Перевод материала Роберта Уолкера, автора статей для quora.com

Может ли колонизация Марса быть прибыльным или потенциально прибыльным предприятием? На самом деле я посвятил этому главу в своей книге «Case for Moon first», написанную только на эту тему. Не так легко найти многое на эту тему для Марса. В книге Зубрина «The Case for Mars» есть восьмистраничный раздел о межпланетной коммерции, в то время как книги по лунному заселению и колонизации посвящают множество глав этой теме, и есть также много опубликованных работ о коммерческой ценности Луны.

Согласно Илону Маску, есть только один способ сделать марсианскую колонию выгодной, за счет лицензирования интеллектуальной собственности — изобретений и другой продукции. Эта идея берет свое начало у Роберта Зубрина, который также предположил, что колония на Марсе может получать прибыль за счет продажи дейтерия. Энтузиасты марсианской колонизации предложили различные другие способы получения прибыли колонии на интернет-форумах.

Я уже говорил, что мы должны продолжать применять планетарную защиту Марса в будущем, и что мы не должны просто бросать её, потому что мы хотим послать туда людей. В конце концов, если есть коренная микробная жизнь на планете, то это будет одним из самых больших открытий в за всю историю биологии, особенно, если они она окажется основанной на другой биохимии. Она также может быть уязвима для земной жизни. Некоторые ранние формы жизни могут быть особенно уязвимыми, к примеру формы, основанные на РНК-клетках из гипотезы мира РНК, потенциально крошечные, потому что они не используют ДНК или белки. Более подробно об этом смотрите в примере из моей книги.

Мы не должны отдавать приоритет отправке людей на Марс, мне кажется, есть некоторая возможность, что мы можем уничтожить шанс крупного открытия в биологии путём отправки земных микробов. При том есть много других причин быть осторожным относительно введения земной жизни, пока мы не узнаем, что произойдёт от этого на планете и не будем знать, будет ли это полезно или вредно для чего бы там ни было, и, конечно же, для нашего будущего и будущего наших потомков. Проблема здесь заключается в том, что есть единая взаимосвязанная система марсианских пылевых бурь, способная распространить микробные споры по всей планете. Мы ещё очень далеки от уровня понимания, необходимого для принятия такого решения о всей планете, в данный момент, на мой взгляд.

Но это относится к тому, отправим ли мы людей на поверхность Марса. Если есть что-нибудь, составляющее большую коммерческую ценность на Марсе, то есть два пути:

  • Вы разрабатываете это дистанционно управляемыми роботами или автоматикой, а люди живут на орбите вокруг Марса, и никто не посещает поверхность. Вместо этого, они живут в орбитальных колониях или на спутниках планеты, управляя роботами-аватарами на поверхности. (Более подробно об этом здесь: To Explore Mars With Likes Of Occulus Rift & Virtuix Omni …)
  • Или вы разрабатываете это с помощью людей на поверхности.

Илон Маск ясно упомянул несколько раз, что он не думает, что будет какой-то материал с Марса, который стоило бы транспортировать на Землю:

«Я не думаю, что будет экономично добывать что-то на Марсе, а затем транспортировать это обратно на Землю, так как транспортные расходы будут гораздо больше стоимости чего-либо, что вы сможете там добыть, но, вероятно, добыча, важная для марсианской базы, будет там распространена, но добытое вряд ли cможет быть передано на Землю. Я думаю, что торговый обмен между базой на Марсе и Землёй будет в основном в форме интеллектуальной собственности»

Цитата Илона Маска из интервью о будущем энергетики и транспорта.

Зубрин описывает более подробно:

«Другой вариант заключается в том, что Марс может обеспечивать себя, отправляя обратно идеи. Подобно тому, как дефицит рабочей силы, распространенной в колониальной Америке 19-го века привёл к наплыву изобретений в ходе так называемой янки-изобретательности, поэтому условия крайней нехватки рабочей силы в сочетании с технологической культурой и неприемлемости непрактичных законодательных ограничений в отношении инноваций смогут вызвать «марсианскую изобретательность», создавая волну за волной изобретений в производстве энергии, автоматизации и робототехнике, биотехнологиях и других областях. Эти изобретения, лицензированные на Земле, могли бы финансировать Марс, даже когда они революционизируют и продвинут вперёд земной уровень жизни так же сильно, как в 19-го веке американские изобретения изменили Европу, а также весь остальной мир»

Илон Маск скептически относится к разработке космических тел, поскольку добытое, вероятно, будет не возможно экспортировать с астероидов: «Я не уверен, что есть возможность взять что-то, скажем, платину, находящуюся в астероиде и привезти её обратно на Землю».

Конечно, многие думают, что это возможно. Сам я просто не знаю, я слышал аргументы с обеих сторон и остаюсь на перепутье.

Во всяком случае Илон Маск не высказывался более подробно, о том, за он или против материального экспорта. Зубрин, однако, обсуждал это в статье «Экономическая жизнеспособность марсианской колонизации» в журнале Британского межпланетного общества от 1995 года, а затем в разделе о межпланетной коммерции в «The Case for Mars». Он сначала подчеркнул необходимость экспорта, чтобы сделать колонию на Марсе жизнеспособной:

«Частым возражением против планов человеческого заселения и терраформирования Марса является то, что в то время как такие проекты технологически осуществимы, нет никакой возможности их оплатить. На первый взгляд эта позиция хорошо аргументирована, по всей видимости, для многих, среди аргументов есть, что Марс находится далеко, труднодоступность, враждебная среда и то, что там, видимо, нет экономически ценных ресурсов для экспорта. Эти аргументы кажутся железобетонными, тем не менее следует отметить, что они также высказывались и в прошлом, как убедительные причины абсолютной непрактичности европейского заселения Северной Америки и Австралии»

«В то время фазы разведки и строительства базы могут и, вероятно, должны выполняться на основе прямого государственного финансирования, во время фазы заселения рыночная экономика выходит на первый план. То есть, в то время как марсианская база даже в несколько сотен человек потенциально может быть поддержана госрасходами, ясно, что марсианское общество из сотен тысяч не может быть так поддержано. Чтобы быть жизнеспособной, реальная марсианская цивилизация должна быть либо полностью автаркичной (очень маловероятно в обозримом будущем), либо быть в состоянии произвести что-то на экспорт, что позволит платить за необходимый импорт»

«Марс является лучшей целью колонизации в Солнечной системе, поскольку он имеет наилучший потенциал самодостаточности. Тем не менее, даже при наилучшем использовании роботизированных технологий производства, Марс не будет иметь достаточное разделение труда, чтобы быть полностью самодостаточным, пока население не будет исчисляться миллионами. Импорт, таким образом, будет необходим на длительное временя, желательно навечно, чтобы Марс смог оплатить необходимые товары с Земли. Товары могут быть сильно ограничены в массе, как только небольшие части (по весу) даже очень высокотехнологичных сложных товаров. Тем не менее, эти небольшие сложные элементы должны быть оплачены, а их стоимость будет значительно увеличивается за счет высоких затрат на старт с Земли и межпланетный транспорт. Что, предположительно, сможет Марс экспортировать обратно на Землю в ответ?»

Так, по представлениям Зубрина, колония на Марсе поддерживается на основе прямого государственного финансирования на ранних этапах разведки и строительства. Он считает, что на этих ранних этапах вам нужно что-то большее, чем использование местных ресурсов для коммерческого случая, если поселение не автаркично — слово, которое обычно относится к самообеспеченности и самодостаточности, в этом контексте, я думаю, оно должно выражать производство всего необходимого, независимо от Земли. Таким образом это скорее похоже на идею Илон Маска, за исключением, что у Илона Маска, поселение поддерживается частным финансированием с Земли и на ранних стадиях, а не за счёт правительств. Зубрин затем обсуждает возможность присутствия руд на Марсе, мы вернёмся к этому позже в данной статье:

«…Марс может содержать концентрированные минеральные руды, с гораздо большей концентрацией драгоценных металлов, более доступных, чем в настоящее время есть на Земле из-за того, что наземные руды извлекались людьми в течение последних 5000 лет. Было показано, что, если бы концентрированные запасы металлов, равной или более высокой стоимости, чем серебро (то есть серебро, германий, гафний, лантан, церий, рений, самарий, галлий, гадолиний, золото, палладий, иридий, рубидий, платина, родий, европий и т.д.) были доступны на Марсе, то они потенциально могли бы быть перевезены обратно на Землю с высокой прибылью при использовании многоразовой одноступенчатой марсианской приповерхностной ракеты, доставляющей грузы на орбиту Марса, с последующей перевозкой грузов обратно на Землю, с использованием либо дешевых химических ступеней-расходников, производимых на Марсе, либо с использованием многоразовых цикличных межпланетных кораблей на солнечных парусах. Существование таких марсианских драгоценных металлических руд, однако, до сих пор остаётся предположением»

В разделе своей книги «The Case for Mars», посвящённом межпланетной коммерции (стр. 239 и дальше) он также предлагает дейтериевый экспорт. Мной это будет рассмотрено далее, между разделом о геологической продукции и разделом об экспорте топлива. Затем он продолжает считать, что Марс может играть решающую роль для перевозки руд и другого экспорта к поясу астероидов, как только у нас будут люди, что живут там. Также он полагает, что Фобос и Деймос могут быть ценны в роли перевалочных пунктов на пути к поясу астероидов. Что может и быть правдой, но это довольно долгосрочная перспектива. Я интересуюсь здесь более ранними стадиями, до того как появится большое количество людей в поясе астероидов.

Поправьте меня, если кто-нибудь знает о каких-либо других записях с подробным рассмотрением возможного экспорта с Марса. Это всё, что было найдено к настоящему моменту.

Однако это немного обсуждается в Интернете на таких площадках, как Reddit, а также на различных марсианских и космических форумах, и энтузиасты предложили много других способов, которыми, по их мнению, колония на Марсе может стать прибыльной. Я представляю здесь то, что основано на моих собственных мыслях.

Давайте рассмотрим немного ближе, есть ли что-то материальное, что стоит экспортировать, (кроме научных данных о поисках жизни и прочей информации)? Кроме того, есть ли что-то, что стоит экспортировать на достаточно ранней стадии, в первые несколько десятилетий поверхностного, либо роботизированного дистанционного человеческого исследования Марса?

 Образцы марсианской пыли и камней. Первые образцы могли бы стоить миллиарды долларов за килограмм, в начале, по крайней мере. Столько планируется потратить для получения образца с «Curiosity».

Цена пойдет вниз быстро, по мере получения большего числа образцов с Марса и накопления порядка тонн материала. Из-за высокой стоимости перевозки материалов с Марса вам будет нужно столько, сколько необходимо для научных исследований, которые вам нужно сделать.

Также отдельные люди могли бы желать покупки марсианских камней по высоким ценам, но только до тех пор, пока они редки. Это было бы как поддержка лунных миссий привозом и продажей лунных камней. Первые несколько камней могут быть ценными для коллекционеров, если они выданы с сертификатом подлинности первых камней, привезённых с Марса или Луны, может быть, первые несколько камней сохранят свою ценность. Но в долгосрочной перспективе, сколько людей хотели бы купить что-то постоянно уменьшающееся в цене?

 Возможны также следы прошлой жизни. Поверхностные могли быть в значительной степени разрушены космическим излучением. Но могут ли быть отложения древней жизни под поверхностью, как нефть, газ и сланцы на нашей планете?

Можно подумать, что они редки, либо давно были бы найдены на поверхности. Вообще нет никаких признаков выхода горючих сланцев. С другой стороны, космическое излучение очень вредно. Осталось бы что-то от приповерхностных месторождений сланцев за миллиарды лет?

Это экспоненциальный процесс, так что сокращение органики происходит очень быстро. Каждые 650 миллионов лет концентрация малых органических молекул, таких как аминокислоты, падает в 1000 раз на поверхности из-за космической радиации. Это означает сокращение в миллион раз каждые 1,3 миллиарда лет.

Космическое излучение оказывает незначительное влияние в течение периодов времени порядка лет, десятилетий, столетий или тысячелетий. Но в течение периодов порядка сотни миллионов лет последствия огромны. После 1,3 миллиарда лет тысяча тонн аминокислот уменьшается до килограмма, с превращением основной части в углекислый газ, водяной пар, метан и аммиак. После 2,6 миллиардов лет масса уменьшится до микрограмма (миллионной доли грамма) и после 3,9 млрд лет получится менее чем пикограмм (миллионная доля микрограмма) из исходных тысяч тонн отложений.

Поэтому я не думаю, что отсутствие из этих отложений на поверхности, по крайней мере, тех, что возможно легко видеть со спутников, действительно показывает, что они не существуют под поверхностью. Могут быть миллионы тонн органики от бывшей жизни в десяти метрах под поверхностью, и наши марсоходы до сих пор, вероятно, не обнаружили ничего. Органика, конечно, должна там быть (скорее всего будет неоднородно располагаться, в некоторых местах больше, чем в других) и она должна быть захороненной быстро — если потребовалось несколько сотен миллионов лет, чтобы похоронить её, то большая часть органики бы исчезла.

Сланцы сами по себе, конечно, не проблемно добыть и на Земле. Но если бы был какой-то особый биологический продукт на Марсе, которого нет на Земле, то, может быть оправданным добывать это и поставлять на Землю.

— Обычная земная жизнь на Марсе, например, овощи, фрукты, декоративные цветы или любые другие. Возможно, Марс может быть «садовой планетой» для экспорта продовольствия на орбиту и в космические колонии.

Марс потенциально может быть конкурентоспособным по сравнению с Землёй в экспорте пищевых продуктов на космические аппараты и ​​другие колонии из-за гораздо более низкой стоимости запуска, при условии, что затраты на выращивание культур на Марсе также сопоставимы с Землёй (точно несопоставимы на ранних этапах колонии).

Но как насчёт теплиц в космосе? Это тоже будет конкурентным. Считается, что намного легче построить теплицу на поверхности, чем в космосе. Поскольку на Марсе почти вакуум, а также огромные суточные колебания температуры, я не уверен, что у него есть много преимуществ по сравнению, скажем, с Фобосом или Деймосом, либо вообще Луной, которая имеет гораздо меньшую по сравнению с Марсом характеристическую скорость орбитального манёвра. Даже для снабжения орбиты Марса может быть столь же или более экономичным вывоз продовольствия с Луны, если оно может храниться в течение полёта в несколько месяцев. О сравнении строительства теплиц на Луне и Марсе смотрите в «The Case for Moon first».

Может также оказаться более экономичным перевозить груз с поверхности Марса до орбиты вокруг Марса, а не с Луны до этой орбиты, это может быть оправдано для скоропортящейся пищи. Другая мысль, если естественная сила тяжести Марса будет преимуществом, и по некоторым причинам, проще в использовании, чем искусственная сила тяжести, то это может оказаться полезным.

Также может случиться, что условия на Марсе позволяют производить необычную пищу или декоративные растения легче, чем на Земле. Например, может случиться, что можно выращивать редкие цветы на Марсе, которые очень дорого выращивать в другом месте, или так же можно выращивать необычные и вкусные редкие продукты, которые лучше всего растут на Марсе по какой-либо причине, возможно, генетически что-то стоит разработать именно для условий Марса. Отсюда идёт следующая тема экспорта:

  • Продукты марсианской жизни. Если Марс имеет интересную другую биологию, может быть на основе рибонуклеиновых кислот (РНК), может быть, ксенонуклеиновых кислот (КНК), или на химической основе, вообще разительно отличающейся от ДНК. Вы можете обнаружить, что стоит выращивать марсианские микроорганизмы в теплицах или специальных установках на Марсе, с благоприятными условиями. Далее есть шанс получать продукты, полезные для Земли.
  • Или генно-инженерная жизнь, что лучше всего растёт в условиях Марса по какой-то причине (действительно хорошо реагирует на почти вакуумное давление и экстремальные перепады температуры, например).

Статьями экспорта могут быть:

  • Лекарства, если жизнь на Марсе сможет производить ценные для здоровья человека продукты.
  • Приправы и специальные продукты, если внеземную жизнь особенно вкусно и безопасно будет употреблять в пищу, без возможности растить на Земле.
  • Химические вещества, например, если марсианская жизнь существует на основе КНК и КНК являются ценными, вы могли бы делать их в больших количествах на Марсе для экспорта на Землю. Точно то же и для любых белков, ферментов или других химических веществ, которые легче сделать на Марсе.
  • Наноструктуры — создание продуктов, которые являются необычными и полезными в нанотехнологиях.

Чтобы это работало, должны быть какие-то причины почему это не может быть выращено на Земле, например:

  • Нуждается в марсианских условиях, таких как почти вакуум, огромные температурные перепады дня к ночи, высокий уровень УФ-излучения или космических излучений и солнечных бурь, и из-за этого легче выращивать на Марсе, чем имитировать условия Марса на Земле. (Я не знаю, почему жизни могут понадобиться солнечные бури или высокие уровни УФ-излучения, только добавил это для полноты картины, учитывая, что это может быть совершенно иная экзобиология, и мы не знаем, что она может делать и как будет существовать в деталях, но это могут быть те источники энергии, которые теоретически способны использоваться экзобиологическими организмами).
  • Не может быть в принципе выращено на Земле по соображениям безопасности — например, фотосинтезирующая жизнь, более эффективная, чем любая фотосинтезирующая жизнь на Земле, или, возможно, зависимая от симбиотических микробов, которые были бы вредны для окружающей среды на Земле в случае появления здесь. Может быть, то, что мы отправим с Марса будет являться продуктом микробов, а не самими микробами. Например, если они основаны на КНК, то может быть не безопасно создавать экосистему на основе КНК на Земле, чтобы получать перевозимые продукты, из-за риска побега и конкуренции с экосистемами на основе ДНК, а также, если продукт очень ценен, это может быть причиной для выращивания его на Марсе.
  • Может расти на Земле, но легче выращивать на Марсе. Этот случай также может быть ещё одной причиной, чтобы быть очень осторожными, чтобы не загрязнить Марс жизнью Земли, так что вы сможете продолжать растить коренную марсианскую жизнь там без помех, создаваемых земной жизнью, делая уникальные продукты, которые могут быть легко произведены только из родной жизни Марса.

Тем не менее, даже если вы не сможете выращивать продукты безопасно на Земле, в какой-то момент у вас появится возможность выращивать их в местах типа стэнфордского тора, биологически изолированных от Земли и предназначенных для имитации условий Марса. Тем не менее, когда это осуществится, экспортные цены Марса могут снизиться в то же самое время, что и цены на такие конструкции, что позволит Марсу конкурировать с ними.

Это кажется возможным ранним экспортом, который может быть коммерчески жизнеспособным в течение достаточно долгого времени, может быть даже в течение неопределенного срока. Но это полностью зависит от того, что мы найдём, как начнём искать жизнь на Марсе, а также насколько легко или безопасно будет выращивать продукты на Земле, Луне или где-нибудь ещё.

 Геологические отложения. С сухим льдом, низким атмосферным давлением, космической радиацией они будут отличаться от Земных в некоторых отношениях. Для наглядности, отложения солей там состоят из сульфатов и перхлоратов, а не хлоридов, как на Земле. Не то чтобы конкретно эти отложения стоило перевозить, но могут ли быть другие более ценные отложения, которых нет на Земле, либо они здесь редки? Что приводит к следующей идее: могут ли там быть уникальные редкие драгоценные камни, например?

Марс таким образом отличается от астероидов или Луны, тем, что может иметь уникальные месторождения. Это единственное место, о котором мы знаем о месторождениях, образовавшихся в древних морях миллиарды лет назад с его также уникальным климатом в прошлом и настоящем. Там могут быть уникальные минералы декоративной ценности.

  • А также стоит подумать о золоте с Марса (или заменителях в виде платины или титана, или всего, что особенно ценно и может быть найдено на Марсе). Возможно ли, что для золота геологические процессы с участием воды на Марсе в прошлом сосредоточили драгоценный металл так же, как они это сделали на Земле? И наверняка также было много железных и никелевых астероидов, обрушившихся на планету и, возможно, создавших месторождения платины, золота и т.д. подобные рассуждения были у Денниса Уинго для Луны. И такое даже более вероятно, чем на Луне, потому что Марс ближе к поясу астероидов и значит бомбардируется ими чаще. Роберт Зубрин упоминал о серебре, германии, гафнии, лантане, церии, рении, самарии, гадолинии, галлии, золоте, палладии, иридии, рубидии, платине, родии, европии, и т.д.

Но стоит помнить, что

  • Вы должны сделать всю работу по запуску золотодобычи на Марсе, с последующей отправкой его на орбиту.
  • Цена на золото будет идти вниз, по мере того как оно будет становиться более доступным из космоса, либо количество, которое вы можете продать на Землю должно регулироваться, чтобы искусственно завышать цены.
  • Если оно доступно с Марса, то, вероятно, будет доступно и из других мест тоже, в частности, роботизированная разработка астероидов может подрезать вас, и тогда вы получите цену вашего золота меньшую, чем затраты на добычу, если авторазработка астероидов будет стоить меньше.
  • Могут быть гораздо более простые источники платины, золота и т.д. на Луне, если Деннис Уинго прав. Если вы можете спустить транспортные расходы с Луны вниз почти до нуля с помощью лунной транспортной системы Хойта или аналогов (см. соответствующую главу в книге), то будет очень трудно конкурировать с этим, когда вы занимаетесь Марсом.
  • Если в шахтах работают люди, вы должны платить за все поставки шахтерам на Марсе, что может составить триллионы долларов в год, прежде чем вы начнёте получить прибыль. Для дистанционной или автоматической разработки вы должны платить за замену машин, техобслуживание и ремонт, и вы также должны платить за всё необходимое оборудование, буры и т.д. Смогут ли люди конкурировать с автоматикой или роботами, управляемыми с Земли с, может быть, небольшим количеством людей на месте?

Если в целом, нужно работать конкурентноспособно по сравнению с добычей платины, золота и т.д. в другом месте в Солнечной системе, и вы должны иметь в виду, что цены на Земле, безусловно пойдут вниз, иначе ваш экспорт будет ограничен, чтобы держать цены искусственно завышенными. С другой стороны, если добываемый вами материал очень ценен, и расходы на запуск невелики, возможно, вклад в цену за счёт доставки с Марса не сделает такой большой разницы. Например, предположим, что запуск стоит несколько сотен миллионов долларов, но вы возвращаете тонны материала, стоимостью в миллиарды долларов, возможно не имеет большого значения, что несколько процентов от стоимости вашего продукта связаны с транспортом. Может быть, другие вклады в себестоимость, вроде стоимости добычи, будут меньше, чем для астероидов?

Однако, чтобы это работало, должна быть причина, почему другие части от себестоимости добычи полезных ископаемых малы. Астероиды и Луна имеют преимущества:

  • Богатые железом астероиды состоят из чистого не окисленного металла.
  • Могут быть простые роботизированные способы извлечь нужное, например, с использованием газовых карбонилов не будет нужды в бурении, так как это превращает металл непосредственно в газ.
  • Гораздо меньшая характеристическая скорость орбитального манёвра в сравнении с марсианской для некоторых околоземных космических тел, и в случае Луны может быть даже нулевой в транспортной системе Хойта.

Кажется маловероятным, что тонкая атмосфера Марса поможет значительно с добычей полезных ископаемых. Будет ли сила тяжести помогать на Марсе или будет помехой? И большие температурные перепады от дня к ночи, могут ли они помочь, чтобы стало легче добывать материалы?

— Можно также убедить колонистов оплачивать, назначив цену за перелёт к Марсу и поддержать экспорт, используя почти пустые корабли обратного перелёта.

Для ясности отметим, что это не идея Илона Маска. Как отмечалось ранее, он считает, что колония будет самообеспечиваться на ранних стадиях в основном за счёт продажи прав на интеллектуальную собственность на Землю. А Роберт Зубрин, как мы тоже уже видели, считает, что оплата на ранних стадиях будет за счёт государственного финансирования. Это тема, которая обсуждается на интернет-форумах. Итак, давайте рассмотрим её.

Если у вас есть колонисты, заранее оплатившие свой полёт к Марсу, и они используют Марсианский Колониальный Транспортёр от SpaceX – 100 человек за раз, в этом случае если SpaceX добьётся успеха в своём начинании, то космический аппарат должен возвращаться на Землю после каждого запуска партии колонистов к Марсу, и корабль будет в состоянии взять экспортные товары на борт, являясь по существу бесплатным транспортом. Таким образом может получиться мультипликативный эффект от изначальной оплаты только за перелёт.

Впрочем, несмотря на то, что обратный груз и так стоит везти, есть ещё одна, поскольку в лучшем случае колонисты могли бы отбить свою первоначальную оплату за счёт продажи этого груза. В противном случае пришлось бы отправлять пустые колониальные транспортёры на Марс, чтобы просто перевезти оттуда что-то.

Таким образом, вы получите экспорт, да, это до тех пор, пока колония продолжает быстро расширяться. Тем не менее, это не долгосрочный бизнес, и он не будет устойчивым в качестве способа поддержки колонии. Даже если люди смогут получить свои деньги за обратный полёт через товары вернувшиеся с Марса, они должны поддерживать себя там неопределенное время, а не только платить за рейсы. И с увеличением числа колонистов на Марсе, вам нужно растущее в геометрической прогрессии число улетающих кораблей, чтобы поддерживать колонию платой за перевозку. Если вы отправляете всё большее число космических кораблей с запасами, то и за это придется заплатить каким-то образом.

Так что, я не думаю, что использование почти пустого перевозчика, возвращающегося на Землю будет способом поддержать колонию в долгосрочной перспективе. Она работает только пока в геометрической прогрессии растёт число колонистов, собирающихся на Марс, и никто не возвращается, либо несколько людей возвращаются.

— Пенсионеры летят на Марс. Это ещё одна идея, иногда упоминающаяся в Интернете — может ли небольшая колония оплачиваться пенсионерами? Возможно, некоторые люди могут быть готовы платить большие суммы, чтобы «отойти от дел на Марсе» и более вероятно, что пожилые люди, приближающиеся к концу своей жизни, будут в состоянии позволить себе такую ​​поездку, используя свои сбережения.

Когда начальная романтика быть «первыми поселенцами на Марсе» закончится, будет ли такой огромный спрос на пенсию на Марсе с, к слову, с не таким большим количеством домашних удобств, как на Земле и вдали от своих друзей, родственников и детей?

Это могло бы работать, возможно, если многие из этих людей будут ближе к концу своей жизни, и не будут жить долго после того, как достигнут Марса (всего несколько лет), но предполагается большой рынок для этого. Кроме того, многие из шестидесятилетних живут несколько десятилетий или более, и некоторые из них могут жить ещё и до 40 лет, становясь долгожителями, вероятно, таких будет всё больше в будущем, а это означает, что их первоначальные инвестиции в проект должны поддерживать их, возможно, в течение многих десятилетий так же, как и молодых.

Кроме того, стоит ли ещё подумать о медицинской помощи и уходе из-за более высокой распространенности заболеваний у пожилых людей? А как насчет ухода за теми, у которых на Марсе разовьётся синдром Альцгеймера? Кроме того, пожилые люди, или престарелые (в 80-90 летнем возрасте), а также те, кто моложе, отработавшие своё из-за проблем со здоровьем, в среднем, по сравнению с младшими, менее способны достаточно хорошо выполнять многие задачи, необходимые для поддержания работоспособности колонии.

Если есть нормальная смесь старых людей с молодыми людьми перебравшимися на Марс, я не могу представить, что старые прилетают с Земли и оплачивают необходимое на всю жизнь для всех молодых людей. Здесь снова возникает случай геометрически растущего числа иммигрантов, необходимых для оплаты и геометрический рост не может продолжаться долго.

— Экспорт дейтерия с Марса. В «The Case for Mars» на стр. 239 и дальше Зубрин предлагает дейтерий как экспортный товар.

Это один из главных пунктов в разделе о межпланетной торговле в книге Зубрина, а также этот пункт часто упоминается в дискуссиях, так что стоит рассмотреть его в некоторых деталях.

Так что во-первых, давайте посмотрим на данные о содержании дейтерия в нашей солнечной системе. «Curiosity» измерил соотношение дейтерия к водороду и на Марсе оно в пять раз больше, чем в океанах Земли, вероятно, из-за потери водорода в верхних слоях атмосферы Марса в течение миллиардов лет (источник). Это для приповерхностного льда. Исследования марсианского метеорита позволяют полагать, что есть другой резервуар воды под поверхностью с более низким отношением от двух до трёх раз больше, чем в океанах Земли, вероятно такие резервуары были на более ранней истории Марса (материал об этом).

Дейтерий встречается в природе в воде на Земле, в 1 из 6400 атомов водорода, или 1 часть из 3200 по массе. На Марсе есть один дейтериевые на каждые 1284 атома водорода. Хотя Марс имеет более высокое соотношение дейтерия к водороду, чем Земля, это не самый обильный источник в Солнечной системе. Невероятно мало дейтерия на Земле по сравнению со многими телами хотя и выше по сравнению с концентрациями на Солнце, Юпитере и в солнечном ветре. Ветровой водород в ловушке лунного реголита также имеет очень низкую концентрацию дейтерия.

Венера имеет самое высокое отношение дейтерия к водороду, отмеченное в нашей Солнечной системе, в 120 раз больше земного и в 24 раза больше, чем в атмосфере Марса (источник).

Большинство метеоритов, прилетевших на Землю, имеют близкое к земному содержание дейтерия, но некоторые имеют очень высокий уровень. Этот метеорит имеет содержание в 13 раз большее по сравнению с океанами Земли, то есть более чем в два раза больше, чем на Марсе (много типов породы содержат водород, и поэтому вы можете измерить их концентрации дейтерия, это хондритовый метеорит).

Фото антарктической метеоритной лаборатории. Результаты исследований здесь.

Фото антарктической метеоритной лаборатории. Исходные данные о нём здесь. Результаты исследований здесь.

Кометы семейства Юпитера имеют содержание дейтерия выше, чем земное, и примерно в три раза превышает земные показатели содержание для кометы 67P из миссии «Розетта», хотя здесь есть некоторый вопрос о том, могло ли газовыделение на комете каким-то образом концентрировать дейтерий и привести к увеличенным оценкам.

Итак, является ли Марс лучшим внеземным источником дейтерия? И стоит ли вообще импортировать его из космоса?

В настоящее время дейтерий в основном используется в качестве замедлителя в ядерных реакторах. У нас есть выбор обогащать уран и использовать обычную воду, что является методом, используемым в настоящее время во многих реакторах, или использовать обычный необогащенный уран и тяжёлую воду, как это делается в тяжеловодных реакторах, таких как разработанные в Индии. Это работает, потому что тяжелая вода замедляет нейтроны, не захватывая их, что позволяет достигать цепной реакции с более низкой концентрацией радиоактивного урана, чем при использовании легкой воды, которая захватывает много нейтронов.

Однако указанная в книге цена в 10 000 $ за килограмм для дейтерия кажется слегка завышенной. Вы можете получить оксид дейтерия чистотой 99,96% за $ 1000 за килограмм из Кембриджа. Вы можете получить 99% оксид дейтерия за $ 721 за кг тоже из Кембриджа. Возможно автор имеет в виду цену на чистый дейтерий, отделенный от кислорода?

99% оксид дейтерия является достаточно чистым для производства плутония из урана. Из-за этого приложения, технология производства тяжелой воды жестко регулируется и производимый дейтерий тщательно отслеживается (пример).

Зубрин говорит, что цена на дейтерий будет идти вверх, если мы станем развивать дейтериево-тритиевый синтез. Я не вижу, как, ведь основная стоимость приходит от добычи и нет недостатка в воде, чтобы извлекать его. Если случится повышенный спрос, то он только приведёт к строительству большего числа установок по извлечению дейтерия, а также к поиску методов снижения затрат с использованием мощностей в более крупных масштабах, большей экономии, и к появлению других способов получения этого изотопа, что скорее снизит цену, а не увеличит её.

А что если какая-то другая форма энергии термоядерного синтеза окажется эффективнее, или будет иметь преимущества по сравнению с дейтериево-тритиевым синтезом? Немного сложно спорить, опираясь на технологии, которых мы ещё не имеем, и сейчас изучается много возможных способов генерации термоядерной энергии.

Зубрин говорит, что дейтерий будет естественным побочным продуктом электролиза воды, получаемой на Марсе, который будет давать около одного килограмма дейтерия на каждые шесть тонн воды на Марсе. Однако, чтобы сделать это, необходимо добавить стадию разделения дейтерия и водорода в схему установки получения водорода. Насколько легко это? Он не вдаётся в подробности того, как это будет работать.

Это пятикратное превышение над дейтерием в океанах Земли всё-таки слишком далеко от концентрации в 100%. Он обычно извлекается с помощью многих этапов, в каждом из которых количество дейтерия увеличивается. С только одним дейтериевым атомом из 1284, вам всё ещё нужно увеличивать концентрацию много раз, чтобы достичь 99%. Например, электролиз воды, один из наиболее эффективных путей увеличения концентрации, приведёт к увеличению концентрации дейтерия в 5-10 раз при каждом использовании. В 5 раз большая концентрация на Марсе будет просто убирать одну стадию электролиза воды из многих необходимых. Хотя на практике электролиз имеет такие высокие затраты энергии, что лучше всего использовать его только один раз на финальной стадии, для воды, в которой уже 50% D₂O. Аргентинские установки используют метан в качестве исходного сырья, так как водород может быть термически выделен из метана гораздо легче, чем из воды. Точно так же для других методов. Есть много методов, используемых для извлечения дейтерия. Каждый из них требует много этапов, и я не вижу, как увеличение концентрации в сырье в 5 раз может здесь существенно сказаться.

Итак, теперь мы рассмотрим практичность строительства и эксплуатации экстракционного производства на Марсе и обеспечения высокого уровня мощности, необходимого для получения дейтерия (основная причина его высокой стоимости). Поскольку оно нуждается в огромном количестве электроэнергии для получения дейтерия, этого не стоит делать, я думаю. Кроме того, тяжелые водные установки на Земле огромны и массивны. Это завод по производству тяжёлой воды в Аргентине:

Тяжёлая установка в Арройо, Аргентина, производящая большую часть мирового дейтерия. Статистика здесь.

Тяжёлая установка в Арройо, Аргентина, производящая большую часть мирового дейтерия. Характеристики здесь.

Будет ли в пять раз более высокая концентрация дейтерия приводить к отличной от незначительной экономии в расходах на производство? И как это cкомпенсирует все трудности создания и эксплуатации установки в условиях среды, близких к вакууму, а также транспортные расходы для оборудования, которое не может быть создано на Марсе?

Конечно Марс отличается по многим пунктам, и хотя большинство из них, как представляется — препятствия для работы на такой планете, могут ли какие-то из них быть преимуществами, да такими основополагающими преимуществами, что сделают целесообразным строительство и эксплуатацию чего-либо на Марсе? Например, может ли у околовакуумной атмосферы быть какое-то преимущество? (Например для перегонки).

На первый взгляд не кажется, что есть убедительный коммерческий случай для этого. Если есть, то он должен быть описан более подробно.

Большая часть информации взята из следующих источников: Heavy Water: A Manufacturers’ Guide for the Hydrogen Century. Future Trends in Heavy Water Production (1983) и Heavy Water Production.

— Экспорт топлива на орбиту Марса и дальше

В некоторых обсуждениях в интернете об этом уже упоминалось, как о бизнесе. Основной вопрос, который я вижу касательно подачи топлива с Марса, состоит в том, будет ли это конкурировать с топливом, производимым на Деймосе или даже на Луне для людей на орбите вокруг Марса. Кроме того, является ли метан достаточно пригодным в качестве топлива в космосе, чтобы оправдывалась перевозка водорода на поверхность Марса с последующей тратой его на метан, отправляемый на орбиту, либо получение водорода из воды на Марсе и использование его для получения метана?

Это приводит к следующей идее:

Экспорт воды с Деймоса для использования в качестве топлива на низкой орбите (если есть водяной лед на Деймосе).

Это предпосылка, из-за которой Дэвид Кук обрисовал Водяную компанию Деймоса. Характеристическая скорость орбитального манёвра обратно на Землю там гораздо меньше, чем с поверхности Марса, и вы можете произвести собственное топливо для поездки. Это могло бы конкурировать с компонентами топлива на Луне, если таковые существуют и их легко найти. Я думаю, что трудно судить об этом в настоящее время, поскольку мы не знаем ничего о веществах на Луне. Мы знаем, что они существуют, но не знаем, как много их в разных точках, или как легко или трудно они извлекаются. И до сих пор мы еще не знаем наверняка, если есть какие-либо ископаемые на Деймосе, хотя спектроскопически он напоминает один из астероидов, часто содержащих эти вещества.

Если положить, что Деймос и Луна имеют одинаково легко извлекаемые компоненты, то тогда вещество на Деймосе всё равно будет более предпочтительным для использования на Деймосе и Фобосе, и для экспорта на поверхность Марса. Оно также будет предпочтительным для доставки на орбиту Марса, например на орбиту захвата при характеристической скорости орбитального манёвра 0,57 км/сек от Деймоса. Таким образом, было бы много смысла в базе на Деймосе для обеспечения топливом марсианских систем. Но это не коммерческий случай колонизации. Зубрин говорит, что нужно больше, чем использование ресурсов на месте в случае коммерческого экспорта, продаваемый излишек позволит платить за вещи, которые вы не можете произвести сами.

Далее, мы должны рассмотреть, может ли это конкурировать с Луной для поставок в систему Земли и Луны. От Луны к НОО характеристическая скорость орбитального манёвра составляет 5,7 км/сек, и немного больше, если двигаться из полярных регионов, в то время для Деймоса эта величина равна 4,87 км/сек, что, как кажется, в пользу Деймоса. Однако это не учитывает систему Хойта, которая могла бы дать характеристическую скорость орбитального манёвра для перевозок от Луны к НОО почти равной нулю.

В итоге, как представляется, есть ряд возможных экспортных товаров с Марса даже на довольно ранней стадии, хотя это в основном зиждется на интернет-дискуссиях с гораздо меньшим объёмом информации по этой теме в рецензируемых журналах. Но все статьи экспорта зависят от будущих открытий, поэтому мы не будем знать, возможен ли он, пока мы не узнаем больше о Марсе. Кое-что из возможного экспорта, включая экзобиологию, может потребовать от нас держать земных микробов подальше от Марса.

Также возможен экспорт с Деймоса, но это зависит от того, насколько будет легко извлечь необходимое, и также ли легко будет получать вещество на Луне, как и на Деймосе, если также, то может быть трудно иметь бизнес по экспорту с Деймоса в систему Земли и Луны, хотя это может быть очень полезным для поставок вещества на космические аппараты на орбите вокруг Марса, на спутниках или на поверхности планеты. Что касается экспорта на пояс астероидов, есть вероятность, будут найдены пути разработки на самом поясе, которая лично мне кажется маловероятной для некоторых отдельных веществ.

Данные характеристической скорости взяты из инфографики.

Вот некоторые из использованных онлайн-обсуждений. Конечно, они не всегда на 100% точны. Это просто энтузиасты обсуждают тему, некоторые более осведомлены, чем другие, и могла также быть своя лепта бессмыслицы в некоторых дискуссиях, поэтому надо отсеивать и проверять информацию, чтобы увидеть, правильно ли то, что там говорится. Во всяком случае, если вы хотите заняться этим, то вот, например:

Обсуждение добычи на Quora

Обсуждение экспорта на Nasaspaceflight.com

Обсуждение экспорта на форуме newmars.com например здесь, здесь и здесь.

Транспортировка для финансирования (Reddit)

Цитаты Илона Маска и их обсуждение на Reddit

Обсуждение записей Зубрина на Reddit

На Википедии также есть страница по космической торговле, хотя пока она небольшая. Ещё есть мысли Зубрина, как уже упоминалось, в разделе о межпланетной коммерции книги «The Case for Mars».

Это всё по теме. Сообщите мне, если знаете ещё источники!

 

ВЫЖИВЕТ ЛИ КОЛОНИЯ С ЭКСПОРТОМ ТОЛЬКО ИНТЕЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ РАДИ ОПЛАТЫ ИМПОРТА?

Как мы видели, Илон Маск и Роберт Зубрин скептически относятся к возможности экспорта материальных вещей с Марса, по крайней мере, на ранних стадиях (хотя Зубрин думает, что может быть возможность для экспорта дейтерия), и оба считают, что космическая колония может заплатить за импорт исключительно за счет лицензирования интеллектуальной собственности на Земле. Зубрин рисует аналогию с «Потоком янки-изобретательности» о котором он говорит, что тот был связан с острой нехваткой рабочей силы в США в технологической отрасли, которая повторится на Марсе. Но как оно будет на самом деле?

Во-первых, для читателей из США, я хотел бы отметить, что вся эта идея основана на американской точке зрения на изобретения. Я из Великобритании, и мы также часто говорим о нашей стране как об источнике многих изобретений. Вот пример.

«Мы нация изобретателей, от всемирной паутины до электрического пылесоса — вот краткое изложение наших самых влиятельных изобретений», — введение в список 50-ти величайших британских изобретений в «Radio Times».

И если отложить национальную гордость, что есть у всех стран, безусловно, для такой маленькой страны, мы действительно сделали много изобретений. У нас нет той истории, что связана с нехваткой рабочей силы, и мы не думаем, что это также присуще США. Здесь я пишу не об историках, но об обычных людях. Из цитаты Роберта Зубрина я впервые узнал об этой идее, которая, как я понял, должна быть вполне общепринятой в США. Мы просто думаем, что мы нация изобретателей, и остаёмся с этой мыслью. Мы не пытаемся объяснить, почему.

Во всяком случае, если это верно для США, конечно же это не может объяснить, почему у нас так много изобретений в Великобритани, если у нас никогда не было значительного дефицита рабочей силы. На самом деле, наоборот, здесь технологии оставляли много квалифицированных людей без работы, что приводило к восстаниям рабочих во время промышленной революции, подавленным военными репрессиями.

Лидер луддитов - рабочих, не желавших терять места из-за автоматизации и устраивавших погромы в конце XIIX - начале XIX века. Технологии в этом случае развивались не из-за нехватки рабочей силы, как это считается в США.

Лидер луддитов — рабочих, не желавших терять места из-за автоматизации и устраивавших погромы в конце XIIX — начале XIX века. Технологии в этом случае развивались не из-за нехватки рабочей силы, как это считается в США.

Кроме того, мы можем попытаться быть более объективными и смотреть на показатели, которыми измеряется талант и творческий потенциал той или иной страны. Рейтинги варьируются от года к году, но в 2015 году, по инвестициям в НИОКРы Израиль был на 1 месте (4,4 процента), далее Финляндия (3,84 процента), Южная Корея (3,74 процента), Швеция (3,38 процента) и Япония (3,26 процента). По получению патентов Южная Корея наверху (3606 патентные заявки на миллион человек), за ней Япония (2691), Сингапур (1878), Гонконг (1797) и США (1644). По проценту творческого класса (работники в области науки, техники и технологии, искусства, культуры, зрелищ, а также в средствах массовой информации, бизнесе и управлении, в образовании, здравоохранении и праве) Люксембург занимает первое место с более чем половиной (54 процента ), и Соединенные Штаты намного ниже по списку (33 процента). По получению образования Южная Корея занимает первое место со 100 процентами в своих университетах, колледжах и т.д. (высшее образование), и США занимает второе место (94 процента) с Финляндией на третьей позиции (94 процента). При добавлении толерантности (учёте, что страна более открыта для творческих людей из других стран и для идей творческих меньшинств у себя) Канада наверху, затем Исландия, Новая Зеландия, Австралия и Великобритания. США одиннадцатые.

Если объединить вообще всё, то США будут вторыми после Австралии. Так что непохоже, что изобретательность является наиболее важным фактором, когда дело доходит до параметров ведущей технологической нации и ясно, что образование, процент в творческом классе и толерантность также важны. И не похоже, что есть много доказательств, что изобретательность, связана с нехваткой рабочей силы. Смотрите список самых творческих стран, а затем для детальной статистики, индекс творчества по странам мира.

Кроме того, космические колонисты будут использовать множество изобретений с Земли, так что, конечно, должны ли они отправлять множество лицензионных платежей на Землю? Как возможно создать систему, в которой Земля будет оплачивать лицензии Марсу, а не наоборот?

И ещё: как это сможет работать, если колонисты действительно окажутся гораздо более изобретательными, чем люди на Земле? Только те люди, что производят изобретения, будут способны заработать иностранную валюту для импорта на Марс. Но недостаточно только того, чтобы быть изобретателями. Они также должны превратить изобретения в платежеспособные изобретения. И высокорентабельные изобретения тоже, чтобы платить за такие предметы, как скафандры.

Лучше думать о скафандрах, как о небольших космических кораблях, чем как о костюмах из научно-фантастических рассказов и фильмов, которые рисуются не сильно сложнее, чем гидрокостюмы с аквалангами. Они должны быть под давлением, чтобы удерживать в своей атмосфере давление порядка тонн на квадратный метр, когда вокруг вакуум, должны быть гибкими со многими суставами, также должны быть способны минутами выдерживать удары микрометеоритов на скорости порядка километров в секунду, и отводить тепло от космонавта, потому что космический вакуум является хорошим теплоизолятором, как термос. Это делает скафандры гораздо более сложными, чем любое снаряжение для подводного плавания.

Обычный скафандр НАСА стоит около двух миллионов долларов, если создавать с нуля – это затраты только на само создание, исключая первоначальные затраты на проектирование. Для этого требуется около 5000 часов работы, кто-то, у кого есть все необходимые навыки, чтобы создавать скафандр около двух с половиной лет, необходимы и поставки всех нужных частей и материалов. Я взял эти детали из материала об эволюции скафандра (НАСА). Вполне возможно, что что-то может измениться с будущими проектами. Но такова ситуация сейчас и в обозримом будущем.

Я изобретатель, и я изобрел десятки вещей (в основном игры и программистские решения), но я зарабатываю только несколько долларов в день от этого, и многое никогда не было опубликовано ни в какой форме (некоторые попытки кое-что опубликовать не имели успеха).

Точно так же я написал много авторских статей, но опять-таки, хотя я зарабатываю немного от интернет текстов, это сейчас только доллар или два в день в любом случае. И это не совсем необычно. К примеру, у меня есть много друзей с творческим образованием, но это редко для них зарабатывать себе на жизнь исключительно сочинением.

Что же касается композиторов, художников, писателей или других творческих людей, зарабатывающих суммы, которые позволили бы им купить скафандры за несколько миллионов долларов каждый для всех своих друзей, и отправить их на космическую колонию – хорошо бы забыть об этом, если только следующий Гарри Поттер не будет написан на Марсе. Даже в этом случае, по оценкам, богатство Роулинг составляет 1 миллиард — достаточно, чтобы купить скафандры на 500 человек. Она зарабатывает 23 миллиона долларов в год — достаточно, чтобы заплатить за 11,5 скафандров в год. Вам потребуется много Роулинг, чтобы поддержать большую марсианскую колонию.

Среди всех моих друзей и родственников здесь, в Великобритании, другой стране с высокой долей изобретателей, многие являются действительно инновационным и творческими изобретателями по духу. Но я не думаю, что многие зарабатывают на жизнь своими изобретениями, особенно на правах на интеллектуальную собственность. То же самое и для программистов – наиболее независимых разработчиков условно-бесплатных приложений, которых я знаю. Часто авторы очень изобретательного программного обеспечения, работающие в свободное время, не могут заработать этим достаточно, чтобы поддержать себя или семьи.

Только небольшая часть от всех изобретателей делают миллионы долларов на своих изобретениях, что достаточно, чтобы заплатить за скафандры и тому подобное для всех своих друзей и коллег, если пожелают. Даже Илон Маск был близок к банкротству один раз в свой худший год.

«Мы работали на последнем издыхании, — говорил Маск, — У нас практически не было денег… четвертая неудача означала бы окончание всей игры. Сделано»

Цитата Илона Маска из интервью Скотту Пелли от 30 марта 2014.

Также есть фактор удачи. SpaceX не было бы сейчас с нами, если бы четвертый испытательный пуск прошёл неудачно.

Итак, если у нас будет миллион колонистов, я не думаю, что мы можем рассчитывать на миллион Илонов Масков. У вас при большой удаче будет один. Я думаю, что справедливо говорить, что это, по крайней мере, одна история успеха на миллион попыток. И каким бы блестящим он ни был, будет ли он зарабатывать достаточно просто за счет права на интеллектуальную собственность на Земле, получаемую удалённо, скажем, с Марса, чтобы заплатить за весь необходимый импорт для колонии из миллиона человек? Даже миллиард долларов прибыли в год означает всего лишь 1000 на человека, что не позволит импортировать через большие расстояния дорогие вещи от Земли до Марса.

Есть также вопрос того, как это будет работать на практике. Будет ли это коммунальной системой или даже коммунистической (в хорошем смысле), где доходы одного изобретателя используются в равной степени для поддержки всех? Если да, то где стимул для изобретателя, что позволит не только придумать, но и выполнить все работы, чтобы пустить своё изобретение в производство, а также стимул для предпринимателей, чтобы присоединиться к этому? Или это тот случай, когда успешные изобретатели являются единственными, кто зарабатывает что-либо в валюте Земли, и являются единственными, кто может позволить себе импортировать товары, и затем продают товары другим колонистам по любой цене, какую сочтут нужной установить в местной марсианской валюте? И что удержит их от эмиграции на Землю, как только они станут финансово успешными, тем более, что большая часть их доходов будет начисляться на Земле, и бизнес-решения будут приниматься на Земле, там же будут и встречи с инвесторами, производителями и т.д.?

Я не эксперт в политике или экономике. Я вполне мог что-то пропустить. Но на первый взгляд кажется, что это довольно трудный способ поддержать колонию. Я заинтересован в разных мыслях по этому поводу — сообщайте в комментариях к статьям на Science20, к прочим материалам, или здесь.

На первый взгляд, по крайней мере, есть огромное преимущество у Луны, потому что есть много различных способов извлекать доход для оплаты импорта, по крайней мере возможных.

  • Права на интеллектуальную собственность и конечно авторские начисления, для любых изобретений и интеллектуальной продукции, так же, как на Марсе. Если Зубрин прав, у вас есть тот же дефицит рабочей силы в высокотехнологичном обществе, который, как он считает, должен привести к созданию больших объёмов ценной интеллектуальной собственности в космосе.
  • Экспорт ископаемых – первоначальная их отправка в долунное пространство — в зависимости от того, как легко они будут извлекаться.
  • Экспорт драгоценных металлов — с гораздо более низкой характеристической скоростью, только так это будет коммерчески жизнеспособными. Денис Уинго считает, что Луна может содержать ценные ресурсы вроде платины, золота и т.д. из-за следов падений на неё богатых железом метеоритов, вроде ядра ​​гигантской ударной структуры, формирующей южный полюс – бассейна Эйткена
  • Производство компьютерных чипов, которому нужен высокий вакуум, легко доступный на Луне, больший, чем когда-либо достигнутый на Земле.
  • Экспорт солнечной энергии — солнечные панели должно быть легко изготовить на лунной поверхности, используя местные ресурсы и высокий вакуум, и некоторые думают, что может быть экономическая целесообразность экспорта этой солнечной энергии в Землю.
  • Место для строительства больших ускорителей частиц — без необходимости охлаждения или откачки воздуха из камер.
  • Научно-исследовательские станции, финансируемые с земли. Сложно построить, летая до Марса (хотя мы можем создавать их там постепенно).
  • Радиотелескопы на обратной стороне и пассивно охлаждаемые инфракрасные телескопы, и жидкие зеркальные телескопы в кратерах, оплаченные Землёй. Они могут быть построены на Земле, но, вероятно, потребуется некоторое человеческое присутствие на Луне.
  • А также туристы, Есть разумная возможность, что будут богатые туристы, выезжающие на отдых на Луну в не столь отдалённом будущем. Но кто бы полетел на праздники на Марс, будь то на поверхность или на орбиту или его луны, если это означает, что нужно потратить два года или больше вашей жизни, чтобы прилететь туда и обратно? Венера также, кажется, слишком далеко, чтобы иметь большой турпоток в ближайшем будущем. Луна кажется самым вероятным телом на получение львиной доли любого космического туризма за пределами НОО в ближайшем будущем, если только транспорт радикально не ускорится, и особенно стоит учесть гораздо большие затраты на долгую миссию на Марс или в другое место в солнечной системе.

Я здесь не указал экспорт гелия 3 для термоядерного синтеза. Несмотря на то, что такой синтез сильно разрекламирован, он основан на технологии, которой у нас нет, а некоторые эксперты считают, что никогда и не будет, и потребует разработки больших участков лунной поверхности. Кроме того, гелий-3, что вы получите от обработки реголита до глубины 3 метров даст энергии столько же, сколько за 7 лет вы получите от солнечных батарей, которые вы могли бы установить на поверхности гораздо меньшими усилиями, используя для их производства лунный кремний сплавленный на месте. Так что не будет ли больше смысла просто построить солнечные электростанции на Луне и отправлять энергию на Землю? Это, однако, может быть полезным сопутствующим продуктом других работ на Луне. Для получения дополнительной информации смотрите Case for Moon First — Helium 3 (ссылка).

Из перечисленного, только первое, интеллектуальная собственность, подходит и для Марса, по крайней мере, на начальных этапах.

Это, конечно, кроме идей, упомянутых ранее, но ни на одну из них мы не можем рассчитывать сразу же, а некоторые могут зависеть от удержания микробов Земли от Марса.

А также, если геологические структуры Марса могут дать и уникальные драгоценные камни, такие как возможные опалы из предыдущих разделов, то стоит ли говорить о Луне? Может ли она также иметь уникальный экспорт, доступный только в лунных условиях? Могут ли там быть лунные драгоценные камни?

Или может ли быть в условиях Луны что-нибудь ещё неповторимое, что мы могли бы ценить на Земле?

 

ЗАТРАТЫ НА ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

Главное для прибыльной колонии в очень долгосрочной перспективе, как я думаю, это насколько легко поддерживать необходимые для жизни условия среды и оборудование в течение долгих лет и десятилетий. Если обитаемые отсеки должны будут заменяться каждые несколько десятилетий (как для МКС), как и скафандры, то долгосрочные затраты будут очень высоки, даже если начальные затраты снизятся.

В качестве примера, стоимость МКС 100 миллиардов евро, или свыше 110 миллиардов долларов, (смотрите данные «Сколько стоит?»), с проектной жизнью в три десятилетия (хотя может быть и продлено) и максимальным числом обитателей в шесть человек. Отсюда стоимость на человека около 600 миллионов долларов в год с наибольшим вкладом из-за ограниченного проектного срока существования МКС.

Спрогнозированная стоимость Стэнфордского тора составляла более чем 200 миллиардов долларов в 1975 для десяти тысяч жителей. В 2016 году это составляет около триллиона долларов (калькулятор инфляции), или сто миллионов долларов на человека.

Если мы сможем найти способ заплатить за жилое пространство единовременно, например за счет государственного финансирования, частного финансирования или за счёт того, чтобы тор платил за себя на коммерческой основе (Стэнфордский тор должен был оплачиваться за счет экспорта солнечной энергии из космоса на Землю), то далее главный вопрос в том, как его поддерживать.

Если жилое пространство стоит несколько сотен тысяч долларов в год на каждого жителя, то даже тогда только очень богатые люди смогут там жить даже если стоимость сборки уже погашена, и всё будет так независимо от того, насколько эта стоимость низка, если экспорт не очень ценный.

Далее, если вы можете построить то же жилое пространство на Земле, например, в пустыне или на море, без затрат на поддержание пригодной атмосферы или защиту от космического излучения, солнечных вспышек и микрометеоритов, то экспорт из космоса должен быть очень ценным чтобы космическая колония была конкурентоспособной.

Если получится уменьшить расходы на техническое обслуживание, например до сотен долларов в год на человека, то космос имеет некоторые преимущества по сравнению с Землёй, без бурь и землетрясений (смотря где строить), эрозии из-за дождя, ветра и т.д., в этом случае «дом в космосе» может стать жизнеспособным в долгосрочной перспективе.

Недостатками являются микрометеориты, космическое излучение, потребность в скафандрах и т.д. Можно ли намного уменьшить цену этого, или иметь экспорт из космоса ценный настолько, что он сможет конкурировать с затратами на техобслуживание зданий из-за погоды на Земле?

Таким образом, легкоподдерживаемая колония будет нуждаться в экспорте, чтобы главным образом платить за роскошь, в то время как трудноподдерживаемой потребуется много экспорта высокой стоимости, чтобы просто выжить.

 

СНИЖЕНИЕ ЗАТРАТ НА ОБСЛУЖВАНИЕ КОСМИЧЕСКИХ ПОСЕЛЕНИЙ

Тремя наиболее важными вещами, по-моему, являются:

  1. Среда с низкими эксплуатационными расходами в которой будут жилые помещения, — нужно сохранять воздух, а также защищать её от любых внешних воздействий, вроде космических излучений, солнечных вспышек и микрометеоритов.
  2. Замкнутая экосистема — это нужно для любого долгосрочно обитаемого пространства, поскольку материально-технические потребности и соответствующие расходы слишком высоки в противном случае. Различные расходы на техническое обслуживание здесь будут в основном из-за различий в том, как вы доставляете свет и тепло в среду, есть ли утечки газов, воды и других материалов, которые должны пополняться время от времени.
  3. Техническое обслуживание и пополнение запасов крайне необходимого оборудования, например, скафандров, систем контроля среды, солнечных батарей.

Касательно 2 пункта, я знаю, что СО₂ широко представлен в атмосфере Марса, но на самом деле вам не нужно многого для использования ресурсов в месте. Например, если у вас достаточно закрытая система, вам не нужна постоянная подача воды, CO₂ или азота. Вам просто нужно иметь возможность восполнить любые убытки, которые могут возникнуть. Растениям не нужен постоянный приток СО₂ для роста, они получают СО₂ из выдыхаемого космонавтами воздуха. Космонавты, в свою очередь, получают еду и кислород от растений. В биологически замкнутой системе все параметры суммируются. Если вы производите достаточное количество пищи из растений, вы автоматически производите достаточное количество кислорода и космонавты едят, живут за счёт еды, и производят достаточно CO₂ для растений, для использования в следующем цикле роста, как это доказали русские на практике в своих экспериментах БИОС-3.

Касательно 1, затраты могут быть снижены, если есть одно помещение, охватывающее большую площадь, например город под куполом, пещера, Стэнфордский тор или колония О’Нейла созданные при помощи материалов из пояса астероидов. Это потому, что площадь пропорциональна квадрату радиуса, а объем пропорционален кубу. Таким образом, стоимость обслуживания одного жителя будет намного ниже для большей по площади колонии.

И Луна имеет много баллов сверху в сравнении с чем угодно на ранних этапах, из-за лунных пещер — по крайней мере, если они являются настолько большими, насколько следует из данных миссии «GRAIL». Смотрите информацию об этом. Они могут составлять до нескольких километров в диаметре и более чем в 100 км в длину. Это так же, как внутренняя область, колонии О’Неила, и если будет легко преобразовать их в обитаемую среду с простым обслуживанием, переплавляя внутренние стенки в стекло, возможно, затраты на техническое обслуживание резко понизятся. Такие стены смогут защищать от космической радиации, солнечных вспышек, микрометеоритов и огораживать атмосферу от космического вакуума.

Вы могли бы задаться вопросом о требованиях к мощностям для производства продуктов питания на Луне с 14-дневной лунной ночью. Роберт Зубрин приводит цифру в 4 МВт на акр для искусственного солнечного света на Марсе в своей книге (стр 237) или около киловатта на квадратный метр.

Впрочем, требования к мощности на жителя гораздо меньше, чем вы могли бы подумать, так с эффективной гидропоникой, вам нужно только 13 квадратных метров на человека, чтобы обеспечить почти всю нужную пищу и весь нужный кислород, следует из экспериментов БИОС-3. Кроме того, это цифры для старых галогеновых ламп. Современные светодиоды являются гораздо более эффективными и могут быть оптимизированы, чтобы излучать только частоты света, наиболее полезные для роста. В результате получается, что вам нужно всего лишь 100 ватт на квадратный метр или около одной десятой от величин из «The Case for Mars».

Если объединить эти более низкие требования к мощности на квадратный метр с небольшой площадью роста, необходимой на одного человека в БИОС-3, это даст только 1,3 киловатт на одного жителя, которые требуются в течение 12 часов в день и также на Луне требуются только во время лунной ночи. Это мощность, которая может подаваться с помощью солнечных батарей и накопления энергии топливными ячейками или батареями для 14-дневной лунной ночи. Чтобы узнать больше об экспериментах БИОС-3 и т.д., смотрите мой текст Could Astronauts Get All Their Oxygen from Algae or Plants? And Their Food Also?

Кроме того, я не задел силу тяжести в этом разделе, но рассмотрел её более подробно в «The Case for Moon First»:

What about gravity — isn’t that a big advantage for Mars over the Moon?
Artificial gravity on the moon to augment lunar gravity

 

Облачная колония на Венере – решение с невероятно низкими затратами.

Вообще, если вы хотите уменьшить затраты на содержание до абсолютного минимума в космической среде, есть еще одно место, которое имеет гораздо более низкие расходы на обслуживание, чем даже лунная пещера. Кроме того, значительно снижаются первоначальные затраты, поскольку грузы будут очень низкой массы. Возможно это удивительно для большинства из вас. Это летающие колонии на Венере. Так что я кратко упомяну о них тоже.

На Венере, чуть выше верхнего уровня облаков, в некотором смысле наиболее пригодная для жизни область в нашей Солнечной системе за пределами Земли. Температура и давление, там те же, что и на Земле. Там много солнечного света, и чистое небо. Атмосфера над этим слоем обеспечивает массовый эквивалент десяти метров воды, защищая от космического излучения и солнечных вспышек, а также от микрометеоритов — они не являются проблемой. Солнечные вспышки вызывают масштабные магнитные эффекты, потому что Венера не имеет магнитного поля, чтобы оградить от них, но это небольшая проблема, если у вас есть километровые токопроводящие кабели — которые, вероятно, будут требоваться очень редко.

Земная атмосфера является несущим газом с плотностью как у СО₂ в атмосфере Венеры. И точно так же, как на метеозонде или дирижабле — давление будет одинаковым, внутри и снаружи оболочки. Так что колония может быть заполнена атмосферой земного давления и покрываться тонкой оболочкой, чтобы удерживать её. Даже если шар поврежден, то воздух будет вытекать медленно и кислота Венеры будет также медленно просачиваться вовнутрь. В отличие от любого другого места, это не даст чрезвычайное положение, когда нужно ответить за несколько секунд, но даст возможность отремонтировать в течение минут или часов или даже дольше.

Советская идея облачной колонии на Венере, выдвинутая в 70-х. Иллюстрация из "Техники молодёжи" № 9, 1971

Советская идея облачной колонии на Венере, выдвинутая в 70-х. Иллюстрация из «Техники молодёжи» № 9, 1971

Это делает атмосферу Венеры внеземным местом с самыми низкими возможными затратами на обслуживание, как я думаю. Кроме того, эта атмосфера имеет все основные химические вещества для жизни. Там в изобилии есть углерод, кислород, водород, азот и сера. Концентрированная серная кислота является источником воды (она диссоциирует естественным образом на воду и SO₂ в сернокислом цикле Венеры). Вы можете сделать пластмассу, и можете выращивать деревья и другие растения. Можно даже создавать новые поселения, пользуясь в основном древесиной и пластмассой, и материалом тонкого слоя для защиты от серной кислоты и УФ-излучения. Вместо двухмиллионных скафандров будут кислотостойкие костюмы, которые можно сделать на месте, а также дыхательное оборудование, как в аквалангах. Это серьезная экономия, так как скафандры очень сложны, и их части, если сломаются потребуют больших затрат на любой колонии, я думаю.

Венера также имеет силу тяжести, похожую на Земную, так что если полная земная сила тяжести оказывается лучшей для здоровья человека, этого легко достичь в облачной колонии на Венере.

День может казаться недостатком, так как солнечный день очень длинный и равен 116,75 земных суток. Однако верхняя атмосфера полностью поворачивается за четыре земных дня стационарным струйным течением и может дать облачной колонии двое земных суток «ночи» и двое суток «дня», что гораздо приемлемее.

Облачные колонии также выигрывают на ранней стадии, потому что можно сразу получить намного большее пространство в облачных колониях при гораздо меньшей массе на душу населения. Или гораздо больше жизненного пространства для той же массы, но отправленной к Венере. Это было бы быть надувным жизненным пространством, как и идея «Bigelow Aerospace», но в виде дирижабля.

Многое из этого будет казаться незнакомым и неприятным многим из моих читателей. Дело в том, что идеи для Марса были разработаны довольно подробно энтузиастами, марсианским сообществом и т.д. У нас нет подобных пропагандистских групп по теме Венеры или даже Луны. Таким образом, распространён взгляд на всё через «марсианские очки» и учёт, как решения для Марса будут работать на Венере или на Луне. И не удивительно, если вы обнаружите, что решения, разработанные для Марса будут лучше работать на Марсе, чем где-либо еще. Но как только вы начнёте смотреть на другие места соответственно местным условиям, может возникнуть другое восприятие.

Если вам нравится эта идея, и вы хотите узнать больше, смотрите мой текст «Will We Build Colonies That Float Over Venus Like Buckminster Fuller’s «Cloud Nine»?»

Так что я думаю, что по крайней мере возможные венерианские облачные колонии имеют самые низкие требования к обслуживанию из всех и вполне могут требовать за колониста 100 долларов в год на ранней стадии.

Тем не менее вы должны погасить первоначальные затраты на сборку. Стэнфордский тор был спроектирован строиться 22 года для 10000 людей на сумму около триллиона долларов США в ценах 2016 года (материал по строительству колонии и извлечению из неё прибыли). Колония на Венере не потребует ничего подобного по массе, например, не потребуется реголитное экранирование, вам нужны только тонкие оболочки и нет никакой необходимости удерживать земное атмосферное давление от вакуума. Инженерия проще, что хорошо. Вы могли бы начать всё на Земле с таким же числом колонистов, тем же временем, но при гораздо меньших затратах, чем у Стэнфордского тора.

Но вам по-прежнему нужна мотивация, чтобы делать это. Даже если это будет стоить намного меньше, и будет проще в обслуживании после постройки, как это можно сделать, если не будет прибыльного экспорта, который не сможет окупить строительные затраты? Так что давайте кратко рассмотрим коммерческую ценность экспорта.

 

ОРБИТАЛЬНЫЕ ДИРИЖАБЛИ ДЛЯ ВЕНЕРЫ И МАРСА

Во многом экспорт зависит от того, насколько легко экспортировать с Венеры. Вот почему я не вижу, как это может произойти в самом ближайшем будущем, до тех пор, пока необходимы массивные ракеты для запуска с колоний на орбиту так же, как такие же необходимы и для Земли. Однако «JP Aerospace» медленно, но верно разрабатывают идею орбитальных дирижаблей. Даже в ближайшем вакууме в верхних слоях атмосферы, водород и гелий позволяют плавать в ближайшем вакууме из кислорода и азота. И это более чем также в более плотной атмосфере Венеры из СО₂. Такие корабли ускоряются с помощью ионных двигателей, медленно, в течение нескольких дней, и тем временем ещё поднимаются всё выше и выше в атмосфере. В конце концов они преодолевают звуковой барьер, но к тому времени они настолько высоко, что почти в вакууме, и это преодоление — не проблема.

Орбитальный дирижабль компании "JP Aerospace" в представлении художника. Должен достигать орбиты за несколько дней, ускоряясь химическими и электрическими двигателями.

Орбитальный дирижабль компании «JP Aerospace» в представлении художника. Должен достигать орбиты за несколько дней, ускоряясь химическими и электрическими двигателями.

 

Нужен перевалочный пункт высоко в атмосфере Венеры или Земли, где пассажиры и товары отправляются на большую высоту орбитальными дирижаблями, которые намного больше и легче, и предназначены для работы в верхней атмосфере. Смотрите мою работу «To Get To Space As Easily As We Cross Oceans», и их книгу «The Airship to Orbit Program».

Обратите внимание, что это относится и к Марсу тоже. Такие орбитальные дирижабли могли бы ускорить достижение орбиты с поверхности Марса без необходимости баз в верхней атмосфере. Если это возможно, то можно бы было Венеру и Марс использовать как «садовые планеты» и Венера выиграла бы у Марса в этом отношении, так как оранжереи там гораздо менее существенно скажутся на жилой площади и гораздо меньше потребуют техобслуживания.

Но у Луны также будут низкие экспортные затраты из-за низкой характеристической скорости орбитального манёвра и из-за системы Хойта, которая могла бы снизить затраты практически до нуля (смотрите мой материал «Exporting materials from the Moon»).

Помимо этой идеи садовой планеты, должен быть какой-то продукт в атмосфере Венеры. Серная кислота является очевидным, но не особенно ценным. Может ли быть какой-то действительно важный продукт большого значения? Одним из возможных вариантов может быть дейтерий. Как я уже говорил в обсуждении экспорта с Марса, Венера имеет отношение дейтерий/водород в 120 раз больше земного (и в 24 раза больше марсианского). Материал по теме связи этого соотношения и воды в атмосфере Венеры. Вместо того, чтобы переработать электролизом шесть тонн воды с получением одного килограмма дейтерия, как это возможно для Марса, Венера даст 24 килограмма дейтерия, или четыре килограмма на тонну. Тем не менее, как и для Марса, можем ли мы рассчитывать, что дейтерий будет ценным товаром в будущем? И приведёт ли более высокий уровень дейтерия к заметной экономии в расходах на извлечение дейтерия? Даже с одним дейтериевым атомом из 54, это по-прежнему далеко от чистого и потребуется много этапов, независимо от используемой технологии. С другой стороны, в отличие от Марса, на Венере в изобилии солнечная энергия, даже больше, чем на Земле, что может помочь. Тем не менее, как и для Марса, это мне кажется сложным, если только какой-то метод не будет разработан для радикального облегчения извлечения дейтерия быстро и с минимальными требованиями к мощности, но в этом случае расходы чрезвычайно уменьшаться также и на Земле.

Как и для Марса, существует возможность присутствия продуктов местной жизни, так как есть небольшой шанс на существование жизни в облаках Венеры. Существуют косвенные доказательства в виде ассиметричных частиц размером с микробов в атмосфере и карбонильный сульфид, явный указатель жизни на Земле (хотя на Венере мог появиться неорганически). Смотрите мою работу «If there is Life in Venus Cloud Tops — Do we Need to Protect Earth — or Venus».

Возможно, вполне возможно, что мы можем обнаружить что-то невероятно значимое, как начнём исследовать и изучать облака Венеры. Тем не менее, мы не можем рассчитывать на такое в настоящее время.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Если кратко, мои выводы заключаются в том, что Луна намного превосходит Марс в коммерческом отношении, и я скептически отношусь к идее о том, что колония на Марсе сможет платить за себя с помощью интеллектуальной собственности. Я просто не понимаю, почему поток интеллектуальной собственности коммерческой ценности должен проходить от Марса до Земли, а не наоборот, или, скорее всего, в обоих направлениях, и я не нахожу убедительным аргументом слова Роберта Зубрина о нехватке рабочей силы.

Также всё зависит не только от задумки, но и от коммерческого таланта, позволяющего определить, как сделать изобретение финансово жизнеспособными, и от упорства и везения, чтобы привести изобретение к успеху. Почему марсианские колонисты должны быть в этом намного лучше, чем кто-то ещё? Я не понимаю.

В отличие от этого, я полагаю, что лунная база может иметь потенциал коммерческой выгоды, в основном потому, что у Луны низкая скорость убегания, близкое положение к Земле всегда на почти том же расстоянии — особенно, особенно если что-то типа системы Хойта сократит транспортные издержки почти до нуля. Она также достаточно близко для туризма, чтобы в будущем стать крупным центром.

Марс, по-моему, будет областью исследований, финансируемой правительствами или филантропами в течение некоторого времени — как Антарктида, где выгоды не финансовые, а научные или просто ради интереса или впечатлений. Я думаю, что начальные этапы исследования Луны, вероятно, также будут поддерживаться таким же образом, и есть ещё некоторая вероятность, что в дело включится коммерческая ценность.

И я думаю, что мы должны исследовать Марс с орбиты, пока у нас нет достаточного понимания состояния поверхности и особенно не стоит отправлять туда земную жизнь. Можно бы проводить все коммерческие работы с орбиты через дистанционно управляемых роботов, но это будет зависеть от присутствия там чего-то коммерчески ценного для экспорта. И я также думаю, что, скорее всего, возможен коммерческий экспорт с Марса в будущем. Особенно, если жизнь на Марсе создаёт некоторый уникальный ценный биологический продукт, который не может быть сделан больше нигде, это стоит экспортировать. Но сейчас мы ничего не знаем о том, что может быть выгодно экспортировать с Марса, и о том, появится ли это в будущем, только будущее может помочь узнать.

В далёкой перспективе, облачные колонии Венеры тоже, кажется, представляют особый интерес. Я полагаю, что они являются наименее затратными по поддержанию из всех мест за пределами Земли, но, из-за высокой стоимости отправки на орбиту, не так легко найти коммерческую выгоду для среды сложнее антарктической, также поддерживаемой из-за научной ценности и, возможно, некоторого туризма. В долгосрочной перспективе, если орбитальные дирижабли будут разработаны и снизят издержки достижения орбиты почти до нуля, возможно, Венера может оказаться лучшим местом для выращивания продовольственных культур и экспорта за пределами Земли. Орбитальные дирижабли также сделают Марс более коммерчески жизнеспособным.

Этот материал является отредактированной копией следующих разделов моего текста «Case For Moon First» с некоторыми дополнительными вставками:

Commercial value for Mars

Would a space colony survive with only exports of intellectual property to pay for imports?

Maintenance costs

Reducing maintenance costs for space habitats

Venus cloud colonies — a surprising low maintenance solution

Orbital airships for Venus and Mars

Conclusions — implications for interplanetary commerce

Роберт Уолкер