Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Основная статья: Колонизация космоса
Художественный рендеринг плавающего форпоста с экипажем на Венере в рамках Оперативной концепции НАСА на большой высоте Венеры  (HAVOC).

Колонизация Венеры была предметом многих произведений научной фантастики еще до рассвета полета в космос , и до сих пор обсуждается как с вымысла и научной точки зрения. Однако с открытием чрезвычайно враждебной поверхностной среды Венеры внимание в значительной степени переключилось на колонизацию Луны и Марса , а предложения по Венере были сосредоточены на колониях, плавающих в верхних средних слоях атмосферы [1], и на терраформировании .

С открытием к 2020 году следов, возможно, местной жизни в атмосфере Венеры , попытки любой гуманизации Венеры стали усиленной проблемой планетарной защиты , поскольку неконтролируемые эффекты человеческого присутствия могут поставить под угрозу такую ​​жизнь. [2]

Причины колонизации [ править ]

Основная статья: Колонизация космоса

Колонизация космоса - это шаг за пределы освоения космоса и подразумевает постоянное или долгосрочное присутствие людей в окружающей среде за пределами Земли . Колонизация космоса претендовали Стивен Хокинг , чтобы быть лучшим способом , чтобы обеспечить выживание в организме человека как вид. [3] Другие причины колонизации космоса включают экономические интересы, долгосрочные научные исследования, которые лучше всего проводить люди, а не роботы-зонды, и чистое любопытство. Венера - вторая по величине планета земного типа и ближайший сосед Земли, что делает ее потенциальной целью.

Преимущества [ править ]

Масштабные изображения Венеры и Земли рядом друг с другом. Венера лишь немного меньше.

Венера имеет определенное сходство с Землей, что, если бы не враждебные условия, могло бы облегчить колонизацию во многих отношениях по сравнению с другими возможными направлениями. Эти сходства и близость привели к тому, что Венеру назвали «сестринской планетой» Земли.

В настоящее время не установлено, будет ли сила тяжести Марса , в 0,38 раза превышающая гравитационную , достаточной для предотвращения декальцинации костей и потери мышечного тонуса у астронавтов, живущих в условиях микрогенерирования . Напротив, Венера по размеру и массе близка к Земле, что приводит к аналогичной поверхностной гравитации (0,904  г ), которой, вероятно, будет достаточно для предотвращения проблем со здоровьем, связанных с невесомостью . Большинство других планов по разведке и колонизация пространства сталкиваются озабоченность в связи с повреждающим эффектом длительного воздействия на фракционной г или нулевой гравитации на организм человека костно - мышечной системы .

Относительная близость Венеры делает транспортировку и связь проще, чем в большинстве других мест Солнечной системы . В современных двигательных установках окна запуска на Венеру происходят каждые 584 дня [4] по сравнению с 780 днями для Марса. [5] Время полета также несколько короче; Venus Express зонд , который прибыл на Венере в апреле 2006 года несколько провел более пяти месяцев пути, по сравнению с почти шесть месяцев для Mars Express. Это связано с тем, что при самом близком приближении Венера находится на расстоянии 40 миллионов км (25 миллионов миль) от Земли (приблизительно перигелий Земли минус афелий Венеры) по сравнению с 55 миллионами км (34 миллиона миль) для Марса (приблизительно перигелием Марса минус афелий). Земли), что делает Венеру ближайшей к Земле планетой.

Атмосфера Венеры состоит в основном из углекислого газа. Поскольку азот и кислород легче углекислого газа, воздушные шары, наполненные пригодным для дыхания воздухом, будут парить на высоте около 50 км (31 миль). На этой высоте температура составляет 75 ° C (348 K; 167 ° F). На 5 км (3,1 мили) выше, это умеренный климат 27 ° C (300 K; 81 ° F) (см. Атмосфера Венеры § Тропосфера ).

Атмосфера также содержит различные элементы, необходимые для жизни человека и сельского хозяйства: углерод, водород, кислород, азот и серу. [6]

Кроме того, верхние слои атмосферы могут обеспечить защиту от вредного солнечного излучения, сравнимую с защитой, обеспечиваемой атмосферой Земли . Атмосфера Марса , а также Луны дают мало такой защиты. [7] [8] [9]

Трудности [ править ]

Давление воздуха на Венере начинается с давления на поверхности в 90 раз больше, чем у Земли, и достигает одного бара на 50 километров.

Венера также представляет несколько серьезных проблем для колонизации человека. Качество поверхности Венеры трудно иметь дело с: температура на экваторе составляет в среднем около 450 ° С (723 К; 842 ° F) выше , чем точка плавления из свинца , который является 327 ° C. Атмосферное давление на поверхности также , по меньшей мере девяносто раз больше , чем на Земле, которое эквивалентно давлению , возникающий в километре воды. Эти условия привели к тому, что полеты на поверхность были чрезвычайно короткими: советские зонды « Венера-5» и « Венера-6» были раздавлены высоким давлением, находясь на высоте 18 км над поверхностью. Следуя за лендерами, такими как Венера 7и « Венера-8» успешно передала данные после достижения поверхности, но эти миссии также были короткими, продержавшись на поверхности не более одного часа.

Более того, вода в любой форме почти полностью отсутствует на Венере. Атмосфера лишена молекулярный кислород и прежде всего диоксид углерода . Кроме того, видимые облака состоят из агрессивной серной кислоты и паров диоксида серы .

Разведка и исследования [ править ]

Основная статья: Наблюдения и исследования Венеры

Более 20 успешных космических полетов посетили Венеру с 1962 года последний европейский зонд ESA «s Venus Express , который был на полярной орбите вокруг планеты с 2006 по 2014 год японский зонд, Акацуки , потерпел неудачу в своей первой попытке на орбиту Венеры, но успешно вернулась на орбиту 7 декабря 2015 года. Были предложены другие недорогие миссии для дальнейшего изучения атмосферы планеты, например, область в 50 км (31 миль) над поверхностью, где давление газа находится на том же уровне, что и на Земле. еще досконально изучен.

Среда обитания аэростатов и плавучие города [ править ]

Гипотетический плавучий форпост, изучающий жилище Венеры на высоте около 50 км над поверхностью, поддерживаемой тором, полным водорода

По крайней мере, еще в 1971 году [10] советские ученые предположили, что вместо того, чтобы пытаться заселить враждебную поверхность Венеры, люди могли бы попытаться урегулировать венерианскую атмосферу . Джеффри А. Лэндис из Исследовательского центра Гленна НАСА резюмировал предполагаемые трудности в колонизации Венеры как результат простого предположения, что колония должна быть основана на поверхности планеты:

Однако, с другой стороны, проблема Венеры заключается просто в том, что уровень земли слишком далеко ниже уровня атмосферы. На верхнем уровне облаков Венера - райская планета.

Ландис предложил аэростаты, за которыми следуют плавучие города , основываясь на концепции, согласно которой пригодный для дыхания воздух (смесь кислорода и азота 21:79) представляет собой подъемный газ в плотной атмосфере из углекислого газа , обладающий более 60% подъемной силы, которую гелий имеет на Земле. . [11] По сути, воздушный шар, наполненный воздухом, пригодным для дыхания человеком, выдерживал бы себя и дополнительный вес (например, колонию) в воздухе. На высоте 50 километров (31 миль) над венерианской поверхностью окружающая среда наиболее похожа на Землю в Солнечной системе - давление примерно 1 атм или 1000  гПа.и температуры в диапазоне от 0 до 50 ° C (от 273 до 323 K; от 32 до 122 ° F). Защита от космического излучения будет обеспечиваться атмосферой выше, с массой экранирования, эквивалентной земной. [12]

В верхней части облаков скорость ветра на Венере достигает 95 м / с (340 км / ч; 210 миль в час), при этом он кружит вокруг планеты примерно каждые четыре земных дня в явлении, известном как «супервращение». [13] По сравнению с солнечным днем Венеры, составляющим 118 земных дней, колонии, свободно плавающие в этой области, могли, следовательно, иметь гораздо более короткий цикл день-ночь. Если колония сможет свободно перемещаться, это также снизит структурное напряжение от ветра, которое они испытают, если будут привязаны к земле.

Преимущества [ править ]

Поскольку нет значительной разницы давлений между внутренней и внешней стороной воздушного шара для дыхания, любые разрывы или разрывы вызовут диффузию газов с нормальной скоростью атмосферного перемешивания, а не взрывной декомпрессией , что даст время на устранение любых таких повреждений. [11] Кроме того, людям не потребуются герметичные костюмы на улице, только воздух для дыхания, защита от кислотного дождя и в некоторых случаях защита низкого уровня от тепла. В качестве альтернативы, купола из двух частей могут содержать подъемный газ, такой как водород или гелий (извлекаемый из атмосферы), чтобы обеспечить более высокую массовую плотность. [14]Таким образом, будет проще надевать или снимать костюмы для работы на улице. Также будет проще работать вне автомобиля в негерметичных костюмах. [15]

Остающиеся проблемы [ править ]

Строительные и промышленные материалы будет трудно извлечь с поверхности и дорого привезти с Земли / астероидов. Сама по себе серная кислота создает дополнительную проблему, поскольку колония должна быть построена или покрыта материалами, устойчивыми к коррозии под действием кислоты, такими как ПТФЭ (соединение, полностью состоящее из углерода и фтора).

Исследования [ править ]

В 2015 году НАСА разработало Оперативную концепцию Высотной Венеры (HAVOC), изучая возможность создания миссии с экипажем в атмосфере. [16]

Искусственные горы [ править ]

В качестве альтернативы плавучим городам было предложено построить большую искусственную гору, получившую название «Венерианская Вавилонская башня», на поверхности Венеры. Он достигнет 50 километров (31 миль) в атмосфере, где условия температуры и давления аналогичны земным. Такое сооружение можно было построить с помощью автономных роботизированных бульдозеров и экскаваторов.которые были закалены против экстремальных температур и давления атмосферы Венеры. Роботизированные машины будут покрыты слоем керамики, защищающей от тепла и давления, с внутренними тепловыми насосами на основе гелия внутри машин для охлаждения как внутренней атомной электростанции, так и для поддержания внутренней электроники и приводов двигателей машины в рабочем состоянии. температура. Эти машины могут быть спроектированы для работы в течение многих лет без внешнего вмешательства с целью строительства колоссальных гор на Венере, которые будут служить островами колонизации в небе Венеры. [17]

Терраформирование [ править ]

Основная статья: Терраформирование Венеры
Художественная концепция терраформированной Венеры. Облачные образования изображены исходя из предположения, что вращение планеты не было ускорено.

Венера была предметом ряда предложений по терраформированию . [18] [6] Предложения направлены на удаление или преобразование плотной атмосферы из углекислого газа, снижение температуры поверхности Венеры на 450 ° C (723 K; 842 ° F) и установление дневного / ночного светового цикла, более близкого к земному.

Многие предложения включают использование солнечной тени или системы орбитальных зеркал с целью уменьшения инсоляции и освещения темной стороны Венеры. Другая общая черта большинства предложений связана с введением большого количества водорода или воды . Предложения также включают либо замораживание большей части атмосферного CO 2 Венеры , либо преобразование его в карбонаты , [19] мочевину [ необходима цитата ] или другие формы. [ необходима цитата ]

См. Также [ править ]

  • Колонизация Марса
  • Колонизация Луны
  • Колонизация внешней части Солнечной системы
  • Пилотируемый пролет Венеры
  • Наблюдения и исследования Венеры
  • Аэрокосмическая архитектура

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Даниэль Оберхаус и Алекс Пастернак, «Почему мы должны строить облачные города на Венере» , Motherboard, 2 февраля 2015 г. (по состоянию на 26 марта 2017 г.).
  2. ^ Loren Grush (17 сентября 2020). «Каким может быть будущее исследования Венеры после крупного открытия» . Грань . Проверено 19 января 2021 года .
  3. ^ «Хокинг говорит, что люди должны отправиться в космос, чтобы выжить» . USA Today . 13 июня 2006 . Проверено 20 марта 2007 года .
  4. ^ «Точно так же мы не видим прохождения Венеры каждый раз, когда Венера находится между Землей и Солнцем, что происходит примерно каждые 584 дня или 1,6 года» . Архивировано из оригинала на 2019-06-04 . Проверено 20 октября 2013 .
  5. ↑ Дэвид С.Ф. Портри, Люди на Марс: 50 лет планирования миссии, 1950–2000, Монографии НАСА в серии «История авиакосмической отрасли», номер 21, февраль 2001 г. Доступно как NASA SP-2001-4521 .
  6. ^ a b Лэндис, Джеффри (2011). «Терраформирование Венеры: сложный проект для будущей колонизации». Конференция и выставка AIAA SPACE 2011 . DOI : 10.2514 / 6.2011-7215 . ISBN 978-1-60086-953-2. Документ AIAA-2011-7215, Конференция и выставка AIAA Space 2011, Лонг-Бич, Калифорния, 26-29 сентября 2011 г.
  7. ^ Беккер, Адам (2016-10-20). «Удивительные облачные города, которые мы могли бы построить на Венере» . BBC . Проверено 26 января 2019 .
  8. ^ Шейна, Гиффорд MD. «Расчетные риски: как радиационные правила управляют исследованием Марса» . Space.com . Журнал астробиологии . Проверено 26 января 2019 .
  9. ^ Барри, Патрик (2005-09-08). «Радиоактивная Луна» . НАСА . Проверено 26 января 2019 .
  10. ^ Badescu Виорел (2015). Закни, Крис (ред.). Внутренняя Солнечная система: перспективные энергетические и материальные ресурсы . Гейдельберг: Springer-Verlag GmbH. п. 492. ISBN. 978-3319195681..
  11. ^ a b Лэндис, Джеффри А. (2–6 февраля 2003 г.). «Колонизация Венеры». Конференция по исследованию человеком космического пространства, космическим технологиям и приложениям, Международный форум, Альбукерке, штат Нью-Мексико . 654 : 1193–1198. Bibcode : 2003AIPC..654.1193L . DOI : 10.1063 / 1.1541418 .; черновая версия полного документа доступна на сервере технических отчетов НАСА (по состоянию на 16 мая 2012 г.)
  12. ↑ Аткинсон, Нэнси (16 июля 2008 г.). «Колонизирующая Венера с плавучими городами» . Вселенная сегодня . Проверено 4 июля 2011 года .
  13. ^ Landis, Джеффри А., Colozza, Энтони и Ламарр, Кристофер М., Атмосферный Полет на Венеру (PDF), Международный конгресс федерации астронавтики 2002, бумага IAC-02-Q.4.2.03, АИАА-2002-0819, AIAA0 , № 5
  14. ^ Берч, Пол (1991). "Быстрое терраформирование Венеры" (PDF) . Журнал Британского межпланетного общества . 44 : 157–167. Bibcode : 1991JBIS ... 44..157B .
  15. ^ "Будем ли мы строить колонии, которые плавают над Венерой, как" Девять Облаков "Бакминстера Фуллера?" . Архивировано из оригинала на 2019-07-26 . Проверено 25 ноября 2014 .
  16. ^ "HAVOC" . Управление системного анализа и концепций НАСА (SACD) . НАСА . Проверено 1 декабря 2015 года .
  17. ^ Многопланетное общество: новый подход к терраформированию Венеры, т. 12. марта 2018
  18. ^ Фогг, Martin J., Обустройство: Инженерная Планетарная Среды, SAE Press, 1995. ISBN 1560916095 , ISBN 978-1560916093  
  19. ^ Терраформирование Венеры

Внешние ссылки [ править ]

  • Плавучий город на Венере - статья из The Space Monitor
  • Невероятный, футуристический и полностью реальный план НАСА по созданию человеческой колонии на Венере - статья из Business Insider UK