Как выжить на Марсе Зубрин Роберт

Если вы живете в Нью-Плимуте или его окрестностях, лучше всего заниматься своим сомнительным бизнесом и на полученные дивиденды приобретать необходимые вещи. Но если вы хотите стать частью новых поселений и богатой разными возможностями марсианской саванны, вам понадобятся все навыки первопроходца. Сухопутный транспорт, который может преодолевать большие расстояния, на Марсе очень дорог. А получение прямых поставок с Земли непосредственно на месте приземления возможно только в космопортах Нью-Плимута, Цандерграда или Тайкоцзина и только для Правления Марса. Более того, если управляющий грузовыми перевозками Союз сестер поймет, что вы пользуетесь его услугами по нужде, а не просто так (ибо бюрократы Правления дают разрешение на официальные перевозки и жаждут еще больше ваших крови и денег), он взвинтит свои цены до небес. Поэтому, если желаете подвизаться пионером Красной планеты и не жертвовать все свои кровно заработанные денежные знаки подобным типам, нужно уметь делать все самостоятельно. И в этой главе я вас научу как.

Топливо

Помимо кислорода, который система жизнеобеспечения вашего дома сама будет производить из атмосферы с помощью системы вода-газ, самым важным потребительским ресурсом для каждого пионера Марса служит топливо. Существуют несколько способов его изготовления.

Самое дешевое топливо на Красной планете — окись углерода, или угарный газ. Как мы уже знаем, CO — это побочный продукт реакции конверсии между водой и газом, с помощью которой все получают кислород для дыхания из атмосферного углекислого газа. Таким образом, окись углерода широко доступна и часто рассматривается как отход, но ее можно использовать и как топливо (в сочетании с кислородом) в двигателях внутреннего сгорания, турбогенераторах, ракетных двигателях или даже в топливных элементах, специально созданных для этой цели. Нужно сказать, тем не менее, что это топливо низкого качества, дающее гораздо меньше энергии на единицу своей массы, чем альтернативные варианты. Кроме того, его сложно хранить и оно ядовито. По этой причине никто из значительных фигур на Марсе не использует угарный газ — по крайней мере, не публично (кроме каких-то экстренных случаев), поскольку это может стать свидетельством финансовой несостоятельности или обычной жадности.

Гораздо более эффективным и все равно легким в производстве топливом является метан. Его можно создать с помощью углекислого газа и водорода в реакторе Сабатье. Последний похож на реактор для конверсии воды и газа — оба работают при температуре 400 °C и давлении в несколько бар. Разве что вместо медно-алюминиевого катализатора здесь нужен никель (дешево) или рутений с алюминием (надежно). При смене катализатора реактор вместо окиси углерода станет производить метан. (Если вы мне не веите, посмотрите уравнения реакций в конце главы.)

Теперь реакция метанации будет отдавать тепловую энергию, а вы при использовании реактора Сабатье можете отводить ее для своих нужд — включая вытягивание воды из реголита, приготовление еды и работу реакции конверсии воды и газа. В любом случае вы получаете метан (CH₄), который представляет собой отличное топливо — в 5,5 раза больше энергии на единицу массы, чем в угарном газе. И его вполне можно использовать без риска финансового позора. Кроме того, вы получаете воду. Ее можно обработать с помощью электролиза и выработать кислород и водород, которые отправляются обратно в реактор для поддержания процесса.

Единственное топливо, перебивающее метан по количеству энергии на единицу массы, — водород. Но чтобы сделать его жидким, нужно понизить его температуру до 20 кельвинов (20 градусов выше абсолютного нуля). Это гораздо сложнее, чем образование жидкого метана (115 К), кислорода (90 К) или даже угарного газа (80 К). Наконец, для этого процесса нужно много электричества и очень дорогое холодильное оборудование. Более того, если у вас получится — на свою голову, — это топливо будет иметь всего 1/14 плотности воды, и его нужно будет поместить в гигантский дорогущий контейнер. Только в нем огромные поверхности обеспечивают достаточную площадь для поддержания низкой температуры, чтобы ваш драгоценный водород никуда не испарился до того момента, когда он понадобится. Поэтому ни один человек с мозгами не использует водородное топливо — и даже НАСА от него отворачивается (кроме случаев самых дорогих и далеких космических экспедиций).

Метан очень хорош как ракетное топливо, поэтому именно его используют все корабли, покидающие космопорт Нью-Плимута и отправляющиеся с Марса на орбиту и с орбиты к Земле. Если вы когда-нибудь займетесь работой вдали от дома, то с его помощью сможете перепрыгнуть туда на своей межконтинентальной баллистической ракете. И даже будучи обычным исследователем, вам придется чем-то заправлять свои разведывательные беспилотники. Еще метан можно использовать в двигателях внутреннего сгорания или газотурбинных двигателях планетохода. Последний вариант особенно привлекателен, если для вашего бизнеса нужно средство передвижения более быстрое, чем машины представителей Правления.

Тем не менее для обычных наземных вездеходов предпочтительнее метанол-кислородные баки. Этому есть ряд причин, включая долгое время работы двигателя при использовании низкотемпературной системы питания, легкость работы с метанолом и переработку полученной в результате воды. Но самая главная состоит в огромных преимуществах, взаимодействии и дополнительной страховке, которую дает одинаковая для скафандра и планетохода система питания. Поэтому вы также должны знать, как синтезировать метанол (CH₃OH). Это можно сделать, наполнив реактор медно-цинковыми окисленными шариками, нагрев его до 250 °C и добавив угарный газ CO и водород при давлении 20 бар.

Соедините две молекулы водорода с одной молекулой угарного газа и получите метанол. В общем, идея такова. К несчастью, вся реакция на этом не заканчивается. Чтобы отправлять оставшиеся газы обратно в реактор снова и снова, пока все они не будут использованы, вам нужен насос рециркуляции. Но если вы озаботитесь обеспечением этого процесса, то без проблем получите весь метанол, необходимый для приведения в движение вашей машинки когда угодно.

Взрывчатые вещества

Если можно сделать топливо и окислитель, то можно изготовить и взрывчатое вещество, которое пригодится при добыче минералов, рытье ям или как потенциальный аргумент в судебной тяжбе. На Земле устойчивую взрывчатку делают, смешивая топливный порошок с твердым окислителем — например, с нитратом или перхлоратом. Химия синтеза последнего несколько сложна, поэтому на Марсе мы предпочитаем чистый кислород в виде сжатого газа или в жидкой форме сразу смешивать с топливом. Так, можно наполнить бутылку, выдерживающую давление в 360 бар, кислородом под давлением в 240 бар и метаном — в 120 бар — и сделать отличную бомбу. Лучших результатов можно добиться, если использовать жидкие кислород и метан (смешанные в пропорции 2:1 моль или 4:1 по массе): получив преимущество из-за высокой плотности жидкой фазы, в бутылку того же размера можно «упаковать» в три раза больше взрывчатого вещества. Такие метан-кислородные криобомбы дают вдвое больше мощности на единицу массы, чем тротил. Однако они не используются на Земле, поскольку нестабильны и могут быть задействованы малейшим движением или искрой (как и все системы со сжатым газом), и потому нянечки родной планеты находят их неприемлемыми.

Обратите внимание: издательство Random House Inc., а также все его дочерние предприятия, подконтрольные компании, посредники или правопреемники не рекомендуют создание или использование метан-кислородных взрывчатых веществ на газообразной или жидкой основе на любой планете и при любых обстоятельствах и не несут ответственность за последствия, причиненные любому читателю или читателем этой книги.

Тем не менее эта проблема легко решается применением двухкамерной системы, в которой каждый из реагентов до момента использования содержится в отдельном контейнере, после чего открывается клапан и происходит смешивание веществ. Только после этого система становится снаряженной и очень опасной. Но это ненадолго, потому что после смешивания она взрывается. Что может быть безопаснее?

Пластик

Согласно старой и мудрой поговорке, «Под одеждой мы все голые» — именно поэтому нам нужно ее носить. Хотя на Земле еще остались отдельные эксцентричные личности, как варвары, предпочитающие заворачиваться в части кожного покрова других живых существ, на Марсе почти вся одежда сделана с использованием цивилизованных синтетических технологий. Пластик также нужен для создания мебели, спального места, стола, мусорных корзин, контейнеров для хранения, легких запчастей и сотен других полезных предметов. Так что, если вы не простофиля, вынужденный выкидывать уйму денег на импортируемое нижнее белье, сумки и стулья или не хотите жить обнаженным жлобом на полу немеблированного замусоренного отсека, то должны уметь синтезировать пластик.

Самые важные пластмассы, которые должен уметь делать пионер, — это полиэтилен и полипропилен. Первый нужен для большинства обычных вещей, включая мусорные пакеты, пластиковые контейнеры и низкопрочные детали. Для более качественного оборудования и хороших синтетических тканей лучше использовать второй. Обе пластмассы создаются с помощью одной и той же базовой химической технологии.

Начнем с реакции метанола с самим собой для получения диметилэфира: химическая формула — (CH₃)₂O, но мы зовем его просто ДМЭ.

Реакция создания ДМЭ высвобождает некоторое количество энергии, но от нее можно легко избавиться с помощью реактора с температурой 400 °C и давлением 1 бар, наполненного дешевым гамма-глиноземом. Готовый ДМЭ достаточно полезен и сам по себе, поскольку может стать отличным полностью сгорающим дизельным топливом, которое, в отличие от земных нефтехимических или биодизельных вариантов, не замерзает при марсианских температурах. Тем не менее сейчас нас интересует пластик, поэтому продолжим. Следующий шаг — скормить ДМЭ следующему реактору, заполненному обычным цеолитным катализатором ZSM5 (катализатор, запатентованный компанией Mobil). При температуре 400–450 °C и давлении 1–2 бара можно превратить ДМЭ в этилен (C₂H₄ при низком давлении) или пропилен (C₃H₆ при высоком). Если далее нагревать любое из этих веществ при высоком давлении, они полимеризуются и примут вид полиэтилена или полипропилена соответственно.

Готовый пластик можно заставить принять какую угодно форму, сделать из него нити и выткать ткань любого стиля и цвета. (Я рекомендую буро-красный, потому что он совпадает с цветом пыли и не такой маркий). Зачем платить другим за те вещи, которые можно легко сделать дома?

Кирпичи икерамика

Хотя почти все новые поселения начали использовать готовые жилые блоки, рано или поздно вы захотите расширить свои владения и построить новые здания. Для этих целей вам нужны искусственные строительные материалы. На Марсе, как и в безлесых районах Земли вот уже 5000 лет, самым простым для производства является кирпич.

Сделать его легко. Все, что нужно, это хорошо утрамбовать почву или пыль, увлажнить, поместить в форму под низким давлением и запечь. В магазине S&R вам попытаются продать красивую высокотемпературную электрическую обжигательную печь, но она не нужна. Прекрасные кирпичи можно делать и в 300градусной духовке, питаемой дешевыми солнечными отражателями. Если вам нужны крепкие кирпичи, смешайте почву с нитями ткани от старого парашюта. Их можно купить почти за бесценок в портовых синдикатах, обративших на всеобщее благо свою способность находить посадочные парашюты быстрее Правления Марса. Если вам на самом деле нужна дополнительная прочность обожженных при 900 °C кирпичей, обратитесь в Союз сестер: у него есть возможность поместить материал под систему отвода тепла ядерного реактора Нью-Плимута. Получившаяся продукция обладает прекрасными строительными качествами, но слегка радиоактивна.

(Обратите внимание: люди, управляющие этим бизнесом, постоянно нуждаются в сотрудниках и в агрессивной манере предлагают новым иммигрантам поработать на них. Не соглашайтесь.)

На Марсе широко встречается гипс — минералогическая форма сульфата кальция. Это хорошо, ибо для того, чтобы получить известь, нужно просто прокалить гипс. А если у вас есть известь, ее можно смешать с почвой мелкого помола и сделать портландский цемент — такого же отличного качества, как и у известного земного производителя.

Если ваше строение не будет отапливаться, можно сделать очень крепкие блоки, просто увлажнив землю и дав ей замерзнуть в форме. Такие вечные ледники могут быть скреплены друг с другом при помощи «водного» цемента, который заморозит их вместе намертво. Это очень простой и дешевый способ постройки зданий — но если их хоть раз обогреть, они превратятся в кучу грязи. Поэтому если вы надумаете покупать кирпичи, убедитесь, что они не являются чем-то подобным. Впрочем, такая технология может быть полезной для постройки домов на продажу.

Есть еще один важный момент при постройке зданий из кирпича, даже из наиболее обожженного. Кирпич крепок только при сжатии, но у него практически нет прочности на растяжение. Другими словами, в отличие от стали, которая в состоянии выдерживать нагрузку тяжелыми предметами и сопротивляться сильному растяжению, кирпич может только первое, но не второе. Новички обычно упускают эту тонкость из виду и думают о кирпичах, как о «крепком» строительном материале. Он крепок на Земле, потому что там домам не приходится сопротивляться силе, пытающейся растянуть их изнутри. Но на Марсе из-за внутреннего воздушного давления со зданиями, стоящими вне купола, такое происходит. И если вы попытаетесь создать атмосферу в доме из неармированного кирпича, он просто взорвется. Вам как владельцу помещения это может быть неприятно. Поэтому усвойте урок: кирпичные конструкции нужно держать под давлением. Самый дешевый способ это реализовать — завалить их сверху грязью, используя почву в качестве наружного пресса для кирпичных стен. Так вы нейтрализуете воздушное давление на них изнутри. Чтобы противостоять стандартной домашней атмосфере на Марсе (340 миллибар), нужен слой грязи толщиной 2,473 метра. Конечно, плотность почвы не везде одинакова, поэтому насыпьте побольше — для уверенности.

Глинистые породы на Марсе есть везде, поэтому производство керамики доступно с помощью непосредственно той же техники, что известна на Земле со времен неолита. Поскольку ее создание настолько просто, именно глиняные сосуды широко использовались первыми поселенцами в Нью-Плимуте. Позже в качестве ежедневной посуды их заменили более прочными пластиковыми, металлическими или стеклянными изделиями. Тем не менее многие находят навыки гончарного мастерства крайне полезными, поскольку предметы своего собственного производства всегда можно выдать бюрократам Правления или официальным лицам НАСА за настоящий антиквариат — и получить с этого свою выгоду. (Для протокола: я против продажи дешевых подделок туристам, поскольку это подрывает рынок. Ради благополучия всего сообщества необходимо, чтобы все участники этого бизнеса скрупулезно поддерживали высокие стандарты правдоподобности и оценивали свой товар соответственно.)

Стекло

Самый распространенный материал на Марсе — диоксид кремния, SiO₂. Составляя почти 40 % обычной марсианской почвы по весу, он является основным компонентом стекла, которое можно, таким образом, изготовить с помощью технологии плавления песка, уже много лет эксплуатируемой на Земле. К несчастью для стеклодувов, вторая наиболее часто встречающаяся составляющая нашей почвы (около 17 %) — окись железа, Fe₂O₃, также присутствует и в пыли. Этот факт создает проблему, потому что вам нужно чистое стекло. Значит, песок для сырья должен быть хотя бы относительно очищен от железа. Найти такой песок на Марсе сложно. (Но не огорчайтесь: на Луне вообще нет песка. Те идиоты, которые там поселились, имеют дело только с раздробленным камнем.)

Если вы хотите производить оптическое стекло на Марсе, есть два варианта: провести серьезные исследовательские работы на предмет поиска залежей кварца для получения чистого сырья или же удалить окись железа из обычной почвы. Последнее можно сделать довольно дешево — обработав окись железа горячим угарным газом, отходом реактора конверсии. Два вещества в результате этой реакции произведут на свет железо и двуокись углерода, после чего можно удалить первое с помощью магнита. Это трудоемкий процесс, но железо можно сберечь для других целей — например, для создания стали, о чем я поведаю вам уже скоро. (Если производство стали вас не интересует, подумайте о простом заимствовании некоторого количества лишнего освобожденного от железа материала в литейной Правления Марса в Нью-Плимуте. Тамошние бюрократы до сих пор не поняли, что эти отходы могут быть хорошим сырьем для производства стекла в городских масштабах и оставляют их без присмотра.)

Конечно, не всякое полезное стекло должно быть чистым. Например, красный оттенок готового продукта не повредит, если вам нужно стекловолокно или другой стекловидный строительный материал. Поэтому, если замахнетесь на оптическое стекло, убедитесь, что оно вам действительно нужно или вы продадите его по хорошей цене — чтобы не тратить впустую силы и ресурсы там, где можно обойтись продуктом низкого качества.

Металлы

Способность производить металлы — основополагающая для любой технологической цивилизации, поэтому вы обязательно должны уметь это делать. К счастью, в этом плане Марс гораздо богаче Земли, поэтому проблем с обеспечением своего хозяйства любым металлом не будет.

Сталь

Как я уже говорил, самый распространенный промышленный металл на Марсе — железо. Первостепенно используемая коммерческая железная руда на Земле — это гематит (Fe₂O₃). Этот материал так часто встречается на Марсе, что дал Красной планете свой цвет и, соответственно, имя. Земляне знают, как превратить гематит в чистое железо, еще со времен Троянской войны. Есть, по крайней мере, два отличных способа сделать то же самое на Марсе. В первом, о котором я упоминал ранее, отработанный реактором оксид углерода вырывает кислород из гематита, благодаря чему получаются металлическое железо и углекислый газ. Во втором подходе для реакции с гематитом используется водород, в результате чего получается железо и вода.

Ое эти реакции энергетически почти нейтральны, то есть после начального нагрева реактора для поддержания процесса электричество не требуется. Если вы выберете способ с водородом, то в слив нужно добавить конденсатор, чтобы собрать воду. Таким образом, для создания необходимого для реакции водорода можно проводить электролиз одной и той же воды снова и снова, а единственным расходуемым материалом будет гематит. На Марсе широко встречаются уголь, марганец, фосфор и кремний — четыре основных легирующих компонента стали. Так же, как и специальные компоненты — хром, никель и ванадий. Поэтому после получения железа можно легко сплавить его с соответствующим количеством этих элементов и получить практически любой вид углеродистой или нержавеющей стали.

Угарный газ, как я его люблю! Земные бюрократы в Правлении Марса возражают против него из-за его ядовитости, но, согласно их утверждению, ядовито все. А суть дела в том, что отходы работы реактора конверсии в виде угарного газа позволяют вам выполнять различные виды металлического литья при низкой температуре, что на Земле в принципе невозможно. Например, можно взять угарный газ и соединить его с железом при температуре 110 °C и получить текучий при комнатной температуре карбонил железа Fe(CO)₅. Далее берем его, заливаем в форму и нагреваем до 200 °C, что приведет к его разложению. После этого в форме останется очень крепкое чистое железо, а угарный газ снова высвободится для дальнейшего использования. Еще железо можно сложить слоями, разлагая карбониловый пар. Это позволит создавать полые фигуры любой сложной формы.

Можно синтезировать похожие карбонилы, соединяя угарный газ с никелем, хромом, осмием, иридием, рутением, рением, кобальтом или вольфрамом. Поскольку каждый из них разлагается при несильно различающихся условиях, можно взять смесь металкарбонилов и легко разделить ее на составные части последовательным разложением — по одному металлу за раз.

На Земле есть законы, делающие такой вид продвинутой металлургии почти невозможным на практике, ибо угарный газ и металлические карбонилы вроде бы ядовиты. Но кому какое дело? Просто не вдыхайте эти вещества.

Алюминий

На Земле вторым по популярности металлом после стали является алюминий. На Марсе он встречается довольно часто, составляя примерно 4 % поверхности планеты по весу. К сожалению, как и на Земле, алюминий обычно встречается в виде жесткой окиси или, как его еще называют, глинозема (Al₂O₃). Чтобы вычленить алюминий из оксида на Земле его растворяют в жидком криолите (фтористый алюминий) при температуре 1000 °C и затем электролизируют с помощью угольных электродов: по ходу процесса они истрачиваются и оставляют криолит неповрежденным. То же самое можно провернуть и здесь, сделав угольные электроды с помощью пиролизации метана из реактора Сабатье.

Тем не менее, помимо сложности такого процесса, главная его проблема состоит в том, что это черная дыра для энергии (метод эндотермичен, говоря научным языком). Чтобы получить всего один килограмм алюминия, требуется порядка 20 киловаттчасов электричества. Поэтому на Земле алюминиевые заводы располагаются там, где энергия дешевая — например, на Тихоокеанском северо-западе. На Марсе нет дешевой энергии. При затратах 20 кВтчас на 1 кг 100киловаттный ядерный реактор может произвести всего 123 кг алюминия в сутки.

Вот я и говорю: зачем мучиться? Сталь — прекрасный материал для постройки крепких сооружений и, благодаря низкой марсианской гравитации, весит почти столько же, сколько алюминий на Земле. Да, в особых случаях желательно использовать алюминий — например, в электропроводке или как компонент системы корабля, когда необходимы, в первую очередь, его электрическая проводимость или легкий вес. Но для таких ситуаций я рекомендую покупать его в портовых синдикатах, предлагающих широкий ассортимент прекрасных сложных алюминиевых сплавов, использующихся в лишних запчастях покинутых на ночь правительственных средств передвижения.

Кремний

В современном мире кремний, использующийся при производстве любой электроники, является, пожалуй, третьим по важности после стали и алюминия. На Марсе он имеет даже большую ценность, поскольку с его помощью можно сделать фотоэлектрические панели и тем самым постоянно увеличивать энергетический запас своего поселка (при условии, что у вас есть простак, готовый регулярно протирать их от пыли). Сырье для производства кремния — диоксид кремния, SiO₂ — составляет примерно 40 % поверхности Марса по весу. Чтобы получить кремний, нужно смешать его диоксид с углем и нагреть в электрической печи. В результате реакции «карботермического восстановления», получим чистый кремний и угарный газ.

Опять же, уголь можно получить с помощью пиролизации метана, который вы синтезируете с помощью топливного реактора. Реакция получения кремния поглощает много тепла — хотя и не так много, как реакция синтеза алюминия. Да и общее количество поглощенной в этих процессах энергии невозможно сравнить, ибо в алюминии вы нуждаетесь гораздо меньше.

Для некоторых целей кремниевый продукт реакции карботермического восстановления недостаточно хорош. Например, его можно использовать для создания карбида кремния — крепкого жаропрочного материала (используется в экранах для защиты посадочных аппаратов при их входе в атмосферу). Тем не менее любые остатки гематита в реакторе также будут восстановлены и придадут продукту легкий железный привкус. Чтобы получить очень чистый кремний, пригодный для производства компьютерных чипов и солнечных панелей, нужен еще один шаг: купание грязного кремния в горячем водородном газе, в результате чего кремний превратится в кремневодород (SiH₄). При комнатной температуре и выше он имеет форму газа, поэтому его можно легко отделить от гидридов твердых металлов. Затем, если вам нужен самый чистый кремний, нужно отвести газообразный кремневодород с помощью трубы в другой реактор, где и расщепить его при высокой температуре на чистый кремний и водород. Затем можно к кремнию прибавить фосфор или другую примесь и получить полупроводник именно того качества, которое вам нужно.

Интересный исторический факт: столетие тому назад несколько шарлатанов, нанятых НАСА для продажи его лунной программы Конгрессу США, выполнили это задание. Они утверждали, что на Луне можно производить огромное количество кремния и фотоэлектрических панелей, а затем отправлять энергию на Землю для потребителей. В этой идее было много существенных изъянов. Не последний из них заключается в том, что солнечную энергию с тем же успехом, но с гораздо меньшими затратами, можно аккумулировать в пустынях Земли. Да и помимо этого всем должно было быть ясно: хотя диоксид кремния на Луне и широко распространен, там нет угля и водорода, столь необходимых для превращения сырья в кремниевый полупроводник. Да, можно (и нужно) построить систему повторного использования этих реагентов, но на самом деле такие устройства всегда неидеальны, требуют больших вливаний водорода и угля. Если сложить эти факты с тем, что на Луне нет песочного кремния для использования в качестве сырья, становится очевидно: спутник Земли — худшее место для постройки солнечных панелей.

Но НАСА все еще не оставляет надежды.

Медь

Правление Марса предлагает разнообразную пищу, выращенную в Центральном сельскохозяйственном куполе (ЦСК) в Нью-Плимуте, но на вкус она ужасна. Потому что, несмотря на свидетельства о результатах, высокие ответственные умы настаивают на использовании ЦСК в качестве полигона переработки отходов человеческой жизнедеятельности. Провинциальные оранжереи предлагают более вкусные продукты. Однако, если только они не находятся в непосредственной близости от вас, транспортировка будет стоить вам очень дорого. Более того, если вы будете слишком зависеть от своих соседей в пищевом плане, они не преминут ободрать вас как липку. По этой причине (и для того, чтобы самому иметь возможность обдирать других) ваш поселок должен уметь производить собственную полностью съедобную продукцию.

Чтобы успешно достичь этой цели, нужно сначала обзавестись оранжереями. Если небольшое количество декоративных растений можно вырастить с помощью искусственного света, то количество электричества, необходимого для освещения сколько-нибудь значительного съедобного урожая, просто несоизмеримо. Подумайте: солнечный свет, попадающий на каждые 100 гектаров почвы на Земле, соответствует 1300 мегаваттам электричества. Это количество энергии, необходимое примерно миллионному городу. На Марсе уровень освещенности составляет лишь 40 % земного, и растениям этого достаточно. Но все равно: у кого есть 500 мегаватт лишнего электричества для фермы? Это почти половина всей энергетической мощности планеты на данный момент. Нет, единственный способ выращивать урожаи — использовать природный свет. А значит — оранжереи.

Все марсианские оранжереи — надувные, и сделаны из полипропиленовой пластмассы с покрытием, защищающим от ультрафиолетовых лучей. Эта пленка укреплена внутренней кевларовой, спектровой (материал, из которого делают парашютные стропы) или нанектровой сетью, придающей объемному материалу прочность, равную 14 тонн на квадратный сантиметр. Основная разница между куполами состоит в их номинальном давлении. Существуют модели разных размеров с давлением 68 мбар, 170 мбар, 340 мбар и 1000 мбар. Чем меньше номинальное давление, тем тоньше материал купола, легче конструкция и меньше цена. Популярная 50метровая модель сферического купола с давлением 170 мбар требует покрытия толщиной 0,5 мм с суммарной массой пластика 2 тонны, а модель с давлением 340 мбар — 4 тонны материала толщиной 1 мм. Остальные — больше или меньше, в зависимости от номинального давления. Какой же вариант выбрать?

Купола с давлением 68 мбар привлекательны из-за своей легкости и небольшой цены — толщиной всего в 2 мм и массой в 800 кг при диаметре купола 50 м. Растениям для роста нужно атмосферное давление всего 50 мбар. Поэтому 30 мбар азота, 25 мбар кислорода, 12 мбар водяного пара и 1 мбар углекислого газа, поддерживаемые этими конструкциями, более чем достаточно, чтобы им было хорошо. Однако если растения и могут выжить при давлении атмосферы в 68 мбар, то вы — нет. Поэтому в таком куполе все работы придется выполнять в скафандре. Увеличение нагрузки и временных затрат по сравнению с низкой стоимостью купола не рационально.

Если хотите работать без скафандра, нужно поднять давление хотя бы до 170 мбар — поэтому рынок и предлагает именно такие модели. Но если вы не совсем стеснены в средствах, имеет смысл вложить их чуть больше и приобрести купол с таким же давлением, как в вашем доме, — 340 мбар. Тогда можно будет построить тоннели и свободно передвигаться между куполами и жилыми отсеками. И при этом не заморачиваться бесконечными компрессией и декомпрессией — что, я вам скажу, со временем очень утомляет. Более того, поскольку сила притяжения Марса почти втрое меньше земной, модели с давлением 340 мбар представляют собой наилучшие фермы, обеспечивая летающим насекомым как раз нужную плотность атмосферы. Если вы выберете такие купола, то сможете позволить себе даже разводить пчел для опыления — в то время как остальные жмоты будут заниматься этим сами. А занятие это настолько скучно, что я не знаю ни одного поселка, где бы не пытались избавиться от куполов с низким давлением.

И напротив, оранжереи со средним давлением являются прекрасной инвестицией, потому что — в дополнение к немедленной готовности служить производству пищи — они представляют собой потенциальные первоклассные жилые отсеки. Когда вы с соратниками соберетесь переезжать, их можно легко реконструировать и перепродать с огромной прибылью. Помимо этого, наличие куполов с давлением 340 мбар и их прямая доступность из жилых блоков увеличивают ценность самого поселка и этих блоков. Ведь такие оранжереи представляют собой отличное место для встреч — особенно ночью, когда сотрудники уже спят. В подобных поселках жизнь становится гораздо интереснее, чем в остальных, а улучшение локального качества жизни неизбежно отразится на увеличении продажной стоимости их домов.

Что касается моделей с давлением 1000 мбар, забудьте о них. Это очередное изобретение НАСА, цель которого — получать длительные выплаты от политически скованных спекулянтов недвижимостью. Для этого старое агентство поместило свой земной центр подготовки к полетам в ранее никому не нужную техасскую топь. Бедные люди, застрявшие там, думали, что эта плотная, липкая, грязная атмосфера — норма для всех живых существ во всех уголках планеты. Не имея возможности отплатить за такое безумство тем уважаемым землянам, которые их на это обрекли (а сами жили в свое удовольствие на прекрасном свежем воздухе), они решили отомстить всем остальным и принудить их дышать тяжелым затхлым воздухом — сначала во время лунной программы, а потом и нас. Но, помимо своей шокирующей закупоренности, концепция таких куполов полностью непрактична: они должны весить и стоить в три раза больше, чем обычные. Более того, тяжелый воздух требует большого количество азота, который нужно синтезировать по соответствующей цене и который подвергает всех жителей рику декомпрессии и экстренному выходу наружу. Итак, несмотря на бредовые идеи фанатиков тяжелого воздуха из Космического центра им. Буша ибн Сауда (ранее Джонсона), современный стандарт атмосферного давления — 340 мбар — был принят единогласно. Но фанатики на то и фанатики, чтобы не сдаваться так легко. Поэтому они до сих пор продают конструкции с давлением 1000 мбар тем идиотам, которые на них ведутся. Просто скажите: «Нет».

После покупки оранжереи ее нужно правильно закрепить. 50метровый купол с давлением 340 мбар подвергается воздействию 7000 т, пытающихся оторвать его от поверхности Марса, или 44 т на каждый метр периметра.

Итак, чтобы закрепить края купола на полоске земли шириной 3 метра, простирающейся по периметру купола (примите во внимание, что плотность марсианской почвы в четыре раза меньше плотности воды), нужно закопать якорь на глубине 10 метров — чтобы на него давила достаточная масса грунта. Вам нужно выкопать траншею шириной 3, глубиной 10 и диаметром 157 м, захоронить в ней края купола и засыпать ее почвой. Это сложный способ, поскольку требует перемещения 5000 кубических метров земли. Простой способ — выкопать узкую мелкую круговую траншею (например, 1 м шириной и 3 м глубиной — всего 500 м земли), поместить туда края купола и затем вбить их в грунт с помощью длинных узких острых колышков. Эти колышки продаются в магазинах S&R и стоят каждой копейки, потраченной на них, — если они действительно соответствуют своим характеристикам и имеют трубки, через которые можно пустить в землю горячий пар. Под поверхностью пар смешивается с почвой, после чего эта масса замерзает до состояния камня, удерживая колышки и купол на поверхности.

Очень простой метод, и работает он очень хорошо. Если, конечно, правильно установить достаточное количество колышков, а широкое и глубокое кольцо льда правильно смешано с землей — без пропусков — и тщательно заморожено до того момента, как в куполе появится атмосферное давление.

Вот и все. Впрочем, в зависимости от того, как долго вы планируете эксплуатировать купол до его смены или продажи, можно обеспечить его дополнительное уплотнение — брезентовым капюшоном с защитой от ультрафиолетового излучения или жестким плексигласовым геодезическим щитом. Стоимость установки последнего велика, и лучше оставить ее на усмотрение следующих владельцев.

Выращивание урожая

Итак, теперь у вас под оранжереей есть некоторая площадь земли, и нужно ее использовать для взращивания продуктов наиболее эффективно. Первое, что следует решить, какой атмосферой вы будете пользоваться. При давлении в куполе 340 мбар можно подавать кислород при 200 мбар и азот при 120 мбар — как и в жилом отсеке. Но вопрос в том, каким должен быть уровень углекислого газа. В атмосфере жилого блока его обычно подают при давлении 0,5 мбар — уровень, который сейчас превалирует на Земле.

Историческая заметка

Широко известен тот факт, что до благоприятного воздействия промышленной революции в атмосфере Земли было только 0,28 мбар углекислого газа, поэтому рост растений был сильно ограничен этой нехваткой их главного питательного вещества относительно текущего состояния. На Марсе есть возможность значительно улучшить атмосферу в этом плане, обогатив ее под куполом оранжереи большим количеством углекислого газа. Хорошие результаты даст повышение количества CO₂ до 2 мбар, поскольку так мы увеличим рост урожая и не сделаем воздух спертым. Напомню, что 2 мбар углекислого газа — именно такое его количество присутствовало в атмосфере Земли 60 миллионов лет назад, в эоценовую эру, до того, как эволюция и быстрое размножение растений привели к катастрофическому обеднению атмосферы, уменьшили количество углекислого газа до критического уровня и отправили планету в долгие объятия ледникового периода и соответствующих ему массовых вымираний. Промышленная активность человека привела к медленному возвращению газа в атмосферу и завершила бы начатое спокойно и без всяких затрат, если бы не массовая истерия по поводу глобального потепления и возможного «изменения климата». Это привело к подписанию разных петиций, остановивших возрождение богатой атмосферы как раз в самом разгаре. Знаю, звучит невероятно, но это действительно так.

Помимо углекислого газа, растению для роста жизненно необходима вода. Утепление почвы в оранжерее добавит некоторое количество водяного пара для циркуляции внутри купола, но этого будет недостаточно. Можно добавить воду из своего геотермального колодца или, если у вас вдруг сухой источник питания, прочесать ближайшие залежи реголита с помощью тех способов получения воды, о которых я уже рассказывал.

Когда внутри купола будет достаточное количество воды, влага будет реагировать с перекисью водорода в почве, устраняя этот рисковый элемент из окружающей среды и освобождая начальное количество кислорода для оранжереи.

Кроме углекислого газа и воды растениям нужны микроэлементы, которые они обычно получают из грунта. В этом случае вам повезло: марсианская почва гораздо богаче минеральными элементами, чем земная. Это четко видно из следующей таблицы — взятой из официальных источников, но все равно точной.

Просмотрев ее, вы можете увидеть: касательно микроэлементов для растений, на Марсе есть все и даже больше. Да, типичная марсианская почва бедна калием, но его в огромных количествах и высокой концентрации можно получить из солевых пластов, которыми изобилуют сухие берега бывших морей, озер и прудов.

Также хороши для растений и физические качества марсианской почвы: она неплотная и пористая, хорошо механически адаптирована для поддержки стеблей. Большая ее часть включает в себя значительное количество глины. Это удачно, поскольку глина хороша в амортизации и стабилизации уровня pH в почве со слегка кислотным оттенком и, благодаря своей высокой обменной способности, обеспечении большого резерва взаимозаменяемых питательных минеральных элементов.

Главный вопрос — это нитраты, которых в почве может быть много или мало — в зависимости от местности. Если станет совсем плохо, в атмосфере всегда найдутся 3 % азота. В случае необходимости его можно собрать, накачать под большим давлением, смешать с водородом и с помощью реактора Сабатье превратить получившуюся смесь в аммиак (химическая формула — NH₃). Именно так делают искусственное нитратное удобрение на Земле. (Так же делают нитраты для бомб, патронов и другого ужасного оружия, но на нашей цивилизованной планете никто так не поступает, потому что у нас есть легкодоступные метановые и кислородные смеси).

Таблица 1

Что касается нитратов в человеческих фекалиях, ни один уважающий себя марсианин никогда не использует их в качестве удобрения. Это не вопрос вкуса или даже здоровья — хотя неправильно обработанное подобное сырье может представлять большую угрозу. Это, скорее, вопрос выгоды и патриотической гордости. Поскольку Луна почти лишена азота, водорода и угля, лунные колонисты отчаялись получить эти элементы из какого-либо источника и готовы платить огромные деньги за импорт минеральных удобрений. Фактически в городе Джорджа В. Буша (также известном как Лунный город) за навоз вы получите больше, чем за драгоценные металлы в Лондоне.

И пока база Правления Луны удерживает свой раздутый бюджет, Луна служит нам прекрасным платным туалетом планетарного масштаба, откуда наличка течет рекой в руки вкладчиков, а не наоборот. И хотя Луна гораздо ближе к Земле, чем к Марсу, энергия, требующаяся для поднятия ценного груза с Земли в четыре раза превышает те же затраты на Марсе. Это обстоятельство дает нам возможность неограниченной торговли экскрементами.

Конечно, жители Луны были бы рады покупать готовые продукты. Но зачем отправлят этим бесполезным субсидированным лентяям прекрасные фрукты и овощи, над которыми так долго трудились, если так приятно заставить их платить за ваше же дерьмо?

Лунное сельское хозяйство, кстати, достаточно веселое дельце. Ведь помимо нехватки воды, угля и азота, необходимых для роста растений, на Луне нет используемого солнечного света. То есть поток солнечного излучения там такой же, как и на Земле, но поступает он с перерывами в две недели, что для многих растений недопустимо. Поэтому фермеры вынуждены использовать искусственное освещение по феноменальной цене. Кроме того, на Луне нет атмосферы для защиты от солнечных вспышек, и поселки Правления Луны не могут делать оранжереи из миллиметрового усиленного пластика, как мы. (Им все равно не хватит сырья для синтеза пластика или спектры.) Вместо этого им — чтобы защитить свои урожаи от вспышек — приходится использовать стеклянные оранжереи, толщиной, по крайней мере, в 120 мм. Эти тяжелые и дорогие конструкции очень стойкие, но всегда получают трещины от термальных скачков постоянно меняющейся в зависимости от времени суток температуры — и в итоге разбиваются и очень эффектно взрываются.

Вы рады, что выбрали правильную планету, не так ли?

Помимо овощей и фруктов

Поскольку вы выросли на Земле, то были вынуждены выслушивать длинные курсы лекций вегетарианских священников. Они убеждали вас бросить есть мясо, мотивируя это тем, что с гектара кукурузы можно накормить больше голодных людей, чем с гектара фуража для домашнего скота. На Земле эти аргументы бессмысленны, ибо голодание бедных там происходит не из-за мировой нехватки продовольствия, а из-за коррупции правительств, которые платят вегетарианским учителям за их сказки — чтобы все вокруг чувствовали себя виноватыми. Однако на Марсе, где нельзя просто прийти на участок и начать выращивать и вскармливать, а нужно долго и нудно покорять пространство куполами и тяжким трудом, тезис о вегетарианстве имеет смысл. Наше сельское хозяйство должно быть эффективным, а включение теплокровных травоядных в пищевую цепочку не добавляет производительности. Основная часть энергии от поедаемых растений уходит на поддержание собственной температуры тела животных, и лишь очень маленький ее процент попадает к вам. С другой стороны, вы все равно не можете съесть большую часть своего урожая. Например, вы не едите корни, стебли и листья кукурузы, риса или ржи. Вместо этого приходится зарывать эту часть урожая обратно в почву, убеждая себя, что так вы удобряете землю. Но если вашей целью является именно это, заройте обратно все растение целиком — вы просто зря тратите силы. Поэтому, если хотите работать эффективно, нужно найти способ использовать эти несъедобные части — и очевидным станет решение завести домашний скот.

Около века назад так называемые ученые НАСА провели исследование и пришли к выводу: будущее сельского хозяйства в космосе — за козами. В этом было зерно истины. Козы, в конце концов, имеют удобный размер, всеядны, быстро размножаются и дают молоко. Но, как часто бывает, эти ученые никогда не были на ферме и не имели ни малейшего представления о том, на что козы способны. Тем не менее это исследование стало библией Правления Марса. А мы теперь боремся с последствиями. Вот важный совет: не позволяйте ни одной козе приблизиться к пластиковой стене оранжереи. Животное ее съест.

Не поймите меня неправильно. Я ничего не имею против коз. Напротив, как и любой марсианин, я люблю стейки из козлятины. И всегда любуюсь, как дети играют с ягнятами. Более того, козы очень хорошо зарекомендовали себя, отвлекая внимание правительственных патрулей во время серьезных деловых переговоров уважаемых людей. Это было прекрасное зрелище: отряд марсианских копов, пытающихся поймать умных козочек, скачущих через трехметровые заборы при низкой гравитации. Но если говорить о превращении лишней растительности в полезный белок с максимальной эффективностью и минимальными трудовыми затратами, козы не подходят.

Еще есть куры, которые вроде как неплохи, поскольку, помимо вкусного мяса, мы получаем еще и яйца. К сожалению, они производят много грязи и беспорядка. Эта проблема может стать навязчивой в домах с полностью земным атмосферным давлением и марсианской гравитацией, что позволяет курам летать и атаковать вас экскрементами сверху.

Конечно, если все, что вам нужно по существу, — это белок, то лучше всего подумайте о грибах. Единственную хорошую вещь НАСА сделало в XX веке: отобрало те виды грибов, которые растут на отработанных растениях и превращают 70 % их вещества в съедобный белок. Последний по качеству так же хорош, как и соевый (что лучше любой козы или курицы — правда, лишь с точки зрения питательности). Быстро растущие грибы не нуждаются в свете — только в темном теплом месте, гнилых стеблях кукурузы и небольшом количестве кислорода. Вы можете завести свою личную грибную ферму в любой ванной или в подвале — что, кстати, и делают большинство поселенцев. Такая ферма включает в себя большое помещение для обычных белковых видов и дополнительные комнаты для ценных развлекательных сортов.

Но если вам надоест есть грибы, а козы и куры для вас слишком проблемны, есть альтернатива. Холоднокровные травоядные — например, тиляпия (рыба) — довольно эффективно перерабатывают растительный мусор в высококачественный белок. Рыбная ферма в пустыне? А почему нет? Для тиляпии не нужен огромный аквариум, она вкусная и не съест купол. Более того, когда придет время переезжать, можно осушить аквариум, отправить фекальный остаток на Луну и получить прибыль.