Введение

Предлагаемая колонизация планеты Венера

Колонизация Венеры была темой многих произведений научной фантастики задолго до начала космических полетов и до сих пор обсуждается как в художественной, так и в научной литературе. Однако, после обнаружения крайне враждебной среды на поверхности Венеры, основное внимание переключилось на колонизацию Луны и Марса, а предложения по освоению Венеры сосредоточены на создании обитаемых модулей в верхних слоях атмосферы и на терраформировании.

Предыстория

Космическая колонизация – это следующий шаг после освоения космоса, подразумевающий постоянное или длительное присутствие человека в среде, отличной от земной. Стивен Хокинг утверждал, что колонизация космоса – лучший способ обеспечить выживание человечества как вида. Среди других причин колонизации космоса – экономические интересы, долгосрочные научные исследования, которые эффективнее проводить с участием людей, а не роботов, и простое любопытство. Венера – вторая по размеру планета земного типа и ближайший сосед Земли, что делает её потенциальным объектом для колонизации.

Преимущества

Венера имеет определенные сходства с Землей, которые, если бы не враждебные условия, могли бы сделать колонизацию во многих отношениях проще по сравнению с другими возможными направлениями. Эти сходства и ее близость привели к тому, что Венеру называют "сестринской планетой" Земли. В настоящее время не установлено, будет ли гравитация Марса, составляющая 0,38 от земной, достаточной для предотвращения декальцификации костей и потери мышечного тонуса, которые испытывают астронавты в условиях микрогравитации. В отличие от этого, Венера близка к Земле по размеру и массе, что обеспечивает схожую поверхностную гравитацию (0,904 g), которая, вероятно, будет достаточной для предотвращения проблем со здоровьем, связанных с невесомостью. Большинство других планов освоения и колонизации космоса вызывают опасения относительно разрушительного воздействия длительного пребывания в условиях частичной или нулевой гравитации на опорно-двигательную систему человека. Относительная близость Венеры облегчает транспортировку и связь по сравнению с большинством других объектов в Солнечной системе. При использовании современных двигательных систем, окна запуска к Венере открываются каждые 584 дня, в то время как к Марсу – каждые 780 дней. Время полета также несколько меньше: зонд Venus Express, прибывший к Венере в апреле 2006 года, провел в пути чуть более пяти месяцев, по сравнению с почти шестью месяцами, потребовавшимися Mars Express. Это связано с тем, что в ближайшей точке Венера находится от Земли (приблизительно рассчитывается как перигелий Земли минус афелий Венеры), в то время как Марс – (приблизительно рассчитывается как перигелий Марса минус афелий Земли), что делает Венеру ближайшей к Земле планетой. Атмосфера Венеры состоит в основном из углекислого газа. Поскольку азот и кислород легче углекислого газа, воздушные шары, наполненные пригодным для дыхания воздухом, будут парить на высоте около 50 километров. На этой высоте температура будет приемлемой. В атмосфере также содержатся различные элементы, необходимые для жизни человека и сельского хозяйства: углерод, водород, кислород, азот и сера.

Трудности

Венера также представляет собой несколько серьезных проблем для человеческой колонизации. Условия на поверхности Венеры крайне сложны: средняя температура составляет около , что выше температуры плавления свинца – 327 °C. Атмосферное давление на поверхности как минимум в девяносто раз превышает земное, что эквивалентно давлению на глубине километра воды. Эти условия привели к тому, что миссии на поверхность были крайне непродолжительными: советские зонды «Венера-5» и «Венера-6» были раздавлены высоким давлением, еще находясь на высоте 18 км над поверхностью. Последующим аппаратам, таким как «Венера-7» и «Венера-8», удалось передать данные после посадки, однако эти миссии также были короткими, и аппараты проработали на поверхности не более часа. Более того, вода в любом виде практически полностью отсутствует на Венере. Атмосфера лишена молекулярного кислорода и состоит преимущественно из углекислого газа. Кроме того, видимые облака состоят из едкой серной кислоты и паров диоксида серы.

Разведка и исследования

С 1962 года Венеру посетили более 20 успешных космических миссий. Последним европейским зондом был "Венера Экспресс" ЕКА, который находился на полярной орбите вокруг планеты с 2006 по 2014 год. Японский зонд "Акацуки" потерпел неудачу при первой попытке выйти на орбиту Венеры, но успешно повторно вошел на орбиту 7 декабря 2015 года. Были предложены другие, более экономичные миссии для дальнейшего изучения атмосферы планеты, поскольку область над поверхностью, где давление газа сопоставимо с земным, еще не была достаточно исследована.

Аэростаты и плавучие города

По крайней мере, еще в 1971 году советские ученые предположили, что вместо попыток колонизировать враждебную поверхность Венеры, люди могли бы попытаться колонизировать атмосферу Венеры. Джеффри А. Лэндис из Исследовательского центра Гленна НАСА обобщил воспринимаемые трудности колонизации Венеры, заключающиеся в том, что они исходят из предположения о необходимости размещения колонии на поверхности планеты:

Лэндис предложил использовать аэростаты, а затем плавучие города, основываясь на концепции, что дышащий воздух (смесь кислорода и азота в соотношении 21:79) является подъемным газом в плотной атмосфере углекислого газа, обеспечивая более 60% подъемной силы, которую имеет гелий на Земле. По сути, воздушный шар, наполненный воздухом, пригодным для дыхания, сможет удерживать себя и дополнительный вес (например, колонию) в воздухе. На высоте выше поверхности Венеры окружающая среда наиболее близка к земной в Солнечной системе – давление составляет примерно 1 атм или 1000 гПа, а температура находится в диапазоне. Защита от космической радиации будет обеспечиваться атмосферой над колонией, с массой, эквивалентной земной. На верхней границе облаков скорость ветра на Венере достигает до , обдувая планету примерно каждые четыре земных дня в явлении, известном как "суперротация". По сравнению с венерианскими солнечными сутками, составляющими 118 земных дней, свободно плавающие в этом регионе колонии смогут иметь гораздо более короткий цикл день-ночь. Возможность свободного перемещения колонии также снизит структурное напряжение от ветра, которое возникло бы при привязке к поверхности. В крайнем случае, вся Венера может быть покрыта аэростатами, образуя искусственную планетарную поверхность, поддерживаемую сжатой под ними атмосферой.

Преимущества

Поскольку разница давлений между внутренней и внешней сторонами дышащего воздушного шара незначительна, любые порывы или разрывы приведут к диффузии газов со скоростью, соответствующей нормальному атмосферному перемешиванию, а не к взрывной декомпрессии, что даст время для устранения таких повреждений. Следовательно, надевать и снимать скафандры для работы снаружи будет проще. Также будет легче работать вне транспортного средства в негерметичных скафандрах.

Остающиеся проблемы

Структурные и промышленные материалы было бы сложно добывать с поверхности и дорого перевозить с Земли или астероидов. Сама серная кислота создает дополнительную сложность, поскольку колония должна быть построена из материалов, устойчивых к ее коррозионному воздействию, или покрыта такими материалами, как ПТФЭ (соединение, состоящее исключительно из углерода и фтора).

Исследования

В 2015 году NASA разработала концепцию высоковысотной венерианской оперативной программы (HAVOC) для изучения возможности организации пилотируемой миссии в атмосфере Венеры. Также планируется гипотетическая плавучая станция в небесах с необходимыми запасами и средствами связи.

Терраформирование

Венера была объектом множества предложений по терраформированию. Эти предложения направлены на удаление или преобразование плотной атмосферы углекислого газа, снижение температуры поверхности Венеры и создание цикла день/ночь, более близкого к земному. Многие из них предусматривают развертывание солнечного экрана или системы орбитальных зеркал для уменьшения солнечного излучения и освещения темной стороны Венеры. Общей чертой большинства предложений также является введение больших объемов водорода или воды. Кроме того, рассматриваются варианты либо заморозки большей части атмосферного CO2 Венеры, либо его преобразования в карбонаты, мочевину или другие соединения.