Текст книги "Как выжить на Марсе"

5. Выбор правильных технологий для жилого отсека

Теперь, когда у вас есть хороший участок, давайте обсудим, какие системы вам для него понадобятся. Вам нужны здания, системы управления и жизнеобеспечения. Приступим.

Марсианские жилые блоки бывают трех типов: жесткие, надувные и эластичные.

Жесткие состоят из цельных алюминиевых стен, куполов, полов, шлюзов и остального – такие же использовали еще Бекки Шерман с товарищами при первой посадке. Фактически, если посетить корабль «Бигль», до сих пор стоящий на центральной площади Нью-Плимута, можно увидеть, как менялись маленькие жесткие консервные банки жилых отсеков с течением времени. Они представляют собой лучшую строительную технологию, которую НАСА могло предложить сто лет назад, и, благодаря ли своему природному совершенству или недостатку созидательных возможностей НАСА, они по сей день лучшие. Но их доставка в межпланетном масштабе очень дорога, а после приземления почти невозможно передвинуть их на сколько-нибудь существенное расстояние. Итак, шансы на получение жесткого дома очень малы.

Это приводит нас к мысли о более дешевых и портативных надувных отсеках. Сделанные из полипропиленовой ткани и усиленные кевларовыми, спектровыми и нанектровыми ремнями, эти недорогие легкие строения могут быть упакованы в коробку, спокойно перевезены через полпланеты и надуты на месте. Внешнее атмосферное давление на Марсе составляет 8 миллибар и практически ничтожно по сравнению с земными 1000 миллибарами, или 101,4 кН/м². То есть благодаря стандартному внутреннему давлению в 340 миллибар, используемому в марсианских домах, они надуваются настолько, что кажутся каменными.

К несчастью, это далеко не так. Столь крепкими эти стены делает всего лишь газ, и если его выпустить, они мгновенно рухнут. Ребята из компании S&R, которые и продают такие вещи, попробуют отмести подобную вероятность, показав вам, как спектровая сеть может ограничить ущерб от мелкометеоритной атаки до размера игольного ушка, которое – во избежание дальнейшего сдувания – можно легко заклеить. Но микрометеориты – не единственная потенциальная угроза катастрофического сдувания (в атмосфере Марса успевают сгореть даже крупные метеориты). Большая угроза исходит от перегрева пластиковой ткани из-за неисправной электропроводки, что может стать причиной плавления и крупного разрыва или даже привести к пожару и дальнейшему взрыву с сопутствующей декомпрессией, который порвет такой отсек в клочки за секунды.

Помимо подобных инцидентов, которые можно предотвратить аккуратной и осторожной эксплуатацией, есть угроза, которую создает сама система надува жилого отсека. Все современные надувные дома содержат компьютеризированную систему регулирования давления газа, которая задействует множество сенсоров для определения внутреннего давления. В зависимости от их показаний, она автоматически добавляет или спускает газ, удерживая всю конструкцию в заданных рамках. Звучит неплохо, но отдает вашу жизнь на милость компьютера. Что если произойдет программный сбой или какой-нибудь умелец взломает вашу систему и изменит код просто шутки ради? (Такие выходки в почете у нашей гениальной молодежи.) Если повезет, это случится в ваше отсутствие: сдувающийся вокруг вас дом – не самый приятный опыт. Но даже если так, вернуться домой после тяжелого рабочего дня и обнаружить его сдувшимся – тоже не особо радостно.

Поэтому, если вы выберете надувной жилой отсек, отключите автоматическую систему стабилизации давления. Совсем. Отсоедините компьютерные датчики и поместите в вентиляционную линию обычный обратный клапан, чтобы единственным способом выпустить газ из системы являлась воля человека. Поверьте, если вы сделаете иначе, то пожалеете об этом.

Возвращение в сдувшееся жилье. Рисунок Майкла Кэрролла

Теперь мы подобрались к третьему виду жилых отсеков – к эластичным домам. Они похожи на надувные тем, что сделаны из ткани, укрепляемой газом под давлением. Тем не менее у них еще есть внешний каркас, поддерживающий стены, полы и купол, который устанавливается немедленно после первоначального надувания. Если давление газа уменьшится, этот каркас сохранит форму жилого отсека в виде палатки. Ранее такие каркасы, присылавшиеся с Земли, изготавливались из дорогих современных алюминиевых сплавов, но теперь используются дешевые марсианские стальные балки. Даже при этом дополнительный каркас волей-неволей завышает цену эластичного дома по сравнению со стоимостью надувного отсека такого же размера. Но моя точка зрения такова: душевное спокойствие от осознания того, что я могу спокойно лечь спать, а утром проснуться и мой дом будет на месте, того стоит.

Действительно, дополнительный каркас усложняет демонтаж и перевозку такого эластичного отсека. Но это необязательно является недостатком, особенно если отношения между вами и вашим партнером усложнились: возможность вашей второй половины исчезнуть вместе с домом, пока вы где-то вкалываете, уменьшается.

Марсианские жилые блоки имеют много критических систем, каждой из которых нужно управлять. Мы уже обсудили один из примеров – случай с автоматической системой регулировки давления. Но есть и другие: начиная от освещения, коммуникаций, отопления, охлаждения и электропитания до очищения воды, фильтрации воздуха, канализации и рециркуляции кислорода. Из-за слишком большого количества технических подсистем, за которыми нужно следить и регулировать, инженеры НАСА создали системы автоматического управления и слежения с помощью центрального компьютера жилого отсека. Такие домашние устройства считывания и управления данными (Domestic Data Determination and Direction Devices, D5) считаются удобными для владельцев и являются обязательным для установки в каждом доме стандартным оборудованием – согласно законоположению 40123 Правления Марса, части G1.276‑G1.341.

Видите, они никогда ничему не научатся.

Я исследовал этот вопрос, и это просто невероятно: в 1990‑е годы астронавты НАСА рвали на себе волосы от разочарования: бюрократы из директората Международной космической станции настояли на том, чтобы фонари станции управлялись только ее компьютером, а не ручными переключателями (что соответствовало бы стандартной земной практике – даже тогдашней практике США, потому что текущий вечерний звон по правительственному выключению света на муниципальных контрольно-испытательных станциях еще не был придуман). Астронавты жаловались, что им хочется включать и выключать свет на станциях напрямую, не доверяя компьютеру делать это за них. Но бюрократы настояли на центральном компьютерном управлении – как на более современном, более удобном способе и так далее. Конечно, система оказалась полнейшим кошмаром, глупый компьютер часами включал и выключал свет на станции в случайном порядке, превращая работу и отдых в пытку, а астронавтов – в свои жертвы, подчиненные его непредсказуемым прихотям. Но ответственные менеджеры не должны были испытывать на себе последствия своих решений. Поэтому урок от провала компьютеризированного управления освещением не был усвоен, дабы избежать подобного в дальнейшем. Вместо этого были подписаны новые многомиллиардные контракты на поставку процессоров управления для второго поколения центральных жилых отсеков на лунной базе – еще более «продвинутых», чем на старой космической станции. Ко времени полета «Бигля» появилось уже третье поколение, которое могло бы полностью провалить миссию, если бы экипаж не закоротил эту систему. (Если заглянуть под панель управления «Бигля» на выставке в Нью-Плимуте, вокруг устройства D5 можно увидеть разрезанные и разделенные провода, а также сам мстительно сожженный элемент D5.)

Теперь у вас есть собственный D5, и с ним нужно поступить точно так же, как это сделал экипаж «Бигля». Иначе вам придется жить в доме, освещение, водоснабжение, канализация, холодильник, вентиляция, плита, охлаждение и отопление которого не подчиняются вашей воле. Вместо этого они будут включаться и выключаться по прихоти вашей системы D5, благодаря злому умыслу или с легкой руки вашей садистски настроенной бывшей второй половины, или какого-нибудь хакера из Цандерграда, или какого-то типа из Правления Марса, который с помощью пульта управления просто хочет помочь вам в настройке дома.

Свобода, как говорили древние, не бесплатна. Демонтаж системы D5 займет некоторое время, поскольку нужно будет настроить параметры или оперировать настройками каждой подсистемы вручную. Но если хотите быть настоящим хозяином своего дома, другого выхода нет.

Все марсианские жилые отсеки оборудованы системой обеспечения жизнедеятельности, цель которой – с помощью кислорода, чистой воды, а также удаления углекислого газа и отходов сделать вашу жизнь в принципе возможной. Есть два способа выполнения этой задачи – каждый со своими преимуществами. Первый, так называемое биологическое, или биорегенеративное, жизнеобеспечение, для генерации кислорода и переработки отходов человеческой жизнедеятельности использует живые организмы – растения или бактерии. В некоторых случаях биорегенеративная система жизнеобеспечения также используется для синтеза пищи. Второй способ, известный как физико-химическое жизнеобеспечение, для выделения кислорода из углекислого газа и пиролиза или уничтожения отходов человеческой жизнедеятельности использует химические реагенты. Поскольку растения здесь не задействованы, ни о каком синтезе пищи речь не идет.

Согласен, биорегенеративный подход выглядит эстетически привлекательнее, и я искренне надеюсь, что когда-нибудь эти системы достигнут совершенства. Как-никак Земля сама является подобной системой и без особого труда поддерживает жизнь на планете уже 3,5 миллиарда лет. В общем, в некотором смысле, системы домов и оранжерей Нью-Плимута и Цандерграда тоже являются биорегенеративными системами жизнеобеспечения. Но, по моему скромному мнению, множественный печальный опыт выбравших такой вариант для отдельного жилого отсека, сам за себя говорит в пользу физико-химического подхода.

Проблема с биологическим жизнеобеспечением в том, что такая система непредсказуема. При ее использовании вы отдаете свою жизнь в распоряжение микробов, растений и животных, у которых есть способности и явное желание вести себя совсем не так, как предполагают создатели этих устройств. Подобное наблюдалось еще на Земле в начале XXI века – на искусственной марсианской станции, частным образом созданной Марсианским обществом в западной американской пустыне. Была предпринята попытка использовать компост в туалетах, очищать воду в оранжереях, проводились и другие биологические трюки. Но все, что получилось в результате, – это грязный и, вероятно, антисанитарный жилой блок. Притом что до этого все части системы проходили успешные испытания в других условиях. Очевидно, в Юте микробы не желали усердно работать. И, напротив, при использовании мусоросжигательного туалета – ранней версии физико-химической системы – при достаточном количестве энергии процесс всегда происходил предсказуемо.

Вы можете подумать, что этот опыт как-то повлиял на НАСА, раз уж его работнички оторвали свои пятые точки, и по примеру Марсианского общества создали симулятор, имитирующий условия Марса. Но нет. Фактически, все стало даже хуже, ибо вместо смены оборудования и отказа от биологических систем в них было вложено еще больше денег – это была единственная возможность удовлетворить желания их собственного отдела биотехнологических исследований и усовершенствований. В результате за последние сто лет миллиарды долларов были потрачены впустую: теперь эти системы – еще более сложные и продвинутые, чем их предки, – воняют все так же.

Ненадежность биологических систем жизнеобеспечения проистекает из их сложности, которая присуща им на каждом этапе – от субклеточного до экологического. И ни один из них нельзя полностью понять. Даже в нашем веке – с его термоядерными реакторами и межзвездными зондами – никто до сих пор не знает, как на самом деле функционирует клетка. Не говоря уже о растении или экологии. А ведь есть еще миллион факторов, которые могут повлиять на работу. Единственная причина, по которой Земля успешно функционирует как биорегенеративная система, – она огромная, и ее гигантский размер позволяет оградить ее от катастрофы. Группы организмов, чья локальная экология рушится, просто заменяются другими, и баланс сохраняется. Но в маленькой системе подобного не происходит. Эта фундаментальная истина была замечена на заре космической эры, когда многометровая система «Биосфера II» – гигантская в сравнении с любым биомом, который вы могли бы выбрать для своего дома, – оказалась слишком маленькой для стабильного поддержания работы всех необходимых биологических узлов.

Физико-химические системы, с другой стороны, изначально просты, поскольку все, что они содержат, – это реакторы, управляющие предварительно настроенной термодеструкцией, оксидацией или реакциями восстановления в контролируемых условиях. Если вы подаете энергию и регулируете уровень воды для правильного течения химической реакции, блок электролиза всегда будет производить кислород из воды, и делать он это будет на абсолютно предсказуемом уровне. Но осветите зеленое растение солнечным светом, и оно, в зависимости от своих нужд, может синтезировать кислород, а может и потреблять его.

Другой недостаток биологических систем – количество необходимого обслуживания. Вы действительно хотите проводить все свое свободное время, работая в оранжерее? В рекламных роликах – со счастливыми людьми, расслабленно копающимися в зелени и нюхающими цветочки, – продавцы иногда пытаются преподнести этот факт как преимущество. Ну, мне тоже нравится запах цветов, и специально для этих целей я даже разбил клумбу перед отсеком. (Знаю, трудно поверить, но это правда.) Однако это совсем не тот запах, который издает биологический блок жизнеобеспечения, удобренный человеческими экскрементами и мочой. Более того, часто трубы, доводящие нечистоты до вашего чудесного маленького домашнего биома, засоряются. Чем предоставляют вам прекрасную возможность периодически приятно проводить время за вычищением из них и системных фильтров ужасной вонючей слизи.

Что касается широко обсуждаемой возможности выращивать овощи в блоке очистки – дождитесь первой попытки дегустации урожая. Да, попытки, ибо вы почти наверняка выплюнете все еще до второго укуса. Понимаете, если вы хотите возделывать свой садик и у вас есть оборудование для него – хорошо. Купите себе маленькую оранжерею и наслаждайтесь процессом. Если вы умелы и умны, тщательно выбираете те виды растений, которые вызывают неодобрение надсмотрщиков центральных сельскохозяйственных куполов. Тогда ваша оранжерея может стать выгодным предприятием и удовлетворять не только вас, но и все сообщество. Но прошу вас: не пытайтесь использовать ее для переработки нечистот.

(Мы поговорим о творческих способах использования нечистот позже. Пока же вам достаточно усвоить тот факт, что их не нужно класть в еду.)

6. Как сэкономить на защите от радиации

Теперь мы вплотную приблизились к очень важному моменту – радиации. Ее природный уровень на Марсе в 50 раз выше, чем на Земле. Этот факт создает огромную угрозу для новых иммигрантов: реагирующие на него истерически, они скупают дорогущие системы защиты для своих домов. Вы не будете одним из этих болванов. Давайте тщательно рассмотрим вопрос, дабы вы поняли, что вам на самом деле надо, и не позволили мошенникам провести себя.

Доза радиации обычно измеряется в единицах, называемых бэрами (иногда – в зивертах: 100 бэр равняются 1 зиверту), и, в зависимости от продолжительности воздействия на клеточное размножение и регенеративную систему человеческого тела, может быть мгновенной или длительной. Мгновенные дозы – как полученные сотнями тысяч жертв вспышки гамма-излучения после иранского ядерного удара по Москве – очень опасны. Если в группе людей каждый получит мгновенную дозу в 450 бэр, можно ожидать летальный исход в 50 % случаев – с увеличением вероятности такового до 100 % при повышении дозы до 1000 бэр.

С другой стороны, длительное облучение небольшими дозами в течение долгого времени не имеет опознаваемой прямой причинной связи с радиационной болезнью или смертью. Скорее, на основе разных исследований, проектирующих видимые последствия получения средних доз радиации, частично сниженных до малых, увеличивается риск образования раковой опухоли в будущем. Этого, конечно, лучше избегать, поскольку лекарства от рака очень дорогие, а вы не хотите попасть в ситуацию, когда у марсианских медиков, одержимых экологией, появится шанс выдоить вас до дна. Все же, взглянув на предмет с точки зрения бизнеса, нужно сбалансировать количество денег, которое вы можете потерять таким образом, и те деньги, которые вы точно потеряете, если захотите окружить себя стеной ненужных щитов.

Итак, каков же риск от длительного облучения? Никто не знает наверняка, но проверенный временем метод гласит: 60 бэр длительного облучения создают 1 % риска заболеть раком в течение 30 лет для женщин и 80 бэр – для мужчин. (Последние несколько менее уязвимы, поскольку у них не бывает рака груди.) При увеличении или уменьшении времени воздействия оцененный риск возрастает или уменьшается соответственно. Например, женщина, которая получает 60 бэр, или мужчина, получающий 80 бэр, с вероятностью 0,5 % могут заболеть раком через 15 лет или 2 % – через 60 лет. То есть чем вы старше, тем менее значима ваша доза радиации, потому что с большей вероятностью вы умрете другой смертью.

Итак, есть два типа излучения, представляющих опасность для человека в космосе: солнечные вспышки и космическая радиация. Первые происходят на Солнце в случайном порядке, но с предсказуемой вероятностью одной большой вспышки в течение земного года. Хотя вполне возможны и две большие за несколько месяцев, а потом – тишина на несколько лет. В общем, чаще их можно ожидать во время максимальной солнечной активности и реже – во время минимальной. Но фактически они могут настигнуть вас в любое время. Тогда большая волна радиации изливается из космоса в течение нескольких часов с интенсивностью, достаточной для получения беззащитным путником мгновенной дозы в несколько тысяч бэр. Как было упомянуто выше, такая доза может убить или моментально, или помучить вас в короткой агонии.

Это были плохие новости. Хорошая же в том, что радиация солнечных вспышек несет в себе в основном протоны с энергией порядка нескольких миллионов электронвольт. А такие частицы можно эффективно останавливать с помощью 12‑сантиметрового слоя воды или вещества с аналогичной массой (грубо говоря, 12 граммов на квадратный сантиметр) – еды или той субстанции, в которую еда и вода превращаются после употребления. Межпланетные корабли именно так используют находящиеся на борту провизию и отходы – создавая кладовые или туалетные штормовые заслоны, где еда, вода и содержимое канализации превращаются в щит, достаточный для защиты от вспышки. Такие щиты невелики и предохраняют лишь тесные уголки в течение нескольких часов излучения. Однако с их помощью можно выжить и даже сделать этот опыт вполне сладостным – если заранее позаботиться об этом и попросить стюарда расположить вас вместе с приятной во всех отношениях личностью, с которой вы хотели бы свести весьма интимное знакомство.

На Марсе щиты от вспышек на Солнце на самом деле не нужны, потому что его атмосфера – даже столь тоненькая – обеспечивает примерно 21 грамм на квадратный сантиметр углекислого газа прямо в зените и 65 грамм на квадратный сантиметр – если усреднить все возможные пути получения радиации со всех направлений. Это гораздо лучшая защита, чем та, которую могут обеспечить даже лучшие бортовые щиты, используемые для пассажиров первого класса на новейших кораблях. И они точно защитят вас.

Второй тип радиации несколько отличается от солнечных вспышек. Космическое излучение идет не от Солнца. Даже сейчас, через два века после его открытия, фактически не существует согласованного мнения о его происхождении. Тем не менее оно есть – в виде постоянного потока частиц, проникающего в нашу Солнечную систему из межзвездного пространства. Причем индивидуальная энергия каждой частицы – даже не миллионы электронвольт, а миллиарды. Это плохая новость, ибо такие частицы нельзя остановить с помощью нескольких сантиметров воды – вместо этого необходимы целые метры. Поскольку ни один корабль не может унести такую массу, межпланетные пассажиры получают дозу радиации около 30 бэр в год или 15 бэр во время обычного полугодового перелета 1 типа.

На Марсе обстановка лучше, потому что планетная твердь у вас под ногами блокирует половину неба, а обычные 65 грамм на сантиметр квадратный (эквивалент полуметрового водного щита) атмосферы снижают дозу радиации почти вдвое. Итог таков: доза радиации на поверхности Марса без использования щитов составляет около 25 бэр в год.

Ну так и в чем проблема? Действительно, эта цифра в два раза больше максимально разрешенной для рабочих на земных атомных электростанциях земными же бюрократами здравоохранения и безопасности. Но кому какое дело? Вы прилетели на Марс, чтобы избавиться от нянек.

Давайте я помогу вам с арифметикой. Допустим, вы – сорокалетняя женщина. При дозе радиации 10 бэр в год вам понадобится 60 лет, чтобы накопить ее достаточно для того, чтобы иметь 10 %-ные шансы на заболевание раком в последующие 30 лет. То есть к тому моменту, когда вам будет уже 130 лет и, вероятнее всего, вы будете мертвы. Если вы мужчина и, таким образом, менее подвержены риску заболевания раком, то столкнетесь с этой проблемой в 150 лет.

Для любого человека, умеющего считать, все становится ясно. К сожалению, земные стандарты элементарного образования настолько низки, что новые иммигранты уверены, будто им необходима дополнительная защита дома от радиации, а мошенники пользуются этим и с радостью эксплуатируют их страхи.

Последний трюк – это свинцово-боридный (PbB) щит. По идее, он должен был стать хорошим вариантом, поскольку свинец хорошо останавливает гамма-лучи, а бор поглощает нейтроны. Поэтому этот щит продается по самым высоким ценам, из-за чего наивные покупатели думают, что он хорош. К сожалению, наибольшая часть гамма-излучения поступает от высокоэнергетического тяжелого атомного ядра. И когда оное соприкасается со свинцом, часто происходит взрыв вторичных легких ядер, нейтронов и гамма-лучей. Все вместе они дают дозу радиации, намного бо́льшую, чем само тяжелое ядро. Поэтому фактически вам будет намного лучше жить в отсеке без всяких щитов вообще, чем под таким дорогущим трехсантиметровым слоем свинцового и боридного «антирадиационного доспеха». Конечно, если бы толщина такого щита составляла 30 сантиметров, он остановил бы и вторичные ядра – но кто мог бы его себе позволить?

Если вы одержимы идеей защиты от радиации, тогда уж лучше покройте крышу своего дома слоем мешков с песком или обложите ее снаружи мешками с борсодержащим льдом. Последний вариант с большой вероятностью является оптимальным решением, ибо лед будет останавливать тяжелые ядра с минимальными вторичными реакциями, а бор лучше всего поглощает нейтроны в комбинации с водой, а не со свинцом. (Потому что ядра водорода в воде имеют такую же массу, как и нейтроны, и, таким образом, при каждом столкновении с ними делят их энергию надвое. Тяжелые ядра свинца просто отталкивают нейтроны от себя как мячик. А нейтроны поддаются поглощению бором только после потери энергии.) Благодаря тому, что мешки с песком стоят недорого, вы можете сделать их слой сколь угодно толстым, и они отлично справятся с задачей. Полуметровый слой песка уменьшит вашу домашнюю дозу радиации до 6 бэр в год, что хорошо для каждого. Если вы настаиваете на уменьшении и этой цифры, то можете присоединиться к тем чудакам, которые помещают свои жилые отсеки внутри лавовых труб. Тогда доза радиации снизится до нулевой. Но послушайте, стоит ли терять прекрасный марсианский розовый закат или рассвет из-за каких-то несчастных нескольких бэр в год? Не думаю.