Ja cilvēcei dzīvos ilgi, mums nāksies kolonizēt citas planētas. Vai nu mēs paši padarīsim Zemi neapdzīvojamu, vai arī tā vienkārši dabiski beigsies un nespēs uzturēt dzīvību - kādu dienu mēs būsim spiesti meklēt jaunas mājas.
Tādas Holivudas filmas kā “Marsietis” un “Starpzvaigžņu zvaigzne” dod mums priekšstatu par to, kas varētu mums atrasties veikalā. Marss ir neapšaubāmi vispiemērotākā planēta mūsu Saules sistēmā. Tomēr ir vēl tūkstošiem eksoplanētu, kas riņķo ap citām zvaigznēm, kas varētu aizstāt mūsu Zemi. Kādas tehnoloģijas mums ir vajadzīgas, lai to izdarītu?
Mums jau ir viena kosmosa kolonija - Starptautiskā kosmosa stacija (ISS). Tomēr tas atrodas tikai 350 km attālumā no Zemes, un sešu cilvēku apkalpei, kas tur atrodas, ir nepārtraukti jāpiegādā resursi. Lielākā daļa ISS izstrādāto tehnoloģiju, piemēram, starojuma ekranēšana, ūdens un gaisa pārstrāde un saules enerģijas savākšana, noteikti būs pieejama turpmākajās kosmosa apmetnēs. Tomēr pastāvīgas kosmosa kolonijas izveidošana uz citas planētas vai mēness virsmas varētu radīt daudz jaunu problēmu.
Nedabisks biotops
Galvenā prasība cilvēku apmetnei ir biotops - izolēta vide, kas var uzturēt gaisa spiedienu, tā sastāvu (skābekļa daudzumu) un temperatūru, kā arī aizsargāt iedzīvotājus no radiācijas. To, visticamāk, būs diezgan grūti sasniegt.
Lielu un smagu priekšmetu palaišana kosmosā ir dārga un grūta. Kosmosa kuģi no Apollo misiju dienām, kas sastāvēja no vairākiem moduļiem, kurus varēja atvienot un piestiprināt, kosmosā tika nosūtīti pa gabaliem un samontēti astronauti. Tomēr, ņemot vērā iespaidīgo progresu autonomajā vadībā, detaļas varēs salikt neatkarīgi. Mūsdienās tādi manevri kā Apollo dokstacija tiek veikti pilnīgi automātiski.
Reklāmas video:
3D korpusi
Kā alternatīvu jūs varat paņemt nelielu instrumentu komplektu no Zemes un izveidot biotopu, izmantojot vietēji iegūtus resursus. Jo īpaši 3D printerus var izmantot, lai minerālus no vietējās augsnes pārveidotu fizikālās struktūrās. Starp citu, tas jau ir ticis uzskatīts par iespēju. Privātā firma Planetary Resources parādīja, kā notiek 3D drukāšana, izmantojot ar metāliem bagātu asteroīdu, kas trieciena vietā tika atrasts uz Zemes. NASA ISS uzstādīja 3D printeri, lai parādītu, ka to var izmantot nulles gravitācijā kā potenciālu veidu, kā izgatavot kosmosa kuģu komponentus.
Ūdens kā būtiska sastāvdaļa
Kad dzīvotne būs uzbūvēta, kolonijai būs nepieciešams pastāvīgs ūdens, skābekļa, enerģijas un pārtikas krājums, lai uzturētu tās iedzīvotājus. Tas būs vajadzīgs, ja koloniju resursu pārpilnības ziņā neveido uz tādas idilliskas planētas kā Zeme. Ūdens, kā mēs zinām, ir dzīves pamats. To var arī izmantot, lai ražotu degvielu vai aizsargātu pret radioaktīvo starojumu.
Pirmajai norēķinai būs jāņem noteikts ūdens daudzums un pēc tam jālikvidē visi šķidrie atkritumi. Tas jau tiek praktizēts ISS, kur netiek izšķiests neviens piliens šķidruma (ūdens pēc mazgāšanas, sviedri, asaras vai pat urīns). Arī kolonijai var nākties iegūt ūdeni no gruntsūdens rezervēm, kas var atrasties uz Marsa, vai ledus, ko var atrast zem dažu asteroīdu virsmas.
Ūdens kalpo arī kā skābekļa avots. ISS skābekli ģenerē procesā, ko sauc par elektrolīzi, lai atdalītu skābekli no ūdeņraža ūdenī. NASA strādā arī pie tā, lai izstrādātu metodes skābekļa atgūšanai no atmosfēras, izmantojot tādus blakusproduktus kā oglekļa dioksīds, ko elpojot mēs izelpojam.
Enerģijas ražošana
Enerģijas ražošana, iespējams, ir koloniju radīšanas tehnoloģiskais aspekts, kuram mēs vislabāk esam sagatavoti, pateicoties fotoelektriskajiem paneļiem (saules paneļiem). Tomēr atkarībā no kolonijas atrašanās vietas uz planētas, iespējams, mums būs jāuzlabo šī tehnoloģija. Zemes attālumā mēs varam iegūt apmēram 470 V elektroenerģijas uz katru saules paneļu kvadrātmetru. Šis skaitlis būs zemāks uz Marsa virsmas, jo tas atrodas par 50% tālāk no Saules nekā Zeme, un tam ir bieza atmosfēra, kas daļēji atstaro saules gaismu.
Jo īpaši Marsa atmosfērā periodiski notiek smilšu vētras, kuras, kā zināms, rada problēmas. Smiltis vēl vairāk ierobežo saņemtās gaismas daudzumu, un tā var uzkrāties arī uz paneļiem un tos pārklāt. Tomēr šīs problēmas risinājums jau tiek risināts, modernizējot esošos Marsa roverus, kas tiek nosūtīti uz Marsu. Piemēram, NASA divi Marsa roboti Spirit un Opportunity tika izstrādāti 90 dienu darbībai, bet vairāk nekā 12 gadus vēlāk tie joprojām darbojas. Ir arī konstatēts, ka Marsa vējš periodiski notīra putekļus no paneļiem.
Hidroponika
Kolonijai jābūt pašpietiekamai, lai pat bez Star Trek replikatora lauksaimniecībai būtu liela nozīme pārtikas ražošanā. Kultūru var izmantot arī, lai gaisā esošo oglekļa dioksīdu pārveidotu par elpojošu skābekli. Augu audzēšana uz Zemes nav tik sarežģīta, jo tūkstošiem gadu viņi ir pielāgojušies šai videi. Tomēr augļu un dārzeņu audzēšana kosmosā vai uz citas planētas nav tik vienkārša.
Temperatūra, spiediens, mitrums, oglekļa dioksīda līmenis, augsnes sastāvs un gravitācija ietekmē augu izdzīvošanu un augšanu, dažādās pakāpēs dažādās pakāpēs. Tiek veikti vairāki pētījumi un eksperimenti augu audzēšanai kontrolētās kamerās, kas imitē kosmosa kolonijas vidi. Hidroponika ir viens no iespējamiem šīs problēmas risinājumiem, kā tas ir pierādīts uz Zemes ar redīsiem, salātiem un zaļajiem sīpoliem. Hidroponika ir saistīta ar augu audzēšanu bagātīgā barības vielu šķidrumā bez augsnes.
Klimata izmaiņas
Galīgā prasība pēc kosmosa kolonijas ir dzīvībai piemērots klimats. Atmosfēras un klimata sastāvs uz citiem debess ķermeņiem ļoti atšķiras no Zemes. Uz Mēness vai asteroīdiem nav atmosfēras, un uz Marsa atmosfēra lielākoties ir oglekļa dioksīds. Šeit virsmas temperatūra ziemā svārstās no 20 ° C līdz -153 ° C pie poliem, un gaisa spiediens ir tikai 0,6% no Zemes līmeņa. Šādos apstākļos kolonisti būs spiesti dzīvot izolētos biotopos, no kuriem ārpusē būs iespējama tikai kosmosa tērpu izmantošana.
Vai mēs varam izveidot dzīvību uz Marsa?
Kā alternatīvu mēs plašā mērogā varam mainīt planētas klimatu. “Ģeoinženierija” jau tiek pētīta kā veids, kā reaģēt uz Zemes klimata izmaiņām. Tas prasa milzīgas pūles, taču līdzīgas metodes var paplašināt un pielietot, piemēram, arī citām planētām, piemēram, Marsam.
Potenciālie risinājumi ir arī bioinženierijas organismi, kas atmosfēras oglekļa dioksīdu var pārveidot par skābekli, vai Marsa polāro vāciņu aptumšošana, lai samazinātu saules gaismas daudzumu, ko tie atspoguļo, un tādējādi paaugstinātu virsmas temperatūru. Turklāt liela orbītā esoša saules spoguļa izveidošana palīdzēs atspoguļot saules gaismu noteiktiem reģioniem, piemēram, poliem, lokālai temperatūras paaugstināšanai. Daži uzskata, ka tik salīdzinoši nelielas temperatūras izmaiņas varētu ietekmēt klimata izmaiņas, radot daudz augstāku gaisa spiedienu. Tas varētu būt pirmais solis pretī Marsa veidošanai.