Jeśli ludzkość ma żyć długo, być może będziemy musieli skolonizować inne planety. Albo sami sprawimy, że Ziemia nie będzie nadawała się do zamieszkania, albo po prostu dojdzie do naturalnego końca i nie będziemy w stanie utrzymać życia - pewnego dnia będziemy zmuszeni szukać nowego domu.
Filmy z Hollywood, takie jak Marsjanin i Międzygwiazdowy, dają nam wyobrażenie o tym, co może nas czeka. Mars jest zdecydowanie najbardziej nadającą się do zamieszkania planetą w naszym Układzie Słonecznym. Jednak istnieją tysiące innych egzoplanet krążących wokół innych gwiazd, które mogłyby zastąpić naszą Ziemię. Jakich technologii potrzebujemy, aby było to możliwe?
Mamy już jedną kolonię kosmiczną - Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). Znajduje się jednak zaledwie 350 km od Ziemi i sześcioosobowa załoga, która tam się znajduje, musi stale dostarczać zasoby. Większość technologii opracowanych dla ISS, takich jak osłona przed promieniowaniem, recykling wody i powietrza oraz pozyskiwanie energii słonecznej, będzie z pewnością dostępna dla przyszłych osiedli kosmicznych. Jednak stworzenie stałej kolonii kosmicznej na powierzchni innej planety lub księżyca może spowodować wiele nowych problemów.
Nienaturalne siedlisko
Głównym wymogiem dla osiedlenia się człowieka jest siedlisko - izolowane środowisko, które może utrzymać ciśnienie powietrza, jego skład (ilość tlenu) i temperaturę oraz chronić mieszkańców przed promieniowaniem. Prawdopodobnie będzie to stosunkowo trudne do osiągnięcia.
Wystrzeliwanie dużych i ciężkich obiektów w kosmos jest kosztowne i trudne. Statki kosmiczne z czasów misji Apollo, składające się z wielu modułów zdolnych do odłączania i dokowania, zostały wysłane w kosmos w kawałkach i zmontowane przez astronautów. Jednak biorąc pod uwagę imponujący postęp w autonomicznej kontroli, części będą mogły być montowane niezależnie. Obecnie manewry takie jak dokowanie Apollo są wykonywane całkowicie automatycznie.
Film promocyjny:
Obudowy 3D
Możesz też zabrać ze sobą mały zestaw narzędzi z Ziemi i stworzyć siedlisko, korzystając z lokalnie zebranych zasobów. W szczególności drukarki 3D mogą służyć do przekształcania minerałów z lokalnej gleby w struktury fizyczne. Nawiasem mówiąc, zaczęto już postrzegać jako możliwość. Prywatna firma Planetary Resources zademonstrowała, jak działa drukowanie 3D przy użyciu bogatej w metal asteroidy, którą znaleziono na Ziemi w miejscu uderzenia. NASA zainstalowała drukarkę 3D na ISS, aby pokazać, że może być używana w stanie nieważkości jako potencjalna metoda wytwarzania elementów do statków kosmicznych w kosmosie.
Woda jako ważny składnik
Po zbudowaniu siedliska kolonia będzie potrzebować stałego zaopatrzenia w wodę, tlen, energię i żywność, aby utrzymać swoich mieszkańców. Będzie to konieczne w przypadku, gdy kolonia nie zostanie zbudowana na idyllicznej planecie, takiej jak Ziemia pod względem obfitości zasobów. Woda, jak wiemy, jest podstawą życia. Może być również używany do produkcji paliwa lub ochrony przed promieniowaniem radioaktywnym.
Pierwsza osada będzie musiała zabrać ze sobą określoną ilość wody, a następnie pozbyć się wszystkich płynnych odpadów. Jest to już praktykowane na ISS, gdzie nie marnuje się ani jednej kropli płynu (woda po umyciu, pot, łzy, a nawet mocz). Kolonia może być również zmuszona do wydobywania wody z rezerw wód gruntowych, które mogą istnieć na Marsie, lub lodu, który można znaleźć pod powierzchnią niektórych asteroid.
Woda służy również jako źródło tlenu. Na ISS tlen jest wytwarzany w procesie znanym jako elektroliza w celu oddzielenia tlenu od wodoru w wodzie. NASA pracuje również nad opracowaniem metod odzyskiwania tlenu z atmosfery za pomocą produktów ubocznych, takich jak dwutlenek węgla, który wydychamy podczas oddychania.
Produkcja energii
Produkcja energii to prawdopodobnie technologiczny aspekt tworzenia kolonii, do którego najlepiej jesteśmy przygotowani dzięki panelom fotowoltaicznym (panelom słonecznym). Jednak w zależności od lokalizacji kolonii na planecie może być konieczne ulepszenie tej technologii. Z odległości Ziemi możemy uzyskać około 470V energii elektrycznej na każdy metr kwadratowy paneli słonecznych. Liczba ta będzie niższa na powierzchni Marsa, ponieważ znajduje się on 50% dalej od Słońca niż Ziemia i ma gęstą atmosferę, która częściowo przesłania światło słoneczne.
W szczególności burze piaskowe występują okresowo w atmosferze Marsa, o których wiadomo, że są problematyczne. Piasek dodatkowo ogranicza ilość odbieranego światła i może również gromadzić się na panelach i je przykrywać. Jednak rozwiązaniem tego problemu już teraz zajmuje się modernizacja istniejących łazików marsjańskich wysyłanych na Marsa. Na przykład dwa łaziki Marsa Spirit i Opportunity zostały zaprojektowane na 90 dni eksploatacji, ale ponad 12 lat później nadal działają. Stwierdzono również, że marsjański wiatr okresowo usuwa pył z paneli.
Hydroponika
Kolonia musi być samowystarczalna, aby nawet bez Star Trek Replicator rolnictwo miało ogromne znaczenie dla produkcji żywności. Uprawy można również wykorzystać do konwersji dwutlenku węgla z powietrza w tlen do oddychania. Uprawa roślin na Ziemi nie jest taka trudna, ponieważ przystosowały się one do tego środowiska przez tysiące lat. Jednak uprawa owoców i warzyw w kosmosie lub na innej planecie nie jest taka łatwa.
Temperatura, ciśnienie, wilgotność, poziom dwutlenku węgla, skład gleby i grawitacja wpływają w różnym stopniu na przetrwanie i wzrost roślin u różnych gatunków. Prowadzonych jest kilka badań i eksperymentów mających na celu hodowanie roślin w kontrolowanych komorach, które naśladują środowisko kosmicznej kolonii. Hydroponika jest jednym z możliwych rozwiązań tego problemu, co zostało wykazane na Ziemi w przypadku rzodkiewki, sałaty i zielonej cebuli. Hydroponika polega na uprawie roślin w bogatym w składniki odżywcze płynie bez gleby.
Zmiana klimatu
Ostatnim wymogiem dla kolonii kosmicznej jest klimat odpowiedni do życia. Skład atmosfery i klimatu na innych ciałach niebieskich bardzo się różni od ziemskiego. Nie ma atmosfery na Księżycu ani na asteroidach, a na Marsie atmosfera składa się głównie z dwutlenku węgla. Tutaj temperatura powierzchni waha się od 20 ° C do -153 ° C na biegunach zimą, a ciśnienie powietrza wynosi tylko 0,6% tego na Ziemi. W takich warunkach osadnicy będą zmuszeni żyć w izolowanych siedliskach, poza którymi będzie to możliwe tylko przy użyciu skafandrów.
Czy możemy stworzyć życie na Marsie?
Alternatywnie możemy zmienić klimat planety na dużą skalę. „Geoinżynieria” jest już badana jako sposób reagowania na zmiany klimatu na Ziemi. Wymaga to ogromnego wysiłku, ale podobne metody można rozszerzyć i zastosować na przykład na innych planetach, takich jak Mars.
Potencjalnymi rozwiązaniami są również organizmy poddane bioinżynierii, które mogą przekształcić dwutlenek węgla w atmosferze w tlen lub przyciemnić czapy polarne Marsa, aby zmniejszyć ilość odbijanego światła słonecznego, a tym samym podnieść temperaturę powierzchni. Ponadto utworzenie dużego orbitującego lustra słonecznego pomoże odbijać światło słoneczne w określonych regionach, takich jak bieguny, w celu miejscowego wzrostu temperatury. Niektórzy uważają, że tak stosunkowo niewielkie zmiany temperatury mogą wpływać na zmiany klimatyczne, tworząc znacznie wyższe ciśnienie powietrza. To może być pierwszy krok w kierunku terraformowania Marsa.