Кроме того, растениям потребуется более плотная атмосфера, чем та, что в настоящее время есть на Марсе. Ботаники расходятся во мнениях по поводу точных значений давления внутри марсианских теплиц, но предполагается, что достаточно одной десятой атмосферного давления Земли. Эксперименты, проведенные на МКС, показали, что растения могут расти в невесомости, но никто не знает наверняка, как повлияет на них гравитация Марса, составляющая примерно 38 % земной.
Мы достаточно знаем о марсианском реголите, чтобы уверенно предполагать, что по большей части из него получится хорошая почва, хотя это будет в некоторой степени зависеть от конкретного местоположения реголита. Образцы, изученные марсоходами, и анализ астероидов, которые прилетели на Землю с Марса, указывают, что на поверхности Красной планеты есть минерал смектит, который часто встречается на Земле и используется, например, в составе наполнителей для кошачьих туалетов. Этот минерал легко поглощает воду и может быть полезным для выращивания растений. Однако марсианская почва, возможно, окажется слишком кислой или слишком щелочной и потребует реабилитации, а также насыщения питательными веществами вроде азота. Гидропоника (выращивание растений без почвы, в воде с питательными веществами) будет самым надежным способом успешно получить урожай сельскохозяйственных культур – при условии, что воду легко будет добывать и держать в жидком состоянии.
Вот что говорит Анжело Вермюлен, биолог, художник и капитан команды, которая несколько месяцев провела в симуляторе марсианской среды на Гавайских островах: “Лично я не уверен, что теплицы – удачное решение. На Марсе слишком мало солнечного света и слишком много радиации. Они будут симпатично смотреться на открытке с Марса, но практической пользы не принесут”. По его представлениям, функцию теплиц должны выполнять гидропонные, укрытые от солнечной радиации под толстым слоем почвы или вовсе под землей, в природных лавовых каналах. “Выращивание еды на Марсе – это вопрос контроля, – говорит Вермюлен. – Нужно будет очень пристально контролировать окружающую среду. Светодиодная подсветка позволит менять частоту, спектр и продолжительность воздействия света. В гидропонике вода тоже находится под жестким контролем, что дает большую уверенность в хорошем урожае”.
Хотя первым поселенцам придется регулировать высокое содержание углекислоты в марсианской атмосфере в вегетационных климатических камерах и теплицах, большие дозы газа, возможно, помогут растениям развиваться быстрее и эффективнее. “Можно поиграть с уровнем CO2 и посмотреть, какой подходит лучше всего”, – считает Вермюлен. Общий объем солнечного света на Марсе составляет около шестидесяти процентов от того, что мы получаем на Земле.
В полдень на Марсе поток световой энергии от солнца, которую можно использовать для выращивания растений, – около 600 Вт на квадратный метр. На Земле эта цифра составляет около 1000 Вт на квадратный метр. Таким образом, полдень на Марсе по освещенности приблизительно похож на начало вечера на Земле, когда солнце начинает клониться к закату и находится на небе примерно в тридцати пяти градусах над горизонтом. Иными словами, на Марсе солнечного света вблизи экватора примерно столько же, сколько у нас зимой в таких городах, как Милан, Чикаго, Пекин или Саппоро.
Марсианские посевы должны быть максимально питательными и занимать очень мало места. Например, фасоль содержит очень много белка и клетчатки; она может стать частью марсианского рациона, но работы по выявлению культур, которые обязательно должны войти в этот набор, еще не завершены. Грибы можно довольно успешно выращивать на компосте, остающемся от тех частей растений, которые люди не едят. Если бы меню составлял Вермюлен, там обязательно были бы и насекомые: “Насекомые должны быть частью рациона космонавтов. Кузнечики и сверчки хрустящие, и в них полно белка. Еще мне понравились сушеные мучные черви. В одном из моих проектов мы их жарили и добавляли в салаты”.
Зеленый салат и другие листовые растения будут роскошью, но необходимой. “Салат не слишком удобен. Энергетическая ценность у него маленькая, а объем – большой. Но он оказывает положительный психологический эффект, потому что выглядит свежим и сочным”, – объясняет Вермюлен.
Биолог удивляется тому, что люди до сих пор думают, будто космонавты питаются едой из тюбиков: “Астронавтам нужна от еды и эмоциональная подпитка. Им хочется обедать в компании. Они попросили поставить на Международной космической станции стол, чтобы можно было поесть вместе. Они хотят, чтобы еда напоминала им об их корнях, о происхождении и родной культуре. Китайским и российским космонавтам нравятся некоторые продукты, которые непривычны американцу”.
Недавний пятидесятидневный эксперимент в теплице в Нидерландах, проведенный под эгидой нидерландского министерства экономики, позволил с оптимизмом взглянуть на возможность выращивания сельскохозяйственных культур на Марсе, хотя в нем не учитывались пониженная гравитация и разница в количестве солнечного света. NASA предоставило голландцам почву с Гавайских островов и из Аризоны, которая, по мнению агентства, схожа с марсианским реголитом. Из семян было выращено около четырех тысяч двухсот растений, и каждое семя, посаженное в смоделированную марсианскую почву, дало всходы. Кресс-салат, помидоры, рожь и морковь оказались в числе видов, лучше всего принявшихся в “марсианской” почве, которая, как и ожидалось, отлично удерживает воду. Ведутся и другие испытания, в том числе эксперименты канадских ученых на острове Девон и в теплицах Марсианского общества в штате Юта.
Независимо от того, насколько мы преуспеем в выращивании пищи на Марсе, в первые дни она будет составлять лишь малую часть рациона. Большинство продуктов питания колонисты привезут с Земли. “Думаю, мы никогда не достигнем того, чтобы на Марсе выращивалось сто процентов необходимой пищи, – признает Вермюлен. – Честно говоря, будет хорошо, если нам удастся выращивать пять-десять процентов еды. Это отличное начало”. Отчасти причина в том, что теплицы и агротехника – вещи очень громоздкие и требующие слишком много энергии. А когда речь идет о космических путешествиях и жизни на другой планете, масса и энергия решают все.
Проблема жилья и одежды
Точно так же, как растениям первое время после переселения потребуются защищенные помещения, людям для выживания в недружественной среде Марса нужно будет уладить два оставшихся вопроса: где жить и что надеть?
Металлические корабли и надувные здания – это лишь временное укрытие от суровых условий планеты. Нужно будет защищаться от двух видов излучения – солнечного ветра и космических лучей. Солнечная радиация нам хорошо знакома: мы обгораем из-за нее на пляже; но кроме того, даже сквозь атмосферу Земли до нас долетают от Солнца заряженные частицы – солнечный ветер. Космические лучи доходят до нас из неведомых пока таинственных источников за пределами нашей Солнечной системы. Это также поток заряженных частиц, но обладающих значительно большей энергией и оттого гораздо более опасных.
На Земле нас защищает плотная атмосфера, а наша кожа – не помеха для космических лучей: они легко проникают даже сквозь толстый слой металла и могут вызывать сбои в работе электроники. Космические лучи изливаются на нас постоянным потоком, и люди, живущие на большой высоте в Скалистых горах, или пилоты дальних трансокеанских рейсов довольно сильно подвержены их воздействию. Мы точно знаем, что чем больше это воздействие, тем выше вероятность смерти от рака, пусть и на небольшой процент. В долговременной перспективе почти любое облучение вредно для здоровья человека.
