КнигиКак обеспечить свой дом на Марсе энергией

Каждую неделю Look At Me публикует отрывок из новой нон-фикшн-книги, выходящей на русском языке. В этот раз мы представляем книгу Роберта Зубрина «Как выжить на Марсе», научную фантазию о повседневной жизни во времена, когда люди смогут заселить другую планету.

Как выбрать участок для поселения

Обеспечение дома энергией с помощью Солнца — плохая идея на Марсе. Даже на Земле это не экономичный способ производства электричества, хотя там поток солнечного излучения в 2,5 раза больше, чем здесь. На Красной планете есть ещё и неприятные пылевые бури, которые уменьшают количество полученного с неба света и могут длиться до десяти недель, а то и месяцев. Это значит, что если вы хотите получать достаточное количество энергии на протяжении всего года, следует увеличить размер своей солнечной установки в 10 раз. То есть правильная домашняя солнечная установка должна быть огромной и, следовательно, очень дорогой: только тогда она сможет справиться со своей задачей. Более того, даже без пылевых бурь в воздухе всегда находится взвесь частиц, которые будут постоянно оседать на солнечных панелях, уменьшая их эффективность. Поэтому, если взять солнечные панели, можно провести множество часов, протирая тряпочкой всю эту гигантскую цепь, хотя можно было бы потратить это время на что-нибудь полезное. Это совсем не смешно: опустившись до такого состояния, вы будете выглядеть полным дураком. Настоящие марсиане не пользуются солнечными панелями.

Что касается приёмника микроволновой энергии, то даже не думайте. Эти штуковины работают так: спутники-ретрансляторы на низкой марсианской орбите получают энергию, направленную на них с центральных ядерных электростанций Нью-Плимута и Цандерграда в виде сантиметровых волн, а затем с помощью фазированных антенных решёток направленно передают её на приёмные антенны пользователей на поверхности планеты. Такая система похожа на безумную идею фантаста ХХ века Джерарда О’Нилла, который хотел обеспечить Землю энергией, расположив несметное количество солнечных батарей на геосинхронной орбите и отражая её от них. Эта концепция действительно сумасшедшая, потому что генерировать энергию в космосе в тысячу раз дороже, чем производить её на поверхности планеты. Другими словами, гораздо больше смысла в генерации её на Марсе и посылке вверх (то есть покупай дешевле, продавай дороже), чем наоборот. А уж если у вас наверху есть энергия, то её можно направить вниз различным потребителям. Такова идея спутников-ретрансляторов.

Конечно, релейная станция для передачи энергии и антенны для её получения должны иметь соответствующие размеры. Кроме того, станция не может находиться на геостационарной орбите (на высоте 36 000 км от Земли и 16 600 км от Марса), а лишь на низкой — на высоте всего нескольких сотен километров, ведь необходимые размеры приёмной антенны прямо пропорциональны расстоянию от передатчика. Но поскольку период обращения подобных низкоорбитальных спутников не равен периоду вращения планеты и в результате чего спутник не находится постоянно над одним и тем же местом марсианской поверхности, чтобы поддерживать постоянное покрытие и обеспечение нужд потребителей, необходимо целое созвездие, по крайней мере из 12 спутников. Таково устройство имеющейся орбитальной микроволновой релейной системы, которая может, в принципе, обеспечить электричеством пользователей почти на всей поверхности Марса с точностью передачи до десяти метров.

Действительно, в большинстве случаев система работает отлично. Но есть две большие проблемы. Во-первых, при передаче вверх теряется почти половина энергии, а ещё часть — при её трансляции вниз. Поэтому за то же количество электричества, которое можно получить, подключившись напрямую к реактору, вы в итоге платите в четыре раза больше. Это нормально во временном лагере где-нибудь в поле, но вовсе не оптимальное решение для дома — в течение 24,6 часа марсианских суток, 669 марсианских суток в году.

Вторая проблема ещё хуже, и касается она разницы между заявленной точностью системы наведения энергетического луча и её реальной значительной неточностью. Марс — не идеальный шар, он выпирает в районе Фарсиды (Tharsis). Эта и другие его асимметричности создают гравитационные аномалии, которые постоянно меняют орбиты спутников-ретрансляторов. Более того, орбиты и ориентация спутников подвержены влиянию мизерного, но оттого не менее чувствительного аэродинамического сопротивления, которое они испытывают под напором верхней ионосферы Марса, дотягивающейся до орбитальной высоты. Кстати, этот эффект может радикально и с непредсказуемыми последствиями усилиться при расширении ионосферы планеты в результате мощной солнечной вспышки.

Таким образом, чтобы удерживать всю систему в рабочем состоянии, постоянно требуется коррекция орбиты и положения в пространстве. А это не всегда выполняется своевременно и точно. Ошибки могут быть незначительными, но для того, чтобы спутник, находящийся в 400 км над поверхностью, отклонил луч всего на 50 метров и попал не в антенну приёмника, а в ваш собственный жилой отсек, немного нужно. Возникает вопрос ответственности за происшедшее. Что если вместо вас луч поджарит ваших соседей? Или они заявят, что он подпалил их достаточно для того, чтобы они все заболели? Оно вам нужно?

Так что забудьте об использовании направленной энергии для дома. Более того, если вы переедете в жилой комплекс, убедитесь, что в договоре указан запрет на её использование кем-либо.

Динамические же изотопные источники питания привлекательны по многим причинам. Они компактны, надёжны и поставляют вам электричество в нужное время, независимо от марсианской погоды и других факторов окружающей среды. Эти свойства делали их очень удобными для ранних покорителей Марса — и по тем же причинам их иногда используют при поисковых операциях даже сейчас. Но поскольку они извлекают энергию из природного распада радиоактивных веществ, их выходная мощность (а следовательно, и ценность) постоянно снижается. Поэтому изотопный источник питания является для нас плохой инвестицией. Правда, сертифицированные NASA модели в качестве источника используют плутоний-238, период полураспада которого составляет 88 лет, и потому изнашиваются они очень медленно. Но именно из-за плутония эти штуковины стоят целое состояние. Доступные изотопные источники питания российского производства работают на стронции-90, цезии-137 или комбинации их обоих для получения тепловой энергии. Это и делает их дешёвыми, поскольку радиоактивные стронций и цезий доступны в виде отходов земных ядерных энергетических установок. Однако период полураспада этих элементов составляет всего 30 лет, поэтому они постоянно теряют мощность. Более того, у них сильное гамма-излучение, и фирмы по установке и ремонту источников питания сдерут с вас за это дополнительную плату.

С технической точки зрения с ядерными реакторами нет никаких проблем, поэтому они всё ещё превалируют на Марсе в качестве базовых источников энергии. Но даже если у вас есть средства для приобретения одного в личное пользование, я должен спросить: зачем оно вам надо? Ведь за ту же цену можно купить шикарный пентхаус в куполе Нового Плимута, получать всю необходимую энергию из городской сети и вдобавок иметь герметизированные окрестности, а сдачу инвестировать в портфель высокодоходных облигаций, которых хватит на поддержание такого уровня жизни до конца ваших лет, да ещё и детям останется. Зачем даже говорить об этом? Раз вы читаете мою книгу, то ясно, что вы не принадлежите к таким богачам.