Поскольку мы планетарные существа, большинство людей, думая о колонизации космоса, как правило, предполагают дома на Марсе или на Луне. Несмотря на то, что Марс и Луна – это практически единственные пригодные для колонизации тела в солнечной системе на ближайшие сотни лет, их колонизация, на самом деле, гораздо менее привлекательна, чем орбитальная колонизация. На Венере слишком жарко. Меркурий слишком горячий днём и слишком холодный ночью, а дни и ночи там длятся долго. Юпитер, Сатурн, Нептун и Уран не имеют твердой поверхности. Плутон очень далеко. На кометах и астероидах недостаточная сила тяжести для удержания колонии, хотя некоторые и предполагают, что астероид может быть выдолблен. Это вариант орбитальной колонии.

Только Марс и Луна. Тем не менее, оба тела по множеству причин уступают орбитальным космическим колониям, кроме доступа к материальным ресурсам. Это является важным преимуществом планет, но не имеет решающего значения. Добыча на спутниках и астероидах может обеспечить орбитальные колонии всем необходимым. Марс имеет все ресурсы, нужные для колонизации: кислород, воду, металлы, углерод, кремний и азот. Вы даже можете создать ракетное топливо из компонентов атмосферы. Луна имеет почти всё необходимое, кроме углерода и азота, вода доступна только на полюсах, если вообще доступна. На орбите, напротив, нет буквально ничего — только несколько атомов на кубический сантиметр в лучшем случае. Как можно строить огромные колонии на орбите, если там ничего нет?

К счастью, околоземные объекты (включают в себя астероиды и кометы, движущиеся по орбите вокруг Земли) содержат воду, металлы, углерод и кремний — все, что нужно, за исключением, возможно, азота. Такие объекты очень доступны с Земли, до некоторых добраться легче, чем до Луны. На этих объектах можно добывать материалы для первых колоний вблизи Земли. С Луны можно также поставлять металлы, кремний и кислород в больших количествах. Разработка транспорта будет непростой задачей, колонии на Марсе и Луне также столкнутся с серьезными проблемами грузодоставки.

Как полагает Роберт Зубрин в «The case for Mars» (Зубрин и Вагнер, 1996), небольшие группы челноков могут снабжать колонию на Красной планете такими веществами, как водород, уран, продукты питания и т.д., и получать ракетное топливо, воду, кислород и другие необходимые вещества из марсианской атмосферы. Тем не менее, обширная колонизация Марса потребует больших транспортных систем, чтобы доставлять нужные материалы в нужное место в нужное время. Эти системы будет сложно и дорого строить, особенно с учетом длительного времени полёта.

Хотя Марс имеет преимущество в доступности материалов, орбитальные колонии имеют много важных преимуществ по сравнению с Луной и Марсом. К ним относятся:

  • Быстрое снабжение с Земли.
  • Достаточное количество солнечной энергии.
  • Быстрая связь с Землёй.
  • Великолепные виды на Землю (или другие планеты).
  • Контроль уровня гравитации.
  • Невесомость (в том числе для целей отдыха) вблизи оси вращения.
  • Сравнительно лёгкое возведение конструкций в невесомости.
  • Большая независимость от внешних условий.
  • Значительно больший потенциал роста.
  • Околоземные орбитальные колонии могут обслуживать туристов, проще торговать энергией и материалами с Землёй, чем лунные и марсианские.

Это, конечно, не означает, что колонизировать Луну или Марс невозможно. Здесь говорится, что этот вариант менее предпочтителен, и лучше, если он будет реализован после того, как удастся закрепиться на орбите. Многие любители космоса прошли мимо этого важного шага, возможно, потому что мы привыкли жить на поверхности планеты. Трудно представить себе жизнь внутри гигантского космического корабля и еще труднее принять концепцию серьезно, но её стоит принять. Это важно для будущего национальных и международных космических программ.

Это материал об орбитальной космической колонизации, но у лунной и марсианской колонизаций есть серьёзные сторонники. Для лучшего представления о лунных колониях, смотрите главу четыре из «The Millenial Project: Colonizing the Galaxy in Eight Easy Steps» (Савадж, 1992). Про марсианскую колонизацию читайте «The Case for Mars: the Plan to Settle the Red Planet and Why We Must» (Зубрин и Вагнер, 1996). Зубрин является популяризатором, и убедительным и сильным сторонником исследования и колонизации Марса. Он хорошо себе представляет колонизацию Солнечной системы, и его представление описано в его книге. Зубрин ставит Марс во главу угла, но есть веские основания полагать, что именно орбитальные колонии должны принять эту честь.

 

Снабжение

Существует поговорка: «Хороший солдат – сытый солдат», возможно, потому что сытая армия с большим количеством припасов, как правило, будет выигрывать. Быстрая и эффективная грузоперевозка от Земли имеет решающее значение для становления и развития любого космического поселения. Люди должны перемещаться от одной точки к другой, и часто большим числом. Несмотря на то, что простые материалы (сталь, бетон, вода и др.) очень удобны для перевозки и переработки в космосе, колонии будут нуждаться в электронике, специализированных материалах и в других сложноперевозимых продуктах.

Ранние колонии будут не в состоянии сделать всё, что им нужно, и неизбежно потребуют частого пополнения запасов. Создание первой колонии потребует перемещения людей, материалов, деталей, пищи и воды на рабочую площадку и обратно. Важные инструменты и детали могут потеряться или сломаться, и, в этом случае, новые должны быть поставлены как можно быстрее. Это будет намного проще для колонии на орбите Земли, чем для Луны или Марса.

Для того, чтобы приземлиться на Луне, поставить там флаг, поиграть в гольф и выкопать реголит не требуется никакое пополнение запасов. А для создания там семьи и распространения жизни — требуется. В этом смысле, первоначальные орбитальные колонии имеют явное преимущество, поскольку могут быть построены гораздо ближе к Земле. Последующие колонии могут пойти дальше и дальше небольшими выверенными шагами. Кроме того, достижение кораблём орбитальной колонии потребует меньших затрат топлива и может быть прервано в любой момент. Посадка на Луну или Марс сложнее, чем стыковка на орбите, требует больше топлива, и несёт более серьёзные риски.

В миссиях Аполлон для полёта к Луне требовалось около трёх дней; время в пути на Марс, на текущий момент, более шести месяцев. Даже с передовыми способами передвижения время полёта будет измеряться неделями. Путешествие от Земли до орбиты измеряется минутами, хотя полёт до более высокой точки на орбите, вероятно, займёт несколько часов.

При текущих возможностях транспортировки на Марс, запуск возможен только один раз каждые два года. Если вам нужно что-то получить с Земли, это может занять годы. Для колонии на орбите Земли можно получить нужные вещи примерно за день. Это разница между волом, тянущим тележку и Federal Express. Сколько компаний поставляют свои материалы на телегах, а не с помощью Airborne Express? То-то и оно. И та же логика говорит, что мы должны колонизировать орбиту перед колонизациией Луны или Марса.

Снабженческие вопросы, по сути своей, не являются решающими для марсианской колонизации, но большая трудность пополнения запасов и их перевозки будет создавать бесконечный ряд проблем, каждая из которых потребует времени, энергии, денег и внимания. Великий прусский военный мыслитель Карл фон Клаузевиц, отмечал, что обычно не непреодолимые стены останавливают армии, а бесконечные мелкие проблемы – грузы, застрявшие в грязи, больные солдаты, продовольственные проблемы и дезертирство. Он называл их трениями. Почти убийственные вопросы первичных марсианской и лунной колонизаций будут гораздо меньшими трениями для орбитальной колонизации. Каждая проблема сама по себе кажется управляемой, но если сложить вместе тысячи таких проблем, то кажется неоспоримой необходимость постройки именно орбитальной колонии.

 

Энергия

На орбите нет ночи, облаков, или атмосферы. В результате, количество солнечной энергии, приходящейся на площадь поверхности на орбите вокруг Земли, примерно в семь раз больше, чем на такой же площади на Земле. Кроме того, космическая солнечная энергия является на сто процентов надежным и предсказуемым источником. Корабль на орбите может время от времени проходить позади планеты, уменьшая или закрывая получение солнечной энергии на несколько минут, но эти моменты времени могут быть точно предсказаны на месяцы вперед. Излучения Солнца достаточно, чтобы полностью обеспечить энергией орбитальную колонию во внутренней солнечной системе.

Почти все околоземные спутники используют солнечную энергию, и лишь несколько военных спутников использовали ядерную энергию. Для космических колоний нам нужно гораздо больше энергии, что требует больших размеров солнечных батарей. Космическая солнечная энергия может быть преобразована в доступную форму с помощью солнечных батарей на больших панелях, как на спутниках или с помощью концентраторов, которые фокусируют солнечный свет на жидкости, например на воде, нагревая жидкость, испаряя её и, затем используя для вращения турбин. Турбины достаточно давно используются на гидроэлектростанциях, и хорошо изучены. Турбины являются более эффективными, чем сегодняшние солнечные элементы, но они также имеют движущиеся части и пропускают через себя вещества при высокой температуре, что может вызвать поломки и аварии.

Как панели, так и турбинные системы, вероятно, будут использоваться, и различные орбитальные колонии будут использовать разные системы. Однако, стоит понять, что орбитальные колонии сумеют получать нужное количество солнечной энергии в любое время так скоро, как будут созданы технологии строительства достаточно габаритных солнечных панелей или соответствующих концентратор-турбинных систем. Это проблема создания в больших количествах того, что уже создано. Преимущество такого подхода в том, что выполняя один и тот же набор операций постоянно, со временем будешь выполнять его лучше и лучше.

При этом, ночь на Луне длится две недели, и солнечная энергия в этот период становится недоступной (кроме полюсов). А вопрос запасания энергии на две недели является большой головной болью. Единственными способами решения являются ядерные источники или солнечные батареи на орбите, передающие энергию на поверхность. И на Луне не так уж и много урана, если он вообще там есть, так что топливо для ядерных реакторов должно быть перевезено с Земли. Здесь стоит учесть возможность аварий с распространением изотопов в биосфере.

Космические аппараты во внешней Солнечной системе (для исследований Юпитера и Сатурна, например) имеют атомные электростанции на борту. Безопасное хранение изотопов возможно, но не в нужных для лунной колонии объёмах. Для исследовательского аппарата риск не велик, в отличие от груза для колонии, где почти наверняка однажды произойдёт авария. Риск ошибки по невнимательности намного больше для сотни пусков в год, чем для одного раз в десять лет. Использование на Луне ядерного топлива, отправленного от Земли также будет дорого стоить, и мы, вероятно, можем исключить его в качестве практического подхода к получению нужного количества энергии. Остаются только местные источники.

Гелий-3, изотоп гелия, подходящий для передовых термоядерных реакторов, доступен на Луне. Тем не менее, несмотря на многие десятилетия усилий и миллиарды долларов, никто никогда не построил работающего реактора, или даже не приблизился к этому. Другой подход к лунным мощностям – солнечные батареи на орбите. В этом случае, нужно построить большие спутники для выработки электроэнергии и разместить их на орбите вокруг Луны. Энергия затем передается на поверхность в течение двухнедельной ночи. Это ничем не отличается от крупных солнечных энергетических систем, необходимых для орбитальных колоний, за исключением того, что вы также должны передать энергию на Луну и придать ей нужную форму. Таким образом, лунная колонизация имеет энергетические недостатки по сравнению с орбитальной колонизацией. Существуют также и другие трения.

Энергетическая ситуация для Марса гораздо хуже. Марс намного дальше от Солнца, чем Земля, и получает меньше солнечной энергии (около 43 процентов Земной). Марс 1.524 раз дальше от Солнца, чем Земля. Так как количество получаемой солнечной энергии обратно пропорционально квадрату расстояния от Солнца, солнечные спутниковые электростанции вблизи Марса должны быть 2,29 раза больше, чем вблизи Земли для той же выходной мощности. В результате, солнечные панели на орбите или на Марсе должны быть довольно большими. Кроме того, на Марсе есть ночь и серьёзные пылевые бури. Даже между бурями, грязь будет скапливаться на панелях солнечных батарей, потому они должны быть очищены от неё, хотя роботы, выполняющие по случайному алгоритму такую работу, несомненно, могут быть построены; просто появилось немного больше трений.

На практике, марсианская колония потребует ядерной энергии или солнечных спутников. Если и есть какое-либо ядерное топливо на Марсе, мы всё равно не знаем, где и сколько его можно извлечь. Если ядерное топливо отправлять с Земли, возникают те же вопросы, что и на Луне, плюс доставка займёт значительно больше времени. Если источники легкообрабатываемого ядерного топлива можно найти на Марсе, то есть некоторые надежды, но обработка и использование ядерного топлива – совсем не лёгкое дело. Крупномасштабное производство ядерной энергии на Марсе, предположительно, будет весьма сложным в обозримом будущем. Даже при таком расстоянии между Красной планетой и Солнцем, вариант с солнечными панелями будет проще. Энергетические проблемы делают Марс гораздо менее привлекательным, хотя когда возможности орбитальных солнечных батарей будут лучше изучены, технология может быть использована для марсианской колонизации.

 

Связь

Любой передатчик на орбите Земли может иметь отличную связь с Землёй. На самом деле, большая часть наших коммуникаций уже осуществляются орбитальными спутниками. Телефон, интернет, радио и телевизионные сигналы передаются через спутники в повседневной жизни по всему миру. Любая орбитальная колония в пределах нескольких тысяч километров от Земли будет иметь возможность прямого подключения к системам связи на Земле. Все способы коммуникации, в том числе по телефону, будут работать так же, как если бы вы были в Чикаго или в Лондоне.

Поскольку Луна находится примерно в четырёхстах тысячах километрах от Земли и сигнал передаётся со скоростью 300000 километров в секунду, колонии на Луне будут иметь заметную задержку при двусторонней связи с Землёй. Это делает телефонные разговоры неудобными, хотя электронная почта, телевидение, радио, а также обмен мгновенными сообщениями должны работать как на Земле.

С Марсом другая история. Красная планета находится так далеко, что задержка между отправкой сообщения на Марс и ответом займёт, по крайней мере, от шести до сорока минут, в зависимости от взаимного расположения планет. У мгновенных сообщений будет долгая задержка, а телефонный разговор будет невозможным. Расстояние потребует значительно больших антенн и энергии, чем для связи между Землёй и орбитальной колонией. Эта проблема не убийственна, но это еще одна головная боль для марсианских колоний, добавляющая чуть больше трений.

 

Вид из окна               .

Космическая колонизация, по своей сути, — бизнес в сфере недвижимости. Стоимость недвижимости определяется многими вещами, в том числе и видом из окна. В моем родном городе, небольшой изношенный дом с видом на океан стоит более миллиона долларов. Тот же самый дом в нескольких кварталах вглубь стоит меньше половины. У любого внеземного жилья, кроме Марсианского во время пылевой бури, будет необыкновенный вид на звезды в ночное время. Любые поселения на Луне или Марсе будут иметь вид неизменной, красивой, мертвой как дверной гвоздь, усыпанной камнями пустыни. Однако поселение на орбите вокруг Земли будет иметь один из самых потрясающих видов в нашей солнечной системе — живая, постоянно меняющаяся Земля. Любой, кто поднимался на высокую гору, знает, каково это быть на вершине мира, наслаждаться огромной панорамой расстилающейся ниже. Ощущения и вид с орбиты это затмевает. Самая высокая гора на Земле примерно восемь километров в высоту. Самая низкая стационарная околоземная орбита составляет около 160 километров.

 

Сила тяжести и искусственная гравитация

Жизнь на Земле эволюционировала под действием силы тяжести. Влияние той силы, которую мы обозначаем mg, играет важную роль в работе наших органов. Мы понимаем некоторые из этих эффектов, но вполне вероятно, что существуют и другие важные неизвестные роли земного притяжения в существовании живых существ. Например, мы понимаем, что сила тяжести имеет решающее значение для развития и поддержания человеческих костей и мышц, но у нас есть лишь смутное представление о точных механизмах, приводящих к эффектам, которые мы наблюдаем у взрослых. У нас нет абсолютно никаких данных о влиянии низкого притяжения на детей и, следовательно, только смутное представление о последствиях влияния отличной от земной силы тяжести на развитие ребенка.

Это является большой проблемой для колонизации Луны и Марса, поскольку они не имеют ничего похожего на 1g. Ускорение свободного падения на Марсе составляет примерно одну треть от земного, на Луне оно ещё меньше, около одной седьмой. Тем не менее, может оказаться, что дети могут вырасти на Марсе нормально развитыми, для Марса. Но можно уверенно сказать, что те, кто вырос на Марсе будут испытывать большие трудности при посещении Земли.

Например, я вешу около 73 килограммов. Мои мышцы и кости приспособлены для такого веса. Если бы я переместился на более массивную планету с 3g на поверхности, что соответствует перегрузке при перемещении с Марса на Землю, я бы весил 219 килограммов, и, вероятно, проводил бы всё время на спине, надеясь, что сердце и легкие не откажут. Ребенок родившийся и выросший на Луне или Марсе никогда не будет жить на Земле, и даже короткое посещение будет мучительным и тяжелым испытанием. Об очной учёбе на Земле не будет и речи. Для меня это сродни убийству. Некоторые родители могут растить детей, которые никогда не смогут жить на Земле. Я не один из таких родителей.

Большая орбитальная колония может, напротив, иметь любое нужное значение этого ускорения. Орбитальные колонии, конечно, будут иметь недостаточно массы, чтобы иметь силу тяжести в обычном смысле, но искусственная сила будет воздействовать на биологические виды также, как и земное притяжение. Обычная гравитация притягивает любую другую материю. Величина притяжения возрастает по мере увеличения массы. Земля очень массивна, и заметно притягивает нас. Мы можем создать нечто похожее на эту силу, вращая колонии. Получится сила, называемая искусственной силой тяжести, это та же сила, что вы чувствуете, когда на автомобиле резко поворачиваете на высокой скорости. Ваше тело пытается двигаться прямо, но упирается в дверь, а дверь из-за этого получает нагрузку. Точно так же, на орбитальной колонии сила будет действовать на ноги жителей, поворачивая жителей вокруг оси колонии. Эта сила будет ощущаться как сила тяжести, хотя и не будет являться ею. Что важно отметить, величину этой силы можно контролировать и для ускорения в 1g будут вполне приемлемые размеры и скорость вращения. Например, при 450-метровом диаметре, для достижения 1g на краях потребуется скорость в два оборота в минуту.

Это очень важно. Это означает, что дети, выросшие на орбитальной космической колонии будут достаточно сильными, чтобы посещать Землю и на ней гулять, заниматься спортом и очно учиться. Переход к орбитальной космической колонии с точки зрения прочности тканей не будет билетом в один конец для взрослых и детей. Даже те, кто родился и вырос в орбитальной космической колонии с ускорением в 1g будет физически достаточно сильным, чтобы без осложнений жить на Земле. И напротив, воспитывающиеся на Марсе или Луне наверняка исключат своё появление на Земле, по крайней мере, если захотят передвигаться на ней. Даже для взрослых, живших на Марсе или Луне в течение нескольких десятилетий, возвращение на Землю будет болезненным испытанием. Лунные или марсианские жители, пребывавшие там достаточно долго, в лучшем случае, будут прикованы к инвалидному креслу на Земле.

Так как на орбитальных колониях можно жить на разном расстоянии от оси и вращаться с разной угловой скоростью, чтобы создать различные величины искусственной силы тяжести, можно будет экспериментировать с более низкими значениями g. Например, колония с 0,9g или 0,8g вполне осуществима и, возможно, желательна для тех, кто жил поколениями на орбите. В конце концов, можно даже испытывать колонии с уровнями гравитации, сравнимыми с марсианскими и лунными. Если это не создаст существенных проблем, то можно начать лунную и марсианскую колонизации.

Существует одна проблема воспитания детей на орбитальной колонии с ускорением 1g. Если дети постоянно остаются на внутренней стороне обода, всё нормально, но что будет, если будет возможно пойти в центр для игр в невесомости? Родителям будет сложно удержать своих детей на областях с 1g, когда те будут рваться на невесомые участки. С другой стороны, взрослые тоже могут пристраститься к таким играм.

 

Отдых в невесомости

Хотя все космические колонии в течение первых нескольких поколений, почти наверняка будут иметь искусственное ускорение 1g, стоит помнить, что такое ускорение — не сила тяжести. Она работает по-другому. Например, когда вы подпрыгнете вверх на Земле, сила тяжести будет тянуть вас обратно пока не коснётесь земли. Когда вы подпрыгнете на внутренней стороне обода орбитальной космической колонии, сила тяжести вас не потянет. А если вы подниметесь к центру колонии и прыгнете, то ничего не потянет вас к ободу. Вы будете свободно плавать очень долго, по крайней мере до тех пор, пока мама не позовёт вас обедать.

Если вы когда-либо видели видео космонавтов, играющих в невесомости, вы знаете, невесомость — это весело. Акробатика, спорт и танцы перейдут на качественно новый уровень, когда ограничения гравитации будут убраны. Будет не легко держать детей в районах 1g так долго, чтобы мама и папа были уверены, что кости их детей будут достаточно прочными для посещения Диснейленда. Если вы когда-либо прыгали с трамплина, то были в невесомости. Это чувство ощущается между прыжком и попаданием в воду. Любой прыжок даёт такое же чувство, например на скейтборде или сноуборде. Пока вы невесомы, возможно двигаться как угодно – просто посмотрите олимпийские прыжки в воду. Вращение, сгибание конечностей и многое другое. Но на Земле, вы можете почувствовать это в течение мимолетной секунды. На орбите есть возможность заниматься этим часами, и вам не нужны годы тренировок.

Летать легко, нужно просто прицепить ремнями крылья и махать ими. Управление для полёта в нужную точку может быть сложнее, и будут нужны сетки, чтобы ловить неуправляемо летящих в обод. Разбиться сложнее, чем на Земле, потому что обод притягивает вас с пренебрежимо малой силой, не так, как на Земле, но несчастные случаи всё-таки возможны. Некоторые люди живут около лыжных склонов в горах, другие покупают дом рядом с полем для гольфа, сёрфингисты живут рядом с океаном, а некоторые будут хотеть жить на орбитальных космических колониях для спорта в невесомости, танцев и просто чтобы дурачится.

Конечно, Луна и Марс, с их более низкими силами тяжести будут тоже иметь все эти радости. Роберт Хайнлайн, великий фантаст, и другие фантасты предполагали, что на Луне люди смогут летать, как птицы, прикрепив крылья к рукам. Это намного сложнее, чем невесомый полет на орбитальной колонии, но полёт на Луне должен быть возможен для тех, кто обладает хорошей физической силой. Тем не менее, Луна имеет заметную силу тяжести и, в случае такого полёта, вам лучше следить, что вы делаете, чтобы не разбиться.

К сожалению, вы можете летать только внутри строений в космосе (снаружи вакуум не позволит дышать), так что размер колонии имеет значение. Хотя Маршалл Савадж хорошо описал большие лунные колонии в кратерах (Savage, 1992), ранние лунные и марсианские колонии, если будут построены до масштабной орбитальной колонизации, почти наверняка будут маленькие, тесные со слишком малым для полёта пространством, образно и буквально. В отличие от этого, по фундаментальным причинам, орбитальные колонии будут большими и вместительными.

 

Орбитальные колонии будут больше

Каждый будет проводить почти всё свое время в помещении, при жизни на космической колонии. Невозможно незащищенному человеку выжить снаружи более нескольких секунд. С учётом возможности выходить наружу в скафандре, высокие уровни радиации потребуют, чтобы все оставались внутри большую часть времени. Это не так ужасно, как звучит. В южных странах, многие люди проводят почти всё лето в закрытом помещении, быстро двигаясь из помещения с кондиционером в автомобиль и обратно. То же самое справедливо и для людей в очень холодном климате, по крайней мере в зимний период. К счастью для орбитальных колоний, пространство внутри будет большим.

Создание крупных колоний на Луне или Марсе будет сложной задачей. Хотя сила тяжести там намного меньше, чем на Земле, она всё-таки тянет тела к поверхности и все трудности создания крупных структур останутся такими, какими были на Земле. В противоположность этому, орбитальные колонии могут быть построены в невесомости. Космонавты космического корабля могут вручную передвигать многотонные спутники в невесомости, но они должны быть осторожными. Невозможно всего-то уронить что-нибудь, если вы отпускаете вещи в свободное плавание. “Наверху” строящейся колонии работать не более опасно, чем «внизу», по крайней мере, до того, как она будет раскручена для получения искусственной гравитации. В общем, строить большие комплексы на орбите просто легче, чем на планетах, кроме Земли. Здесь мы имеем атмосферу для дыхания, защиту от радиации, а также обширную инфраструктуру, что делает создание чего бы то ни было легче, чем в космической среде, как минимум в современных представлениях о колонизации космоса.

Для того, чтобы получить ускорение 1g, орбитальные космические колонии должны быть намного больше, следовательно лучше для жизни, чем лунные или марсианские колонии. Для того, чтобы получить 1g вращением, нужно либо вращаться с очень большой угловой скоростью, либо иметь большой диаметр колонии. Два оборота в минуту, кажется, предел, чтобы кто-то хотел там жить, хотя более высокие скорости приемлемы для рабочих целей, таких, как перелёты на Марс. Два оборота и 1g означают диаметр 450 метров. Диаметр 450 метров означает, что орбитальная колония должна быть чуть больше километра по длине окружности.

Маловероятно, что первые лунные или марсианские колонии будут километрового масштаба, для простой первичной колонии чем меньше, тем легче. Здесь мы приходим к одному из немногих недостатков орбитальных колоний, по сравнению с лунными и марсианскими: орбитальные колонии должны быть большими, и большие вещи, как правило, строить сложнее, чем маленькие. Конечно, одно дело жить в маленьком домике в прерии, совсем другое — жить и растить детей в тесном здании, не имея возможности выйти на улицу. Дети будут буквально сводить нас с ума. То, что орбитальные колонии будут очень велики, отчасти даже хорошо.

Поездка на первые колонии будет дорогим удовольствием, поэтому колонизация космоса, в отличие от европейской колонизации Америки, не будет зависеть от необходимости перевезти как можно больше людей. Первыми колонизаторами космоса будут инженеры и прочие технические специалисты. Они потребуют комфортное место для жизни и развлечений. К счастью, на космических колониях вполне возможно сделать то, что нужно людям, и, в конечном счете, колонии могут стать действительно независимыми.

 

Ещё большая независимость

Развитые космические колонии, будь то на орбите или на Луне или Марсе, могут быть абсолютно независимыми, скорее всего, в долгосрочной перспективе. С полной рециркуляцией и захватами астероидов время от времени, должна стать доступна возможность строить космические колонии, которые могут жить совершенно независимо в течении больших промежутков времени — десятилетиями, если не столетиями или больше.

На Земле мы используем одни и те же воздух и воду. Растения, животные, бактерии и вирусы свободно перемещаются по планете, и никто не дальше, чем на 20000 километров от самой дальней точки. В противоположность этому, каждая внеземная колония будет иметь свой собственный отдельный воздух и воду, и не будет контроля над тем, какие существуют виды в колонии. Если кто-то изменит среду одной колонии, это не повлияет на всё человечество.

Кроме того, Марс и Луна меньше Земли. Колонисты будут жить достаточно близко друг к другу, невзирая на личное желание. Орбитальные колонии могут быть в десятках миллионов километров друг от друга. С учётом огромной враждебности некоторых групп, это может быть положительным моментом. Когда мои дети ссорятся, я говорю им идти в свои комнаты. Если орбитальные космические колонии ссорятся, мы можем сказать им перейти на разные стороны от Солнца

 

Значительно большее расширение

Когда европейцы колонизировали «новый мир», который, конечно, был достаточно хорошо известен среди местных жителей, новая территория была в несколько раз больше, чем площадь Европы. Теперь площадь поверхности Луны и Марса в совокупности составляет чуть больше половины площади Земли. В противоположность этому, разработка единственного большого космического тела (Цереры) даст достаточное количество материалов для создания орбитальных космических колоний с 1g и жилой площадью, более чем в двести раз превосходящей площадь поверхности Земли, то есть обитаемую площадь, которой даже не существовала раньше. Орбитальная колонизация космоса, несомненно, будет самым большим в истории распространением жизни.

Эта огромная площадь становится доступной благодаря основам геометрии. На планетах вы живете на внешней стороне твердой сферы. Поскольку планеты представляют собой трехмерные твердые предметы, они имеют большую массу. В отличие от планет, орбитальные колонии являются полыми. Большинство материалов используются в наружной оболочке для радиационной защиты.

Поскольку нужно определить степень радиационной защиты такой же, как на Земле, масса орбитальной колонии с жилой площадью равной поверхности Земли будет равна примерно массе земной атмосферы! Атмосфера Земли весит гораздо меньше, чем сама Земля, конечно. Поэтому относительно небольшое тело, как Церера может поставить материалы для жилой площади в сотни раз большей, чем у нашей родной планеты.

Кроме того, эта зона обитаемости может распространяться по всей Солнечной системе. Орбитальные колонии вблизи Юпитера могут быть по существу идентичны орбитальным колониям вокруг Земли, главное различие в том, что вблизи Юпитера колониям, вероятно, потребуется ядерный источник энергии и улучшенная защита от излучения. Пояс астероидов между Марсом и Юпитером является особенно привлекательным местом для орбитальных колоний, поскольку огромное количество материала доступно. Были даже предложения по колонизации Облака Оорта (Шмидт и Зубрин, 1996), обширной области ледяных комет, находящейся почти на четверти пути до ближайшей звезды. Орбитальная колония в Облаке Оорта потребует ядерной энергетики, но при этом должна иметь все удобства и преимущества колоний на орбите Земли.

Землю населяют около семи миллиардов человек, в настоящее время, что считается очень большим числом. Тем не менее, большая часть поверхности нашей планеты почти необитаема, есть лишь несколько сотен городских агломераций и несколько переполненных сельских районов. В океане, конечно же, никто не живёт. Ледяные пустыни Аляски, Канады и Сибири очень слабо населены, также, как и пустыни Африки, Ближний Восток, Центральная Азия, западная часть Соединенных Штатов и Австралия. В отличие от таких регионов, все области орбитальной колонии могут иметь те условия, которые мы захотим, от температуры до осадков. Таким образом, разумно ожидать, что орбитальные космические колонии смогут содержать население в триллион или более людей, живущих в превосходных условиях.

 

Экономика

Последнее преимущество орбитальных колоний в сравнении с марсианскими и лунными является основным. Это экономика, как ни странно. Нет ничего, что Марс может с выгодой поставлять на Землю, по тем же причинам нет никаких шахт или заводов в Антарктиде. Оба места слишком далеко и вести деятельность в этих условиях весьма трудно. Луна могла бы поддержать космический туризм и, возможно, поставлять гелий-3 для будущих термоядерных реакторов, но на оба рынка будет трудно ориентироваться. В противоположность этому, орбитальные колонии могут принимать туристов с Земли, поставлять энергию и дорогие материалы, а также ремонтировать спутники.

Уже существует небольшой орбитальный туристический рынок. Два богатых человека заплатили России около $ 20 млн каждый, чтобы посетить Международную космическую станцию. Space Adventures Ltd. (www.spaceadventures.com) организовали эти поездки, и утверждают, что имеют ещё два контракта на посещение станции. Есть также целый ряд компаний, занимающихся разработкой суборбитальной техники, чтобы возить туристов на короткое время (около пятнадцати минут) в космос примерно за $ 100,000 за одну поездку. Как мы знаем, орбитальный туризм является перспективным подходом к извлечению прибыли из орбитальной космической колонии.

Непрерывное получение солнечной энергии в сочетании с опытом строительства крупных структур позволит колонии строить и поддерживать огромные солнечные энергетические спутники, которые могут быть использованы ещё и для передачи энергии на Землю. Как уже говорилось, солнечная энергия на орбите достаточно надёжна, и сбор её в больших количествах, в первую очередь предполагает расширение масштабов космических солнечных энергетических систем, уже известных сегодня.

Энергия может быть доставлена на Землю с помощью микроволновых лучей с параметрами, позволяющими преодолеть атмосферу с минимальными потерями. Приёмные антенны на земле будут довольно большими, они должны пропускать достаточно солнечного света для сельского хозяйства на том участке, где они построены. Работа с солнечной энергией не будет потреблять ничего на Земле и не породит никаких отходов, хотя разработка и запуск техники создадут некоторое загрязнение. Но не будет парниковых газов или ядерных отходов. Единственным воздействием на окружающую среду на Земле будет тепло за счёт потерь энергии при её передаче.

Солнечные спутниковые электростанции являются экономически нецелесообразными, если запущены с Земли, но если они построены в космосе из орбитальных ресурсов и на космической колонии, они могут быть прибыльными. В отличие от них, Марс не имеет возможности поставлять энергию на Землю. Луна имеет запасы гелия-3, которые могут быть полезны для передовых технологий термоядерного синтеза, но мы потратили миллиарды долларов на исследования такого синтеза, и не научились производить с помощью таких технологий больше энергии, чем затратили, это до сих пор экономически нерентабельно.

Новые экзотические материалы могут стоить очень дорого. Различные методы используются для разработки новых материалов, в том числе различные давления, температуры, составы газов и так далее. Гравитация влияет на свойства получаемого материала, например тяжелые частицы тонут и легкие поднимаются во время работы с жидкими средами.

В орбитальной колонии можно контролировать гравитацию во время обработки. В принципе, это должно привести к получению новых материалов, некоторые из которых могут быть весьма ценными. На сегодняшний день космическая промышленность не смогла найти «невероятное предложение» – материал, настолько полезный, что оправдает любую космическую программу. Но экспериментов проведено не так много и немного экспертов следили за проведением этих исследований.

Разумно ожидать, что при больших усилиях, ценные материалы будут обнаружены, причём именно те, которые могут быть получены только на орбите, или которые могут быть получены на орбите более экономичным путём, как только орбитальная инфраструктура это позволит. Для сравнения, у Луны и Марса с их силой тяжести гораздо меньше шансов на производство экзотических материалов. Кроме того, Марс, как уже было сказано, находится слишком далеко для выхода на земные рынки материалов, особенно в условиях конкуренции с орбитальными колониями.

 

Где же всё-таки строить

Лучшее место для жизни на Марсе по условиям даже рядом не стоит с самой отдалённой частью Сибири. Марс намного холоднее; вы не можете выйти на улицу, и нужен многомесячный ракетный перелёт, если вы надеетесь на комфорт. Луна еще холоднее. В противоположность этому, орбитальные колонии обладают уникальными и желанными свойствами, в частности отдыхом в невесомости и прекрасными видами. Создание и поддержание орбитальных колоний должно быть проще, чем создание и поддержание таких же по размеру усадеб на Луне или Марсе. У колоний лучшие возможности для предоставления товаров и услуг Земле, чтобы внести свой вклад в затраты на колонизацию космоса. По этим причинам, орбитальные колонии почти наверняка придут первыми, а лунная и марсианская колонизации прийдут позже. Может быть, гораздо позже. Чем скорее мы признаем это и учтём это в наших космических программах, тем лучше.

Эл Глобас