Терраформирование Венеры⁠⁠

Актуальность проекта:

Актуальность исследования состоит в том, что наша планета уже подвержена перенаселению; на ней не хватает ресурсов для содержания всего человечества. Терраформирование выглядит более реальной перспективой, нежели путешествия к планетам, уже приспособленным к заселению.

Проблемы:

Проблемой является некомпетентность людей в данной теме. На просторах интернета я не нашел понятной и короткой статьи о терраформировании.

Цели:

Целью мое проекта является создание лаконичной статьи о терраформировании и распространение ее во всех возможных блогах и научных газетах.

Задачи :

— Изучение способов и перспектив терраформирования планет, их особенностей и сложностей.

— Изучение проблем людей, ставших первопроходцами на новых планетах.

Методы исследования

— Анализ технической литературы.

— Ознакомление и изучение работ ученых, исследовавших способы терраформирования.

Общие сведения

Среднее расстояние Венеры от Солнца — 108 млн км (0,723 а. е.). Расстояние от Венеры до Земли меняется в пределах от 38 до 261 млн км. Её орбита очень близка к круговой — эксцентриситет составляет всего 0,0067. Период обращения вокруг Солнца равен 224,7 земных суток; средняя орбитальная скорость — 35 км/с. Наклон орбиты к плоскости эклиптики равен 3,4°. По размерам Венера довольно близка к Земле. Радиус планеты равен 6051,8 км (95 % земного), масса — 4,87⋅1024 кг (81,5 % земной), средняя плотность — 5,24 г/см³. Ускорение свободного падения равно 8,87 м/с², вторая космическая скорость — 10,36 км/с.

Венера классифицируется как землеподобная планета, и иногда её называют «сестрой Земли», потому что обе планеты похожи размерами и составом. Однако условия на двух планетах очень разнятся. Атмосфера Венеры, самая плотная среди землеподобных планет, состоит главным образом из углекислого газа. Поверхность планеты полностью скрывают облака серной кислоты, непрозрачные в видимом свете. Споры о том, что находится под густой облачностью Венеры, продолжались до XX века. В то же время атмосфера Венеры прозрачна для дециметровых радиоволн, с помощью которых впоследствии и был исследован рельеф планеты

В глубокой древности Венера, как полагают, настолько разогрелась, что подобные земным океаны, которыми, как считается, она обладала, полностью испарились, оставив после себя пустынный пейзаж с множеством плитоподобных скал. Одна из гипотез полагает, что из-за слабости магнитного поля водяной пар (расщеплённый солнечным излучением на элементы) был унесён солнечным ветром в межпланетное пространство. Установлено, что атмосфера планеты и сейчас теряет водород и кислород в соотношении 2:1.

Атмосферное давление на поверхности Венеры в 92 раза больше, чем на Земле. Подробное картографирование поверхности Венеры проводилось в течение последних 22 лет — в частности, проектом «Магеллан». Поверхность Венеры носит яркие признаки вулканической деятельности, а атмосфера содержит серу. Есть некоторые признаки того, что вулканическая деятельность на Венере продолжается и сейчас, но доказательств этому не найдено. Удивительно низкое число ударных кратеров говорит в пользу того, что поверхность Венеры относительно молода: ей приблизительно 500 миллионов лет. Тектоники плит на Венере нет (вероятно, потому что её литосфера из-за отсутствия воды слишком вязкая и, следовательно, недостаточно подвижна), но есть много следов менее масштабных тектонических движений

Исследование Венеры

На сегодняшний день Венеру исследовали более 40 космических аппаратов из СССР, США, Японии и Европейского космического агентства.

Первым космическим аппаратом, совершившим успешную посадку на поверхность Венеры, стала советская автоматическая межпланетная станция «Венера-7».

Первым космическим аппаратом, передавшим цветное изображение с поверхности Венеры, стала советская автоматическая межпланетная станция «Венера-13»

Самое подробное и полномасштабное радиолокационное картографирование Венеры осуществил космический аппарат NASA «Магеллан».

Атмосфера Венеры

1.Атмосфера Венеры в основном состоит из углекислого газа и азота.

2. Скорость вращения атмосферы более чем в 60 раз быстрее скорости вращения планеты.

3. Скорость ветра на планете достигает 360 километров в час.

4. В атмосфере присутствуют облака из серной кислоты.

5.Среднее атмосферное давление составляет 93 бара, что эквивалентно погружению в воду на глубину 1,6 километра.

6.Плотная атмосфера создает сильный парниковый эффект.

Сегодня задача терраформирования представляет в основном теоретический интерес, но в будущем может получить развитие и на практике.

На основе собранной информации о наиболее известных телах Солнечной системы мною была сделана таблица, характеризующая перспективы освоения каждого из них. Наименьший шанс колонизации имеют планеты-гиганты — Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Планеты-гиганты состоят в основном из газа и не имеют твердой поверхности. Масса каждой невероятно огромна, и сосуществовать рядом с ними невозможно: человек будет раздавлен. Спутники Ио и Европа находятся внутри радиационного пояса Юпитера; находящийся на поверхности Европы человек (без скафандра) получил бы смертельную дозу радиации меньше, чем за 10 минут

Одно из самых богатых солнечной энергией тел — Меркурий — не подходит для колонизации. Он очень близок к Солнцу. Даже если на Меркурии будут созданы условия, как на Земле, то днём его температура неминуемо возрастет примерно до 450 градусов Цельсия. Однако эта планета может служить для добычи ценных полезных ископаемых, добычи солнечной энергии или как перевалочная база.

Спутник Сатурна, Титан, имеет все основные элементы, необходимые для жизни — углерод, водород, азот и кислород. Его запасы могли бы служить источником энергии для колонистов, которым не нужно будет беспокоиться о космическом излучении благодаря плотной атмосфере. Излучение радиационного пояса Сатурна значительно мягче, чем Юпитера. Проблема заключается в содержании цианита в атмосфере Титана, который может убить человека за несколько минут даже при низких концентрациях.

Более подробного рассмотрения достойны планеты земной группы, Марс и Венера, а также спутник Земли, Луна. Для этих тел Солнечной системы свойственны некоторые общие проблемы: так, на Луне и Марсе нет атмосферы, и ни на одном из них, включая и Венеру, нет приемлемой магнитосферы — что грозит высоким радиационным фоном. Более того, сильные перепады температур серьезно мешают заселению и освоению. В результате воздействия заряженных частиц из космоса на атмосферу Венеры происходит ионизация и диссипация водяного пара. Водород, образующийся при этих процессах, спокойно покидает планету. Именно так Венера и Марс лишились воды, доставшейся им при образовании. Сегодня я расскажу вам о способах терраформировании Венеры

Солнечные экраны между Солнцем и Венерой

Экраны предполагается устанавливать в точке Лагранжа между Венерой и Солнцем. Следует помнить, что такое равновесие неустойчиво, и, чтобы удерживать его в точке Лагранжа, потребуется регулярная корректировка его положения.

Предполагается, что такие «зонтики» смогут резко снизить поток солнечной энергии, достигающей Венеры, и как следствие — снизить температуру на планете до приемлемого уровня. Причём при достаточном экранировании Венеры от Солнца, температуру можно понизить до такой степени, что атмосфера Венеры вымерзнет и значительная её часть выпадет на поверхность в виде сухого льда (твёрдый CO2). Результатом будет значительное падение давления и дополнительное (за счёт повышения альбедо) охлаждение планеты.

Одним из вариантов таких проектов является установка в качестве экранов сверхлёгких отражающих зеркал, свет от которых можно использовать для одновременного прогрева более холодных планет (например, Марса). Экран также может служить исполинским фотоэлементом для мощнейшей солнечной электростанции

(Точки Лагра́нжа, точки либра́ции (лат. librātiō — раскачивание) или L-точки — точки в системе из двух массивных тел, в которых третье тело с пренебрежимо малой массой, не испытывающее воздействия никаких других сил, кроме гравитационных, со стороны двух первых тел, может оставаться неподвижным относительно этих тел.)

Доставка на Венеру земных водорослей или других микроорганизмов

В 1961 г. Карл Саган предложил забросить в атмосферу Венеры некоторое количество хлореллы. Предполагалось, что не имея естественных врагов, водоросли будут бурно размножаться в геометрической прогрессии и относительно быстро зафиксируют в органических соединениях находящийся там в большом количестве углекислый газ и обогатят атмосферу Венеры кислородом. Это в свою очередь снизит парниковый эффект, благодаря чему температура поверхности Венеры понизится.

Бомбардировка кометами или водно-аммиачными астероидами

Количество воды, которое необходимо доставить на Венеру, огромно: так, для создания приемлемой гидросферы на Венере требуется не менее 1017 тонн воды, что примерно в сто тысяч раз превышает массу кометы Галлея. Требуемый ледяной астероид должен иметь диаметр около ~ 600 км (в 6 раз меньше диаметра Луны).

Кроме ледяных комет и астероидов, большое количество воды содержат некоторые спутники Юпитера и Сатурна, а также кольца Сатурна.

Существует мнение. что точно рассчитанная бомбардировка позволит «раскрутить» Венеру вокруг своей оси, сократив таким образом слишком длинные венерианские сутки. По закону сохранения момента импульса вне зависимости от подробностей в случае касательного удара на экваторе скорость вращения Венеры увеличится на величину примерно (радиан/с), где m и M — массы астероида (кометы) и Венеры соответственно, V — скорость кометы или астероида, R — радиус планеты. Так как относительные скорости комет могут составлять десятки километров в секунду (вплоть до Третьей космической скорости для Венеры, то есть до более чем 70 км/с), то даже относительно небольшого по сравнению с планетой астероида хватит, чтобы придать ей довольно заметное вращение. Однако «небольшой» по сравнению с планетой, это очень большой в абсолютных величинах, поэтому для решения этой задачи потребовалось бы гораздо больше астероидов, чем просто для доставки воды.

Доставка воды на Венеру путём астероидной бомбардировки решая одни проблемы, одновременно создаёт новые. Перечислим некоторые:

Во-первых, удар одним большим астероидом может привести к разрушению коры планеты и привести её в ещё более непригодное для жизни состояние, поэтому, видимо, придётся использовать множество ударов послабее.

Во-вторых, горные породы Венеры обладают огромной теплоёмкостью и относительно небольшой теплопроводностью, поэтому процесс их остывания в любом случае затянется на многие годы.

В-третьих, нынешняя температура поверхностных слоёв атмосферы гораздо выше температуры кипения воды при этом давлении. Следовательно, без существенного охлаждения ниже 300 °C (при венерианских 90 атм.) нельзя ожидать появления на поверхности планеты свободной воды. Вода будет присутствовать в атмосфере в виде водяного пара, который тоже является парниковым газом. Однако поднятые тучи пыли будут способствовать понижению температуры, порождая эффект «ядерной зимы».

Нейтрализация кислотной атмосферы

Ударное распыление в атмосфере металлического метеора может привести к связыванию серной кислоты в соли, с сопутствующим выделением воды или водорода (в зависимости от точного состава метеора). Астероиды типа (216) Клеопатра представляют определённую ценность для этого решения. Возможно, глубинные породы Венеры также имеют подходящий состав. В таком случае достаточно использовать водородную бомбу достаточной мощности, чтобы одновременно вызвать пылевую «ядерную зиму» и этой же пылью связать кислоту.

Проблема отсутствия у Венеры магнитного поля

Магнитное поле Земли достаточно эффективно защищает поверхность нашей планеты от бомбардировки заряженными частицами. Магнитное поле подхватывает эти частицы (протоны и электроны), заставляя их двигаться вдоль силовых линий. Тем самым предотвращается их взаимодействие с верхними слоями атмосферы.

Венера лишена собственного магнитного поля, имеется лишь слабая магнитосфера, обязанная своим появлением взаимодействию солнечного магнитного поля с ионосферой планеты.

В результате воздействия заряженных частиц из космоса на атмосферу Венеры происходит, в частности, ионизация и диссипация водяного пара. Водород, образующийся при этих процессах, спокойно покидает планету, поскольку характерные скорости молекул водорода сопоставимы со второй космической скоростью]. Именно так Венера лишилась всей воды, доставшейся ей при образовании планеты.

При терраформировании Венеры придётся решить и эту проблему.

Первый путь — «раскрутка» планеты. Поскольку Венера — планета земной группы, есть надежда, что возникнет «магнитное динамо». По косвенным признакам, на Венере присутствуют механизмы, аналогичные земной тектонике плит, следовательно, Венера имеет металлическое ядро. Однако этот путь связан с колоссальными техническими трудностями ввиду огромных энергозатрат.

Второй путь — прокладка вдоль экватора Венеры электрического провода (лучше всего сверхпроводникового) и возбуждение в нём тока. Несмотря на грандиозность этой задачи, она представляется более осуществимой в техническом плане, чем первый путь.

Заключение

Таким образом, несмотря на ряд сложных и принципиальных трудностей, уже сейчас человечество начинает задумываться о путях колонизации самой близкой к Земле планете, которая, к тому же, очень похожа на нашу и теоретически может стать для людей «второй Землёй»

Список литературы:

1.https://in-space.ru/planeta-venera/[1]

2.https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Венера[2]

3.http://www.astrotime.ru/colonisation_venus.html[3]