Колонизация Титана
Колонизация Титана — гипотетический процесс технологического освоения и дальнейшего заселения поверхности спутника Сатурна Титана людьми. В настоящее время идеи колонизации Титана не реализованы и представляют собой теоретический интерес.
Предпосылки колонизации ТитанаПравить
Практической ценности колонизация Титана в настоящее время не имеет, и рассматривается исключительно с точки зрения научного интереса. В значительной степени этот интерес был «подогрет» успехом миссии «Кассини-Гюйгенс» и целым рядом научных данных об этом необыкновенном небесном теле. При рассмотрении Титана в качестве предполагаемого объекта для колонизации его людьми, на первый план выходят противоречивые обстоятельства: с одной стороны Титан весьма схож с Землёй по ряду признаков в составе своей атмосферы и обилием углеводородного сырья на своей поверхности, а с другой стороны стоимость полётов к этому небесному телу чрезвычайно высока (миссия «Кассини-Гюйгенс» обошлась 3,3 млрд.долл США) даже для отправки небольших исследовательских аппаратов. Предполагается что в будущем при существенном истощении запасов углеводородного сырья на Земле, и соответствующем росте цен, перспективы добычи углеводородов на Титане будут экономически оправданы и это послужит основным стимулом для его колонизации.
Трудности колонизации ТитанаПравить
Титан как объект колонизации представляет собой чрезвычайно удалённое от Земли небесное тело. Современные ракетные технологии позволяют организовать путешествие к его поверхности обитаемого космического корабля и осуществить не только высадку экипажа, но и возвращение. Такая экспедиция обойдётся чрезвычайно дорого (свыше 1 трлн. долл США), и при рассмотрении будущего посещения Титана не только людьми, но и при рассмотрении начала его колонизации должны быть применены совершенно новые технологии чем те, что предполагается применить к Марсу или Луне. Прежде всего технологии доставки к Титану грузов должны включать в себя безусловное оснащение кораблей ядерными энергетическими установками, как для бортового энергопитания, так и ядерными ракетными двигателями. В настоящее время такие технологии в не вполне отработанном виде уже существуют на Земле. Наиболее приемлемыми двигателями для кораблей отправляемых к Титану могут быть — Газофазный ядерный реактивный двигатель, и Термоядерный ракетный двигатель. Одним из преимуществ местоположения Титана является то, что ввиду близости Сатурна могут осуществляться необходимые при маневрировании скоростных кораблей пертурбационные манёвры, и соответственно разгон и торможение тяжёлых танкеров с углеводородами могут быть произведены с меньшими затратами энергии.
Орбитальная базаПравить
Орбитальная база на орбите искусственного спутника Титана должна будет включать в свои функции:
- Ретрансляцию радиосвязи: Титан-орбитальный ретранслятор-Земля
- Изучение и наблюдение за поверхностью и атмосферой Титана с помощью инфракрасной оптики.
- Приём грузов с поверхности Титана и отправку к Титану или на Землю.
В качестве орбитальной базы может выступать одна-две крупные орбитальные станции и группировка специализированных спутников.
Промышленная база на поверхностиПравить
Промышленная база на поверхности Титана в зависимости от специфики освоения его полезных ископаемых может иметь различную структуру. На сегодняшний день Титан известен своими колоссальными запасами углеводородного сырья, и предположительно перспективен как источник больших количеств дейтерия и вероятно гелия-3. В этой связи промышленность колоний на Титане может иметь добывающую спецификацию по углеводородам и термоядерному топливу. Учитывая что первая космическая скорость у поверхности Титана мала, вероятно добыча углеводородного сырья может быть произведена с помощью так называемого «космического лифта» — трубопроводов. Вполне вероятно что высокомолекулярные соединения имеющиеся на поверхности Титана смогут послужить хорошим сырьём для производства всевозможных ценных продуктов органического синтеза экспортируемых во внутреннюю часть солнечной системы.
Источники энергии колоний на ТитанеПравить
Первым источником энергии колоний на Титане с высокой степенью вероятности может стать именно деление ядер урана или плутония, а в дальнейшем и термоядерная энергетика. С другой стороны предполагается наличие в этановых морях и океанах гигантских запасов ацетилена и в меньшей степени других ацетиленовых углеводородов. Считается что ацетилен был образован на Титане в результате длительного фотолиза атмосферного метана, и его последующего накопления в придонных областях его морей и океанов. Несмотря на малое количество поступающей солнечной энергии, процессы фотолиза происходили по меньшей мере 4-4,5 миллиарда лет, и общее количество ацетилена достигло огромной величины. Чем же так интересен ацетилен как источник энергии? Оказывается это вещество эндотермично, то есть для его образования необходима затрата энергии. Один килограмм ацетилена при своём распаде на углерод и водород выделяет около 2070 ккал, и учитывая его гигантские запасы может послужить мощным источником энергии для промышленности колоний на Титане. Помимо прямого разложения ацетилена в специальных реакторах, он может быть разложен с выделением энергии обменными реакциями с метаном или водородом. В перспективе ацетилен может быть применён как своеобразное топливо для наземного и авиационного транспорта колоний. Также представляет интерес вероятное наличие в осадочных породах Титана и других высокомолекулярных соединений с накопленной энергией. Ввиду того что атмосфера Титана содержит азот, в результате длительного фотолиза смесей азота с углеводородами могли образоваться такие вещества как дициан, диацетилен, синильная кислота и цианоуглероды. Эти вещества подобно ацетилену эндотермичны, и могут найти применение для выработки энергии, производства взрывчатых веществ и в химическом синтезе титанианских поселений. Вероятно что вырабатываемый промышленностью Титана водород мог бы с успехом использоваться в качестве рабочего тела энергетических установок, а наличие больших количеств аргона в атмосфере Титана могло бы представлять альтернативу водороду, так как природные условия на Титане позволили бы аргону играть роль инертного рабочего тела в турбоагрегатах с высоким КПД.
Строительство и металлургияПравить
Титан в следствие своей удалённости от Солнца представляет собой место, на котором господствуют сверхнизкие температуры. Это обстоятельство представляет собой не только трудность для освоения, но и определённое технологическое приемущество. Так например водный лёд на поверхности Титана способен послужить главным конструкционным материалом для всевозможных построек инфраструктуры колонии. Прочность льда при температуре −180 °C достигает прочности конструкционной стали, а малая величина ускорения свободного падения позволяет создавать из ледяных блоков и отливок высокие и прочные сооружения. Например из льда с помощью литья или многослойной наморозки могут быть изготовлены трубопроводы самой разнообразной формы и размеров, в том числе и с введением армирующих добавок. Помимо льда, для надёжного функционирования промышленности титанианских поселений, необходимо развитие производства металлов и углеродных конструкционных материалов. В случае развития металлургии, первостепенную важность играет наличие на Титане достаточно крупных месторождений металлических руд, но вопрос наличия таких руд в настоящее время является открытым. В тоже время высоковероятно наличие алюмосиликатов железа на Титане, и в случае их разработки металлургическая промышленность Титана может быть обеспечена по меньшей мере алюминием и железом. Очень благоприятным фактором для развития металлургии на Титане является наличие гигантских количеств естественных природных восстановителей — углеводородов. Также на Титане может быть развито крупномасштабное производство сверхлёгких и сверхпрочных композиционных материалов на основе углеродных волокон, тем более что запасы углерода в составе углеводородов как в атмосфере, так и в морях Титана практически неисчерпаемы. Вероятно что именно углеродноволоконные композиты смогут стать наиболее массовым видом выпускаемых промышленно конструкционных материалов на Титане.
ТранспортПравить
Развитие колонизации Титана и его энергетики, потребует налаживания крупной транспортной сети. Титан обладает не только мощной и плотной атмосферой, но и большим количеством крупных морей и озёр, что предопределяет возможности для развития воздушного (атмосферного) и морского транспорта. Воздушные шары и дирижабли, наполняемые водородом и снабжаемые разного рода двигателями, могут быть одним из основных видов транспортной инфраструктуры, а морской транспорт может быть удобно использован для разного рода перевозок руд. Толщина атмосферы Титана настолько велика, что в сочетании с небольшим ускорением свободного падения позволяет аппаратам легче воздуха поднимать грузы на большую высоту (свыше 100 км). Вероятно также и развитие крупной сети трубопроводов для транспортировки углеводородов.
Антропогенное влияние на природные условия ТитанаПравить
Такое влияние в настоящее время труднопредсказуемо, но очевидно что крупная промышленная разработка полезных ископаемых на Титане и мощная энергетика, окажут глобальное воздействие на его природные условия. Масштабы добычи сырья на этом небесном теле в настоящее время труднопредсказуемы, и весьма вероятно что они будут велики. Соответственно велики будут и масштабы энергетки, а значит и количество сбрасываемого тепла в атмосферу Титана. В случае организации на Титане энергетической базы сравнимой с нынешним энергопотреблением на Земле, объёмы тепловой энергии позволят всего за несколько сотен лет разогреть атмосферу Титана на десятки градусов, и резко изменить её динамику и процессы. Предполагается что вывоз углеводородов с Титана, и конверсионное разложение запасов ацетилена с метаном в больших масштабах, позволят увеличить в некоторой степени прозрачность его атмосферы и усилить поглощение скудного солнечного тепла. С другой стороны, на столь значительном расстоянии от Солнца его лучи не могут рассматриваться как основной источник тепловой энергии на поверхности небесных тел, и вполне возможно, что существующее состояние атмосферы Титана создает своего рода «антипарниковый эффект», что в сочетании с вулканической активностью и обеспечивает существующий ныне температурный режим. В случае увеличения прозрачности атмосферы Титана с высокой вероятностью приведет к нагреванию поверхности спутника.