Witamy ponownie w pierwszym z naszej serii na temat kolonizacji układu słonecznego! Najpierw przyjrzymy się temu gorącemu, piekielnemu miejscu położonemu najbliżej Słońca - planecie Merkury!
Ludzkość od dawna marzyła o osiedleniu się na innych światach, nawet zanim zaczęliśmy podróżować w kosmos. Rozmawialiśmy o kolonizacji Księżyca, Marsa, a nawet osiedleniu się na egzoplanetach w odległych układach gwiazd. A co z innymi planetami na naszym własnym podwórku? Jeśli chodzi o Układ Słoneczny, istnieje wiele potencjalnych nieruchomości, których tak naprawdę nie rozważamy.
Cóż, rozważ Merkurego. Chociaż większość ludzi nie podejrzewałaby tego, najbliższa planeta do naszego Słońca jest w rzeczywistości potencjalnym kandydatem na osadę. Podczas gdy doświadcza ekstremalnych temperatur - grawitacji między ciepłem, które może natychmiast doprowadzić człowieka do zimna, który może błyskawicznie zamrozić ciało w ciągu kilku sekund - w rzeczywistości ma potencjał jako kolonia początkowa.
Przykłady w fikcji:
Pomysł kolonizacji Merkurego był badany przez pisarzy science fiction od prawie wieku. Jednak dopiero od połowy XX wieku kolonizacja została przeprowadzona w sposób naukowy. Niektóre z najwcześniejszych znanych przykładów obejmują opowiadania Leigha Bracketta i Izaaka Asimova w latach 40. i 50. XX wieku.
W pierwszej z tych prac Merkury jest planetą zablokowaną pod względem pływów (tak uważali wówczas astronomowie), która ma „Pas Zmierzchu” charakteryzujący się ekstremalnymi burzami upałów, zimna i słońca. Niektóre z wczesnych prac Asimova obejmowały opowiadania, w których scenariuszem był podobnie zablokowany Merkury lub postacie pochodzące z kolonii na planecie.
Obejmowały one „Runaround” (napisane w 1942 r., A później zawarte w Ja robotem), który koncentruje się na robocie zaprojektowanym specjalnie do radzenia sobie z intensywnym promieniowaniem rtęci. W morderczej historii Asimova „The Dying Night” (1956) - w której trzej podejrzani pochodzą z Merkurego, Księżyca i Ceresa - warunki każdej lokalizacji są kluczowe dla ustalenia, kto jest mordercą.
W 1946 roku Ray Bradbury opublikował „Frost and Fire”, opowiadanie, które rozgrywa się na planecie opisanej jako znajdująca się obok Słońca. Warunki na tym świecie nawiązują do Merkurego, gdzie dni są wyjątkowo gorące, noce bardzo zimne, a ludzie żyją tylko osiem dni. Arthur C. Clarke's Wyspy na niebie (1952) zawiera opis stworzenia, które żyje po tym, co w tamtych czasach uważane było za trwale ciemną stronę Merkurego, i od czasu do czasu odwiedza region zmierzchu.
W swojej późniejszej powieści Spotkanie z Ramą (1973), Clarke opisuje skolonizowany Układ Słoneczny, który obejmuje Hermiany, zahartowaną gałąź ludzkości, która żyje na Merkurym i rozwija się dzięki eksportowi metali i energii. To samo ustawienie i tożsamość planetarna są wykorzystane w jego powieści z 1976 roku Imperial Earth.
W powieści Kurta Vonneguta Syreny Tytana (1959), część historii osadzona jest w jaskiniach znajdujących się po ciemnej stronie planety. Krótka opowieść Larry'ego Nivena „The Coldest Place” (1964) drażni czytelnika, przedstawiając świat, o którym mówi się, że jest najzimniejszym miejscem w Układzie Słonecznym, tylko po to, aby ujawnić, że jest to ciemna strona Merkurego (a nie Plutona ogólnie zakładane).
Mercury służy również jako miejsce wielu powieści i opowiadań Kim Stanley Robinson. Obejmują one Pamięć bieli (1985), Blue Mars (1996) i 2312 (2012), w którym Merkury jest domem dla ogromnego miasta o nazwie Terminator. Aby uniknąć szkodliwego promieniowania i ciepła, miasto toczy się wokół równika planety na torach, nadążając za obrotem planety, tak aby wyprzedzała Słońce.
W 2005 r. Opublikował Ben BovaRtęć (część jego Wielka podróż seria), która zajmuje się badaniem Merkurego i kolonizacją go w celu wykorzystania energii słonecznej. Powieść Charlesa Strossa z 2008 roku Dzieci Saturna wiąże się z podobną koncepcją do Robinsona 2312, gdzie miasto o nazwie Terminator przemierza powierzchnię po szynach, nadążając za obrotem planety.
Proponowane metody:
Istnieje wiele możliwości dla kolonii na Merkurym, ze względu na jej charakter rotacji, orbity, składu i historii geologicznej. Na przykład powolny okres obrotowy Merkurego oznacza, że jedna strona planety jest zwrócona w stronę Słońca przez dłuższy czas - osiągając wysokie temperatury do 427 ° C (800 ° F) - podczas gdy strona odwrócona doświadcza ekstremalnego zimna (- 193 ° C; -315 ° F).
Ponadto szybki okres orbitalny planety, wynoszący 88 dni, w połączeniu z okresem rotacji gwiazdowej wynoszącym 58,6 dnia, oznacza, że powrót Słońca w to samo miejsce na niebie (tj. Dzień słoneczny) zajmuje około 176 dni ziemskich. Zasadniczo oznacza to, że jeden dzień na Merkurym trwa tak długo, jak dwa lata. Gdyby więc miasto zostało umieszczone po stronie nocnej i miało koła gąsienic, aby mogło się poruszać, aby wyprzedzić Słońce, ludzie mogliby żyć bez obawy, że się spalą.
Ponadto bardzo niski przechył osiowy Merkurego (0,034 °) oznacza, że jego regiony polarne są trwale zacienione i wystarczająco zimne, aby pomieścić lód wodny. W regionie północnym sonda MESSENGER NASA zaobserwowała szereg kraterów w 2012 r., Co potwierdziło istnienie lodu wodnego i cząsteczek organicznych. Naukowcy uważają, że południowy biegun Merkurego może mieć również lód, i twierdzą, że na obu biegunach może istnieć około 100 miliardów do 1 biliona ton wody lodowej, która może mieć grubość do 20 metrów.
W tych regionach można zbudować kolonię przy użyciu procesu o nazwie „paraterraforming” - koncepcja wynaleziona przez brytyjskiego matematyka Richarda Taylora w 1992 roku. W artykule zatytułowanym „Paraterraforming - The Worldhouse Concept” Taylor opisał, w jaki sposób można umieścić obudowę pod ciśnieniem obszar użytkowy planety do stworzenia niezależnej atmosfery. Z czasem ekologia wewnątrz tej kopuły może zostać zmieniona, aby zaspokoić ludzkie potrzeby.
W przypadku Merkurego obejmowałoby to pompowanie w oddychającej atmosferze, a następnie stopienie lodu w celu wytworzenia pary wodnej i naturalnego nawadniania. Ostatecznie region wewnątrz kopuły stanie się siedliskiem mieszkalnym, wraz z własnym obiegiem wody i obiegiem węgla. Alternatywnie wodę można odparować, a tlen gazowy wytworzyć przez poddanie jej promieniowaniu słonecznemu (proces znany jako fotoliza).
Inną możliwością byłoby budowanie pod ziemią. Od lat NASA bawi się pomysłem budowania kolonii w stabilnych podziemnych rurkach lawy, o których wiadomo, że istnieją na Księżycu. Dane geologiczne uzyskane przez sondę MESSENGER podczas lotów muchowych przeprowadzonych w latach 2008–2012 doprowadziły do spekulacji, że stabilne lampy lawowe mogą również istnieć na Merkurym.
Obejmuje to informacje uzyskane podczas przelotu sondy Merkurego w 2009 roku, które ujawniły, że planeta była w przeszłości o wiele bardziej aktywna geologicznie, niż wcześniej sądzono. Ponadto w 2011 r. MESSENGER zaczął dostrzegać na powierzchni dziwne szwajcarskie serowate rysy. Te dziury, zwane „zagłębieniami”, mogą świadczyć o istnieniu podziemnych rur na Merkurym.
Kolonie zbudowane w stabilnych rurach lawowych byłyby naturalnie osłonięte przed promieniowaniem kosmicznym i słonecznym, ekstremalnymi temperaturami i mogłyby być pod ciśnieniem, aby stworzyć oddychające atmosfery. Ponadto na tej głębokości Merkury doświadcza znacznie mniejszych wahań temperatury i byłby wystarczająco ciepły, aby nadawał się do zamieszkania.
Ewentualne zyski:
Na pierwszy rzut oka Merkury wygląda podobnie do Księżyca na Ziemi, więc ustalenie go opierałoby się na wielu takich samych strategiach ustalania bazy księżycowej. Ma także do zaoferowania bogate minerały, które mogą pomóc ludzkości w przejściu na gospodarkę post niedoboru. Podobnie jak Ziemia, jest to planeta ziemska, co oznacza, że składa się z krzemianowych skał i metali, które różnią się między rdzeniem żelaznym a skorupą krzemianową i płaszczem.
Jednak rtęć składa się w 70% z metali, podczas gdy „skład Ziemi wynosi 40% z metali. Co więcej, Merkury ma szczególnie duży rdzeń z żelaza i niklu, co stanowi 42% jego objętości. Dla porównania rdzeń Ziemi stanowi zaledwie 17% jego objętości. W rezultacie, jeśli wydobędzie się Merkurego, można wydobyć wystarczającą ilość minerałów, by przetrwać ludzkość na czas nieokreślony.
Jego bliskość do Słońca oznacza również, że może on wykorzystać ogromną ilość energii. Można to zebrać za pomocą orbitujących układów słonecznych, które byłyby w stanie stale wykorzystywać energię i przesyłać ją na powierzchnię. Energia ta mogłaby następnie zostać przekazana na inne planety w Układzie Słonecznym za pomocą szeregu stacji transferowych umieszczonych w punktach Lagrange'a.
Jest też kwestia grawitacji Merkurego, która stanowi 38% procent normalnej Ziemi. To ponad dwa razy więcej niż Księżyc, co oznacza, że koloniści łatwiej mogliby się do niego dostosować. Jednocześnie jest wystarczająco niski, aby zapewnić korzyści w zakresie eksportu minerałów, ponieważ statki opuszczające jego powierzchnię zużywałyby mniej energii, aby osiągnąć prędkość ucieczki.
Wreszcie odległość do samego Merkurego. W średnim dystansie około 93 milionów km (58 milionów mil) Merkury jest w odległości od 77,3 miliona kilometrów (48 milionów mil) do 222 milionów kilometrów (138 milionów mil) od Ziemi. Dzięki temu jest znacznie bliżej niż inne możliwe bogate w zasoby obszary, takie jak Pas Asteroid (odległość 329 - 478 milionów km), Jowisz i jego system księżyców (628,7 - 928 milionów km) lub Saturna (1,2 - 1,67 miliarda km).
Ponadto Merkury osiąga gorszą koniunkcję - punkt, w którym znajduje się najbliżej Ziemi - co 116 dni, co jest znacznie krótsze niż w przypadku Wenus lub Marsa. Zasadniczo misje przeznaczone dla Merkurego mogłyby być uruchamiane prawie co cztery miesiące, podczas gdy okna uruchamiania na Wenus i Marsa musiałyby odbywać się odpowiednio co 1,6 roku i 26 miesięcy.
Jeśli chodzi o czas podróży, do Merkurego przygotowano kilka misji, które mogą dać nam przybliżoną ocenę tego, jak długo to potrwa. Na przykład pierwszy statek kosmiczny, który udał się do Mercury, NASA Mariner 10 statek kosmiczny (wystrzelony w 1973 r.) dotarł tam około 147 dni.
Niedawno NASA POSŁANIEC statek kosmiczny wystartował 3 sierpnia 2004 r., by badać Merkurego na orbicie, i odbył swój pierwszy przelot 14 stycznia 2008 r. To łącznie 1260 dni, aby dostać się z Ziemi na Merkurego. Wydłużony czas podróży był spowodowany przez inżynierów starających się umieścić sondę na orbicie wokół planety, więc musiała ona działać z mniejszą prędkością.
Wyzwania:
Oczywiście kolonia na Merkurym nadal stanowiłaby ogromne wyzwanie, zarówno pod względem ekonomicznym, jak i technologicznym. Koszt założenia kolonii w dowolnym miejscu na świecie byłby ogromny i wymagałby dużej ilości materiałów do wysyłki z Ziemi lub wydobycia na miejscu. Tak czy inaczej taka operacja wymagałaby dużej floty statków kosmicznych zdolnych do odbycia podróży w rozsądnym czasie.
Taka flota jeszcze nie istnieje, a koszt jej rozwoju (i związanej z nią infrastruktury niezbędnej do uzyskania wszystkich niezbędnych zasobów i dostaw na Merkurego) byłby ogromny. Poleganie na robotach i wykorzystaniu zasobów in situ (ISRU) z pewnością obniżyłoby koszty i zmniejszyło ilość materiałów, które trzeba by było wysłać. Ale te roboty i ich operacje będą musiały być chronione przed promieniowaniem i rozbłyskami słonecznymi, dopóki nie wykonają zadania.
Zasadniczo sytuacja przypomina próbę schronienia się w środku burzy. Po zakończeniu możesz schronić się. Ale w międzyczasie prawdopodobnie zmokniesz i ubrudzisz się! I nawet gdy kolonia zostanie ukończona, sami koloniści będą musieli poradzić sobie z zawsze obecnymi zagrożeniami związanymi z narażeniem na promieniowanie, dekompresją i ekstremalnymi upałami i zimnem.
Jako taki, gdyby kolonia została założona na Merkurym, byłaby silnie zależna od jego technologii (która musiałaby być raczej zaawansowana). Ponadto, dopóki kolonia nie stanie się samowystarczalna, żyjący tam ludzie będą zależni od dostaw zaopatrzenia, które będą musiały przychodzić regularnie z Ziemi (znowu koszty wysyłki!)
Jednak po opracowaniu niezbędnej technologii i znalezieniu opłacalnego sposobu utworzenia jednej lub więcej osad i wysyłki na Merkurego, możemy spodziewać się kolonii, która zapewni nam nieograniczoną energię i minerały. I mielibyśmy grupę ludzkich sąsiadów zwanych Hermianami!
Podobnie jak w przypadku wszystkich innych kwestii związanych z kolonizacją i terraformowaniem, gdy ustalimy, że jest to faktycznie możliwe, pozostaje tylko pytanie „ile jesteśmy gotowi wydać?”
W Space Magazine napisaliśmy wiele interesujących artykułów na temat kolonizacji. Oto dlaczego najpierw skolonizować księżyc ?, kolonizując Wenus za pomocą pływających miast, czy kiedykolwiek skolonizujemy Marsa? Oraz The Definitive Guide to Terraforming.
Astronomy Obsada ma również kilka interesujących odcinków na ten temat. Sprawdź odcinek 95: Ludzie na Marsa, część 2 - Koloniści, odcinek 115: Księżyc, część 3 - Powrót na księżyc, odcinek 381: Hollowing asteroidy w science fiction.
Źródła:
- geoscienceworld.org/content/early/2014/10/14/G35916.1.full.pdf+html?ijkey=rxQlFflgdo/rY&keytype=ref&siteid=gsgeology
- Taylor, Richard L. S. (1992) Paraterraforming - The worldhouse concept. Journal of British Interplanetary Society, vol. 45, nr 8
- Viorel Badescu, Kris Zacny (red.). Wewnętrzny układ słoneczny: potencjalna energia i zasoby materiałowe. Springer, 2015
- nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2011/24oct_sleepyhollows/
- nasa.gov/centers/goddard/news/features/2010/biggest_crater.html
- nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2011/24oct_sleepyhollows/
