A Mars formatervezésének gondolata - más néven „Earth's Twin” - izgalmas ötlet. A sarki jégsapkák olvadása, lassan légkör megteremtése, majd a környezet megtervezése között, hogy lombozat, folyók és álló víztestek legyenek, elegendő ahhoz, hogy szinte bárkit inspiráljon! De mennyi ideig tartana egy ilyen törekvés, mennyibe kerülne nekünk, és ez valóban időnk és energiaünk hatékony felhasználása?
Ilyen kérdésekkel foglalkoztak a NASA múlt héten a „Planetary Science Vision 2050 Workshop” -on (május 27., február 27. - március 1.) bemutatott két cikk. Az első „A terepformáló idővonal” címet viseli egy elvont tervet a Vörös Bolygó zöld és lakhatóvá változtatásához. A második, a „Mars Terraforming - a rossz út” címet viseli, és elveti a terraformálás ötletét, és alternatívát kínál.
A korábbi papírt Aaron Berliner, a kaliforniai Berkeley Egyetem és Chris McKay készítette a NASA Ames Kutatóközpont Űrtudományi osztályából. A tanulmányukban a két kutató bemutatja a Mars tereprendezésének ütemtervét, amely magában foglalja a felmelegedési fázist és az oxigénképzési fázist, valamint az összes szükséges lépést, amely megelőzi és követi.
Amint azt állítják papírjuk bevezetésében:
„A Terraformáló Mars két fázisra osztható. Az első szakasz a bolygó felmelegedése a jelenlegi -60 ° C-os átlagos felszíni hőmérséklettől a Föld átlaghőmérsékletéhez közeli értékig + 15 ° C-ig, és egy sűrű szén-dioxid-atmoszféra újjáépítése. Ez a felmelegedési szakasz viszonylag könnyű és gyors, és ~ 100 évig is eltarthat. A második fázisban az O2 szint olyan szintű, amely lehetővé teszi az embereknek és más nagy emlősöknek a normál légzést. Ez az oxigénellátási szakasz meglehetősen nehéz, és legalább 100 000 évig tarthat, hacsak nem állítják elő a technológiai áttörést. "
Mielőtt ezek megkezdődhetnek, Berliner és McKay elismerik, hogy meg kell tenni bizonyos „előzetes kialakítás” lépéseket. Ezek magukban foglalják a Mars környezetének vizsgálatát a felszíni vízszintek, a szén-dioxid szintjének a légkörben és a jég formájában a sarki régiókban, valamint a nitrátok mennyiségének a marsi talajban történő meghatározására. Mint kifejtik, ezek mindegyike kulcsszerepet játszik a bioszféra Marson történő elkészítésében.
Eddig a rendelkezésre álló bizonyítékok mindhárom elemre mutatnak, amelyek a Marson rengeteg jelen van. Míg a Mars-víz nagy része jég formájában van a sarki régiókban és a sarki sapkákban, elegendő ott van a vízciklus támogatására - felhőkkel, esővel, folyókkal és tavakkal. Eközben néhány becslés szerint a sarkvidéki régiókban jég formájában elegendő mennyiségű CO 2 van ahhoz, hogy légkört hozzon létre, amely megegyezik a Föld tengerszintnyomásával.
A nitrogén szintén alapvető követelmény az élet számára és a lélegző atmoszféra szükséges alkotóeleme, valamint a Curiosity Rover jelzik, hogy a nitrátok a talaj tömegének körülbelül 0,03% -át teszik ki a Marson, ami ösztönzi a terepképződést. Ráadásul a tudósoknak bizonyos etikai kérdéseket kell megoldaniuk azzal kapcsolatban, hogy a terepformálás hogyan befolyásolhatja a Marsot.
Például, ha jelenleg van valami élet a Marson (vagy élet, amelyet meg lehet újjáéleszteni), ez tagadhatatlan etikai dilemmát jelentene az emberi gyarmatosítók számára - különösen, ha ez az élet a földi élethez kapcsolódik. Ahogy kifejtik:
„Ha a marsi élet a Föld életéhez kapcsolódik - valószínűleg meteoritcsere miatt -, akkor a helyzet ismerős, és felmerül a kérdés, hogy milyen más földi életfajtákat kell bevezetni és mikor kell foglalkozni. Ha azonban a Föld életéhez nem kapcsolódó marslakó egyértelműen az élet második generációját képviseli, akkor jelentős technikai és etikai kérdések merülnek fel. ”
Az első fázis - a „felmelegedés fázisa” - tömör lebontása érdekében a szerzők ma egy ismerős kérdést tárgyalnak. Alapvetően megváltoztatjuk a saját éghajlatunkat itt a Földön azáltal, hogy CO2-t és „szuper üvegházhatást okozó gázokat” vezetünk be a légkörbe, ami a Föld átlaghőmérsékletét századonként több Celsius fokkal növeli. És bár ezt a Földön nem szándékosan valósították meg, a Marson annak célja a környezet szándékos melegítése.
"A Mars felmelegedésének időszaka az üvegházhatást okozó gázok szuperhatású gázok előállítása érdekében tett erőfeszítések után rövid, csak kb. 100 év" - állítják. „Ha a Marson lévő összes napenergia-eseményt 100% -os hatékonysággal elfogják, akkor a Mars körülbelül 10 év alatt felmelegszik a Föld-szerű hőmérsékletre. Az üvegházhatás hatásfoka azonban valószínűleg körülbelül 10%, tehát a Mars felmelegedéséhez szükséges idő ~ 100 év lenne. ”
Miután létrehozták ezt a sűrű légkört, a következő lépés az, hogy az ember számára lélegzővé váljon - ahol az O2-szint megegyezik a Földön a tengerszint feletti légnyomás mintegy 13% -ával, és a CO 2 -szint kevesebb, mint 1%. Ez az „oxigénizációs fázis” néven ismert szakasz lényegesen hosszabb ideig tart. Ismét földfelszíni példa felé fordulnak, hogy megmutassák, hogyan működhet egy ilyen folyamat.
Azt állítják, hogy a Földön a magas oxigénszint (O2) és az alacsony szén-dioxid-szint a fotoszintézisnek köszönhető. Ezek a reakciók a nap energiáján alapszanak, hogy a vizet és a szén-dioxidot biomasszá alakítsák - ezt a H²O + CO 2 = CH²O + O² egyenlet képviseli. Amint szemléltetik, ez a folyamat 100 000 és 170 000 év között tarthat:
„Ha a Marson bekövetkező összes napfényt 100% -os hatékonysággal kihasználnák ennek a kémiai átalakításnak a végrehajtására, akkor csak magas év O2 előállítása lenne 17 év. Bármely olyan eljárás valószínű hatékonysága, amely H20-t és CO 2-t biomasszá és O 2 -dé alakíthat, jóval kevesebb, mint 100%. Az egyetlen példa egy olyan eljárásra, amely globálisan megváltoztathatja egy egész növény szén-dioxidját és oxigén-oxidját, a globális biológia. A Földön a globális bioszféra hatékonysága a napfény felhasználásával biomassza és O2 előállításához 0,01%. Így egy O²-ben gazdag légkör előállításának időszaka a Marson 10 000 x 17 év vagy ~ 170 000 év. ”
Engedményeket tesznek azonban a szintetikus biológiára és más biotechnológiákra, amelyek állításuk szerint növelhetik a hatékonyságot és csökkentik az ütemtervet szilárd 100 000 évre. Ezen túlmenően, ha az emberek a teljes bolygón - azaz a Mars egész területén ültetve a lombozatot - természetes fotoszintézist (azaz viszonylag magas hatékonyságú, 5% -os hatékonyságot) tudnának felhasználni, akkor az idõtartam akár néhány évszázadra is csökkenthetõ.
Végül ismerteti azokat a lépéseket, amelyeket meg kell tenni a golyó gördüléséhez. Ezek a lépések magukban foglalják a jelenlegi és a jövőbeni robotmissziók adaptálását a marsi erőforrások felmérésére, matematikai és számítógépes modelleket, amelyek megvizsgálhatják az érintett folyamatokat, egy kezdeményezést szintetikus organizmusok létrehozására a Mars számára, egy módszert a tereprendezési technikák korlátozott környezetben történő tesztelésére, valamint egy bolygóbeli megállapodást korlátozásokat és védelmeket hozna létre.
Kimutatva Kim Stanley Robinsont, a Vörös Mars trilógia szerzőjét (a tudományos fantasztikus fantasztikus alkotása a Mars alakításáról), cselekvésre hívják fel a figyelmet. Arra a kérdésre, hogy mennyi ideig fog tartani a Mars tereprendezésének folyamata, azt állítják, hogy „most már indulhatunk”.
Erre Valerij Yakovlev - asztrofizikus és hidrogeológus a Kharkovban, Ukrajnában található vízminőségi laboratóriumban - eltérő nézetet kínál. „Mars Terraforming - Wrong Way” című tanulmányában felveti az űrbioszféra létrehozását az alacsony földi pályán, amely a mesterséges gravitációra támaszkodna (mint például egy O'Neill henger), hogy az emberek megszokjanak az életét a tér.
Tekintettel az űr kolonizáció egyik legnagyobb kihívására, Yakovlev rámutat arra, hogy a Hold vagy a Mars, például a testek életének veszélye lehet az új telepeseknek. Amellett, hogy érzékenyek a nap- és kozmikus sugárzásra, a gyarmatosítóknak lényegesen alacsonyabb gravitációval kell szembenézniük. A Hold esetében ez körülbelül 0,165-szerese lenne annak, amelyet az emberek megtapasztalnak a Földön (más néven 1 g), míg a Marson körülbelül 0,376-szor.
Ennek hosszú távú hatásai nem ismertek, de egyértelmű, hogy magában foglalja az izomdegenerációt és a csontvesztést. Ha távolabb nézünk, egyáltalán nem világos, hogy ez milyen következményekkel járna azoknak a gyermekeknek, akik bármelyik környezetben születtek. Az enyhítés (a gyógyszert és a centrifugákat is magában foglaló) csökkentésének módjaival kapcsolatban Yakovlev rámutat arra, hogy ezek valószínűleg nem lennének hatékonyak:
„A gyógyszerfejlesztés reménye nem törli az izmok, a csontok és az egész szervezet fizikai lebomlását. A centrifugákban végzett rehabilitáció kevésbé célszerű megoldás, mint a hajó-bioszféra, ahol lehetőség van a normál gravitáció és a védőkomplexum lényegében állandó utánozására az űrkörnyezet káros hatásaitól. Ha az űrkutatás útja egy kolónia létrehozása a Marson, és emellett az azt követő kísérletek a bolygó átalakítására, ez indokolatlan idő- és pénzveszteséghez vezet, és növeli az emberi civilizáció ismert kockázatait. ”
Ezenkívül rámutat az űrben élő egyének számára ideális környezet megteremtésének kihívásaira. A jobb járművek egyszerű létrehozása és a szükséges erőforrások beszerzésének fejlesztése mellett szükség van a családok számára ideális űrkörnyezet megteremtésére is. Alapvetően ehhez a ház, a méret, a stabilitás és a kényelem szempontjából optimális kialakítását igényli.
Ennek fényében Yakolev bemutatja az emberiségnek az űrbe való kilépésének legvalószínűbb kilátásait 2030-ig. Ez magában foglalja az első, a mesterséges gravitációjú űrbioszféra létrehozását, amely az anyagok szempontjából kulcsfontosságú fejleményekhez vezet. technológia, életmentő rendszerek, valamint az robotok és az infrastruktúra az élőhelyek alacsony földi pályán (LEO) történő telepítéséhez és kiszolgálásához szükséges.
Ezeket az élőhelyeket úgy lehetne kiszolgálni, hogy létrehozunk egy robot űrhajót, amely a közeli testekből - például a Holdból és a Föld közeli objektumokból (NEO) - erőforrásokat gyűjthet. Ez a koncepció nemcsak a bolygóvédelem szükségességét szünteti meg - azaz a Mars bioszféra szennyeződése miatt felmerülő aggodalmak miatt (feltételezve a bakteriális élet jelenlétét), hanem azt is lehetővé tenné, hogy az emberek fokozatosan megszokjanak az űrben.
Amint Yakovlev e-mailben elmondta a Space Magazine-nak, az űrhelyi élőhelyek előnyei négy pontra oszthatók:
„1. Ez egy univerzális módszer a Kozmosz végtelen tereinek elsajátítására, mind a Naprendszerben, mind azon kívül. A házak telepítéséhez nincs szükség felületre, hanem erőforrásokra, amelyeket a robotok bolygókból és műholdakról szállítanak. 2. Az a lehetőség, hogy az élőhelyt a lehető legközelebb hozzuk létre a föld bölcsőjéhez, lehetővé teszi az ember számára, hogy eltérő gravitáció mellett elkerülje az elkerülhetetlen fizikai romlást. Könnyebb létrehozni egy védő mágneses teret.
„3. A világok és az erőforrások közötti átadás nem veszélyes expedíció lesz, hanem egy normális élet. Jó a tengerészeknek, akiknek nincs családja? 4. Az emberiség halálának vagy pusztulásának valószínűsége a globális katasztrófa következtében jelentősen csökken, mivel a bolygók gyarmatosítása felderítést, áruk szállítását, emberek transzfert foglal magában - és ez sokkal hosszabb, mint a bioszféra felépítése. a hold pályáján. Dr. Stephen William Hawkingnek igaza van, az embernek nincs sok ideje. ”
Az űrlakások helyett néhány nagyon kritikus kutatás megkezdődhet, ideértve az orvosi és biológiai kutatásokat is, amelyek az első űrben született gyermekeket érintik. Ez elősegítené a megbízható űrrepülőgépek és az erőforrás-kitermelési technológiák kifejlesztését is, amelyek hasznosak lehetnek más testek - például a Hold, a Mars és az exoplanetek - letelepedéséhez is.
Végül Yakolev úgy gondolja, hogy az űrbioszférákat ésszerű időn belül - azaz 2030 és 2050 között - el lehet készíteni, ami a tereprendezéssel egyszerűen nem lehetséges. A kereskedelmi űrágazat növekvő jelenlétére és hatalmára hivatkozva a Yakolev azt is hitte, hogy a szükséges infrastruktúra nagy része már rendelkezésre áll (vagy fejlesztés alatt áll).
„Miután legyőztük a +20 éves gondolkodás tehetetlenségét, a kísérleti bioszféra (mint például az Antarktisz települése órákkal), 50 év alatt nő a kozmoszban született gyermekek első generációja, és a Föld csökken, mert bekerül a a legendák egésze ... Ennek eredményeként a tereprendezés törlésre kerül. A következő konferencia pedig megnyitja az utat a Kozmosz valódi felfedezéséhez. Büszke vagyok arra, hogy ugyanazon a bolygón vagyok, mint Elon Reeve Musk. A rakétái hasznosak lesznek az első bioszféra terveinek a holdgyárakból való kiemelésében. Ez egy közeli és közvetlen módszer a Kozmosz meghódítására. ”
A NASA tudósai és vállalkozói, például Elon Musk és Bas Landorp a közeljövőben a Mars felszámolására törekszenek, valamint a LEO-t fejlesztő más kereskedelmi repülőgépgyártók számára nehéz megjósolni az emberiség űrbeli jövőjének méretét és formáját. Lehet, hogy közösen döntenek egy olyan útról, amely a Holdra, a Marsra és a többi oldalra vezet. Talán meglátjuk a Föld közeli űrbe irányított erőfeszítéseinket.
Vagy talán látjuk, hogy egyszerre több irányba indulunk. Míg egyes csoportok a LEO-ban (és később, a Naprendszer más részein) olyan űrlakások létrehozását fogják támogatni, amelyek mesterséges gravitációra és az űrhajókra bányászó robothajókra támaszkodnak, mások az expozíciók létrehozására összpontosítanak a bolygótesteken, azzal a céllal, hogy ezek „Új Föld”.
Közöttük számíthatunk arra, hogy az emberek ebben a században elkezdenek fejleszteni bizonyos fokú „űrtechnikát”, ami minden bizonnyal hasznos lesz, amikor a feltárás és a gyarmatosítás határait még tovább toljuk!
