Colonizarea spatiului
De la Wikipedia, enciclopedia libera
Colonizarea spatiului (asezari spatiale, habitate spatiale) reprezinta crearea unui habitat uman autonom (auto-suficient) in afara Terrei si constituie obiectivul de lunga durata al agentiilor spatiale, scopul suprem al programelor spatiale, asa cum spunea in 2005 Michael D. Griffin, administratorul NASA.

Metode
Construirea unor colonii ar necesita in primul rand elemente de baza pentru supravietuire: apa, hrana, materii prime, suport vital, energie, comunicatii, transport, gravitatie artificiala si protectie antiradiatii.

Materiile prime
Coloniile de pe Luna, Marte sau de pe anumiti asteroizi ar putea extrage resurse locale. Luna duce lipsa de nitrogen, dar are vaste rezerve de hidrogen, sub forma apei inghetate de sub crusta craterelor intunecate, dar are si oxigen, silicon si metale precum fierul sau aluminiul. Trimiterea materialelor de pe Terra ar fi scumpa, de aceea acestea ar putea fi trimise de pe Luna, NEO (Near Earth Object= asteroizi, comete) sau Phobos si Deimos, lunile lui Marte. Multe NEO contin oxigen, hidrogen, metale si carbon, iar unele si nitrogen. Mai departe, se crede ca asteroizii lui Jupiter ar avea apa inghetata si elemente volatile.

Energia
Energia solara din orbita este abundenta si este si astazi folosita de sateliti. Nu exista noapte in spatiu, nici nori sau atmosfera sa blocheze lumina solara, deci aceasta energie este disponibila la orice distanta de Soare. Luna are nopti ce dureaza cat 2 saptamani pe Terra, iar Marte are si noapte si praf si este si mai departe de Soare, reducandu-se energia solara disponibila, facand probabil mai atractiva folosirea energiei nucleare. Alternativ, energia solara ar putea fi transmisa pe aceste corpuri prin folosirea satelitilor. Pentru amandoua metodele insa, in mediile fara aer precum Luna si spatiul, dar si in slaba atmosfera a lui Marte, ar fi necesare spatii mari pentru radiatia emisa de caldura generata.

Transportul
Transportul prin orbita este de obicei factorul limitativ in calatoriile spatiale. O solutie este data de nava supersonica in dezvoltare la NASA. Alte alternative ar fi construirea elevatoarelor spatiale si a catapultelor electromagnetice (mass driver”). Transportul cel putin al materialelor catre si intre colonii este necesar, dar scump folosind resursele de pe Terra. Potentiale solutii ar putea fi propulsia termo-nucleara, panzele magnetice si solare, rachetele solar-termale sau propulsia electrica (ion drive). Pe Luna s-ar putea folosi elevatoarele spatiale, dar si catapultele.

Comunicatiile
Comparativ cu celelalte cerinte, comunicatiile orbitale si lunare sunt usoare. O mare parte din comunicatiile terestre deja folosesc satelitii. Insa pe masura ce coloniile se departeaza de Terra totul devine mai complicat. Transmisiunile dinspre si catre Marte sufera de intarzieri semnificative din cauza vitezei luminii si a distantelor (intarzierile variaza intre 7 si 44 de minute), facand comunicatiile directe nepractice. Folosirea e-mailurilor sau a mesajelor vocale nu ar trebui insa sa aiba probleme.

Suportul vital
In asezarile spatiale, un sistem ecologic inchis trebuie sa recicleze si sa importe totul fara sa cedeze. Cerintele pentru acest lucru ar fi:
- Organismele si habitatul sa fie izolate total de mediul exterior (biosfere artificiale)
- Schimbarea mediului pentru a fi propice vietii (terraformarea)
- Schimbarea organismelor pentru a fi compatibile cu mediul (inginerie genetica, cyborgi)
Deasemenea, 97-99% din energia solara oferita plantelor ajunge caldura ce trebuie disipata pentru a se evita supraincalzirea.

Protectia antiradiatii
Razele cosmice si eruptiile solare creeaza radiatii letale in spatiu. In orbita Terrei, centurile Van Allen fac viata in afara atmosferei dificila. Pentru a proteja viata, asezarile trebuie sa fie inconjurate de suficienta masa ca sa absoarba radiatiile. Sunt necesare 5-10 tone de material pe metru patrat pentru asta. Resturile din procesarea solului planetar si asteroizi ar fi o varianta, dar ar face manevrarea unei nave mult mai dificila.

Locatia
Coloniile pot fi asezate fie pe corpuri fizice, fie in spatiul liber:
- Planete, sateliti naturali sau asteroizi
- Orbite, puncte Lagrange sau alte obiecte

Locatii planetare
Marte
Suprafata lui Marte are cam aceeasi dimensiune ca suprafata de uscat de pe Terra. Gheata de la Polul Sud intinsa peste planeta ar forma un strat de 12 metri grosime. Este posibil ca Marte sa fi trecut prin aceleasi procese geologice si hidrologice ca si Terra si deci ar putea contine minerale. Exista deja echipamente ce ar putea extrage pe loc resursele (apa, aer) din pamantul si atmosfera martiene. Interesul in colonizarea acestei planete se datoreaza dovezilor ce arata ca viata a existat si poate inca exista pe Marte. Din pacate, atmosfera este foarte slaba (0.8% din atmosfera la nivelul marii pe Pamant), iar climatul este mult mai rece. Gravitatia este de doar o treime din cea a Terrei, necunoscandu-se insa daca ar putea sustine fiintele umane pe lunga durata. Fiindca atmosfera este slaba, iar Marte duce lipsa de un camp magnetic puternic, radiatiile sunt intense la suprafata, necesitand o protectie antiradiatii. Terraformarea lui Marte ar face viata in afara cladirilor presurizate posibila; exista discutii daca se poate sau nu realiza.

Mercur
Exista pareri ce spun ca Mercur ar putea fi colonizat la fel ca Luna. Aceste colonii ar fi insa posibile doar in regiunile polare datorita temperaturilor ridicate din timpul zilei pe restul planetei. Recenta descoperire a existentei apei ionizate i-a uimit pe cercetatori, descoperirea crescand considerabil sansele ca mica planeta sa devina o viitoare colonie.

Venus
In timp ce suprafata planetei este mult prea mare si are presiunea atmosferica de cel putin 90 de ori mai mare decat cea normala pe Terra, masiva sa atmosfera ofera o locatie alternativa pentru o colonie. La o altitudine de 50 km presiunea este redusa la cateva atmosfere, iar temperatura la 40-100⁰C. Aceasta parte din atmosfera este probabil plina de nori ce contin acid sulfuric, dar chiar si acestia reprezinta un posibil avantaj al colonizarii, fiind o posibila sursa de apa.

Gigantii de gaz
Ar fi posibila colonizarea marilor gazosi prin orase plutitoare in atmosfera lor. Incalzind baloane de hidrogen mase mari ar putea fi suspendate la nivelul unei gravitatii terestre. Jupiter este cel mai putin favorabila colonizarii datorita gravitatiei uriase, radiatiilor si a vitezei de lansare mari. Coloniile acestea ar putea exporta heliu pentru reactoarele cu fuziune (daca vor deveni practice). Lansarea de de pe acesti giganti pare mult peste posibilitatile unor rachete chimice, datorita combinatiei de viteza si acceleratie uriase necesare pentru a parasi orbita joasa. Paul Birch a propus o metoda mai ciudata, prin constructia unei centuri rotative in jurul planetei, pe care sa fie amplasata colonia, putandu-se in acelasi timp extrage si materialele de pe planeta.

Sateliti naturali
Luna
Datorita proximitatii si familiaritatii, Luna este cea mai discutata locatie pentru colonizare. Viteza de parasire mica si apropierea de Terra fac schimburile mai usoare. Un dezavantaj al Lunii este cantitatea scazuta de gaze volatile necesare vietii, precum hidrogenul, nitrogenul si carbonul. Depozitele de apa inghetata din craterele polare ar putea servi si ca surse pentru aceste elemente. O alta solutie este extragerea hidrogenului din asteroizii apropiati si combinarea cu oxigenul din rocile lunare. Gravitatia scazuta este deasemenea o problema, insa nu se stie daca este deajuns pentru a sustine viata.

Satelitii lui Jupiter: Europa, Callisto si Ganymede
Proiectul Artemis (proiect privat de colonizare a Lunii) a avut si un plan pentru colonizarea Europei, una din lunile lui Jupiter. Cercetatorii ar fi trait in igluuri si ar fi sapat in crusta inghetata cautand un ocean sub suprafata. Planul includea folosirea posibilelor buzunare de aer” pentru asezarile umane. Europa este unul dintre corpurile sistemului solar cu cele mai bune caracteristici habituale, meritand investigatii ulterioare.
Ganymede este cea mai mare luna din sistemul solar si este singura cu magnetosfera, deci mai putin iradiata la suprafata. Prezenta acestei magnetosfere indica si existenta unui nucleu topit (magmatic) si deci o istorie geologica bogata. NASA a facut unele studii, supranumite HOPE (Human Outer Planet Exploration) in privinta viitoarelor explorari ale sistemului. Tinta aleasa a fost Callisto si rezultatul a fost ca s-ar putea construi o baza la suprafata pentru a produce combustibil. Toate 3 lunile au rezerve abundente de elemente volatile, ce fac viitoarele colonizari posibile.

Phobos si Deimos
Lunile lui Marte pot fi tinte pentru colonizarea spatiala. Viteza necesara parasirii orbitei este foarte mica, facand transportul cu sistemul martian mai usor. Ar putea deveni colonii, folosindu-se insa o metoda asemanatoare cu cea pentru colonizarea asteroizilor.

Titan
Titan, satelitul lui Saturn, este vazuta ca o posibila tinta pentru colonizare pentru ca este singurul satelit din sistemul solar cu o atmosfera densa si compusi carbonici (hidrocarburi) in atmosfera si la suprafata. Titan este al patrulea corp ceresc din sistemul solar cu o atmosfera substantiala si suprafata solida, celelalte fiind Pamantul, Venus si Marte. Titan are toate elementele chimice necesare vietii si conform cu Robert Zubrin reprezinta o buna tinta pentru colonizarea sistemului solar exterior.

Satelitii lui Saturn: Enceladus, Rhea, Iapetus, Tethys si Mimas
Enceladus este o mica luna inghetata ce orbiteaza aproape de Saturn, avand o suprafata foarte stralucitoare si, in regiunea polara sudica, formatiuni asemanatoare cu gheizerele ce arunca in sus gheata si vapori de apa. Daca Enceladus are apa lichida, s-ar alatura lui Marte si Europei ca unul dintre primele locuri din sistemul solar ce ar putea avea viata si ar putea sustine viitoare colonii. Ceilalti sateliti au mari cantitati de elemente volatile, ce pot fi folosite pentru a sustine o asezare.

Satelitii lui Uranus
Cei 5 sateliti mari ai lui Uranus: Miranda, Ariel, Titania si Oberon si Triton, desi sunt foarte reci, au mari cantitati de apa inghetata si alte elemente volatile la suprafata si ar putea fi locuiti. La distanta de Soare de 18-20 ua intensitatea radiatiei solare este de 400 de ori mai slaba ca pe Pamant, fiind necesara energia nucleara pentru sustinerea unei colonii.

Triton si Pluto
Triton (satelit al lui Neptun) si Pluto sunt asemanatori ca marime si compozitie. Ambii detin atmosfere rarefiate de azot. Suprafetele detin cantitati substantiale de apa sub forma de gheata, CO2, azot si substante organice complexe rezultate din actiunea radiatiei solare.[2] La o distanta de Soare de peste 30 ua (Triton) si 30-49 ua(Pluto), energia solara nu este viabila, fiind necesara energia nucleara pentru sustinerea unei colonii.

Asteroizii
Asteroizi apropiati de Pamant
Se cunosc momentan in jur de 2500 de asteroizi aflati pe orbite care-i face mai avantajos de atins decat suprafata Lunii din punct de vedere energetic.
Asteroizii de pe Centura Principala
Colonizarea asteroizilor ar necesita habitate spatiale. Centura are materiale semnificative, cel mai mare asteroid fiind Ceres. Colonistii ar putea avea dificultati in controlarea traiectoriei acestora, o posibila solutie fiind utilizarea rachetelor sau a unor mass drivers.

Ceres
Este o planeta pitica din Centura, cuprinzand o treime din masa acesteia. Fiind cel mai mare corp din Centura, Ceres ar putea fi principala baza si port spatial pentru viitoare extractii miniere pe asteroizi, facand posibil transportul resurselor catre Marte, Luna sau Pamant. Avand in vedere gravitatia scazuta si rotatia rapida, un elevator spatial ar putea fi practic. De asemena ar putea fi posibila si paraterraformarea (terraformarea unor spatii inchise, acolo unde este posibil).

Spatiul liber
Habitate spatiale
Locatiile in spatiu ar necesita un habitat spatial (colonie spatiala sau orbitala), fiind o asezare permanenta si nu doar un simplu punct pe drumul catre alte colonii. Ar fi adevarate orase spatiale”, unde oamenii sa traiasca, sa lucreze, sa intemeieze familii. Multe proiecte, mai mult sau mai putin realiste, au fost propuse atat de autorii science-fiction, cat si de oamenii de stiinta. Un habitat spatial ar putea chiar sta la baza unei nave generatii, ce ar functiona ca o casa pe termen lung pentru sute de mii de oameni.

Orbita Pamantului
Comparativ cu alte locatii, orbita terestra are avantaje substantiale si o problema majora, dar solutionabila. Orbita Terrei poate fi atinsa in cateva ore, in timp ce Luna este la zile distanta, iar Marte la luni intregi. In orbita, energia solara este continua, in timp ce alte planete pierd lumina solara cel putin jumatate din timp. Lipsa greutatii face constructia coloniilor mult mai usoara decat intr-un mediu gravitational; astronautii au demonstrat ca pot muta sateliti de tone intregi numai cu mana. Dezavantajul principal al coloniilor orbitale este lipsa materiilor prime. Acestea ar putea fi aduse de pe Pamant, dar la costuri ridicate si din surse extraterestre (Luna, asteroizi si comete). Alte dezavantaje ar fi descresterea orbitala si poluarea atmosferica. Din 2009, Statia Spatiala Internationala sustine o temporara si neautonoma prezenta umana in orbita joasa a Terrei.

Cele 5 puncte Lagrange,Soare-Pamant
O alta posibilitate de colonie in apropierea Terrei o reprezinta cele 5 puncte Lagrange dintre Pamant si Luna. Desi in general ar dura cateva zile ca sa fie atinse cu tehnologia actuala, aceste puncte ar avea putere solara aproape continua, din cauza unor mici eclipse. Cele 5 puncte Pamant-Soare ar fii total lipsite de eclipse dar numai primele 2 ar putea fi atinse in zile, celelalte 3 ar necesita luni. Deasemenea, punctele 2-5 ar fi in afara magnetosferei Pamantului pentru 2 treimi din timp, pierzand protectia impotriva radiatiilor.

Statice
Staticele sau satelitii statici folosesc panze solare pentru a se pozitiona in orbite pe care gravitatia singura nu le-ar putea asigura. Aceste colonii solare ar fi libere sa pluteasca in afara eclipticii, bazandu-se doar pe radiatia solara.
In afara sistemului solar
In afara sistemului nostru solar sunt miliarde de stele ce ar putea fi tinte pentru colonii.

Calatoriile interstelare
Calatoriile interstelare au fost dezbatute de multi oameni de stiinta, acestea fiind operationale atat cu ajutorul omului cat si computerizate. Dificultatea principala o reprezinta distantele vaste ce ar trebui acoperite, necesitand viteze foarte mari, altfel, in privinta timpului, cu cele mai realistice metode de propulsie ar putea dura de la sute de ani la milenii. Cele mai mari pericole pentru o nava interstelara ar fi vidul, radiatiile, lipsa greutatii si micrometeoritii.

Calatoriile intergalactice
Calatoriile intergalactice sunt considerate pur SF si sunt impractice din punct de vedere al tehnologiei. Ar necesita o putere de propulsie mult mai mare decat se crede posibil in acest moment, pentru a misca o nava cu viteza aproape luminica. In afara de cazul in care nava ar putea atinge viteze relativiste extreme, ar interveni alt obstacol, navigatia navei si sansa ca aceasta sa ajunga in galaxia sau la steaua, planeta, obiectul dorit. Deasemenea, nava ar trebui sa aiba dimensiuni considerabile, sa poata sustine viata si generatiile de oameni ce vor trai in ea, sa reziste si sa poata opri la momentul final, totul pentru milioanele de ani cat ar dura calatoria. Fizicile actuale spun ca un obiect din timp-spatiu nu poate depasi viteza luminii, care limiteaza orice la milioanele de ani necesare pentru a ajunge in alte galaxii. SF-ul aduce in calcul si alte cateva metode pentru a depasi aceasta problema: gaurile de vierme si hiperspatiul (intrarea in alta dimesniune).

Navele spatiale
Ideea de colonizare spatiala se bazeaza in primul rand pe nave spatiale in stare sa transporte oameni si resurse intre planete si alte corpuri ceresti. Ipotetic, navele spatiale propuse de SF dar si de oamenii de stiinta sunt:
- Nava generatie: viteza subluminica; calatorii interstelare pe decenii sau secole; echipajul trece prin generatii intregi pana la sfarsitul calatoriei, astfel incat nu este de asteptat ca cineva din echipajul initial sa ajunga la destinatie (in durata de viata medie) - ci doar descendentii acestuia.
- Nava hibernanta: majoritatea echipajului petrece timpul in stare de hibernare sau animatie suspendata, astfel incat cea mai mare parte a echipajului original va ajunge la destinatie.
- EIS (Embryo-carying Interstellar Ship): este o nava mult mai mica decat primele doua; transporta embrioni umani sau/si ADN inghetati sau in stare latenta.
- Nava cu fuziune/fisiune nucleara: viteze de pana la 10 % din viteza luminii, permitand o singura calatorie pana la destinatie pe durata vietii unui om (fara intoarcere pe Pamant).
- Nava Orion: utilizeaza propulsia nucleara (Proiectul Orion conceput de Freeman Dyson), mai specific explozia nucleara
- Nava laser: propulsie bazata pe utilizarea unei forme de concentrare a luminii pentru panzele solare sau alte tipuri de nave, vitezele putand fi comparate cu cele obtinute din fuziunea nucleara; necesita totusi si alte metode de propulsie pentru a putea opri la destinatie (cea mai probabila este o nava hibrid: cu panze solare pentru accelerare, fuziune pentru decelerare).

Motive
- Raspandirea vietii si a frumusetii in Univers
- Asigurarea supravietuirii speciei umane
- Profitul adus de mineritul asteroizilor, energia solara si manufactura spatiala
- Salvarea mediului terestru prin mutarea oamenilor si industriei in spatiu
- Resurse rare, precum gazele naturale de pe gigantii de gaz

Argumentele necesitatii
Populatia de pe Pamant este in continua crestere, in timp ce resursele si capacitatea nu. Deschiderea spatiului ar depasi aceste limite, totusi, extrapolarile arata ca populatia va stagna prin 2070. Deasemena, chiar daca umanitatea reuseste sa evite distrugerea Pamantului prin razboaie, molime, poluare, incalziri si racirii globale sau chiar impactele cu meteoriti, Terra va deveni inevitabil nelocuibila din cauza incalzirii Soarelui pe masura ce imbatraneste. Daca umanitatea nu are asezari permanente pana cand se va intampla unul dintre aceste dezastre, se poate chiar sa dispara.

Argumentele beneficiilor
Desi la inceput calatoriile vor fi foarte scumpe, mai ales datorita satisfacerii nevoilor coloniilor, de indata ce acestea sunt indeplinite, productiile aditionale pot fi folosite pentru a extinde infrastructura initiala sau trimise inapoi pe Pamant pentru investitiile de la inceput. Deasemenea, pot fi descoperite noi bunuri cu valoare mare: metale si pietre pretioase, surse de energie si combustibil sau farmaceutice.

Argumentele nationalismului
Toate aceste colonii si explorari spatiale trebuie sa fie lipsite de interese nationale, iar Pamantul sa devina unitar, fara granite politice. Deja, colaborarile internationale in domeniul spatial au demonstrat valoarea lor in efortul unificator si de cooperare.