Титан или Марс? Какой из миров лучше подошел бы для человека?

Igor Baidov

Статьи
7582

Давайте сравним некоторые физические характеристики Марса и спутника Сатурна Титана — двух космических тел, которые ученые рассматривают как возможные объекты для будущей колонизации, и разберемся, какой из двух миров лучше подошел бы для человека.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТИТАНА:

1. Титан обладает плотной атмосферой, состоящей почти на 99% из азота (азот — необходимый элемент для поддержания жизни). Атмосферное давление на поверхности луны газового гиганта (АД — сила, с которой воздух давит на поверхность и предметы, находящиеся на ней) примерно в 1,45 раз превышает земное, такой показатель для человека не опасен.

На Марсе же очень тонкая атмосфера, которая на 95% состоит из углекислого газа, однако из CO2 путем химических реакций можно получить кислород. Что касается АД на Красной планете, то с этим дела обстоят не очень: среднее атмосферное давление здесь около 725 Па, на Земле нормальное атмосферное давление на уровне моря чуть больше 101 000 Па, то есть АД Красной планеты составляет менее 1% от АД Земли.

Плотная атмосфера более предпочтительна для людей и вот почему:

  • во-первых, становится намного проще проектировать жилые базы и скафандры. Давление внутри корабля или специального костюма может быть равно давлению снаружи, не нужно будет чрезмерно беспокоиться о герметичности скафандров и модулей базы, в случае попадания небольшого количества “лишнего” азота из внешней среды, вреда человеку не будет;
  • во-вторых, сочетание низкой гравитации (на Титане она составляет лишь 14% от земной) и плотной атмосферы позволяет сделать передвижение по воздуху простым и удобным. Самолеты со складывающимися крыльями и дирижабли будут летать на Титане даже лучше, чем на Земле (только для полета нужно будет использовать электричество, на спутнике нет свободного кислорода, необходимого для химических двигателей). “Плавать” в небе Титана человек сможет и самостоятельно, без помощи какой-либо техники. Все, что ему понадобится — это искусственные крылья и сила собственных мышц: усилий на это потребуется не больше, чем на ходьбу.

2. У Титана хорошая защита от радиации. Плотная атмосфера спутника и магнитное поле Сатурна действуют как щит и не дают космическому излучению попадать на поверхность в большом количестве. Кроме того, Титан находится достаточно далеко от Солнца, поэтому солнечной радиации поступает совсем мало. Низкий уровень радиационного излучения позволит людям построить базу на поверхности луны Сатурна и находиться там постоянно, тогда как колонистам Марса придется большую часть своей жизни прятаться под “землей”, чтобы защитить себя от опасных лучей.

Фото: NASA / Естественные цвета атмосферы Титана. Изображение составное. Снимки были получены широкоугольной камерой Кассини с расстояния 9500 км от поверхности спутника 31 марта 2005 года

3. Титан располагает большими запасами воды, углеводородов и азота — химическими соединениями, необходимыми для поддержания жизни. Половина поверхности Титана состоит из водяного льда. Спутник Сатурна может иметь жидкую воду под ледяной коркой.

4. Титан расположен достаточно близко от других спутников Сатурна, на которых может поддерживаться и даже существовать жизнь, например, на Энцеладе.

5. В отличие от Марса, Титан имеет более приятный для глаза пейзаж. Во-первых, Титан — единственное космическое тело в Солнечной системе (помимо Земли), на котором есть жидкие озера (состоят преимущественно из углеводородов). Во-вторых, если вы решите жить в верхних слоях атмосферы спутника, скажем, в дирижабле, поддерживаемом шарами, наполненными водородом, вы сможете любоваться Сатурном (водородные баллоны будут безопасны, потому что на Титане нет свободного кислорода, а значит, нет риска пожара).

ПРЕИМУЩЕСТВА МАРСА:

1. Марс находится намного ближе к Земле, чем Титан. Если использовать “экономичную” траекторию полета, то до Красной планеты можно добраться за 7 месяцев, до спутника Сатурна же — за 7 лет.

2. Марсианский день составляет чуть более 24 часов, что лучше подходит для нашей биологии. На Титане день длится чуть больше двух земных недель.

Фото: NASA / Марсианский регион Мавритт Валлис. Снимок MRO

3. Расстояние от Марса до Солнца — около 1,6 а.е (почти 230 млн. км, что в полтора раза больше расстояния от Земли до звезды), от Титана — 9,6 а.е. (более 1,5 млрд. км). Это означает, что на Красной планете можно будет использовать солнечные батареи для поддержания жизнедеятельности. 

С Титана наше светило выглядит всегда тусклым. Количество солнечного света, попадающего на поверхность спутника, составляет приблизительно 1% от солнечного потока на единицу поверхности, достигающего Земли. Чтобы поддерживать необходимые условия для жизни, колонистам придется использовать ядерные реакторы, а не солнечную энергию.

4. Гравитация на Марсе в три раза ниже земной, на Титане — в семь. Исследования показывают, что при низкой гравитации люди начинают страдать от потери костной ткани, что может нанести непоправимый вред здоровью. Поэтому марсианская гравитация для людей будет более комфортной, чем притяжение на Титане.

5. На Марсе не так холодно, как на Титане. Средняя температура на Красной планете около -63°С, на спутнике газового гиганта — в районе -170°С.

Что ж, у каждого объекта есть свои особые преимущества. Какое из двух тел ученые выберут для будущей космической колонии — вопрос остается открытым.

Марс или Титан — а что бы вы предпочли видеть в качестве нового “дома”?

Материал подготовил и опубликовал редактор интернет-издания «Северный маяк»

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Поделитесь мнением о материале и расскажите о нем друзьям! Еще больше интересной информации о науку и технологиях можно найти в нашем Telegram.

42 Comments

Show All

Please, into your profile to comment posts, make bookmarks and rate other users. It takes two clicks to create a profile or log in.

Кві 08, 2020 10:58

А какой уровень радиации на поверхности Титана? Ну, или на его орбите?

Кві 08, 2020 11:14

Учитывая, что там должны быть плотные облака, то радиация на поверхности будет значительно слабее, чем на Марсе. К сожалению какой уровень не нашел, пишут лишь, что на Титане от радиации человек будет лучше защищен, чем на Марсе https://blogs.scientificamerican.com/guest-blog/lets-colonize-titan/

Кві 08, 2020 11:25

А Гюйгенс разве не мерял?

Кві 14, 2020 03:09

Облака ни коим образом не защищают от радиации.
Если что, это в английском языке “radiation” – любое излучение, хоть далёкое инфракрасное. В русском же “радиация” – это только ионизирующее излучение, т.е. фотоны и массивные частицы высоких энергий.
А вот толстенная атмосфера – она да, прекрасно защищает.

Кві 19, 2020 22:05

Ото один из немногих плюсов – Титана. Атмосферное давление + насчет радиации, там смотря какая. Реликтовое может доставать, если магнитосферы нет. К примеру у Юпитера Европа в его радиационном поясе вертится… “Райское местечко”

Кві 08, 2020 14:36

На данном этапе конечно же Марс! Титан мог бы быть какой-нибудь “перевалочной базой” для полётов к дальним планетам Солнечной системы.

Кві 08, 2020 14:37

п.4 має називатись п.0
І за цим параметром обидва небесні тіла не можна назвати прийнятними для створення постійного поселення.

Кві 08, 2020 15:30

Однозначно Титан

Ставим ядерные энергоблоки – у нас появляется теплоснабжение и электричество. Охлаждаем углеводородами из озёр или водяным льдом – во втором случае попутно получаем жидкую воду. Электричество (а его будет много, по сравнению с солнечными панелями) можем отправить на электролиз воды – получаем кислород. Попутно запитываем электричеством электромобили, производство, светильники для теплиц, жильё. Делаем свои ракеты и летаем по спутникам Сатурна. Топлива в достатке в озёрах + побочный водород от электролиза воды, кислород производим для дыхания – часть можно сжижать

Так у нас есть всё для жизни – вода, воздух, давление, тепло, еда, транспорт, свет. Всё в практически неограниченных масштабах, причём на сегодняшнем уровне развития науки и техники

Естественно, не без минусов. Всё это потребует уйму ядерного топлива, которого на Титане может и не быть. Проблема с гравитацией останется (или и её можно решить электричеством?). Оборудование весит ооооочень много, сотни и тысячи тонн, в разы больше, чем солнечные панели. Теплоизолировать дома и всё остальное безобразие надо чем-то местным, но эффективным, в противном случае, либо тепла не хватит, либо сотни и тысячи тонн теплоизоляции плюсом к оборудованию.

Почему не Марс? Потому что на Марсе нечем охлаждать ядерные энергоблоки – нужны моря, озёра или крупные реки. С водой тоже будет напряжённо, а она нужна в больших объёмах для циркуляции в системах теплоснабжения и внутри электростанции. Солнечные панели – хорошая штука, но придётся как-то их изготавливать заново на самом Марсе лет через 100. ИМХО, построить новый ядерный реактор проще

Кві 14, 2020 03:46

На Марсе сейчас катается робот с ядерной энергетической установкой и не испытывает проблем с охлаждением…

Сделать на Марсе (да и где угодно ещё) солнечные батареи решительно проще чем не то, что реактор построить, а просто снабжать топливом привезённый с Земли реактор.
Для солнечных батарей подходит кремний весьма посредственного качества, даже поликристаллический. КПД от этого снижается, конечно, раза в полтора, но это не принципиальная проблема, когда у нас есть неограниченная площадь. Изготавливать кремний столь низкого качества можно на весьма компактных установках. Запасы сырья для производства солнечных батарей на Марсе неисчерпаемые: примерно 10% массы марсианского грунта – это кремний (в связанном виде, конечно). Так что из тонны грунта, добытого в любой точке планеты, можно сделать 100 кг или около 430 квадратных метров солнечных батарей. При поликристаллических батареях это порядка 10 кВт средней за сутки мощности, если не особо запариваться с отслеживанием движения Солнца по небу.
А вот для ядерного топлива потребуется:

  1. провести геологическую разведку планеты в поисках месторождений урана. Возможно, что их на Марсе нет вообще… Сам уран там, безусловно, есть, а вот компактные месторождения с его высокой концентрацией – это далеко не факт;
  2. прорыть шахты или карьеры для добычи этого урана (ещё раз, если там вообще есть его месторождения);
  3. очистить руду от примесей;
  4. произвести гексофторид урана;
  5. осуществить обогащение урана. Та ещё задачка, требующая циклопических размеров заводов с огромным энергопотреблением;
  6. произвести из обогащённого урана топливо.
Кві 14, 2020 07:17
  1. По поводу ядерных энергетических установок на Марсе

В комментарии Дмитрия и в вашем комментарии речь идёт о разных силовых установках.
Вы говорите о радиоизотопном термоэлектрическом генераторе (РИТЭГ). Таковой установлен на марсоходе Curiosity. Он имеет очень низкий КПД и выдаёт 125 Вт мощности. Поэтому использовать его в качестве источника энергии для небольшой исследовательской станции (и тем более, полноценного небольшого поселения) – затея неудачная.

Дмитрий говорит о полноценном ядерном реакторе, который отличается от РИТЭГа тем, что в нём протекает цепная ядерная реакция (в РИТЭГе идёт естественный распад изотопов). И в вопросе охлаждения Дмитрий несколько ошибается, не учитывая одну ведущуюся на данный момент интересную разработку под названием Kilopower.

Kilopower – это та штука, которой не требуется бассейн с водой для охлаждения. Я в ядерных реакторах не понимаю практически ничего, поэтому доверился статье с портала space.com и англоязычной Википедии: там утверждается, что благодаря использованию двигателей Стирлинга Kilopower является самоподдерживающейся в отношении нагрева системой (и, в добавок, имеет радиаторы).

Если говорить об энергии, то здесь всё гораздо лучше, чем у РИТЭГов: уже от 1 до 10 кВт электрической мощности при 30-процентном КПД. А 10 кВт электрической мощности при наличии четырёх таких реакторов может хватить на обеспечение комфортной марсианской жизни как минимум для четырёх человек (хотя таковой мощности учёным и инженерам, насколько я понял из прочитанного, только предстоит достигнуть). В уме следует держать тот факт, что предполагаемая масса одной такой установки составит всего 1500 килограмм (с экранированием – 2000 килограмм).

  1. По поводу непринципиальной проблемы с КПД, которая решается неограниченной площадью

Всё дело в том, что КПД фотоэлементов на Марсе при текущем уровне развития солнечных энергорешений особой роли вообще не играет. И дело тут не в самих технологиях, а в том, что Марс получает примерно на 60% меньше света, чем Земля (исследования найти не могу и не хочу, но учитывая расстояние Красной планеты от Солнца, очень похоже на правду). При таком количестве солнечного излучения, достигающего поверхности планеты, нет разницы, устанавливаете вы солнечные батареи на базе монокристаллического кремния или же на базе поликристаллического. Факт состоит в том, что для получения на Марсе того же количества энергии, что вы получали с помощью этих батарей на Земле, вам придётся занять бо́льшую площадь. И тут вам кажется, что у вас есть планета-пустыня – занимай-не хочу. Но отсюда вытекают сразу три проблемы:
а) Во-первых: большая площадь – больше сил и затрат на обслуживание.
б) Во-вторых: атмосфера Марса – вещь сугубо символическая. Она практически беспрепятственно пропускает те мелкие метеороиды, которые в атмосфере Земли давно бы сгорели. Больше площадь батарей – больше вероятность попадания в эти батареи камней из космоса (для исследовательской станции эта проблема, конечно, не так актуальна, как для марсианской деревни).
в) В-третьих: марсианские пылевые бури. Они сокращают как количество поступающего солнечного излучения за счёт пыли, поднятой в атмосферу, так и эффективность солнечных батарей за счёт пыли, оседающей на их поверхности (а мы помним, какая у них эффективность, да ещё и на Марсе). А затянуться всё это дело может аж на три месяца.

  1. Вывод

Как мне представляется, использовать солнечные батареи на Марсе в качестве основного источника энергии – решение очень сомнительное. И если с исследовательской станцией на 4-6 человек не всё так однозначно, то с небольшим поселением человек на 100 – это вполне очевидно. В качестве основного источника энергии лучше использовать Kilopower или подобные ему установки; солнечные батареи – в качестве резервного. Постоянно таскать реакторы с Земли необходимости не будет: одна такая установка будет способна проработать 15 лет.

Кві 14, 2020 07:19

Сделать на Марсе (да и где угодно ещё) солнечные батареи решительно проще чем не то, что реактор построить, а просто снабжать топливом привезённый с Земли реактор.Что будете делать без электричества во время пылевых бурь, которые могут длиться на Марсе 50-100 дней?
А вот для ядерного топлива потребуется:Современные ядерные реакторы позволяют работать на одной загрузке топлива в течение десятилетий. В подобных условиях топливо можно возить без особых проблем с Земли.

Кві 19, 2020 18:31

Проблем с охлаждением Кьюриосити нет потому, что его ядерная энергетическая установка сделана на немного других физических принципах. Как верно заметил Марк Романов, это радиоизотопный генератор. Это одна из тех штук, которые не масштабируются. Поэтому придётся использовать другие технологии

Разумеется построить (именно построить) солнечную электростанцию проще. Весь вопрос в том, сможете ли Вы построить её достаточно большой и сможете ли поддерживать её существование. Да, изготовление АЭС и ядерного топлива потребует кучи усилий, но энергозатраты будут в разы меньше, чем полученная энергия – то есть, вся система работает “в плюс”. К тому же можно получить “сразу и много”

Почему написал что построить ядерный реактор проще – потому что при этом используются технологии, которые у человечества были ещё в конце 19 – начале 20 века. Выплавить сталь или приготовить стройматериалы в разы проще, чем создавать высокотехнологичное производство солнечных панелей. Для получения больших мощностей (скажем, гигаватт – на город миллионник на новой планете этого, скорее всего, не хватит) нам придётся изготавливать очень много панелей даже для поддержания мощности – для замены старых и сломавшихся. То есть, это тоже не маленькие предприятия с большим расходом энергии. Если панели будут служить 30 лет (что много, особенно для суровых условий на Марсе), то нам придётся изготавливать примерно 33 МВт в год солнечных панелей только для поддержания работы всей системы. Производить придётся больше, чем на Земле, с учётом того, что КПД упадёт из-за расстояния от Солнца (здесь не уверен – может быть разряжённая атмосфера Марса поможет) и из-за изготовления из имеющихся материалов по имеющимся технологиям (вместо оптимальных, как на Земле). К тому же, солнечные панели не дают тепло – будем отапливаться электричеством? Смело увеличивайте потребление энергии раза в 2. Сложно оценить, сколько потребуется тепла колонистам на Марсе, но точно не мало

На сегодняшних АЭС получают гигаватт с одного энергоблока – это примерно 4-8 ГВт с одной станции, чего людям хватит на большой город со всем его производством. Конечно, на другой планете характеристики будут хуже, но общая идея останется – пусть АЭС звучит сложно, но она решит проблему сразу и надолго. Первое время можно возить топливо с Земли – требуется не так уж и много, принимая во внимание длительность его использования. Тепло, грубо говоря, “мусорное”, оно в любом случае будет. КПД установки из-за использования этого тепла на отопление упадёт незначительно. Главная проблема – мы не знаем, есть уран на Титане/Марсе или нет. Возможно, по Марсу есть какие-то приблизительные данные

Насчёт накопления электроэнергии – пока что даже на Земле это большая проблема. Если использовать литиевые аккумуляторы, то получится довольно дорого, да и КПД невелик (+ придётся находить литий на Марсе/Титане). Если использовать топливные элементы – КПД выше, но производство также трудоёмкое и недешёвое, а ещё нужно производство ракетного топлива (оно становится жизненно важным). Это высокотехнологичные штуки, которые человечество научилось изготавливать относительно недавно – будет тяжело не то что наладить производство, даже починить сломавшиеся установки

Поэтому, не соглашусь с Вами – самоподдерживающуюся колонию с ядерными электростанциями создать можно

Кві 19, 2020 21:43

Может быть тория навалом, в смысле неглубокого залегания. Больше чем на 3й планете. Зонной плавкой чистить можно? Есть эффект перемещения примесей из зоны кристаллизации, в зону расплава. Так кремний чистят, для монокристаллов, или для ЯТ то грязно? Метод был предложен Уильямом Гарднером Пфанном в 1952 году и с тех пор завоевал большую популярность. В настоящее время метод используется для очистки более 1500 веществ. Кстати гексафторид серы суперпарниковый газ , для дыхания не токсичен.

Кві 08, 2020 16:09

а что бы вы предпочли видеть в качестве нового “дома”?На данном этапе конечно же Луна. До Титана слишком далеко, человек вряд ли переживет семилетний перелет. До Марса в принципе добраться можно, вот только все равно слишком долго и слишком редко летать придется. И на Луне и на Марсе придется закапываться в грунт, так что продолжительность суток не важна. А вот с логистикой на Луне все будет гораздо проще, всего три дня до Земли и вылетать можно по 100 раз в день. Да и наш родимый интернетик на Луне будет, в танки конечно не поиграешь с таким пингом, но соцсети, ютубики и т.д. будут доступны. Ах да, интернет – это не только развлечения, но и возможность работать в земных компаниях

Кві 08, 2020 16:57

Марс можно колонизировать, но для этого придется возводить гигантские купола. Т.к. скафандр для Марса мало чем отличается от лунного, давление атмосферы Марса мизерное.

Кві 09, 2020 06:39

А как же Венера?
Конечно же не поверхность планеты, а на высоте 50-60км.
Вопрос ресурсов – да, проблема. А в остальном совсем неплохо.

https://thealphacentauri.net/48954-kolonizaciya-venery-vmesto-kolonizacii-marsa-an-nu-ego-ilona-maska-vmeste-s-marsom-letim/

https://habrastorage.org/getpro/geektimes/post_images/40e/996/dc6/40e996dc62cfe8e5213b5048a5309805.jpg

Кві 09, 2020 11:54

Вопрос ресурсов — да, проблема. А в остальном совсем неплохо.Смысл в колонии, которая ничего не может производить для себя? Причем не только производить, но даже расширяться не может без доставки новых аэростатов

Кві 09, 2020 12:11

До речі, показаний варіант постійних планетарних хабітатів, як на мене — єдиний реальний в нашій Системі. Бо там практично земна гравітація. Ну а ресурси… можливо вони можуть бути опорними базами для поверхневого видобутку роботами ультразолота та інфрарадію

Кві 10, 2020 00:36

Марс или Титан — а что бы вы предпочли видеть в качестве нового “дома”? 🙂 Венеру. Микроорганизмами углекислый газ основательно переработать в кислород и органику. Ад на поверхности? Так то пока…

Приемлимей то место, чьи недостатки в перспективе компенсировать реалистичней. Если атмосферу Марса еще как-то можно надуть расплавлением ледяных шапок и подобными проектами терраформирования, то гравитации Титану ты не добавишь. Мой голос за Марс. Еще как альтернатива Титану – Ганимед, с его электромагнитным-то полем на правах крутейшей защиты от радиации)

Кві 14, 2020 03:51

Между Титаном и Марсом выбор места для колонии только один – Марс.
По совершенно банальной причине: не существуют и не предвидятся в ближайшем будущем технологии, способные доставить человека к Титану за приемлемое время.
В отсутствии возможности долететь до Титана все его гипотетические преимущества не имеют ни малейшего значения.
К тому моменту, когда на Титан прилетит первая исследовательская группа, на Марсе уже давно будут работать постоянные базы. Очень может быть, что именно с Марса к Титану группа стартовать и будет.

Кві 14, 2020 10:35

С Ганимеда до Титана поближе. “И штурман уточняет в последний раз маршрут…” Земля-(Луна)-Марс-Ганимед-Титан. Ну, и между остановками лет по 50. 🙂

Кві 14, 2020 12:52

Есть с Ганимедом одна проблема – частота стартовых окон. Если Марс сближается с Сатурном каждые два года, то Юпитер (и Ганимед с ним) может быть дальше от Сатурна, чем Марс, по десятку лет.

Кві 19, 2020 22:01

Человек хоть и социализированное, но животное. Ко всему может привыкнуть. Потому Луна или Марс. Титан – далеко…и в атмосфере возможен циан… Криохимия она такая… Малополезный газ. Будет зависеть от прайса на трансфер, жилье, и стоимость скафандра. Для желаемых мест последний – часть тебя, НЕОТЪЕМЛЕМАЯ! Где заработок будет больше и интереснее. При моем весе 84 кг, на родной планете. 16 и 28 кг соответственно. Марсианский должен быть легче, совершеннее, Возможно дороже. Берлога в скромные 45-65 квадратов меня устроит.

Чер 20, 2020 17:12

Надо взять азот с Титана и отвезти на Марс. Цена вопроса очень большой корабль, и так 10-20 ходок.