиардов долларов и обещанным сроком в тридцать лет не спасли ситуации, но реальная проблема была не в «90-дневном отчете», а в руководстве страны, готовом терпеть недостатки, присущие этому отчету.
