Как прокормить миллион человек на Марсе? [Fraser Cain]
Вот сайт с шаурмой.
Макс в 2017 году Илон Маск поделился грандиозными планами на будущее SpaceX — компания, которая собирается колонизировать Марс за несколько десятилетий и тысячи перелетов туда. Переселяться миллион человек — минимальное число, которое, по мнению Маска, сможет создать цивилизацию, способную на самообеспечение. Уму непостижимо, сколько нюансов в таком проекте: слабая гравитация, воздействия радиации, космическая болезнь, как возвращаться на Землю, откуда брать запчасти, строительные материалы и чем всех кормить.
Среди всего, что необходимо для полноценной жизни на Марсе, еда может стать одной из главных проблем, тем более для целого миллиона человек. Все дело в том, что на Марсе невозможно вырастить почти ничего из того, что необходимо людям для полноценного питания. Вряд ли там есть какие-либо растения или животные, а Земля не может вечно отправлять марсианской колонии корабли с продуктами. Это уже совсем не самостоятельная колония. Люди на Марсе должны научиться сами производить еду, а это значит использовать все возможности Красной планеты, пускать в ход все новейшие технологии производства питания. Но хватит ли этого на целый миллион человек?
В опубликованной в журнале New Space статье под названием "Как прокормить миллион людей на Марсе" Кевин Кэннон и Дэниэл Брид рассмотрели технологии, необходимые для производства еды на Марсе, а также возможные проблемы их применения. Понятно, что выращивать что-либо прямо на поверхности Марса невозможно: невыносимый холод и низкое атмосферное давление не дадут посаженному прорасти в марсианском грунте. Риголит имеет недостаток питательных веществ, а верхний слой содержит перхлорат. Многие думают, что марсианские огородники будут выращивать урожай в риголите, обогащённом питательными веществами. Если вы смотрели фильм "Марсианин", вы знаете, о чём я. Перемыть риголит, чтобы удалить перхлорат, должно быть несложно. Но, по мнению Кэннона и Бридда, начинать выращивание еды на Марсе совсем не так.
Гавре, риголит растения никто сажать не будет. Вместо этого они будут выращиваться в растворах с питательными веществами, привезёнными из Земли. Приведу пример того, как это может происходить. Одним из самых неблагоприятных для людей мест на Земле является Антарктида, но в 2018 году учёные немецкой Ноймайер Скай Стейшн 2 в Антарктиде собрали огромный урожай овощей, выращенных именно так — методом гидропоники. Овощи выращивали в теплице, и дэн МКС, которая представляет собой самодостаточную среду со светодиодными лампами, питательными растворами и контролируемой атмосферой. За девять с половиной месяцев учёные смогли вырастить 268 килограммов овощей всего лишь на 12 с половиной квадратных метрах. Полученные таким образом огурцы, салат и помидоры ничем не отличались на вкус от обычных. На уход за растениями у одного человека уходило 3-4 часа в день. Нет никаких причин думать, что эта технология не сработает на Марсе, хотя с атмосферой будут проблемы.
Если в теплице станет слишком жарко, не получится просто открыть форточку и проветрить. Так как же слабая гравитация? Мы уже знаем, что выращивать растения в космосе возможно. Например, на Международной космической станции проводится эксперимент под названием "Беге" по выращиванию растений. Его начали в мае 2016 года. В этой маленькой теплице под светом LED-ламп в питательном растворе растут три вида салата. Астронавты регулярно собирают урожай и делают салаты с заправкой, которую получают с Земли. Увеличенная версия продвинутой среды обитания представляет собой камеру размером с небольшой холодильник. С её помощью проверяют, как растениям живётся без гравитации, и она способна регулировать температуру, содержание питательных веществ и подачу воды в паз. Дни и время система используется для выращивания карликовой пшеницы.
Выглядит неплохо. На какие растения стоит делать ставку, если мы планируем земледелие на Марсе? Эдвард Гейми, профессор университета Вела, недавно со студентами-астробиологами провёл эксперимент по выращиванию культур в условиях, близких к марсианским. Они проверили, как себя чувствуют растения в искусственном риголите и, что самое важное, какие они на вкус. Оказалось, что ячмень, базилик, кейл, шмель, лук, чеснок, кладут, батат и мята довольно хороши. Повторю ещё раз: хмель и ячмень, выращенные на Марсе, ничуть не хуже привычных нам земных. Не откажусь от марсианского пива.
Так что еще в меню на Марсе? В статье, которую я упоминал ранее, Кэннон и Брид предполагают, что мы будем получать белок из растений и кузнечиков. В них много белка, а выращивать их проще, чем стадо скота. К тому же на Земле есть множество компаний, которые будут рады продать кузнечиков в практически любой съедобной форме. Ещё можно отметить достижения в области культивируемого мяса: в биореакторе уже производят искусственную говядину и курицу. Да уж, огурцы, кузнечики и искусственное мясо. Ну хотя бы пива на Марсе будет.
Однако получится ли прокормить миллион человек? Кэннон и Брид построили модель, имитирующую потребности в еде у населения Марса, растущего до миллиона человек в течение ста земных лет. Они исходили из того, что колонисты будут приезжать с Земли по 150 человек и учли естественные уровни рождаемости и смертности, а также, что дети будут рождаться благополучно и будет наблюдаться естественный прирост населения. Учёные подсчитали, что если на Марсе не будет ничего производиться, этим людям понадобится почти 200000 поставок еды с Земли. Но если получится запустить производство еды на Марсе, количество кораблей снизится до всего 50 тысяч на все это столетие. Переселенцы смогут перейти на самообеспечение, если на Марс будет отправлено больше необходимого для сельского хозяйства оборудования.
Тогда пищи туда отправится меньше, зато будет больше аппаратов с питательными растворами, и со временем преимущества станут очевидными. Отправлять продукты придется всего шесть с половиной тысяч раз, а если все переселенцы разом займутся именно производством еды, самообеспечение можно достичь за 20 лет при всего 209 отправках еды. Из расчётов следует, что одному человеку нужно 46 квадратных метров земли, и к посевной площади в 46 квадратных километров достигнут 46 гектаров — это можно организовать в виде тоннелей шириной около четырёх метров — 14 с половиной тысяч километров тоннелей. Невероятно, но одна буровая машина при необходимости может построить все эти тоннели всего лишь за 53 года.
Хотите стать одним из первых людей на Марсе? Но пока не забронировали билет. Хорошая новость: своё питание вы можете менять уже сейчас. У исследователей есть сайт под названием "Питайся как марсианин" с бесплатным пособием по фруктам и овощам и искусственному мясу, которые будут основой рациона переселенцев на Марсе. Несмотря на то, что сейчас колония на Марсе – это скорее научная фантастика, развитие технологий поможет претворить её в реальность. Даже если окажется, что Марс не лучшее место для жизни, эти же технологии будут полезны для любой колонии, способной на самообеспечение, неважно, на Луне, астероиде или космической станции с искусственной гравитацией. Более того, с помощью этих технологий мы можем обеспечить своё питание на Земле и заодно сократить вредное влияние на экологическую обстановку.
Вне зависимости от того, что нас ждёт, развитие технологии в области производства еды дело совершенно не лишнее. А вы как думаете? Захотелось ли вам на Марс, теперь когда вы знаете, что там будет вкусное пиво? Пишите в комментариях.
Перевод подготовлен при участии студентов Высшей школы экономики.