Как сделать магнитное поле на марсе
Обновлено: 08.07.2024
Физики предложили способ создать искусственное магнитное поле Марса. Статья с описанием идеи была принята к публикации в журнале Acta Astronautica.
Землю окружает мощное магнитное поле, которое защищает жизнь на поверхности от потоков заряженных частиц. Без него жизнь на поверхности была бы крайне затруднена, а солнечный ветер постепенно бы сдувал земную атмосферу. У Марса нет геомагнитного динамо, служащего источником магнитного поля Земли, и потому его атмосфера так тонка.
Ученые под руководством Рут Бэмфорд из Лаборатории Резерфорда – Эплтона (Великобритания) рассмотрели несколько способов создания искусственного магнитного поля Марса, и выбрали оптимальный, на их взгляд, вариант. Восстановление конвективных потоков в ядре планеты потребует циклопических затрат энергии (миллиардов ядерных взрывов) и может привести к тектонической нестабильности, а схемы с использованием магнитных катушек требуют много материала и будут стоить очень дорого.
Поэтому оптимальным вариантом исследователи посчитали создание тора из заряженных частиц вокруг планеты, источником которых послужит Фобос, спутник Марса. Он вращается вокруг планеты на подходящем расстоянии (9 тыс. км), и на него можно установить ядерный реактор, энергия которого позволит постепенно испарять поверхность спутника и превращать ее материал в заряженные частицы.
Эти заряженные частицы будут дополнительно ускоряться на специальных орбитальных станциях и перелетать между ними вокруг планеты. Это, свою очередь, создаст плазменную структуру, по которой будут течь кольцевые токи, отчего возникнет искусственное магнитное поле.
Эта работа лишь излагает концепцию, а не описывает конкретные инженерные решения, поскольку человечество не будет обладать подобными технологиями в ближайшие пару десятилетий.
Недавно на конференции Planetary Science Vision 2050 Workshop Джим Грин (Jim Green), директор подразделения NASA по изучению планет, выдвинул идею укрыть планету от солнечного ветра искусственным магнитным полем так, чтобы у нее снова появилась атмосфера. Однако пока эта идея остается неосуществимой.
Считается, что Марс, который сегодня представляет собой холодную, сухую планету с очень тонкой атмосферой, раньше был куда более комфортным для жизни местом. Но у планеты исчезло магнитное поле, которое защищало ее от солнечного ветра, из-за этого пропала атмосфера, вода осталась только под поверхностью в виде вечной мерзлоты и Марс превратился в безжизненную пустыню с шапками льда из углекислоты на полюсах.
Фантазия на тему, как Марс мог бы выглядеть в далеком прошлом
Как показали данные космического аппарат MAVEN, на которые ссылается Грин, под действием солнечного ветра атмосфера Марса теряет примерно 100 грамм каждую секунду, а при солнечных бурях — еще больше.
Грин рассматривал вопрос, как изменятся условия на Марсе, если создать ему магнитное поле искусственно, поместив источник магнитного поля между Марсом и Солнцем.
Средняя температура на Марсе — минус 60 градусов по Цельсию (может варьироваться от минус 125 градусов на полюсах до 20 градусов на экваторе в полдень). Чтобы растопить сухой лед на полюсах Марса, средняя температура должна подняться на четыре градуса. Особенно Грина с этой точки зрения интересует северный полюс, где под шапкой сухого льда скрывается обычный водяной лед. Испарение углекислого газа благодаря парниковому эффекту должно еще повысить температуру и привести к таянию водяного льда и частичному восстановлению марсианского океана.
Это, конечно, еще не сделает Марс похожим на комфортную для нас Землю. Основной компонент марсианской атмосферы — углекислый газ, также в небольших количествах присутствуют азот, аргон, кислород, угарный газ и другие газы.
Как можно было бы осуществить такой проект, Грин пишет весьма расплывчато. Он считает, что возможны конструкции, которые будут генерировать магнитное поле с индукцией 1−2 тесла (для сравнения: индукция магнитного поля Земли измеряется в микротесла).
Иными словами, идея Грина обсуждается на стыке науки и научной фантастики и смотрится уместно в контексте других далеких от практики идей по колонизации Марса.
Идеи создания магнитного поля на Марсе уже высказывались ранее и обычно включали соленоиды, расположенные на поверхности планеты или на орбите – которые могут обеспечить самый базовый уровень защиты при помощи магнитного поля. Однако в новой работе предлагается более изящное решение.
Как указано в этом исследовании, для создания мощного магнитного поля вокруг планеты необходимо организовать мощный поток заряженных частиц внутри планеты или вокруг нее. Поскольку марсианские недра не располагают к движению внутри них потоков заряженных частиц, команда предлагает второй вариант. Оказывается, кольцо заряженных частиц, движущихся вокруг Марса, может помочь создать его спутник Фобос.
Фобос является крупнейшим из двух спутников Марса, и он движется вокруг планеты по очень узкой орбите – настолько близко к ней, что он совершает один оборот вокруг Марса в течение восьми часов. Поэтому команда предлагает использовать Фобос, ионизировав частицы на его поверхности, а затем ускоряя их для создания тора из плазмы вдоль орбиты Фобоса. В результате будет сформировано достаточно мощное магнитное поле, чтобы оно могло защищать Марс в процессе его терраформирования, считают авторы.
Работа опубликована в журнале Acta Astronautica; главный автор Р.А. Бэмфорд (R.A. Bamford).
Дорогие друзья! Желаете всегда быть в курсе последних событий во Вселенной? Подпишитесь на рассылку оповещений о новых статьях, нажав на кнопку с колокольчиком в правом нижнем углу экрана ➤ ➤ ➤
Терраформирование Марса – одна из главных грез писателей-фантастов и всего человечества. Как на Красную планету ни посмотри, она видится довольно перспективной для этих целей. День на Марсе примерно такой же длины, как и на Земле, а еще в недрах Марса много замороженной воды.
Однако Красной планете не хватает сильного магнитного поля. Поэтому придется создавать искусственное, если мы хотим сделать Марс второй Землей. И группа ученых во главе с Рут Бэмфорд из Оксфордского университета предложила вариант, как осуществить эту грандиозную задумку.
Магнитосфера – буквально жизненно необходимая составляющая нашей планеты. Именно магнитные поля защищают Землю от солнечного ветра и ионизирующих частиц, не позволяя им достигать поверхности планеты. Вместо этого они отклоняются от Земли, и все живое здесь остается в безопасности.
Магнитное поле также помогает предотвратить разрушение атмосферы Земли солнечными ветрами со временем. В прошлом Марс имел плотную, богатую водой атмосферу, но она постепенно истощалась без защиты сильного магнитного поля.
Идеи для генерации марсианского магнитного поля предлагались и раньше, и обычно включали либо наземные, либо орбитальные соленоиды, которые создают некоторый базовый уровень магнитной защиты. В новой работе предлагается принципиально иное решение.
Как указывается в исследовании, если вы хотите создать хорошую магнитосферу, в первую очередь вам понадобится сильный поток заряженных частиц внутри планеты или вокруг нее. Поскольку первое – не лучший вариант для Марса, команда рассматривает второе. Оказывается, теоретически можно создать кольцо заряженных частиц вокруг Марса благодаря его спутнику Фобосу.
Фобос – более крупный из двух марсианских спутников, и он довольно близко вращается вокруг планеты, совершая полный облет по орбите за восемь часов. Ученые предлагают использовать Фобос, ионизируя частицы с его поверхности, а затем ускоряя их, чтобы они создавали плазменный тор (кольцо ионизированных частиц) вдоль орбиты Фобоса. В теории это создаст магнитное поле, достаточно сильное, чтобы защитить терраформированный Марс.
Это смелый план, и он кажется недостижимым из-за инженерных препятствий, однако, как отмечают авторы, сегодняшнее время – это пора идей, и о проблемах переселения на Марс и их решении нужно думать уже сейчас. Источник
Статья по теме (архив 2020):
Это произошло не из-за пыльных бурь, а из-за слабой магнитосферы планеты
Ученым известно, что Марс когда-то мог быть обитаемой планетой, а не сухим, пустынным миром, который мы видим сегодня. Жизнь на четвертой планете от Солнца могла поддерживаться благодаря атмосфере, однако на протяжении миллиардов лет она просачивалась в космос.
Предыдущие исследования, пытавшиеся объяснить, как Марс постепенно терял значительную часть своей атмосферы, указывали на гигантские пыльные бури, как на главного виновника этого события. Но новое исследование утверждает, что это не так.
На изображении выше показаны электрические токи вокруг Марса, перекрывающие дневную сторону планеты и наслаивающиеся на ночную. Эти петли электрических токов соединяют верхнюю атмосферу Марса и его индуцированную магнитосферу с солнечным ветром.
Когда ионы и электроны солнечного ветра врезаются в индуцированное Марсом магнитное поле, они вынуждены разлетаться из-за своего противоположного электрического заряда — отсюда, напоминающая драпировку картина электрических токов вокруг Марса. При этом, рентгеновское излучение и ультрафиолетовое излучение, испускаемые Солнцем, постоянно ионизируют области верхней атмосферы Марса, что позволяет ему проводить электричество.
Ученые давно знают, что магнитосфера Земли защищает нашу планету от опасных солнечных лучей и ветров, но это исследование является наглядным примером воздействия этих процессов. Источник
В 2017 году Дональд Трамп дал NASA указание высадить людей на Марс к 2033 году. Дата была официально закреплена в Законе о разрешении Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства, который предусматривал финансирование организации.
В том же отчете отмечается, что 2035 год более вероятен для исторического полета, если годовой бюджет американского космического ведомства будет увеличен, но даже в этом случае вероятны осложнения и задержки.
Согласно документу Института оборонного анализа, такая миссия могла бы быть осуществлена с большей вероятностью в 2037 году, а 2039 год был бы наиболее реалистичным из-за вероятных проблем с бюджетом в ходе ее разработки.
В задачи миссии входят картирование морфологии и геологической структуры планеты, изучение характеристик поверхностного слоя и распределения водяного льда в нём, анализ состава материалов поверхности, измерение параметров ионосферы планеты и многое другое. Источник
Читайте также: