Заметки о космической фантастике

Второй фактор, вызванный отсутствием гравитации — это перераспределение жидкостей в организме, а их там много. Изменяется функционирование вестибюлярного аппарата — если вас тошнит на карусели, о космосе можно забыть. Изменяется движение крови, что влечёт за собой целую массу последствий. Например, усиленную эрекцию у мужчин — по словам астронавта Роберта Маллейна, однажды он проснулся в таком состоянии, что мог бы сверлить криптонит (девушки, обратите внимание). Но эрекция ещё ладно, куда хуже то, что из-за всего этого меняется форма сердца (оно становится более круглым), повышается внутричерепное давление, потливость и так далее. Не самые приятные ощущения.

Кстати, если в упоминавшемся выше любовном романе ОН вдруг надумает бросить ЕЁ и улетит в открытый космос без скафандра (женская ревность, ну вы понимаете), ОНА не сможет даже всплакнуть по прошедшей любви. То есть всплакнуть-то ОНА сможет, а вот слёзы по щекам течь не будут. Вместо этого они будут надоедливо летать вокруг в виде капелек и мешать романтической сцене грусти.

На десерт у космонавтов падает зрение, наблюдается деградация сердечно-сосудистой системы, уменьшается масса эритроцитов в крови, нарушается водно-солевой и кислородный гомеостаз, меняется обмен веществ с преимущественно углеводного потребления на жировое, изменяется афферентация (например, космонавты не раз говорили, что еда на орбите теряет ярко выраженный вкус) и происходит ещё много весёлых вещей. Собственно, именно поэтому системы отбора жёстко отсеивают кандидатов — космонавт должен иметь лошадиное здоровье. No exceptions.

Отдельно стоит упомянуть искусственную гравитацию. Если вы начнёте ходить внутри вращающегося корабля-бублика, действующая на ваше тело тяжесть будет меняться в зависимости от направлении движения. На Земле тот же эффект создаёт циклоны и течения, но Земля слишком велика и вращается слишком медленно, чтобы грубый хомо сапиенс мог ощутить это. А вот в корабле-бублике они будут более заметны.

Если не вдаваться в линейную алгебру и теоретическую механику, то суть в следующем: создаваемая вращением искусственная грацитация зависит от угловой скорости, т. е. от числа оборотов в минуту. Двигающийся ПО направлению движения человек прибавляет к скорости обода свою собственную, так что он совершает чуть больше оборотов в минуту, чем обод, а следовательно, испытывает и большую тяжесть. В обратном направлении, соответственно, всё наоборот — он становится легче.

Попытки найти серьёзные эксперименты касательно именно такого воздействия на человека провалились, но можно прикинуть влияние силы Кориолиса для маленьких бубликов, например, диаметром 200 метров. Если вооружиться мозгомкалькулятором и посчитать, выяснится, что в случае такого бублика для обеспечения земной тяжести требуется примерно три оборота в минуту. Скорость пешехода — 5 км/ч, тогда при движении гравитация будет меняться для него на 0,85 м/с^2, или на 9 %. Для сравнения — в первые секунды движения лифта панельной девятиэтажки это изменение равно примерно 5 %.

Это достаточно заметные цифры, однако лично я не вижу ничего сверхъестественного в привыкании в к ним. В конце концов, качка на море оказывает не меньшее влияние, да ещё и нестабильное, но привыкают же к ней, а тут изменения полностью контролируются человеком — вы заранее знаете, что сейчас шагнёте и испытаете тяжесть или лёгкость, что облегчает адаптацию. Конечно, морская болезнь может и будет преследовать слабых здоровьем космонавтов, но это не идёт ни в какое сравнение с воздействием невесомости.

Радиация.

Одна из главных страшилок в отношении межпланетных перелётов. Её на полном серьёзе приводят как довод к невозможности экспедиции на Марс — типа, космонавты по пути окочурятся от радиации. Естественно, в реальности всё несколько иначе, хотя, к сожалению, не намного.

Сначала небольшое отступление и пояснение для любителей сталкерщины. Воздействие радиации на живое существо трудно поддаётся измерению, в основном потому, что радиации этой три типа (а ещё есть нейтронное излучение), и каждый работает по-своему. Например, измерение дозы в рентгенах касается только рентгеновского и гамма-излучения. Раньше использовался ещё биологический эквивалент рентгена — бэр, который конвертировал рентген с учётом воздействия альфа- и бета-частиц. Один бэр — это такая доза любого ионизирующего излучения, которая производит тот же биологический эффект, что и доза в один рентген. Сейчас в системе СИ используются две основных величины: грей, который определяет чистую энергию поглощённого излучения, и зиверт, который определяет биологическое воздействие этой энергии. Один зиверт эквивалентен одному грею при условии коэффициента качества излучения, равного единице. Коэффициент качества, в свою очередь, определяет опасность каждого типа радиации: для альфа-частиц он равен 20, для гамма-излучения — 1, для нейтронов — 5, 10, 20 в зависимости от скорости и прочих факторов. Тут сам чёрт ногу сломит, так что дальше я попытаюсь использовать наглядные сравнения.

Раз радиации три типа, надо посмотреть на составляющие получаемой экипажем дозы. Она состоит из двух факторов: солнечной радиации и космических лучей, первое — это в основном альфа и бета-частицы, второе — гамма-излучение. В нормальном режиме, разумеется, потому что во время вспышек солнечная радиация резко усиливается, так что экипажу МКС приходится укрываться возле бочек с водой, которая служит естественным щитом от протонного ливня.

Человек на МКС, где защита атмосферы куда ниже, чем на уровне моря, получает в среднем примерно 0,5–0,9 мЗв в день в зависимости от солнечной активности. Много это или мало? Для сравнения, годовая доза сотрудника АЭС — 20 мЗв, а обычного анонимуса — 1 (один). Для ликвидаторов аварий годовая доза установлена в 200 мЗв, т. е. чуть больше того, что получает в год космонавт на МКС. Ещё более простое сравнение — один час на Луне в скафандре примерно равен двум рентгеновским снимкам грудной клетки, а одни сутки на МКС — 5–6 таким снимкам. Любопытно, но космонавты на МКС сообщали о вспышках, которые иногда появляются при закрытых глазах, и о таком же эффекте, только более ярко выраженном, сообщали экипажи «Аполлонов». Считается, что это результат взаимодействия частиц высоких энергий с сетчаткой глаза, однако доподлинно пока неизвестно, так ли это.

Дальше — хуже, но ненамного. Единственные корабли, летавшие во внешний космос с людьми на борту — американские «Аполлоны» — защищались от радиации в первую очередь скоростью, вся программа при этом была той ещё авантюрой: случись в это время мощная солнечная вспышка, и экипажу пришёл бы каюк. «Аполлон-16», например, разминулся с такой всего на несколько месяцев, однако нормальный радиационный фон космоса позволял пробыть на Луне несколько дней без особых последствий. Ну как без особых — дозы колеблются в районе 0,3–1 рад (приблизительно 8-12 мЗв), это немало. Но и не смертельно. При этом эффективная радиационная защита МКС в три раза выше, чем у лунного модуля.

Но вот полёт на Марс будет длиться значительно дольше, даже при полёте по гиперболической траектории за 40 дней. Средняя суточная доза, измеренная миссией MSL во время полёта к Марсу, составляла примерно 1,8 мЗв в день — столько, сколько вы бы получили за два года на Земле. Девяносто пять процентов этой дозы — гамма-излучение, так как обшивка КК неплохо задерживает альфа- и бета-частицы. Однако солнечные вспышки меняют картину: во время них доза резко возрастает, иногда в несколько раз. Вспышка класса X, наиболее мощного, вполне может убить экипаж. Радует только то, что такие вспышки — большая редкость.

Однако если мы говорим о регулярных полётах в космосе, возникают проблемы. Во-первых, совершенно очевидно, что ползти к Марсу 500 дней по гомановской траектории бесполезно и бессмысленно — пассажиры как раз успеют получить максимально допустимую дозу в 1000 мЗв. Максимально допустимую за всю жизнь, если что, причём это всё равно значительно увеличит риск раковых заболеваний, повредит структуру ДНК и добавит ещё много-много радости будущим марсианам. Полёт же по гиперболической траектории за 40 дней хоть и выглядит более привлекательным в плане радиационной безопасности, требует мощных двигателей с высоким удельным импульсом, а с ними пока что туговато.

Негативные последствия от облучения бывают самыми разными. Первое и самое очевидное — возникновение хромосомных аберраций, мутации и вообще стерилизация. Например, медицинские исследования космонавтов МКС показывают значительное увеличение количества эпигенетических маркеров в организме. Второе — увеличение риска развития рака. Дальше — катаракта, нарушения обмена веществ, и так далее. Много всего.

Какие могут быть способы защиты от всего этого? Их, по сути, два — изоляция организма (об этом я уже писал ранее) и медикаментозная поддержка, то есть радиопротекторы. В будущем, вероятно, появится третий — генетическая модификация человека, повышающая его устойчивость к гамма-излучению. Но пока об этом можно только мечтать.

Что там в фантастике? Радиация там упоминается очень редко и обычно фоном. Из немногих случаев, когда она реально влияет на сюжет — Хайнлайн, «Пасынки вселенной». Ну и заклёпочники часто упоминают радиационную защиту в самых разных формах. На этом всё и заканчивается.

Перегрузки.

В 99.99 % они описываются примерно так: «навалились перегрузки». В лучшем случае ещё напишут, как они вдавливают космонавта в кресло. И всё.

По большей части, собственно, описывать что-то ещё не нужно, потому что сцена взлёта-посадки несёт исключительно утилитарную функцию отделения одной сцены мочилова с сексом от другой, и что там написано, дело десятое. Однако иногда всё-таки нужно понимание, что же такое перегрузки и как они влияют на человека, а это нечто куда большее, чем простое «вдавило в кресло».

Один из главных факторов влияния — это, конечно, увеличение веса крови, которую качает сердце. При поперечных перегрузках это не столь опасно, так как естественный ток крови почти не нарушается, а вот при продольных она может приливать к ногам или к голове, вызывая потерю сознания, рвоту, тошноту, инсульты и ещё множество весёлых вещей. Именно поэтому космонавты при взлёте находятся в положении «лёжа».

Лётчикам-истребителям, увы, не так повезло.

Страдает зрение. Если не сопротивляться перегрузкам, примерно на 4 g периферийное зрение исчезает, превращаясь в мутную пелену, а на 6–7 g отключается полностью. Человек находится в сознании, может думать, говорить (хотя это ещё постараться надо), но слепнет. Если же сбросить перегрузку, зрение тут же возвращается. Более второстепенная, но не менее важная деталь — отяжеление рук и ног. И если на ноги, в сущности, пофиг, то вот поднять руку при 5–6 g уже проблематично.

Страдает мозг — отток крови к ногам вызывает кислородное голодание, и рано или поздно человек отключается (при 10 g — через несколько секунд). Поэтому, собственно, в истребители обычно берут людей небольшого роста — они лучше переносят продольные перегрузки. Двухметровый гигант-лётчик-истребитель не то чтобы нонсенс, но вызывает вопросы.

При катапультировании из самолёта кратковременные перегрузки могут достигать 25 g, что приводит к повреждениям опорно-двигательного аппарата и прочим весёлым последствиям. После определённого количества таких катапультирований лётчик обычно комиссуется.

Ну и наконец, страдает тот самый опорно-двигательный аппарат. Если лётчик весит 70 кг, то при 6 g он будет весить 420 кг — несколько минут в таком виде заменяют неделю спортзала. Необратимых последствий, по-видимому, оно не привносит, но ломить мышцы после полёта будет.

Всё это верно не только в отношении самолётов, но и в отношении космических истребителей — в манёвренном бою перегрузки вполне могут достигать аналогичных для атмосферных машин. Как с этим бороться? Существуют противоперегрузочные костюмы, суть которых заключена в наличии специальных ремней на бёдрах и в других жизненно важных зонах. При перегрузках эти ремни пережимают кровоток и позволяют выдержать более высокую тяжесть, не строя из себя диснеевскую принцессу. Космонавты таких не носят, так как испытывают менее опасные поперечные перегрузки, а в космосе на истребителях не летают, а вот Люку Скайуокеру такой не помешал бы.

Автопилот.

Или о роли кожаного мешка, служащего прослойкой между пультом и сидением в кабине пилота.

Так уж вышло, что в технике сейчас всё больше действий выполняет автоматика. В особенности в авиации, где препятствий на пути нет, не считая погодных, и программа проще. Ну и в космонавтике, естественно. Теоретически самолёт сейчас может взлететь, перелететь через Атлантику и сесть на аэродроме вообще без людей на борту, ориентируясь только на показания GPS и приборов навигации. Даже в штатном режиме, когда машиной управляет жалкий биологический разум, значительную долю берёт на себя всё та же автоматика. Это, конечно, не F-117, который без помощи компьютера летать вообще не мог ввиду аэродинамики, недалеко ушедшей от аэродинамики утюга, но тем не менее. На всех современных самолётах вроде F-22 компьютер — полноправный участник полёта, так сказать, второй пилот, и может даже взять управление на себя, если кожаный мешок не выдержит слабеньких перегрузок в 8G и потеряет сознание. Случаи уже были.

Встаёт очевидный вопрос, а зачем тогда вообще нужны убогие куски мяса на борту какого-нибудь космического грузовика будущего? Чтобы дать ответ, сначала нужно определиться, насколько мощным будет ИИ в этом самом будущем. Современные компьютерные системы обладают одним существенным недостатком — они неспособны принять решение в нестандартной ситуации. Даже нейросети обучаются на каком-то материале и следуют алгоритмам. У человека в башке тоже расположен компьютер, пусть и аналоговый, вот только алгоритмы в нём гораздо более сложны (хоть и не у всех людей), а обилие багов превращается в фичу и даёт способность к творчеству — и, судя по всему, именно она в свою очередь позволяет придумать выход из ситуации, не предусмотренной правилами и стандартами.

Машины этого лишены.

Таким образом, кусок мяса в кресле пилота потребуется как минимум для одного: принять решение в случае нестандартного ЧП. Тут нужно обратиться уже к целесообразности. Нестандартное ЧП в 99.99 % случаев приведёт к потере корабля. Подавляющее большинство утерянных АМС и пилотируемых кораблей — это следствие одной-единственной ошибки в ПО или одного отказавшего датчика, что повышает риски по сравнению, к примеру, с химической промышленностью. Напомню, меметичное «Хьюстон, у нас проблема» — следствие отказа какого-то вонючего третьесортного термостата, о существовании которого на борту, скорее всего, никто из астронавтов вообще не знал.

Сколько стоит космический грузовик, его груз и одна миссия по перевозу из точки А в точку Б? Мне думается, что даже в будущем это будут значительные цифры. Гораздо более значительные, чем устройство системы жизнеобеспечения и зарплата космического дальнобойщика. Да, аварии на борту будут случаться в 0,1 % случаев — но суммарно, скорее всего, расходы на дальнобойщика и СЖО будут меньше потерь от аварий за то же время. Короче, это уже число экономический расчёт, который будет выполняться специалистами на основе реальных, подчёркиваю — реальных данных. Иными словами, тезис «человек на борту в будущем не будет нужен» возможен только если автор задекларировал существование сильного ИИ, способного к творческому подходу. Нет такого ИИ — извините, претензия неуместна.

Тот же подход применим и в случае нестандартных миссий, например спасательных, как у меня в «Когнитивной симфонии», или исследовательских, где заранее неизвестно дерево решений и его придётся строить по ходу дела. Про пассажирские перевозки и говорить нечего. Там в любом случае придётся обеспечивать комфорт на борту, и наличие ещё одного кожаного мешка с навыками пилота не сильно повысит эксплуатационные расходы.

Яблони на Марсе

Может показаться, что терраформирование — очень популярная тема в научной фантастике, но это раньше, а сейчас как-то не очень — все больше любят космооперы, мочилово, секс и прочие радости жизни, а НФ про терраформирование не в тренде. Впрочем, неудивительно: производственные романы писать куда трудней, чем боевики.

Чтобы посадить яблони на планете, изначально непригодной для жизни, нужно привести в норму все её астрофизические параметры — так, чтобы получившиеся в итоге условия позволили человеку жить на ней без особых мучений. Норма при этом, как я уже писал ранее, относительно общего диапазона очень узкая, что удручает.

Главное препятствие — это, разумеется, масштаб. Фактически именно он разваливает все романтические мечты фантастов и сбивает их с небес в суровую реальность.

Которая таки да, бессердечная сука. Чуть ли не более жестокая, чем даже в случае с межзвёздными перелётами.

Гравитация.

Известно, что силу тяжести на планете определяют две вещи: её размер и средняя плотность. Ни с тем, ни с другим человек совладать сейчас не может даже гипотетически — если для, скажем, выравнивания оси вращения есть монструозные проекты вроде бомбардирования планеты астероидами, то относительно силы тяжести остаётся только сосать лапу. Проще найти новую планету, чем пытаться выкопать или досыпать негодную.

Вспоминая проекты терраформирования Марса, хочется задать их авторам логичный вопрос — ребята, а как вы там жить будете при 0,38g? Насколько быстро ваши дети станут смуглыми и золотоглазыми, только не такими красивыми, как у Брэдбери, а вытянутыми худыми существами, мало похожими на людей? Есть и ещё одно коварство низкой гравитации: такие люди не смогут вернуться на Землю без специальной аппаратуры и коронарных шунтов. Тянет задать логичный вопрос, а останутся ли они тогда людьми?

От гравитации зависит в том числе и плотность атмосферы, и как следствие уровень радиации на поверхности. В общем, тут всё просто — либо искать подходящую планету, либо строить Мир-Кольцо. Последний вариант КОЛЬЦО НЕСТАБИЛЬНО как по мне, нереален в рамках более-менее адекватных представлений о прочности материалов и вообще механике.

Температура.

Как несложно догадаться, она зависит от расстояния до звезды и её светимости. Существует понятие обитаемой зоны — промежутка, в котором температура на планете будет более-менее соответствовать земной, однако не всё так просто. Например, Венера находится от Солнца дальше, чем Меркурий, а температура на ней даже выше из-за очень плотной атмосферы. Поэтому свою роль тут играют ещё и другие параметры.

Как можно изменить среднюю температуру планеты? Лично я, когда продумывал процесс терраформирования Клэр из «Когнитивной симфонии», обнаружил только один более-менее приемлемый способ — это парниковый эффект. Венера такая горячая именно из-за него, и задача создать этот эффект вполне по силам человеку, хотя и потребует немало времени и сил. Естественно, речь не идёт о постройке множества заводов, которые выдували бы в атмосферу углекислый газ: на мой взгляд, куда эффективнее в этом плане будет генная инженерия. Засеять поля какими-нибудь грибками, которые гибнут при определённой концентрации нужного газа (СО2 или других), а до того работают живыми синтезаторами — это более чем осуществимо.

Что там у нас с Марсом? Его атмосфера почти целиком состоит из углекислого газа, однако на поверхности всё равно холодно из-за очевидной причины — давление там составляет всего 1 % от земного, и парниковый эффект минимален. Если же сделать нормальный плотный воздух, вполне возможно обогреть марсианские равнины до приемлемой температуры.

Если отринуть законы физики и включить воображение, появляются другие варианты. Например, охладить планету можно с помощью экрана, установленного в точке Лагранжа между ней и звездой. Точка Лагранжа — это место, где тело будет находиться в равновесии относительно всей системы. Однако просто повесить экран туда и забыть не выйдет — постепенно он будет улетать оттуда под действием возмущений со стороны остальных планет, так что потребуется постоянная корректировка.

Кроме того, при попытке задуматься, сколько же материала нужно для его постройки и какие требуют физико-механические характеристики, волосы встают дыбом. Ведь чем больше постройка, тем проще ей поломаться и тем меньше у неё собственная жёсткость. Стальная проволока сечением 1 мм и длиной 1 см достаточно жёсткая, однако та же проволока длиной 1 м очень легко сгибается. Другими словами, экран надо постоянно поддерживать в равновесии, предотвращая изгиб. Для этого потребуется огромное количество энергии — можно, конечно, превратить экран в огромную СЭС, но это не решит проблему полностью. Кроме того, это не слишком-то очевидно, но эффективность фотоэлементов СЭС падает с повышением температуры. А на орбите нашего солнечного экрана будет очень жарко.

А вот Венера не сильно нуждается в охлаждении. Средняя температура атмосферы Земли — всего 15 С, средняя же температура терраформированной Венеры — 26 С. Скорее всего, жить у экватора там не смог бы никто, но вот в умеренных поясах и выше — вполне. Конечно, для достижения такой температуры сперва надо заменить атмосферу на земную, но об этом позже.

Разогреть же планету, например, Марс, можно с помощью астероидов. Но тут возникает множество нюансов, например, сопутствующий ущерб. Астероид диаметром всего 9 м высвободит энергию, эквивалентную примерно 400 килотоннам тротила, или восьми Хиросимам, а вот нагрев от такого удара будет не очень велик. Как вариант, можно использовать ледяные астероиды, благо что мы одновременно решаем задачу доставки воды и создаём парниковый эффект с помощью водяного пара — однако проблема тут та же, нагрев слабый, а разрушений много. Кроме того, большие астроиды надо как-то раскалывать на куски не больше 50 метров в диаметре.

Более реалистичный вариант возможен при наличии на планете залежей гидратов, то есть соединений с водой. Термоядерные взрывы в этих местах приведут к испарению воды и созданию всё того же парникового эффекта. Сколько времени займёт разогрев?

Много. Очень много. Но другого мы как бы и не ждали.

Продолжительность дня и ночи.

Если не вдаваться в чистую фантастику вроде бомбардирования планеты астероидами (что вполне может привести к превращению её в венерианское пекло), то изменить длительность суток никак нельзя.

Однако можно уменьшить негативные эффекты от слишком медленного вращения вокруг своей оси. Например, моя Клэр — спутник газового гиганта и находится в приливном захвате относительно него, а значит, её сутки равны сидерическому периоду, «году» — в моём случае это примерно 14 дней. Само собой разумеется, что за такой долгий день Клэр будет перегреваться, а за долгую ночь — замерзать. Этот эффект будет сглажен перемещением воздушных масс, но всё же останется.

За решением стоит опять обратиться к Венере. Её сутки равны 246 дням, что даже длиннее её же года, однако разница температур между дневной и ночной стороной составляет всего 4 градуса — в основном потому, что солнцу тяжело светить сквозь облака из серной кислоты и находящийся в сверхкритическом состоянии при 90 атмосферах углекислый газ. Понятное дело, при средней температуре в 467 С вам в случае попадания на Венеру будет глубоко пофиг, жарче там на четыре градуса или нет, однако в случае Клэр умеренный парниковый эффект позволяет сгладить температурные колебания и улучшить условия жизни. Правда, для этой цели пришлось включить демиурга и отнести её дальше от звезды (изначально она располагалась на расстоянии 2,77 астрономических единиц от Проциона — тогда Клэр получала бы столько же тепла и света, сколько и Земля). Ну да чего только не сделаешь ради искусства.

Но вы следите за руками, да? Влиять на большинство астрофизических параметров планеты практически невозможно, если мы говорим о более-менее реалистичных проектах. В воображении — сколько угодно.

В воображении можно всё-таки включить Разрушителя и обрушить на ту же Венеру дождь из астероидов, каждый под точно заданным углом. Тогда планета раскрутится и всем станет хорошо. Правда, остывать после этого Венера будет очень долго, её кора будет разрушена, но это так, детали. Другая, ещё более прозаическая причина — таких астероидов потребуется очень много, и энергозатраты на этот проект выходят за рамки фантастики.

Магнитное поле и радиация.

Доподлинно неизвестно, есть ли зависимость между длиной суток и силой магнитного поля — у нас тупо нет статистики. У Венеры, например, поля нет, но его нет и у Марса, хотя его сутки сравнимы с земными. В случае с Клэр я прикрыл её магнитосферой газового гиганта, однако если обратиться к Марсу, там всё несколько сложнее. С одной стороны, отсутствие магнитного поля не сильно повредит живущим на поверхности людишкам: нужна лишь плотная атмосфера, которая и вносит основной вклад в защиту от радиации. С другой — магнитное поле защищает эту атмосферу, улавливая тяжёлые частицы и образуя радиационные пояса: например, на Венере из-за его отсутствия водяной пар расщепляется, а получающийся в результате лёгкий водород улетает в космос. Процесс этот, конечно, занимает не одну тысячу лет, но он всё же присутствует.

Во всяком случае, это не та беда, ради которой стоит ломать голову в первую очередь.

Атмосфера.

Предположим, мы всё-таки нашли планету с подходящими гравитацией температурой, магнитным полем, длительностью суток — может, проще таки найти другую, где ещё и атмосфера нормальная? Ну ладно, положим, все уже заняты и целесообразно всё-таки переделать эту. Вот и вопрос, как?

Легче всего эту задачу оказалось решить от обратного — то есть не определить, как из атмосферы планеты N сделать земную, а понять, какие вообще типы атмосфер пригодны для переработки.

Ответ, я думаю, вы знаете: почти никакие.

Что нужно получить в конце процесса? Нормальный состав земного воздуха: 21 % кислорода, 78 % азота, остальное — углекислый газ и всякие примеси, давление — одна атмосфера. Теоретически кислорода может быть и больше, но это уже детали. Его ещё надо откуда-то взять.

Первое, что приходит на ум — разумеется, фотосинтез. Причём наиболее эффективны в этом плане вовсе не «зелёные лёгкие планеты», то есть деревья, а хлорелла — одноклеточные водоросли. Для процесса ей нужна вода, углекислый газ и свет. Тогда задача переходит уже в чисто инженерную плоскость: нужно вооружиться генной инженерией и вылепить специальный вид хлореллы, неприхотливый, быстро размножающийся, эффективно выделяющий кислород — и начать засевать им планету. Если воды мало, для тех же целей можно использовать отдельные виды архей — бесхлорофильный фотосинтез менее эффективен, но не требует воды.

Собственно, больше на ум не приходит ничего. Другие способы получения кислорода требуют специфических соединений вроде пероксида натрия, и для проекта в масштабах планеты непригодны.

Как следствие — если в атмосфере планеты нет углекислого газа, насытить её кислородом будет ну очень трудно. Можно сказать, невозможно. Спасает разве только то, что всё-таки именно из него состоят атмосферы планет земной группы, в том числе земная несколько миллиардов лет назад. Думается, что экзопланеты последуют этому правилу.

Остальное зависит от состава атмосферы конкретной планеты. Например, аммиак можно разлагать на азот и воду, сам азот не трогать. Однако так или иначе кардинально изменить атмосферу очень трудно, читай — невозможно. Например, что делать с венерианской атмосферой? Даже если она остынет, потребуется откуда-то взять азот или гелий. Химическим преобразованием с помощью биологических процессов можно сделать многое, но не всё.

В конечном итоге я пришёл к газовой смеси из азота, углекислого газа, небольшого количества кислорода, метана и аммиака. Других вариаций, собственно, особо и не видно-то. Да и эта смотрится слишком уж подозрительно. Знаете, почему? Внезапная догадка заставила меня влезть в гугл — и таки да, примерно такой же газовый состав имела атмосфера молодой Земли.

Такие дела.

И ведь всё это касается чистого превращения одной атмосферы в другую. Если, как на Марсе, её тупо мало, проблема оказывается куда серьёзнее. Например, там нужно не просто преобразовать газы, но откуда-то их взять — четыре квинтиллиона килограмм в случае Красной планеты. Четыре квинтиллиона — это 4 000 000 000 000 000 000. Вопрос риторический.

Один из вариантов решения проблемы хотя бы локально — это создание атмосферных стаканов. То есть берётся самое глубокое место на планете, выкапывается ещё глубже, и там-то и живут люди. Более того, будут образовываться кислородные оазисы, из которых живительный газ распространяется в остальную атмосферу с помощью диффузии. Теоретически это реально, хотя масштабы работ, разумеется, по-прежнему циклопические.

Но где наша не пропадала.

Вода.

Если на планете воды примерно как на Марсе, то есть кот наплакал, у нас большие проблемы. Вариантов водоснабжения имеется два: либо получить воду химическим путём с помощью наших многострадальных грибков или бактерий, либо привезти её из космоса.

Однако если мы говорим о фантастике, то тут вопрос в том, что пишет автор. Если производственный роман, то эти детали, несомненно, важны. А если рассказ о конфликте интересов, как Джек Вэнс в рассказе «Ничья планета», то уже не очень.

Может показаться, что вариант с доставкой воды извне более реалистичен, но это только на первый взгляд (в общем-то, на первый взгляд и химический синтез тоже вполне реализуем). В принципе, теоретически возможно установить двигатели прямо на каком-нибудь ледяном астероиде и с помощью коррекции орбиты вывести его к нужной нам планете. Однако дальше возникает вопрос, как слить эту воду на поверхность. Просто бухнуть астероид вниз — не слишком хорошая мысль: удар такой мощи причинит чудовищные разрушения, а водяной пар улетит в атмосферу и добавится к парниковому эффекту. Можно, разумеется, совместить приятное с полезным, но в любом случае стоит разрезать астероид на куски помельче, что является далеко не тривиальной задачей.

Вариант, впрочем, не самый худший.

А что с химическим синтезом? В клетках расселённых на планете существ может происходить следующее:

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O

2CH₄ + H₂O + O₂ = 5H₂ + CO + CO₂

4H₂ + CO₂ = CH₄ + 2H₂O

На выходе получается вода, немного водорода, углекислого и угарного газа. Угарный газ можно сразу окислять:

2CO + O₂ = 2CO₂

На всё это тратится много энергии, вода и кислород участвуют в цикле, но в конечном итоге идёт постоянный прирост.

Однако дьявол кроется в цифрах. Масса атмосферы Земли — примерно 5,1е18 кг, из них 23 % — кислород. Масса гидросферы Земли — примерно 1,4е21 кг, однако немалая её часть — это глубины океана, без которых вполне можно обойтись. Если сделать на это поправку и снизить необходимое количество воды до 2,55е19 кг (это примерно равносильно покрытию 10 % поверхности Земли со средней глубиной в 300 метров), выяснится, что в воду придётся переработать весь кислород, метан и водород в атмосфере, оставив планету без газовой оболочки вообще, причём даже этого количества всё равно не хватит и на пятую часть наших океанов.

В результате остаётся только включить демиурга и написать, что на планете уже имеется незначительное количество воды — хотя бы 8-10 % от земной. Для существования цивилизации хватит. Да и реальности не особо противоречит.

Биосфера.

На фоне всего вышеперечисленного задача создания биосферы выглядит почти что элементарной. Но если вы надеялись быстро высадить деревья, остыньте. Грунт нашей безжизненной планеты ещё надо превратить в почву, то есть высадить в него микроорганизмы и хорошенько удобрить, чтобы будущие деревья не померли без питания. Потом можно запустить зверей, насекомых, грибов и так далее, причём потребуется тщательно просчитать экологию всего этого зоопарка и следить, чтобы не было как в Австралии, где законы сейчас вообще запрещают ввозить в страну любую живность без разрешения. Всё потому, что австралийцы не раз уже обжигались на всяких кроликах — экосистема их изолированного материка работает сама по себе, и внешний фактор легко может её нарушить. Так и тут.

Мало того, многое ещё зависит от степени ядовитости бывшего состояния нашей планеты. Например, в грунте Марса были обнаружены перхлораты, которые уничтожили бы картошку Мэтта Дэймона, оставив его без еды. А всякие кислоты, щёлочи, ядовитые газы и тому подобное ещё долго будут радовать животных своими эффектами.

Под куполом.

Альтернативный вариант, гораздо более реалистичный, чем почти всё вышеописанное — это не менять планету, а построить на ней поселения с собственной замкнутой средой. Естественно, определённые параметры — гравитация, например — всё равно должны быть подходящими для человека, однако найти планету с приемлемой силой тяжести несравненно проще, чем найти таковую со всеми нужными параметрами.

Преимущества такого подхода очевидны. Создать нужные условия в объёме 100–200 кубических километров куда проще, чем в объёме целой планеты. Это ликвидирует главное препятствие, упомянутое выше — то есть масштаб. Правда, точно так же снижается и вероятная экологическая ниша: в купола миллиарды человек не расселить. Но это уже вопрос цели, а не методов.

Итак, предположим, мы нашли на какой-нибудь планете крупные залежи хреноптаниума. Настолько крупные, а главное, настолько уникальные, что даже меланж по сравнению с хреноптаниумом — какашка (впрочем, он ведь и есть…). И их добыча в условиях враждебной среды — рентабельна. Ну или просто кучка изгоев угнала Звезду смерти и решила скрыться от бывших врагов на необитаемой планете. Варианты есть разные. Как им обустроить родной дом?

Если условия на планете не настолько адские, как на Венере, то решение первой задачи — изоляции от внешнего мира — оказывается не таким уж сложным. Автоматическим системам глубоко пофиг, из углекислого газа там атмосфера или нет, лишь бы она не была сильно агрессивной и не разъедала их структуры. Работать в атмосфере из фтора как-то некомфортно, согласитесь. Что до купола, то возникает очевидный вопрос о его размерах: возможности конструкционных материалов небезграничны. Наиболее эффективной структурой предполагается этакий потолок, опирающийся на мощные колонны, а лучше — сразу на жилые здания, которые этими колоннами и выступают. Покрыть этим целый город вполне возможно, при условии наличия рядом сырья, разумеется, и заводов по производству стекла и стали.