Witamy ponownie w naszej serii poświęconej kolonizacji układu słonecznego! Dzisiaj przyglądamy się największemu z księżyców Saturna - Tytanowi, Rei, Japetowi, Dione, Tethysowi, Enceladusowi i Mimasowi.
Od XVII wieku astronomowie dokonali głębokich odkryć wokół planety Saturn, która ich zdaniem była najodleglejszą planetą Układu Słonecznego w tym czasie. Christiaan Huygens i Giovanni Domenico Cassini byli pierwszymi, którzy zauważyli największe księżyce Saturna - Tytan, Tethys, Dione, Rhea i Japetus. Nastąpiły kolejne odkrycia; a dzisiaj to, co rozpoznaliśmy jako system Saturna, obejmuje 62 potwierdzone satelity.
To, co wiemy o tym systemie, znacznie wzrosło w ostatnich dziesięcioleciach dzięki takim misjom Podróżnik i Cassini. I z tą wiedzą pojawiło się wiele propozycji, które twierdzą, w jaki sposób księżyce Saturna powinny kiedyś zostać skolonizowane. Oprócz tego, że może pochwalić się jedynym ciałem innym niż Ziemia, które ma gęstą, bogatą w azot atmosferę, w tym systemie znajduje się również wiele zasobów, które można wykorzystać.
Podobnie jak pomysł kolonizacji Księżyca, Marsa, księżyców Jowisza i innych ciał w Układzie Słonecznym, idea zakładania kolonii na księżycach Saturna była szeroko badana w science fiction. Jednocześnie poczyniono wnioski naukowe, które podkreślają, w jaki sposób kolonie mogłyby przynieść korzyści ludzkości, pozwalając nam wznosić misje głębiej w kosmos i zapoczątkować epokę obfitości!
Przykłady w fikcji:
Kolonizacja Saturna była powtarzalnym tematem w science fiction przez dziesięciolecia. Na przykład w powieści Arthura C. Clarke'a z 1976 roku Imperial Earth, Titan jest domem dla ludzkiej kolonii liczącej 250 000 ludzi. Kolonia odgrywa istotną rolę w handlu, gdzie wodór jest pobierany z atmosfery Saturna i wykorzystywany jako paliwo w podróżach międzyplanetarnych.
W Piers Anthony's Bio z kosmicznego tyrana seria (1983-2001), księżyce Saturna zostały skolonizowane przez różne narody w erze po diasporze. W tej historii Tytan został skolonizowany przez Japończyków, podczas gdy Saturn został skolonizowany przez Rosjan, Chińczyków i inne byłe narody azjatyckie.
W powieści tytan (1997) Stephena Baxtera, fabuła koncentruje się na misji NASA na Tytanie, która musi walczyć o przetrwanie po katastrofalnym lądowaniu na powierzchni. W pierwszych kilku rozdziałach Stanisława Lema Fiasko (1986), postać zostaje zamrożona na powierzchni Tytana, gdzie utknęli na kilkaset lat.
W Trylogii Marsa Kim Stanley Robinson (1996) azot z Tytana jest wykorzystywany w terraformowaniu Marsa. W jego powieści 2312 (2012), ludzkość skolonizowała kilka księżyców Saturna, w tym Tytana i Japeta. W tej historii znajduje się również kilka odniesień do „enceladiańskiej fauny i flory”, które są mikroskopijnymi organizmami obcymi, które niektórzy ludzie spożywają ze względu na ich zakładaną wartość leczniczą.
W ramach Grand Tour Series powieści Bena Bova Saturn (2003) i tytan (2006) dotyczą kolonizacji systemu Cronian. W tych opowieściach o Tytanie bada sztucznie inteligentny łazik, który w tajemniczy sposób zaczyna działać nieprawidłowo, podczas gdy mobilna ludzka kolonia kosmiczna bada Pierścienie i inne księżyce.
Proponowane metody:
W jego książce Wchodzenie w kosmos: tworzenie kosmicznej cywilizacji (1999), Robert Zubrin opowiadał się za kolonizacją zewnętrznego Układu Słonecznego, planem obejmującym wydobywanie atmosfery na planetach zewnętrznych i zakładanie kolonii na ich księżycach. Oprócz Urana i Neptuna Saturn został wyznaczony jako jedno z największych źródeł deuteru i helu-3, które mogą napędzać trwającą gospodarkę termojądrową.
Następnie stwierdził, że Saturn jest najważniejszym i najcenniejszym ze wszystkich trzech ze względu na jego względną bliskość, niskie promieniowanie i doskonały układ księżyców. Zubrin twierdził, że Tytan jest głównym kandydatem do kolonizacji, ponieważ jest jedynym księżycem w Układzie Słonecznym, który ma gęstą atmosferę i jest bogaty w związki zawierające węgiel.
9 marca 2006 r. Sonda kosmiczna Cassini NASA znalazła możliwe dowody na obecność ciekłej wody na Enceladusie, co zostało potwierdzone przez NASA w 2014 r. Według danych uzyskanych z sondy woda ta wypływa z dżetów wokół bieguna południowego Enceladusa i nie jest już niż dziesiątki metrów pod powierzchnią w niektórych lokalizacjach. Ułatwiłoby to znacznie gromadzenie wody niż na Księżycu takim jak Europa, gdzie pokrywa lodowa ma kilka kilometrów grubości.
Dane uzyskane przez Cassini wskazywały również na obecność cząsteczek lotnych i organicznych. Enceladus ma również większą gęstość niż wiele księżyców Saturna, co wskazuje, że ma większy średni rdzeń krzemianowy. Wszystkie te zasoby okazałyby się bardzo przydatne ze względu na budowę kolonii i zapewnienie podstawowych operacji.
W październiku 2012 r. Elon Musk zaprezentował swoją koncepcję transportera kolonialnego Marsa (MCT), który był kluczowy dla jego długoterminowego celu kolonizacji Marsa. W tym czasie Musk oświadczył, że pierwszy bezzałogowy lot statku kosmicznego Mars miałby miejsce w 2022 r., A następnie pierwsza załogowa misja MCT odlatująca w 2024 r.
We wrześniu 2016 r. Podczas Międzynarodowego Kongresu Astronautycznego 2016 Musk ujawnił dalsze szczegóły swojego planu, w tym projekt Międzyplanetarnego Systemu Transportowego (ITS) i szacunkowe koszty. System ten, pierwotnie przeznaczony do transportu osadników na Marsa, ewoluował w swojej roli polegającej na transporcie ludzi do bardziej odległych miejsc w Układzie Słonecznym - które mogą obejmować księżyce Jowisza i Kroniana.
Ewentualne zyski:
W porównaniu do innych miejsc w Układzie Słonecznym - takich jak układ Jowisza - największe księżyce Saturna są narażone na znacznie mniejsze promieniowanie. Na przykład księżyce Jowisza: Io, Ganymede i Europa podlegają intensywnemu promieniowaniu z pola magnetycznego Jowisza - od 3600 do 8 remów dziennie. Taka ekspozycja byłaby śmiertelna (lub przynajmniej bardzo niebezpieczna) dla ludzi, wymagając wprowadzenia znacznych środków zaradczych.
W przeciwieństwie do tego, pasy promieniowania Saturna są znacznie słabsze niż Jowisza - z równikową siłą pola wynoszącą 0,2 gausa (20 mikrotesli) w porównaniu do Jowisza 4,28 gausa (428 mikrotesli). Pole to rozciąga się od około 139 000 km od centrum Saturna na odległość około 362 000 km - w porównaniu do pola Jowisza, który rozciąga się na odległość około 3 milionów km.
Z największych księżyców Saturna Mimas i Enceladus mieszczą się w tym pasie, podczas gdy Dione, Rhea, Titan i Iapetus mają orbity, które umieszczają je od pasów promieniowania Saturna daleko poza jego zasięg. Na przykład Tytan krąży wokół Saturna w średniej odległości (pół-główna oś) 1 221 870 km, dzięki czemu jest bezpiecznie poza zasięgiem cząstek energetycznych gazowego giganta. A jego gęsta atmosfera może wystarczyć, aby ochronić mieszkańców przed promieniami kosmicznymi.
Ponadto zamrożone substancje lotne i metan zebrane z księżyców Saturna można wykorzystać do celów terraformowania innych lokalizacji w Układzie Słonecznym. W przypadku Marsa zasugerowano azot, amoniak i metan jako sposób na zagęszczenie atmosfery i wywołanie efektu cieplarnianego w celu ogrzania planety. Spowodowałoby to sublimację lodu wodnego i zamrożonego CO² na biegunach - tworząc samowystarczalny proces zmian ekologicznych.
Kolonie na księżycach Saturna mogłyby również służyć jako podstawy do zbierania deuteru i helu-3 z atmosfery Saturna. Obfite źródła lodu wodnego na tych księżycach można również wykorzystać do produkcji paliwa rakietowego, służąc w ten sposób jako przystanek i punkty tankowania. W ten sposób kolonizacja układu Saturna może napędzać gospodarkę ziemską i ułatwić eksplorację w głąb zewnętrznego Układu Słonecznego.
Wyzwania:
Oczywiście istnieje wiele wyzwań związanych z kolonizacją księżyców Saturna. Obejmują one przebyty dystans, niezbędne zasoby i infrastrukturę, a także kolonie naturalnych zagrożeń, z którymi musiałyby sobie poradzić. Na początek, choć Saturn może być bogaty w zasoby i bliżej Ziemi niż Uran lub Neptun, wciąż jest bardzo daleko.
Średnio Saturn znajduje się w odległości około 1429 miliardów kilometrów od Ziemi; lub ~ 8,5 AU, co odpowiada ośmiu i pół razy średniej odległości między Ziemią a Słońcem. Aby spojrzeć na to z perspektywy czasu, trzeba było Voyager 1 sondować około trzydzieści osiem miesięcy, aby dotrzeć do układu Saturna z Ziemi. W przypadku załogowych statków kosmicznych, niosących kolonistów i cały sprzęt potrzebny do kolonizacji powierzchni, dotarcie tam zajęłoby znacznie więcej czasu.
Statki te, aby uniknąć zbyt dużych i kosztownych, musiałyby polegać na kriogenice lub technologii związanej ze hibernacją, aby zaoszczędzić miejsce na magazynowaniu i zakwaterowaniu. Podczas gdy tego rodzaju technologia jest badana w misjach z załogą na Marsa, wciąż znajduje się ona w fazie badań i rozwoju.
Wszelkie statki uczestniczące w wysiłkach kolonizacyjnych lub wykorzystywane do wysyłania zasobów do iz systemu Cronian musiałyby również posiadać zaawansowane systemy napędowe, aby zapewnić, że będą w stanie odbyć podróże w realistycznym czasie. Biorąc pod uwagę odległości, prawdopodobnie wymagałoby to rakiet wykorzystujących napęd jądrowo-termiczny lub czegoś jeszcze bardziej zaawansowanego (jak rakiety antymaterialne).
I chociaż jest to technicznie wykonalne, nie zbudowano jeszcze takich systemów napędowych. Wszystko bardziej zaawansowane wymagałoby wielu lat badań i rozwoju oraz dużego zaangażowania w zasoby. Wszystko to z kolei podnosi kluczową kwestię infrastruktury.
Zasadniczo każda flota operująca między Ziemią a Saturnem wymagałaby sieci baz pomiędzy tu i tam, aby zapewnić im zasilanie i zasilanie. Tak naprawdę, wszelkie plany kolonizacji księżyców Saturna musiałyby czekać na utworzenie stałych baz na Księżycu, Marsie, Pasie Asteroid i najprawdopodobniej księżycach Jowisza. Proces ten byłby karalnie drogi według obecnych standardów i (ponownie) wymagałby floty statków z zaawansowanymi systemami napędowymi.
I chociaż promieniowanie nie jest poważnym zagrożeniem w systemie Kronian (w przeciwieństwie do Jowisza), księżyce w ciągu swojej historii ulegały ogromnym wpływom. W rezultacie wszelkie osady zbudowane na powierzchni prawdopodobnie wymagałyby dodatkowej ochrony na orbicie, jak ciąg satelitów obronnych, które mogłyby przekierowywać komety i asteroidy, zanim dotrą na orbitę.
Biorąc pod uwagę jego bogate zasoby i możliwości, jakie stworzyłby, by zbadać głębiej Układ Słoneczny (a może nawet poza nim), Saturn i jego system księżyców to po prostu główna nagroda. Ponadto perspektywa kolonizacji jest o wiele bardziej atrakcyjna niż inne lokalizacje, które wiążą się z większym ryzykiem (np. Księżyce Jowisza).
Taki wysiłek byłby jednak zniechęcający i wymagałby ogromnego wielopokoleniowego zaangażowania. I każdy taki wysiłek najprawdopodobniej musiałby najpierw czekać na budowę kolonii i / lub baz w lokalizacjach bliższych Ziemi - takich jak Księżyc, Mars, Pas Asteroid i okolice Jowisza. Ale z pewnością możemy mieć nadzieję na dłuższą metę, prawda?
W Space Magazine napisaliśmy wiele interesujących artykułów na temat kolonizacji. Oto dlaczego najpierw skolonizować Księżyc ?, jak skolonizować Merkurego ?, jak skolonizować Wenus ?, skolonizować Wenus za pomocą pływających miast, czy kiedykolwiek skolonizować Marsa ?, jak skolonizować księżyce Jowisza? I ostateczny przewodnik po terraformowaniu.
Astronomy Obsada ma również wiele interesujących odcinków na ten temat. Sprawdź odcinek 59: Saturn, odcinek 61: Księżyce Saturna, odcinek 95: Ludzie na Marsa, część 2 - Koloniści, odcinek 115: Księżyc, część 3 - Powrót na Księżyc oraz odcinek 381: Hollowing asteroidy w science fiction.
Źródła:
- NASA: Eksploracja układu słonecznego - księżyce Saturna
- NASA - Cassini: Mission to Saturn - Moons
- Wikipedia - Księżyce Saturna
- Wikipedia - Kolonizacja zewnętrznego układu słonecznego
