Технические возможности осуществления

На современном этапе развития технологий, возможности для проведения терраформирования климатических условий на других планетах весьма ограниченные. Уже к концу XX-го века земляне обладали возможностями для запуска ракет к наиболее далеким планетам Солнечной системы для выполнения задач научного характера. Мощности и скорости, а также возможности масштабного запуска ракет в космос в начале XXI-го века значительно возросли, и в случае спонсирования крупными космическими державами, такими как Россия или США, уже в наши дни человечеству вполне под силу выполнение определённых задач по терраформированию планет. В настоящее время возможности современной астрономии, ракетной, вычислительной техники и других областей высоких технологий прямо или косвенно позволяют, например, буксировать небольшие астероиды, вносить небольшие объёмы бактерий в атмосферы или почву других планет, доставлять необходимое энергетическое, научное и др. оборудование. Важнейшими задачами земной цивилизации по обеспечению возможности терраформирования планет и их спутников являются^{[источник?]}:

• Заинтересованность космических держав — необходимая компонента для начала практической подготовки и изучения планет для терраформирования.
• Создание экономических фондов и компаний по освоению планет —- необходимая государственная и частная инициатива для финансовой поддержки научных проектов.
• Развитие наблюдательной астрономии — в целях экономичного и быстрого изучения объектов Солнечной системы.
• Изучение планет с помощью зондов — источник детальной информации о планетах и их составе.
• Развитие энергетики Земли — обеспечение космических запусков и развитие сопутствующих областей промышленности.
• Постройка достаточно мощных ракетных двигателей — работы в области ядерных ракетных двигателей, электроядерных двигательных установок, солнечных парусов, ионных ракетных двигателей.
• Развитие материаловедения — поиск новых материалов и композитов, пригодных для использования в целях терроформирования и строительства космических транспортных средств.
• Развитие биотехнологий — изучение земных микроорганизмов и предполагаемых микроорганизмов, обитающих в гипотетической биосфере Марса; выведение генно-модифицированных микроорганизмов, устойчивых к природным условиям терраформируемых планет.

[править] Важнейшие задачи ученых — терраформистов

Электромагнитный ускоритель на луне

[править] Удешевление доставки грузов в космос

Терраформирование планет подразумевает необходимость доставки значительного количества грузов с поверхности Земли на высокую орбиту. Ввиду неприемлемости использования ядерных ракетных двигателей в атмосфере Земли и практических ограничений на использование существующих ракетных двигателей, необходимо использовать альтернативные системы доставки грузов на орбиту:

• Космический лифт
• Космический мост — по сути, колоссальный космический корабль; стоимость подобного устройства может измеряется триллионами долларов^{[источник?]}.
• Электромагнитный ускоритель или Рельсотрон (Mass driver) — подобный ускоритель в принципе осуществим, но чрезвычайно дорог (сотни млрд. долларов), также необходимо согласие населения и государственных структур какой-либо экваториальной страны, поскольку трасса этого устройства займет тысячи км^{[источник?]}.
• Антигравитационный корабль — на данный момент неосуществимый проект.
• Прочие проекты, как, например, наземная лазерная пушка для ускорения корабля в космосе.

[править] Увеличение скорости межпланетных перевозок

Ионный двигатель

Груз, доставленный на высокую орбиту, необходимо будет доставить непосредственно на терраформируемую планету. В настоящее время для межпланетных полетов используется гравитация «попутных» планет. Такой подход не приемлем для регулярных грузо-пассажирских перевозок в пределах Солнечной системы. Необходимо использование ядерных ракетных двигателей. В отличие от обычной химической ракеты, ядерный двигатель может представлять собой комбинацию ядерного реактора и ионного двигателя, экономно расходующего рабочее тело и позволяющего обеспечить длительный срок активного разгона космического аппарата. Принцип работы двигателя^{[источник?]} заключается в ионизации газа и его разгоне электростатическим полем. Благодаря высокому отношению заряда к массе становится возможным разогнать ионы до очень высоких скоростей (210 км/с по сравнению с 3—4.5 км/с у химических ракетных двигателей). Таким образом, в ионном двигателе можно достичь очень большого удельного импульса, что позволяет значительно уменьшить расход реактивной массы ионизированного газа по сравнению с расходом реактивной массы в химических ракетах. Первоочередной задачей является значительное (в тысячи раз) увеличение мощности подобных двигателей и создания соответствующих им по мощности ядерных реакторов. При условии отсутствия атмосферы грузовой корабль может постепенно разгоняться, набирая скорость от 10 до 100 км/с. Увеличение скорости полёта особенно важно для пассажирских перевозок, при которых необходимо уменьшить получаемую пассажирами дозу радиации, главным образом — за счет сокращения времени перелета. Основные трудности в реализации работ по ядерным ракетным двигателям заключаются как в высокой степени радиоактивного загрязнения продуктами выброса двигателя, так и в неприятии подобной технологии населением, а также экологическим движением стран-разработчиков (ведущие страны — Россия, США).

[править] Организация индустриальной базы на Луне

Луна обладает разнообразными полезными ископаемыми, в том числе ценными для промышленности металлами — железом, алюминием, титаном; в поверхностном слое лунного грунта, реголите, накоплен редкий на Земле изотоп гелий-3, который может использоваться в качестве топлива для термоядерных реакторов, где при сжигании одного килограмма этого изотопа выделяется колоссальное количество энергии — 19 мегаватт-часов^{[источник?]}. Чтобы обеспечить энергией всё население Земли в течение года, по подсчётам учёных Российского Института Геохимии и Аналитической Химии им. Вернадского, необходимо приблизительно 30 тонн гелия-3^{[источник?]}. Целью лунной базы будет создание и запуск космических аппаратов, межпланетных станций и пилотируемых кораблей, при этом не будет проблем с доставкой крупных по весу и размеру компонентов кораблей на орбиту планеты благодаря отсутствию атмосферы и низкой второй космической скорости − 2.4 км/с вместо 11.2 км/с на Земле (то есть энергия, необходимая для вывода грузов на орбиту Луны, в 22 раза меньше на Луне чем на Земле). Однако не имеет смысла переносить всю необходимую технобазу для производства космических кораблей на Луну. Значительное количество составных частей выгоднее завозить с Земли для окончательной сборки на поверхности или орбите Луны. Результатом колонизации Луны должно стать создание постоянных поселений купольного типа.

[править] Термоядерная энергетика и гелий-3

Основная статья: Термоядерная реакция

Схема реакции дейтерий-тритий

Запасы гелия-3 на Земле составляют от 500 кг до 1 тонны, однако на Луне он находится в значительном количестве. В настоящее время контролируемая термоядерная реакция осуществляется путем синтеза дейтерия ²H и трития ³H с выделением гелия-4 ⁴He и "быстрого" нейтрона n:

Однако при этом большая часть выделяемой кинетической энергии приходится на нейтрон. В результате столкновений осколков с другими атомами эта энергия преобразуется в тепловую. Помимо этого, быстрые нейтроны создают значительное количество радиоактивных отходов. В отличие от этого синтез дейтерия и гелия-3 ³He не производит радиоактивных продуктов:

, где p - протон

Это позволяет использовать более простые и эффективные системы преобразования кинетической реакции синтеза, такие, как магнитогидродинамический генератор.

Иллюстрация концепции самовоспроизводства машин

Одним из существенных препятствий к терраформированию планет является трудоёмкость подобных проектов. Чтобы обойти эту проблему, предлагается использование биологических «машин», а именно — генетически модифицированных микроорганизмы, насекомые и т. д.^{[источник?]} Это не решает всех проблем, так как микроорганизмы и насекомые не отличаются интеллектом. Помимо сокращения трудоёмкости проекта необходимо также учесть условия, в которых будут работать терраформисты. Жизнь в космосе и на поверхности далеких планет может быть вредна для их здоровья и невыносима психологически. Использование роботов может в значительной степени уменьшить эти трудности, однако это означает, что огромное количество техники необходимо будет доставить с Земли вместе с ремонтными службами и значительным запасом запасных частей, что также непрактично. Есть и третий вариант, при котором строители строят не сам объект, а налаживают производство строительного оборудования после прибытия на планету. К примеру, создание колоссальных «атмосферных машин», показанных в фильме «Вспомнить все», может занять 20 лет для 10 тысяч человек, работающих с типичной строительной техникой. Если же строители будут заменены роботами, то необходима будет примерно тысяча человек высокой квалификации для починки и обслуживания роботов^{[источник?]}. По этой же логике, если роботы будут чинить роботов, необходимо будет иметь порядка 100 человек, чтобы контролировать этот процесс, а если вместо починки строительных роботов роботы-ремонтники будут изготавливать новых роботов из материалов, собранных на заселяемой планете, то уже через 2 года миллионы таким образом полученных роботов-строителей введут атмосферные машины в строй^{[источник?]}.

Наличие полезных ископаемых на терраформируемой планете не гарантировано, и даже если полезные ископаемые будут обнаружены, организация их добычи может занять несколько лет. Кроме того, возникает вероятность опасности выхода автоматизированного индустриального комплекса из-под контроля создателей. Так или иначе, вопрос практичности упирается в технологичность производства. Создание самовоспроизводящихся машин на микроскопическом уровне (нанотехнология) пока разрабатывается на теоретическом уровне, но оно принципиально возможно. Для терраформирования Луны наиболее применим промежуточный вариант, когда терраформисты производят запчасти для необходимой техники из доступных полезных ископаемых, используя привезенные с собой компоненты. Например, корпуса машин делаются из сплавa алюминия, добытого на Луне (нaпp. Силумин), а потом оснащаются электроникой, созданной на Земле.