13-09-2023
Титан — крупнейший спутник Сатурна, являющийся одним из кандидатов на возможную будущую колонизацию во внешней части Солнечной системы[1]. Одной из причин возможной колонизации спутника является добыча углеводородов, на которых в настоящее время работает большая часть земной техники. В процессе колонизации Титана также следует учитывать возможность наличия жидких органических соединений и даже некислородной жизни[2]. Текущие планы флагманской программы NASA (Outer Planet Flagship) подтверждают, что Титан наряду с Энцеладом являются наиболее приоритетными целями для дальнейшей разведывательной миссии (ориентировочно в сер. 2020-х), а следом за ней — перспективно возможного полёта человеческого экипажа[3].
Содержание |
По оценке Европейского космического агентства, жидкие углеводороды на поверхности Титана по своему объёму в сотни раз превосходят запасы нефти и природного газа на Земле. Разведанные запасы природного газа на Земле составляют ок. 130 000 млн тонн, что достаточно для обеспечения электроэнергией всей территории Соединенных Штатов для бытовых систем отопления, охлаждения и освещения в течение 300 лет. Каждое из десятков озер Титана в форме метана и этана эквивалентно такому количеству энергии всего природного газа Земли. [4]
Как отмечает Майкл Анисимов, футуролог, основатель движения «За ускорение будущего» (Accelerating Future), Титан имеет все основные элементы, необходимые для жизни — углерод, водород, азот и кислород. Его колоссальные запасы углеводородов могли бы служить отличным источником энергии для потенциальных колонистов, которым не нужно будет беспокоиться о космическом излучении благодаря плотной атмосфере. Излучение же радиационного пояса Сатурна значительно мягче, чем Юпитера. Атмосфера Титана настолько плотная, что полёты над Титаном станут основым способом передвижения. Однако существующая на планете плотность атмосферы создаёт давление, эквивалентное тому, которое испытывают на себе дайверы на глубине 5 метров под водой, что требует использования скафандров. Другая проблема заключается в содержании цианита в атмосфере Титана, который может убить человека за несколько минут даже при таких низких концентрациях. Однако это не препятствует Титану считаться наиболее перспективной целью для колонизации во внешней солнечной системе. [5]
В научном обозрении The Space Monitor отмечается, что Титан являет собой идеальное месторасположение для выживания человека. Вода и метан, имеющиеся на Титане, могут быть использованы и как топливо для ракет, и для обеспечения жизнедеятельности колонии. Азот, метан и аммиак могут быть использованы как источник удобрений для выращивания продуктов питания. Вода может также, очевидно, использоваться для питья и для генерирования кислорода. В свете небесконечности запасов нефти на Земле и неизбежности поисков другого источника энергии, Титан может стать основной целью будущей мировой экономики. Если когда-нибудь будет сделан прорыв в термоядерной энергетике, человечеству понадобятся две вещи, которые недоступны на Земле: Гелий-3 и дейтерий. Сатурн имеет относительно высокие объёмы этих ресурсов, а Титан может послужить идеальным промежуточным пунктом для начала добычи и дальнейшей транспортировки гелия-3 и дейтерия с Сатурна. [6]
Американским учёным д-ром Робертом Бассардом было подсчитано, что миссия на Титан в составе 400 человек, направленная для создания там колонии с 24 тыс. тонн полезного груза на борту (включая все необходимые жилые модули и структуры, необходимые для обеспечения жизнедеятельности, средства связи, медикаменты и т. д., при условии их запуска с применением технологии QED), и снабжение этой колонии средствами передвижения и топливом для них будет обходиться бюджету США ориентировочно в $ 16,21 млрд в год[7]. Однако, как продолжает Бассард в другом своём труде, для того чтобы миссия была выполнена хотя бы в десятилетний срок, необходимы более мощные реактивные двигатели, способные достичь Титана в течение недель-месяцев, а не лет[8].
Перспективы колонизации Титана рассматриваются американскими учёными неразрывно с колонизацией другого спутника Сатурна — Энцелада, так как и Титан, и Энцелад имеют колоссальный потенциал к колонизации и тысячи мест для создания поселений, которые впоследствии могут стать постоянным местом обитания колонистов. Для этих целей была запущена TSSM — миссия по исследованию перспектив колонизации как Титана так и Энцелада[9]. Научный совет Института астробиологии NASA в своей резолюции от 22 сентября 2008 включил Титан в список наиболее приоритетных астробиологических объектов в Солнечной системе, порекомендовав федеральному правительству профинансировать миссию Титан—Энцелад в течение ближайшего десятилетия, а научно-технические разработки по её организации начать уже сейчас[9]. Как отмечает Джулиан Нотт, полёт человеческого экипажа будет вероятнее всего предварён роботоэкипажем, для лучшего изучения возможности создания обитаемых поселений[10].
Справа: Сравнение размеров моря Лигеи на Титане и земного озера Верхнего. |
Благодаря исследованиям космического телескопа «Хаббл» и полётам АМС «Пионер», «Вояджер» и особенно «Кассини» с посадкой на Титан зонда «Гюйгенс», получены значительные данные о Титане. Титан в некотором смысле очень похож на Землю: [2] [11]
По данным Кассини которые были переданы в 2008 году, на Титане в сотни раз больше жидких углеводородов, чем всех известных запасов нефти и природного газа на Земле. Эти углеводороды выпадают в виде дождей и образуют озера. [4]
Радиолокационные изображения, полученные в 21 июля 2006 показывают, что на Титане есть озера жидких углеводородов (таких как метан и этан) в северных широтах [17][18]. В настоящее время это первое открытие существования озер где-нибудь, кроме Земли. Озера имеют размер примерно от километра до ста километров.
Так как углеводороды на Титане выпадают в виде дождей и собираются на его поверхности в целые водоемы [17][18][19], их добыча будет значительно упрощена, поскольку для этого не понадобится строительство специальных буровых приспособлений или шахт. Однако, сегодня их транспортировка на Землю не целесообразна по экономическим причинам.
Есть несколько причин, которые могут осложнить колонизацию Титана[20]:
Одним из наиболее ранних проектов конструкции летательного аппарата для атмосферы Титана является монгольфьер. Чертежи отдельных образцов стали появляться ещё в 1970-е. Так, образец предложенный учёными NASA в 1976 году (см. схематическую зарисовку выше) имел полётный вес 29 кг при диаметре 9.7 м и объёме шара 482 м³, в качестве топлива для него планировалось использовать азотный тетраоксид. Стоит, однако, заметить, что этот ранний проект не предназначался для длительных полётов — его время в полёте по расчётам не должно было превысить 2 часов 30 минут[23]. В настоящее время, концепция не утратила своей актуальности. Cреди причин, по которым монгольфьер является приемлемым средством для осуществления полётов на Титане, называются следующие[24]: 1) Атмосфера Титана имеет сравнительно высокую плотность (5 кг/м³ у поверхности, к 1 кг/м³ на Земле) и низкую температуру, таким образом эффект разности температур значительно возрастёт по сравнению с Землёй; 2) Относительно низкое значение солнечной радиации (10-2 к тому же значению на Земле) нивелирует суточные колебания напряжения во внешних источниках энергии, создавая таким образом возможность осуществления гораздо более длительных полётов ввиду снижения нагрузки на материалы и отсутствия цикличного воздействия на атмосферную плавучесть аппарата; 3) Благодаря особенностям атмосферного давления на Титане (высотной шкале), процесс накачивания шара газом во время подъёма происходит значительно медленнее, так например, он может быть начат при скорости подъёма 5 м/с на высоте 30 км (давление 20 мбар) и продолжаться несколько часов при скорости полёта 30 м/с.
Очень высокий коэффициент плотности атмосферы на Титане [25] говорит о том, что размер крыльев для летательных аппаратов должен быть меньше чем на Земле. Сотрудники Исследовательского центра НАСА, ещё в 2005 году провели сравнительно-теоретический анализ атмосферных показателей Титана и Земли на основании которого предложили оптимальное транспортное средство для Титана под рабочим названием Titan Explorer — учёные пришли к выводу, что конструкция современных самолётов не подходит для атмосферы Титана, поэтому предлагаемый ими проект представляет собой цеппелиноподобный летательный аппарат общей массой 378.2 кг (при максимальной загрузке — 490.6 кг). Управление кораблём предполагается осуществлять дистанционно в связи с трудностями передачи радиосигнала в атмосфере Титана, наиболее реалистичным учёным видится заранее установленный маршрут, который будет запрограммирован машине до начала полёта, навигационное оборудование установленное на борту позволит кораблю корректировать направление полёта дабы предупредить возможные отклонения от маршрута при возникновении непредвиденных обстоятельств, а также поддерживать постоянную высоту (максимальная высота полёта на Титане, составляет ориентировочно 5 км). Максимальная скорость аппарата в полёте, по оценкам учёных не превысит 4 м/с, зато запас хода позволит ему облететь всю планету[26].
Колонизация Титана является достаточно популярной темой в литературной, кинематографической научной фантастике, а также в компьютерных играх. Первые произведения в этом жанре появились ещё в 1930-е — 40-е годы. Некоторые из них, буквально предвосхитили последующие научные открытия. Так, например, Стенли Вайнбаум предвещал в 1935 году что атмосфера Титана обещает быть холодной, а Айзек Азимов в своём романе «Первый закон», опубликованном ещё в 1956 году, предвидел отсутствие магнитного поля на Титане[Прим. 1].
Титан | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
География |
|
|||||||
Исследование | Гюйгенс · Titan Saturn System Mission | |||||||
Другие темы | Терраформирование Титана · Колонизация Титана · Жизнь на Титане · Титан в научной фантастике | |||||||
Категория:Титан · Портал:Астрономия · Викисклад:Титан |
Колонизация Титана.