Kui inimkond tahab pikka aega elada, peame võib-olla koloniseerima teised planeedid. Kas me ise muudame Maa elamiskõlbmatuks või see jõuab lihtsalt loodusliku lõppu ega suuda elu toetada - ühel päeval oleme sunnitud otsima uut kodu.
Sellised Hollywoodi filmid nagu „Marsi“ja „Interstellar“annavad meile ettekujutuse sellest, mis meie jaoks laos võiks olla. Marss on meie päikesesüsteemi vaieldamatult kõige asustatum planeet. Siiski on veel tuhandeid eksoplaneete, mis tiirlevad ümber teiste tähtede ja mis võiksid asendada meie Maa. Milliseid tehnoloogiaid me selle võimaldamiseks vajame?
Meil on juba üks kosmosekoloonia - rahvusvaheline kosmosejaam (ISS). Kuid see asub Maast vaid 350 km kaugusel ja seal viibiv kuueliikmeline meeskond peab pidevalt varustama ressursse. Enamik ISS-i jaoks välja töötatud tehnoloogiaid, näiteks kiirgusvarjestus, vee ja õhu ringlussevõtt ning päikeseenergia kogumine, on kindlasti tulevikus kosmoseasunduste jaoks saadaval. Püsiva kosmosekoloonia loomine teise planeedi või kuu pinnale võib aga põhjustada palju uusi probleeme.
Ebaloomulik elupaik
Inimasustuse peamine nõue on elupaik - isoleeritud keskkond, mis suudab säilitada õhurõhku, selle koostist (hapniku kogus) ja temperatuuri ning kaitsta elanikke radiatsiooni eest. Seda on tõenäoliselt suhteliselt keeruline saavutada.
Suurte ja raskete objektide kosmosesse laskmine on kulukas ja keeruline. Apollo missioonide päevilt pärit kosmoseaparaadid, mis koosnesid mitmest eraldamis- ja dokkimismoodulist, saadeti kosmosesse tükkidena ja astronaudid kokku panid. Kuid arvestades autonoomse juhtimise muljetavaldavaid edusamme, saavad osad iseseisvalt kokku panna. Tänapäeval tehakse selliseid manöövreid nagu Apollo dokkimine täiesti automaatselt.
Reklaamvideo:
3D-korpused
Teise võimalusena võite võtta Maalt väikese tööriistakomplekti ja luua kohapeal koristatud ressursside abil elupaiga. Eelkõige saab 3D-printereid kasutada mineraalide muundamiseks kohalikust pinnasest füüsilisteks struktuurideks. Muuseas, seda on juba hakatud pidama võimaluseks. Eraettevõtte Planetary Resources näitas, kuidas 3D-printimine töötab metallirikka asteroidi abil, mida leiti kokkupõrkekohast Maalt. NASA paigaldas ISS-ile 3D-printeri, et näidata, et seda saab kasutada nullgravitatsioonis potentsiaalse meetodina kosmoselaevade komponentide valmistamiseks.
Vesi kui oluline koostisosa
Kui elupaik on üles ehitatud, vajab koloonia elanike ülalpidamiseks pidevat vee, hapniku, energia ja toiduga varustamist. See on vajalik juhul, kui koloonia pole ressursside rohkuse tõttu rajatud idüllilisele planeedile nagu Maa. Vesi, nagu me teame, on elu alus. Seda saab kasutada ka kütuse tootmiseks või radioaktiivse kiirguse eest kaitsmiseks.
Esimene asula peab võtma teatud koguse vett ja seejärel likvideerima kõik vedelad jäätmed. Seda praktiseeritakse juba ISS-is, kus ei raisata mitte ühtegi tilka vedelikku (vesi pärast pesemist, higi, pisarad või isegi uriin). Samuti peab koloonia võtma vett Marsil esinevatest põhjaveevarudest või jääst, mida võib leida mõne asteroidi pinna alt.
Vesi on ka hapnikuallikas. ISS-is toodetakse hapnikku elektrolüüsi teel tuntud hapniku eraldamiseks vesinikust vesinikus. NASA töötab ka välja meetodeid atmosfääri hapniku eraldamiseks selliste kõrvalsaaduste nagu süsinikdioksiid abil, mida hingates välja hingame.
Energia tootmine
Energiatootmine on tõenäoliselt kolooniate loomise tehnoloogiline aspekt, milleks oleme kõige paremini valmis saanud tänu fotogalvaanilistele paneelidele (päikesepaneelid). Sõltuvalt koloonia asukohast planeedil peame võib-olla siiski seda tehnoloogiat täiustama. Maa kaugusest võime päikesepaneelide iga ruutmeetri kohta saada umbes 470 V elektrit. See arv on Marsi pinnal madalam, kuna see asub Päikesest 50% kaugemal kui Maa ja sellel on paks atmosfäär, mis osaliselt päikesevalgust varjab.
Eelkõige esinevad Marsi atmosfääris perioodiliselt liivatormid, mis on teadaolevalt probleemsed. Liiv piirab veelgi vastuvõetava valguse hulka ning võib koguneda ka paneelidele. Selle probleemi lahendusega tegeletakse aga juba olemasolevate Marsi roverite täiustamisega, mis Marsile saadetakse. Näiteks NASA kaks Marsi roverit Spirit ja Opportunity olid mõeldud 90-päevaseks tööks, kuid enam kui 12 aastat hiljem on need endiselt töös. Samuti on leitud, et marsi tuul puhastab paneelidelt perioodiliselt tolmu.
Hüdropoonika
Koloonia peab olema isemajandav, nii et isegi ilma Star Treki replikaatorita oleks põllumajandusel toidu tootmisel suur tähtsus. Põllukultuure saab kasutada ka õhus oleva süsihappegaasi muutmiseks hingavaks hapnikuks. Taimede kasvatamine Maal pole nii keeruline, sest nad on selle keskkonnaga tuhandeid aastaid kohanenud. Puu- ja köögiviljade kasvatamine kosmoses või teisel planeedil pole aga nii lihtne.
Temperatuur, rõhk, õhuniiskus, süsinikdioksiidi tase, mulla koostis ja raskusjõud mõjutavad taimede ellujäämist ja kasvu, erineval määral mitmesugustel liikidel. Taimede kasvatamiseks kontrollitavates kambrites on käimas mitmeid uuringuid ja katseid, mis jäljendavad kosmosekoloonia keskkonda. Hüdropoonika on selle probleemi üks võimalik lahendus, nagu on Maa peal näidatud redise, salati ja rohelise sibulaga. Hüdropoonika hõlmab taimede kasvatamist rikkalikus toitainevedelikus ilma pinnaseta.
Kliima muutumine
Viimane nõue kosmosekoloonia jaoks on eluks sobiv kliima. Teiste taevakehade atmosfääri ja kliima koostis on Maa omast väga erinev. Kuul ega asteroididel pole atmosfääri ja Marsil on atmosfäär enamasti süsihappegaas. Pinna temperatuurid varieeruvad talve jooksul 20 ° C-st kuni -153 ° C-ni ja õhurõhk on vaid 0,6% Maa temperatuurist. Sellistes tingimustes on asunikud sunnitud elama isoleeritud elupaikades, millest väljaspool on võimalik pääseda ainult kosmoseülikondade abil.
Kas me saame Marsil elu luua?
Teine võimalus on muuta planeedi kliimat suures plaanis. Geoinseneriseerimist on juba uuritud, kuidas reageerida Maa kliimamuutustele. See nõuab tohutult pingutusi, kuid sarnaseid meetodeid saab laiendada ja rakendada näiteks teiste planeetide, näiteks Marsi jaoks.
Potentsiaalsed lahendused on ka biotehnoloogilised organismid, mis võivad atmosfääri süsinikdioksiidi muuta hapnikuks, või tumendavad Marsi polaarkorgid, et vähendada nende peegelduva päikesevalguse hulka ja tõsta seeläbi pinnatemperatuuri. Lisaks aitab suure orbiidil liikuva päikesepeegli loomine peegeldada päikesevalgust konkreetsetes piirkondades, näiteks poolustel, lokaalse temperatuuri tõusu jaoks. Mõnede arvates võivad sellised suhteliselt väikesed temperatuurimuutused mõjutada kliimamuutusi, luues palju suurema õhurõhu. See võiks olla esimene samm Marsi kujundamise suunas.
