Jos ihmiskunnan on tarkoitus elää pitkään, joudumme joutumaan siirtämään muita planeettoja. Joko me itse teemme maasta asumattoman, tai se yksinkertaisesti loppuu luonnolliseen päähän eikä pysty tukemaan elämää - jonain päivänä meidän on pakko etsiä uusi koti.
Hollywood-elokuvat, kuten The Marsian ja Interstellar, antavat meille kuvan siitä, mikä voisi olla varastossa meille. Mars on ylivoimaisesti asutuin planeetta aurinkokuntamme. Kuitenkin on tuhansia enemmän eksoplaneettoja, jotka kiertävät muita tähtiä, jotka voisivat korvata maapallomme. Mitä tekniikoita tarvitaan tämän mahdollistamiseksi?
Meillä on jo yksi avaruus siirtomaa - Kansainvälinen avaruusasema (ISS). Se sijaitsee kuitenkin vain 350 km päässä maapallosta, ja siellä olevan kuuden miehistön on tarjottava jatkuvasti resursseja. Suurin osa ISS: lle kehitetyistä tekniikoista, kuten säteilysuojaus, veden ja ilman kierrätys sekä aurinkoenergian keruu, ovat varmasti saatavissa tulevaisuuden avaruusasutuksiin. Pysyvän avaruuskunnan perustaminen toisen planeetan tai kuun pinnalle voi kuitenkin aiheuttaa monia uusia ongelmia.
Luonnoton elinympäristö
Ihmisasutuksen päävaatimus on elinympäristö - eristetty ympäristö, joka pystyy ylläpitämään ilmanpainetta, sen koostumusta (hapen määrä) ja lämpötilaa sekä suojaamaan asukkaita säteilyltä. Tämän on todennäköisesti suhteellisen vaikea saavuttaa.
Suurten ja raskaiden esineiden laskeminen avaruuteen on kallista ja vaikeaa. Apollo-operaatioiden ajoista lähtien olleet avaruusalukset, jotka koostuivat useista irrotettavaksi ja kiinnitettäväksi moduuleista, lähetettiin avaruuteen palasina ja astronauttien kokoamana. Ottaen kuitenkin huomioon itsenäisen ohjauksen vaikuttava edistyminen, osat pystyvät koottamaan itsenäisesti. Nykyään Apollon telakoinnin kaltaiset liikkeet suoritetaan täysin automaattisesti.
Mainosvideo:
3D-kotelot
Vaihtoehtoisesti voit ottaa pienen työkalusarjan maasta mukanasi ja luoda elinympäristön paikallisesti korjattujen luonnonvarojen avulla. Erityisesti 3D-tulostimia voidaan käyttää mineraalien muuntamiseksi paikallisesta maaperästä fysikaalisiin rakenteisiin. Muuten tätä on jo alettu pitää mahdollisuutena. Yksityinen yritys Planetary Resources osoitti, kuinka 3D-tulostus toimii metallirikkaalla asteroidilla, jota löydettiin maapallolta törmäyskohdasta. NASA asensi 3D-tulostimen ISS: ään osoittaakseen, että sitä voidaan käyttää nollapainoisena potentiaalisena menetelmänä avaruusalusten komponenttien valmistamiseksi avaruudessa.
Vesi tärkeänä aineosana
Kun elinympäristö on rakennettu, siirtokunta tarvitsee jatkuvaa vettä, happea, energiaa ja ruokaa asukkaidensa ylläpitämiseksi. Tämä on tarpeen, jos siirtomaa ei ole rakennettu idylliselle planeetalle kuten Maapallo resurssien runsauden suhteen. Kuten tiedämme, vesi on elämän perusta. Sitä voidaan käyttää myös polttoaineen valmistukseen tai suojaamiseksi radioaktiiviselta säteilyltä.
Ensimmäisessä ratkaisussa on otettava tietty määrä vettä mukanasi ja sitten hävitettävä kaikki nestemäiset jätteet. Tätä harjoitetaan jo ISS: ssä, jossa yhtään tippaa nestettä (vettä pesun jälkeen, hikeä, kyyneleitä tai jopa virtsaa) ei hukkaan. Myös siirtokunnan on ehkä joutettava vettä Marsista mahdollisesti olevien pohjavesivaroista tai jään, joka löytyy joidenkin asteroidien pinnan alapuolelta.
Vesi toimii myös hapen lähteenä. ISS: ssä happea syntyy elektrolyysinä kutsutulla prosessilla hapen erottamiseksi vedessä olevasta vedystä. NASA pyrkii myös kehittämään menetelmiä hapen talteenottamiseksi ilmakehästä sivutuotteiden, kuten hiilidioksidin, avulla, jonka hengitämme ulos hengitettäessä.
Energian tuotanto
Energiantuotanto on todennäköisesti siirtokuntien perustamisen tekninen näkökohta, johon olemme parhaiten varautuneita aurinkopaneelien (aurinkopaneelien) ansiosta. Riippuen siirtokunnan sijainnista planeetalla, saatamme kuitenkin joutua parantamaan tätä tekniikkaa. Maan etäisyydellä voimme saada noin 470 V sähköä jokaisesta neliömetristä aurinkopaneeleista. Tämä luku on alempi Marsin pinnalla, koska se sijaitsee 50% kauempana auringosta kuin maapallo ja sillä on paksu ilmapiiri, joka suojaa osittain auringonvaloa.
Erityisesti hiekkamyrskyjä esiintyy ajoittain Marsin ilmakehässä, joiden tiedetään olevan ongelmallisia. Hiekka rajoittaa edelleen vastaanotettavan valon määrää ja voi myös kerääntyä paneeleihin ja peittää niiden. Ratkaisu tähän ongelmaan on kuitenkin jo käsitelty päivittämällä Marsille lähetetyt nykyiset roversit. Esimerkiksi NASA: n kaksi Mars-roveria Spirit ja Opportunity suunniteltiin 90 päivän toimintaan, mutta yli 12 vuotta myöhemmin ne ovat edelleen toiminnassa. On myös havaittu, että marsilainen tuuli puhdistaa ajoittain pölyn paneeleista.
Hydroponics
Siirtokunnan on oltava omavarainen, jotta maataloudella on suuri merkitys ruoantuotannossa jopa ilman Star Trek -replikaattoria. Viljakasveja voidaan käyttää myös muuttamaan ilman hiilidioksidi hengittäväksi happeksi. Kasvien kasvattaminen maapallolla ei ole niin vaikeaa, koska ne ovat sopeutuneet tähän ympäristöön tuhansien vuosien ajan. Hedelmien ja vihannesten kasvattaminen avaruudessa tai toisella planeetalla ei ole kuitenkaan niin helppoa.
Lämpötila, paine, kosteus, hiilidioksiditasot, maaperän koostumus ja painovoima vaikuttavat kaikki kasvien eloonjäämiseen ja kasvuun, vaihtelevassa määrin monille lajeille. Useita tutkimuksia ja kokeita on meneillään kasvien kasvattamiseksi kontrolloiduissa kammioissa, jotka jäljittelevät avaruuskunnan ympäristöä. Vesiviljely on yksi mahdollinen ratkaisu tähän ongelmaan, kuten on osoitettu maan päällä retiisillä, salaatilla ja vihreällä sipulilla. Vesiviljely tarkoittaa kasvien kasvattamista runsaassa ravintoainenesteessä ilman maata.
Ilmastonmuutos
Avaruusalueen lopullinen vaatimus on elämälle sopiva ilmasto. Muiden taivaankappaleiden ilmakehän ja ilmaston koostumus on hyvin erilainen kuin maan. Kuussa tai asteroideissa ei ole ilmakehää, ja Marsissa ilmapiiri on enimmäkseen hiilidioksidia. Täällä pintalämpötila vaihtelee 20 ° C: sta aina -153 ° C: seen pylväissä talvella, ja ilmanpaine on vain 0,6% maan pinnasta. Tällaisissa olosuhteissa uudelleensijoittajien on pakko elää eristetyissä elinympäristöissä, joiden ulkopuolella on mahdollista käyttää vain avaruuspukuja.
Voimmeko luoda elämää Marsilla?
Vaihtoehtoisesti voimme muuttaa planeetan ilmastoa suuressa mittakaavassa.”Maantieteellistä suunnittelua” tutkitaan jo tapaa vastata maapallon ilmastomuutokseen. Tämä vaatii valtavasti vaivaa, mutta samanlaisia menetelmiä voidaan laajentaa ja soveltaa esimerkiksi muihin planeettoihin, kuten Marsiin.
Mahdolliset ratkaisut ovat myös bioteknologisesti kehitettyjä organismeja, jotka voivat muuttaa ilmakehän hiilidioksidia happeaksi, tai tummentaa Marsin napakatteita vähentääkseen heijastavan auringonvalon määrää ja nostaen siten pinnan lämpötilaa. Lisäksi suuren kiertävän aurinkopeilin luominen auttaa heijastamaan auringonvaloa tietyille alueille, kuten napoille, paikallisille lämpötilan nousuille. Jotkut uskovat, että niin suhteellisen pienet lämpötilan muutokset voivat vaikuttaa ilmastonmuutokseen, aiheuttaen paljon korkeamman ilmanpaineen. Tämä voisi olla ensimmäinen askel kohti Marsin muotoilua.