Венера: как и зачем терраформировать? - The Spaceway

The Spaceway

Венера: как и зачем терраформировать?

Вступление

Венера — вторая по удаленности от Солнца и ближайшая к Земле планета Солнечной системы. Венера — самая горячая планета Солнечной системы, она даже горячее Меркурия, который расположен существенно ближе к светилу. Средняя температура на ее поверхности составляет 462 градуса Цельсия (здесь и далее приведены значения в градусах по шкале Цельсия), что объясняется наличием чрезвычайно плотной атмосферы, которая удерживает тепло и создает парниковый эффект катастрофического масштаба. На Венере настолько ужасающе жарко, что на ее поверхности может с легкостью плавиться свинец (температура плавления 327,5 градуса) и цинк (температура плавления 419,5 градуса).

Рисунок 1. Изображение Венеры, полученное 5 июня 2007 года космическим аппаратом NASA "Мессенджер" / © NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

Атмосферное давление на поверхности Венеры в 92,1 раза выше, чем на поверхности Земли, что сопоставимо с давлением на глубине около 910 метров под водой.

Состоит венерианская атмосфера в основном из углекислого газа (96,5 %) и небольшого количества азота (3,5 %). Кроме того, Венера окутана слоем облаков из серной кислоты с высокой отражающей способностью, и это мешает наблюдать поверхность планеты напрямую (с помощью оптических инструментов без "танцев с бубном" в виде радиолокации).

Для совершения одного оборота вокруг собственной оси Венере нужно 243 земных суток (это самое медленное вращение среди всех планет Солнечной системы), что, между прочим, почти на 18 суток больше времени, необходимого для одного витка вокруг Солнца. Другими словами, один день на Венере длится дольше, чем один год.

Рисунок 2. Изображение Венеры, полученное 10 августа 2021 года европейско-японским зондом BepiColombo / © ESA/JAXA/BepiColombo/MTM

У Венеры практически отсутствует магнитное поле, что может быть связано как раз таки с невероятно медленным вращением планеты. Следовательно, она лишена надежной защиты от агрессивного поведения со стороны Солнца.

Но возможно ли превратить это "адское" местечко в мир, который будет пригоден для земной флоры и фауны? Да. Только для этого потребуется огромное количество финансовых, трудовых и временны́х ресурсов.

Манящая планета Венера

Почему Венера является привлекательной для терраформирования планетой?

◆ По составу Венера очень похожа на Землю, и при этом ее диаметр лишь на 5 % меньше диаметра Земли. Масса Венеры составляет 81,5 % от земной, а значит жить на ее поверхности — при условии успешного терраформирования — было бы очень комфортно.

◆ Венера — ближайшая к Земле планета, до которой, располагая имеющимися у нас технологиями, можно добраться всего за четыре месяца. Для сравнения, минимальное расстояние от Земли до Венеры составляет примерно 38 миллионов километров, а до Марса — 55,76 миллиона километров.

◆ Окрестности Венеры не обделены солнечной энергией, которая является одним из ключевых ресурсов, необходимых для терраформирования.

Итак, давайте же представим, что мы получили карт-бланш на превращение Венеры во второй дом для человечества. Приступаем!

Шаг первый: отражатели солнечного света

Охлаждение Венеры — очень долгий и крайне важный процесс, без которого все остальное будет лишено смысла, поэтому вполне логично, что начинать нужно с него. Для этого потребуется создать гигантские и очень легкие отражатели солнечного света, а после отправить их в точку Лагранжа* (L1, рисунок ниже) системы Венера-Солнце и разместить таким образом, чтобы они отражали большую часть света родительской звезды.

*Точки Лагранжа 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.

Отражатели солнечного света должны представлять собой развертываемые и независимые конструкции, за доставку и эксплуатацию которых будут отвечать относительно небольшие зонды.

Рисунок 3. Схема пяти лагранжевых точек в системе двух тел, когда одно тело намного массивнее другого (Солнце и Венера) / © wikipedia.org

Почему бы не возвести цельную и, вероятно, более эффективную систему блокировки солнечного света? На это есть как минимум две причины:

◆ Если для каких-то целей потребуется "насытить" Венеру теплом и энергией, то можно будет временно свернуть часть отражателей и пропустить солнечный свет.

◆ Если часть отражателей выйдет из строя, то их можно будет просто заменить без необходимости "латать" всю систему.

Если лишить Венеру большей части солнечной энергии, то ее атмосфера постепенно начнет замерзать и частично выпадать на поверхность в виде сухого льда (замороженного углекислого газа, которого в венерианской атмосфере 96,5 %).

Это не только существенно уменьшит парниковый эффект, но и приведет к постепенному снижению давления.

Шаг второй: бомбардировка

Только вот для дальнейших изменений одного сухого льда будет недостаточно, так что потребуется вода. Очень много воды. Где ее взять? Например, сбросить на Венеру кометы и водно-аммиачные астероиды. Экспериментальная космическая миссия NASA DART (англ. Double Asteroid Redirection Test — "испытания перенаправления двойного астероида"), успешно реализованная 26 сентября 2022 года, показала, что мы уже сегодня можем изменять траектории астероидов и перенаправлять их.

Рисунок 4. Пейзаж Венеры, запечатленный 5 марта 1982 года советским спускаемым аппаратом "Венера-14" / © Jason Major & Donald Mitchell

Однако без охлаждения Венеры хотя бы до 300 градусов — для этого и нужны отражатели на раннем этапе — манипуляции с кометами и астероидами не принесут практической пользы. Связано это с тем, что запасы жидкости, скрывающиеся внутри "космических камней", испарятся еще до достижения венерианской поверхности.

Учитывая давление на поверхности Венеры (в 92,1 раза выше, чем на поверхности Земли), вода при 300 градусах не превратится в пар, так как температура ее кипения будет составлять примерно 309 градусов. Таким образом, кометы и астероиды, падая на поверхность планеты, обогатят ее водой.

Горячая вода начнет стремительно размывать породу, что приведет к высвобождению большого количества оксида кальция, который поглотит дополнительную часть диоксида углерода (углекислого газа) из атмосферы. Температура и давление продолжат снижаться.

Примечательно, что массированная бомбардировка в одну точку способна "раскрутить" планету и сократить продолжительность суток в несколько раз. Это также может обеспечить появление магнитного поля, необходимого для защиты Венеры от солнечной радиации, которая, например, разрушает молекулы воды.

Шаг третий: ликвидация кислотности атмосферы