Kolonizacja kosmosu - Space colonization
Część serii na |
Lot w kosmos |
---|
Historia |
Aplikacje |
Statek kosmiczny |
Kosmiczny start |
Rodzaje lotów kosmicznych |
Agencje kosmiczne |
Siły kosmiczne |
Polecenia spacji |
Prywatny lot kosmiczny |
Portal lotów kosmicznych |
Kolonizacja kosmiczna (zwana także osadnictwem kosmicznym lub kolonizacją pozaziemską ) to hipotetyczne stałe zamieszkiwanie i eksploatacja zasobów naturalnych spoza planety Ziemia . Jako taka jest to forma obecności człowieka w kosmosie , poza ludzkimi lotami w kosmos lub operacyjnymi placówkami kosmicznymi .
Pojawiło się wiele argumentów za i przeciw kolonizacji kosmosu. Dwa najczęstsze przemawiające za kolonizacją to przetrwanie cywilizacji ludzkiej i biosfery w przypadku katastrofy o skali planety (naturalnej lub spowodowanej przez człowieka) oraz dostępność dodatkowych zasobów w kosmosie, które mogłyby umożliwić ekspansję ludzkiego społeczeństwa. Najczęstsze zarzuty wobec kolonizacji obejmują obawy, że utowarowienie kosmosu może wzmocnić interesy już i tak potężnych, w tym głównych instytucji gospodarczych i wojskowych, oraz zaostrzyć istniejące wcześniej szkodliwe procesy, takie jak wojny , nierówności ekonomiczne i środowiskowe. degradacja .
Do tej pory nie zbudowano żadnej kosmicznej kolonii. Obecnie budowa kolonii kosmicznej wiązałaby się z szeregiem ogromnych wyzwań technologicznych i ekonomicznych. Osiedla kosmiczne musiałyby zaspokoić prawie wszystkie (lub wszystkie) materialne potrzeby setek lub tysięcy ludzi w środowisku kosmicznym, które jest bardzo wrogie ludzkiemu życiu. Obejmowałyby technologie, takie jak kontrolowane ekologiczne systemy podtrzymywania życia , które nie zostały jeszcze opracowane w jakikolwiek znaczący sposób. Musieliby również zmierzyć się z nieznaną jeszcze kwestią zachowania i rozwoju ludzi w takich miejscach na dłuższą metę. Ze względu na obecny koszt wysłania czegokolwiek z powierzchni Ziemi na orbitę (około 1400 USD za kg lub 640 USD za funt na niską orbitę okołoziemską przez Falcon Heavy ), kolonia kosmiczna byłaby obecnie niezwykle kosztownym projektem.
Nie ma jeszcze planów budowania kolonii kosmicznych przez jakąkolwiek organizację na dużą skalę, czy to rządową, czy prywatną. Jednak przez lata pojawiło się wiele propozycji, spekulacji i projektów osadnictwa kosmicznego i działa znaczna liczba zwolenników i grup kolonizacji kosmosu . Kilku znanych naukowców, takich jak Freeman Dyson , opowiedziało się za osadnictwem kosmicznym.
Na froncie technologicznym trwają postępy w obniżaniu dostępu do przestrzeni kosmicznej ( systemy startowe wielokrotnego użytku mogą osiągnąć 20 USD za kg na orbitę) oraz w tworzeniu zautomatyzowanych technik produkcyjnych i konstrukcyjnych .
Definicja
Termin ten jest czasami stosowany do jakiejkolwiek stałej obecności człowieka, nawet robota, ale w szczególności, wraz z terminem „osiedle”, jest stosowany do każdego stałego ludzkiego siedliska kosmicznego , od stacji badawczych po samowystarczalne społeczności.
Słowo kolonia i kolonizacja to terminy zakorzenione w historii kolonialnej na Ziemi, co czyni je ludzkim terminem geograficznym, a także szczególnie politycznym. To szerokie zastosowanie dla jakiejkolwiek stałej ludzkiej działalności i rozwoju w kosmosie zostało skrytykowane, szczególnie jako kolonialne i niezróżnicowane (patrz poniżej Zarzuty ).
Historia
Wczesne sugestie dla przyszłych kolonizatorów, takich jak Francis Drake i Christoph Columbus, dotyczące dotarcia na Księżyc i ludzi tam żyjących, zostały przedstawione przez Johna Wilkinsa w Dyskursie dotyczącym nowej planety w pierwszej połowie XVII wieku.
Pierwszym znanym dziełem o kolonizacji kosmosu był The Brick Moon , fikcja opublikowana w 1869 roku przez Edwarda Everetta Hale'a o zamieszkałym sztucznym satelicie. W 1897 roku Kurd Lasswitz pisał także o koloniach kosmicznych.
Rosyjski pionier nauki o rakietach Konstantin Tsiołkowski przewidział elementy społeczności kosmicznej w swojej książce Beyond Planet Earth, napisanej około 1900 roku. Ciołkowski kazał swoim podróżnikom kosmicznym budować szklarnie i hodować plony w kosmosie. Ciołkowski wierzył, że podróż w kosmos pomoże udoskonalić istoty ludzkie, prowadząc do nieśmiertelności i pokoju.
W latach dwudziestych John Desmond Bernal , Hermann Oberth , Guido von Pirquet i Herman Noordung rozwinęli tę ideę. Wernher von Braun podzielił się swoimi pomysłami w artykule Colliersa z 1952 roku. W latach 50. i 60. Dandridge M. Cole opublikował swoje pomysły.
Innym nasienny książka na ten temat była książka High Frontier: Human Kolonie w kosmosie przez Gerard K. O'Neill w 1977 roku, który został następnie samym roku kolonie w kosmosie przez TA Heppenheimer .
Marianne J. Dyson napisała Home on the Moon; Życie na kosmicznej granicy w 2003 roku; Peter Eckart napisał bazy księżycowej Handbook w 2006 roku i następnie Harrison Schmitt „s Return to the Moon napisany w 2007 roku.
Mieszkanie kosmiczne
W 1977 roku na orbitę ziemską umieszczono pierwszy trwały habitat kosmiczny, stację Salut 6, która ostatecznie została zastąpiona przez ISS , dziś najbliżej ludzkiej placówki w kosmosie.
Lokalizacje
Lokalizacja jest częstym punktem spornym zwolenników kolonizacji kosmosu. Położenie kolonizacji może być na fizycznym ciała planety , planety karłowatej , naturalnego satelity lub asteroidy lub orbicie jeden. W przypadku kolonii nie na ciele patrz również siedlisko kosmiczne .
Przestrzeń w pobliżu Ziemi
Księżyc
Księżyc jest omawiana jako cel dla kolonizacji, ze względu na jego bliskość do Ziemi i niższej prędkości ucieczki . Obfity lód na niektórych obszarach może stanowić wsparcie dla potrzeb wodnych kolonii księżycowych. Jednak brak atmosfery na Księżycu nie zapewnia ochrony przed promieniowaniem kosmicznym lub meteoroidami, dlatego zaproponowano miejsca do ochrony księżycowej lawy . Problemem jest również niska grawitacja powierzchniowa Księżyca, ponieważ nie wiadomo, czy 1/6 g wystarczy do utrzymania ludzkiego zdrowia przez długi czas. Zainteresowanie założeniem bazy księżycowej wzrosło w XXI wieku jako pośrednik w kolonizacji Marsa, dzięki takim propozycjom, jak Moon Village dla obiektów badawczych, wydobywczych i handlowych ze stałym miejscem zamieszkania.
Punkty Lagrange'a
Inną bliską Ziemi możliwością są stabilne punkty Lagrange'a Ziemia-Księżyca L 4 i L 5 , w których kolonia kosmiczna może unosić się w nieskończoność. L5 Society powstało w celu promowania rozliczenie poprzez budowę stacji kosmicznych w tych punktach. Gerard K. O'Neill zasugerował w 1974 r., że w szczególności punkt L 5 mógłby pomieścić kilka tysięcy pływających kolonii i umożliwiłby łatwe przemieszczanie się do i z kolonii ze względu na płytki efektywny potencjał w tym punkcie.
Planety wewnętrzne
Rtęć
Kiedyś uważano, że jest to ciało zubożone w substancje lotne, takie jak nasz Księżyc, teraz wiadomo, że Merkury jest bogaty w substancje lotne, w rzeczywistości zaskakująco bogatszy w substancje lotne niż jakiekolwiek inne ciało ziemskie w wewnętrznym Układzie Słonecznym. Planeta otrzymuje również sześć i pół razy większy strumień słoneczny niż układ Ziemia/Księżyc, dzięki czemu energia słoneczna jest bardzo efektywnym źródłem energii; można go wykorzystać za pomocą orbitalnych paneli słonecznych i przesłać na powierzchnię lub wyeksportować na inne planety.
Geolog Stephen Gillett zasugerował w 1996 roku, że może to uczynić Merkurego idealnym miejscem do budowy i wystrzelenia statku kosmicznego z żaglem słonecznym , który mógłby wystrzeliwać jako złożone „kawałki” przez wyrzutnię masy z powierzchni Merkurego. Po dotarciu do kosmosu żagle słoneczne rozwinęłyby się. Energia słoneczna dla napędu masy powinna być łatwa do zdobycia, a słoneczne żagle w pobliżu Merkurego miałyby 6,5 razy większy ciąg niż w pobliżu Ziemi. To może sprawić, że Merkury stanie się idealnym miejscem do pozyskiwania materiałów przydatnych do budowy sprzętu do wysyłania (i terraformowania) Wenus. Ogromne kolektory słoneczne można również zbudować na Merkurym lub w jego pobliżu, aby wytwarzać energię do działań inżynieryjnych na dużą skalę, takich jak laserowe żagle świetlne do pobliskich systemów gwiezdnych.
Ponieważ Merkury zasadniczo nie ma nachylenia osi, dna kraterów w pobliżu jego biegunów leżą w wiecznej ciemności , nigdy nie widząc Słońca. Funkcjonują jako pułapki na zimno , wyłapując substancje lotne na okresy geologiczne. Szacuje się, że bieguny rtęci zawierają 10 14 -10 15 kg wody, może pokrywa około 5,65 x 10 9 m 3 węglowodorów. Umożliwiłoby to rolnictwo. Zasugerowano, że można opracować odmiany roślin, aby wykorzystać wysoką intensywność światła i długi dzień Merkurego. Bieguny nie doświadczają tak znaczących zmian w ciągu dnia jak i nocy, jak reszta Merkurego, co czyni je najlepszym miejscem na planecie do założenia kolonii.
Inną opcją jest życie pod ziemią, gdzie wahania między dniem a nocą byłyby na tyle tłumione, że temperatury pozostałyby mniej więcej stałe. Istnieją przesłanki, że Merkury zawiera rury lawowe , takie jak Księżyc i Mars, które byłyby odpowiednie do tego celu. Temperatura pod ziemią w pierścieniu wokół biegunów Merkurego może osiągnąć nawet temperaturę pokojową na Ziemi, 22±1 °C; a osiąga się to na głębokościach już od około 0,7 m. Ta obecność substancji lotnych i obfitość energii skłoniła Alexandra Bolonkina i Jamesa Shiffletta do uznania Merkurego za preferowanego do kolonizacji Marsa.
Jednak trzecią opcją może być ciągłe przemieszczanie się, aby pozostać po nocnej stronie, ponieważ 176-dniowy cykl Merkurego dnia i nocy oznacza, że terminator porusza się bardzo wolno.
Ponieważ Merkury jest bardzo gęsty, jego grawitacja powierzchniowa wynosi 0,38 g, podobnie jak Mars, mimo że jest mniejszą planetą. Byłoby to łatwiejsze do dostosowania niż grawitacja księżycowa (0,16 g), ale nadal ma zalety związane z mniejszą prędkością ucieczki z planety. Bliskość Merkurego daje mu przewagę nad asteroidami i planetami zewnętrznymi, a niski okres synodyczny oznacza, że okna startowe z Ziemi na Merkurego są częstsze niż z Ziemi na Wenus czy Marsa.
Z drugiej strony, kolonia Merkurego wymagałaby znacznej ochrony przed promieniowaniem i rozbłyskami słonecznymi, a ponieważ Merkury jest pozbawiony powietrza, dekompresja i ekstremalne temperatury byłyby stałym ryzykiem.
Wenus
Mars
Pas asteroid
Pas planetoid posiada znaczną ilość dostępnego materiału, a największymi obiektami są Ceres , Westa , Pallas i Hygiea , chociaż jest on bardzo słabo rozłożony, ponieważ obejmuje rozległy obszar kosmosu. Bezzałogowe statki dostawcze powinny być praktyczne przy niewielkim postępie technologicznym, nawet przekraczając 500 milionów kilometrów kosmosu. Koloniści byliby bardzo zainteresowani upewnieniem się, że ich asteroida nie uderzy w Ziemię lub jakikolwiek inny obiekt o znacznej masie, ale mieliby ogromne trudności w poruszaniu asteroidą dowolnej wielkości. Orbity Ziemi i większości asteroid są bardzo oddalone od siebie pod względem delta-v, a ciała asteroid mają ogromny pęd . Być może na asteroidach można zainstalować rakiety lub napędy masowe, aby skierować ich drogę na bezpieczny kurs.
Ceres, największa asteroida, może służyć jako centrum wydobycia asteroid lub jako przystanek w podróży do zewnętrznego Układu Słonecznego. Ma łatwo dostępną wodę, amoniak i metan, ważne dla przetrwania, paliwa i prawdopodobnie terraformowania Marsa i Wenus. Kolonia mogła zostać założona na powierzchni krateru lub pod ziemią.
Jednak nawet Ceres radzi sobie tylko z niewielką grawitacją powierzchniową wynoszącą 0,03 g, co nie wystarcza, aby zażegnać negatywne skutki mikrograwitacji. Wymagane byłyby zatem albo zabiegi medyczne, albo sztuczna grawitacja.
Księżyce planet zewnętrznych
Misje ludzi na planety zewnętrzne musiałyby dotrzeć szybko ze względu na skutki promieniowania kosmicznego i mikrograwitacji podczas podróży. W 2012 roku Thomas B. Kerwick napisał, że odległości do planet zewnętrznych sprawiły, że ich obecne badania przez ludzi są niepraktyczne, zauważając, że czas podróży w obie strony na Marsa oszacowano na dwa lata, a najbliższe zbliżenie Jowisza do Ziemi wynosi ponad dziesięć. razy dalej niż najbliższe podejście Marsa do Ziemi. Zauważył jednak, że może się to zmienić wraz ze „znaczącym postępem w projektowaniu statków kosmicznych”. Zimno również byłoby czynnikiem, wymagającym solidnego źródła energii cieplnej do skafandrów kosmicznych i baz.
Księżyce Jowisza
Jowisza Galileusza księżyce (Io, Europa, Ganimedes i Kallisto) i Saturna Tytan są jedynymi, które mają księżyce grawitacjach porównywalne do naszego Księżyca. Jednak poziomy promieniowania na Io i Europie są ekstremalne, wystarczające, aby zabić nieosłoniętych ludzi w ciągu jednego ziemskiego dnia. Dlatego tylko Callisto i być może Ganimedes mogli rozsądnie wspierać ludzką kolonię. Kalisto krąży poza pasem radiacyjnym Jowisza, a niskie szerokości geograficzne Ganimedesa są częściowo osłonięte polem magnetycznym księżyca (chociaż osłona przed promieniowaniem nadal byłaby wymagana dla Ganimedesa). Oba mają dostępną wodę, skały krzemianowe i metale, które można wydobywać i wykorzystywać do budowy.
Chociaż zasoby wulkaniczne Io i ogrzewanie pływowe stanowią cenne zasoby, ich eksploatacja jest prawdopodobnie niepraktyczna. Europa jest bogata w wodę i prawdopodobnie tlen, ale metale i minerały musiałyby być importowane. Jeśli na Europie istnieje obce życie drobnoustrojowe, ludzki układ odpornościowy może przed nim nie ochronić. Wystarczająca ochrona przed promieniowaniem może jednak uczynić z Europy interesującą lokalizację bazy badawczej.
NASA przeprowadziła badanie o nazwie HOPE (Revolutionary Concepts for Human Outer Planet Exploration) dotyczące przyszłej eksploracji Układu Słonecznego. Wybranym celem była Kallisto ze względu na odległość od Jowisza, a tym samym na szkodliwe promieniowanie planety. Możliwe byłoby zbudowanie bazy powierzchniowej, która produkowałaby paliwo do dalszej eksploracji Układu Słonecznego. HOPE oszacował czas podróży w obie strony dla misji z załogą na około 2–5 lat, przy założeniu znacznego postępu w technologiach napędowych.
Księżyce Saturna
Tytan jest jedynym księżycem w Układzie Słonecznym, który ma gęstą atmosferę i jest bogaty w związki zawierające węgiel, co sugeruje, że jest celem kolonizacji. Tytan ma lód wodny i duże oceany metanu. Robert Zubrin zidentyfikował Tytana jako posiadającego obfitość wszystkich pierwiastków niezbędnych do podtrzymania życia, co czyni go prawdopodobnie najbardziej korzystnym miejscem w zewnętrznym Układzie Słonecznym do kolonizacji i powiedział: „Pod pewnymi względami Tytan jest najbardziej gościnnym światem pozaziemskim w naszym Układzie Słonecznym do ludzkiej kolonizacji”.
Interesujący jest również mały księżyc Enceladus , którego podpowierzchniowy ocean jest oddzielony od powierzchni zaledwie dziesiątkami metrów lodu na biegunie południowym. Obecne są tam związki lotne i organiczne, a duża gęstość księżyca dla świata lodowego (1,6 g/cm 3 ) wskazuje, że jego jądro jest bogate w krzemiany.
Pas radiacyjny Saturna jest znacznie słabszy niż Jowisza, więc promieniowanie jest tutaj mniejszym problemem.
Region Trans-Neptun
Freeman Dyson zasugerował, że w ciągu kilku stuleci cywilizacja ludzka przeniesie się do pasa Kuipera .
Poza Układem Słonecznym
Patrząc poza Układ Słoneczny, istnieje nawet kilkaset miliardów potencjalnych gwiazd z możliwymi celami kolonizacji. Główną trudnością są ogromne odległości do innych gwiazd: mniej więcej sto tysięcy razy dalej niż planety Układu Słonecznego. Oznacza to , że wymagana byłaby jakaś kombinacja bardzo dużej prędkości (jakieś ponad ułamkowy procent prędkości światła ) lub czasu podróży trwającego stulecia lub tysiąclecia. Prędkości te znacznie przekraczają możliwości obecnych systemów napędowych statków kosmicznych .
Technologia kolonizacji kosmosu mogłaby w zasadzie pozwolić na ekspansję człowieka z wysokimi, ale subrelatywistycznymi prędkościami, znacznie mniejszymi niż prędkość światła, c . Międzygwiezdny statek kolonizacyjny byłby podobny do habitatu kosmicznego, z dodatkowymi możliwościami napędowymi i niezależnym wytwarzaniem energii.
Hipotetyczne koncepcje statków kosmicznych proponowane zarówno przez naukowców, jak i w hard science fiction obejmują:
- Statek pokolenie będzie podróżować znacznie wolniej niż światło, co w konsekwencji międzygwiezdnych czasach podróż wielu dziesięcioleci i stuleci. Załoga przejdzie przez pokolenia, zanim podróż się zakończy, więc nikt z początkowej załogi nie przeżyje, aby dotrzeć do celu, zakładając obecną długość życia ludzi.
- Statek sypialne , gdzie większość lub wszystkie załogi spędzić podróż w jakiejś formie hibernacji lub uśpienia , dzięki czemu niektóre lub wszystkie, aby dotrzeć do miejsca przeznaczenia.
- Międzygwiezdny statek z zarodkami (EIS), znacznie mniejszy niż statek generacyjny lub statek sypialny, transportujący ludzkie embriony lub DNA w stanie zamrożonym lub uśpionym do miejsca przeznaczenia. (Oczywiste biologiczne i psychologiczne problemy związane z narodzinami, wychowaniem i edukacją takich podróżników, tutaj zaniedbane, mogą nie mieć fundamentalnego znaczenia).
- Jakiś rodzaj statku napędzanego syntezą jądrową lub rozszczepieniem (np. napęd jonowy ), osiągający prędkości do około 10% c, umożliwiający jednokierunkowe podróże do pobliskich gwiazd o czasie trwania porównywalnym z życiem człowieka.
- Statek Projektu Orion , koncepcja napędzana energią jądrową zaproponowana przez Freemana Dysona, która wykorzystywałaby wybuchy jądrowe do napędzania statku kosmicznego. Specjalny przypadek poprzednich koncepcji rakiet jądrowych o podobnej potencjalnej prędkości, ale prawdopodobnie łatwiejszej technologii.
- Koncepcje napędu laserowego , wykorzystujące jakąś formę wiązki energii z Układu Słonecznego, mogą umożliwić lekkiemu żaglowi lub innemu statkowi osiągnięcie dużych prędkości, porównywalnych z teoretycznie osiąganymi przez napędzaną fuzją elektryczną rakietę powyżej. Metody te wymagałyby pewnych środków, takich jak dodatkowy napęd jądrowy, aby zatrzymać się w miejscu docelowym, ale możliwy byłby system hybrydowy (lekki żagiel do przyspieszania, elektryczność termojądrowa do zwalniania).
- Przesłane ludzkie umysły lub sztuczna inteligencja mogą być przesyłane drogą radiową lub laserową z prędkością światła do międzygwiezdnych miejsc, w których samoreplikujące się statki kosmiczne podróżowały podświetlnie i tworzyły infrastrukturę, a także prawdopodobnie przyniosły pewne umysły. Innym realnym celem może być inteligencja pozaziemska .
Powyższe koncepcje wydają się ograniczone do wysokich, ale wciąż subrelatywistycznych prędkości, ze względu na fundamentalne względy dotyczące energii i masy reakcji, a wszystkie pociągają za sobą czas podróży, który może być możliwy dzięki technologii kolonizacji kosmosu, pozwalając na samodzielne siedliska o długości życia od dziesięcioleci do stuleci . Jednak ekspansja międzygwiazdowa człowieka ze średnią prędkością nawet 0,1% c pozwoliłaby na osiedlenie się całej Galaktyki w mniej niż połowie galaktycznego okresu orbitalnego Słońca wynoszącego ~240 000 000 lat, co jest porównywalne ze skalą czasową innych procesów galaktycznych. Tak więc, nawet jeśli podróże międzygwiezdne z prędkościami bliskimi relatywistycznymi nigdy nie są możliwe (czego nie można obecnie jasno określić), rozwój kolonizacji kosmosu może umożliwić ekspansję człowieka poza Układ Słoneczny bez konieczności postępu technologicznego, którego nie można jeszcze racjonalnie przewidzieć. Mogłoby to znacznie zwiększyć szanse na przetrwanie inteligentnego życia w kosmicznych skalach czasowych, biorąc pod uwagę wiele powszechnie zauważonych zagrożeń naturalnych i związanych z człowiekiem.
Jeśli ludzkość uzyska dostęp do dużej ilości energii, rzędu energii masowej całej planety, może w końcu stać się wykonalne zbudowanie napędów Alcubierre . Są to jedne z niewielu metod podróży superluminalnych, które mogą być możliwe przy obecnej fizyce. Jest jednak prawdopodobne, że takie urządzenie nigdy nie mogłoby istnieć ze względu na podstawowe wyzwania. Aby uzyskać więcej informacji na ten temat, zobacz Trudności w tworzeniu i używaniu napędu Alcubierre .
Podróże międzygalaktyczne
Odległości między galaktykami są rzędu miliona razy większe niż odległości między gwiazdami, a zatem międzygalaktyczna kolonizacja wymagałaby podróży trwających miliony lat przy użyciu specjalnych samopodtrzymujących się metod.
Prawo i zarządzanie
Działalność kosmiczna jest prawnie oparta na Traktacie o Przestrzeni Kosmicznej , głównym traktacie międzynarodowym. Ale prawo kosmiczne stało się szerszą dziedziną prawną, która obejmuje inne umowy międzynarodowe, takie jak znacznie mniej ratyfikowany Traktat Księżycowy i różne prawa krajowe.
Traktat o Przestrzeni Kosmicznej ustanowił podstawowe konsekwencje działalności w przestrzeni kosmicznej w artykule pierwszym: „Badanie i użytkowanie przestrzeni kosmicznej, w tym Księżyca i innych ciał niebieskich, powinno odbywać się z korzyścią i w interesie wszystkich krajów, niezależnie od ich stopnia rozwoju gospodarczego lub naukowego i jest domeną całej ludzkości”.
I kontynuował w drugim artykule, stwierdzając: „Przestrzeń kosmiczna, w tym Księżyc i inne ciała niebieskie, nie podlega narodowemu przywłaszczeniu przez roszczenie o suwerenność, za pomocą użytkowania lub okupacji lub w jakikolwiek inny sposób”.
Rozwój międzynarodowego prawa kosmicznego w dużej mierze obracał się wokół przestrzeni kosmicznej definiowanej jako wspólne dziedzictwo ludzkości . Magna Carta przestrzeni prezentowane przez Williama A. Zawadzki w 1966 ramce przestrzeni kosmicznej wyraźnie nie jako terra nullius ale jako res communis , które następnie pod wpływem prac Komitetu Narodów Zjednoczonych dnia zastosowań pokojowych z kosmosu .
Powody
Przetrwanie cywilizacji ludzkiej
Podstawowym argumentem wzywającym do kolonizacji kosmosu jest długoterminowe przetrwanie ludzkiej cywilizacji i życia na ziemi. Rozwijając alternatywne lokalizacje poza Ziemią, gatunki planety, w tym ludzie, mogą żyć w przypadku klęsk żywiołowych lub katastrof spowodowanych przez człowieka na naszej własnej planecie .
Dwukrotnie fizyk teoretyczny i kosmolog Stephen Hawking argumentował za kolonizacją kosmosu jako sposobem na ratowanie ludzkości. W 2001 roku Hawking przewidział, że rasa ludzka wyginie w ciągu następnego tysiąca lat, o ile nie uda się założyć kolonii w kosmosie. W 2010 roku stwierdził, że ludzkość stoi przed dwiema opcjami: albo skolonizujemy kosmos w ciągu najbliższych dwustu lat, albo czeka nas długofalowa perspektywa wyginięcia .
W 2005 roku ówczesny administrator NASA Michael Griffin określił kolonizację kosmiczną jako ostateczny cel obecnych programów lotów kosmicznych, mówiąc:
... celem nie jest tylko naukowa eksploracja ... to także rozszerzenie zasięgu ludzkiego siedliska z Ziemi do Układu Słonecznego w miarę postępu w czasie ... Na dłuższą metę gatunek jednoplanetarny nie będzie przetrwać ... Jeśli my, ludzie, chcemy przetrwać setki tysięcy milionów lat, musimy ostatecznie zaludnić inne planety. Obecnie technologia jest taka, że jest to ledwo do pomyślenia. Jesteśmy w powijakach. ... Mówię o tym jednym dniu, nie wiem kiedy ten dzień jest, ale będzie więcej ludzi żyjących na Ziemi niż na niej. Równie dobrze możemy mieć ludzi żyjących na Księżycu. Możemy mieć ludzi żyjących na księżycach Jowisza i innych planet. Możemy mieć ludzi tworzących siedliska na asteroidach... Wiem, że ludzie skolonizują Układ Słoneczny i pewnego dnia wyjdą dalej.
Louis J. Halle , wcześniej z Departamentu Stanu Stanów Zjednoczonych , napisał w Sprawach Zagranicznych (lato 1980), że kolonizacja kosmosu ochroni ludzkość w przypadku globalnej wojny nuklearnej . Fizyk Paul Davies popiera również pogląd, że jeśli katastrofa planetarna zagraża przetrwaniu gatunku ludzkiego na Ziemi, samowystarczalna kolonia mogłaby „odwrócić kolonizację” Ziemi i przywrócić ludzką cywilizację . Autor i dziennikarz William E. Burrows oraz biochemik Robert Shapiro zaproponowali prywatny projekt Alliance to Rescue Civilization , mający na celu ustanowienie pozaziemskiego „ zapasu ” cywilizacji ludzkiej.
Opierając się na swojej kopernikańskiej zasadzie , J. Richard Gott oszacował, że rasa ludzka może przeżyć kolejne 7,8 miliona lat, ale jest mało prawdopodobne, aby kiedykolwiek skolonizowała inne planety. Wyraził jednak nadzieję, że okaże się, że się myli, ponieważ „kolonizacja innych światów jest naszą najlepszą szansą na zabezpieczenie naszych zakładów i poprawę perspektyw przetrwania naszego gatunku”.
W teoretycznym studium z 2019 roku grupa badaczy zastanawiała się nad długoterminową trajektorią ludzkiej cywilizacji. Twierdzi się, że ze względu na skończoność Ziemi, a także ograniczony czas trwania Układu Słonecznego , przetrwanie ludzkości w dalekiej przyszłości najprawdopodobniej będzie wymagało rozległej kolonizacji kosmosu. Ta „astronomiczna trajektoria” ludzkości, jak się ją nazywa, może przebiegać w czterech krokach: pierwszy krok, wiele kolonii kosmicznych można by założyć w różnych miejscach nadających się do zamieszkania – czy to w przestrzeni kosmicznej, czy na ciałach niebieskich z dala od planety Ziemi – oraz pozwolono im na początek pozostać zależnym od wsparcia z ziemi. Po drugie, kolonie te mogą stopniowo stać się samowystarczalne, umożliwiając im przetrwanie w przypadku upadku lub śmierci macierzystej cywilizacji na Ziemi. Trzeci krok polegał na tym, że kolonie mogły samodzielnie rozwijać się i rozszerzać swoje siedliska na swoich stacjach kosmicznych lub ciałach niebieskich, na przykład poprzez terraformowanie . Czwarty krok, kolonie mogły się samoreplikować i zakładać nowe kolonie dalej w przestrzeń kosmiczną, proces, który następnie mógłby się powtarzać i kontynuować w tempie wykładniczym w całym kosmosie. Jednak ta astronomiczna trajektoria może nie być trwała, ponieważ najprawdopodobniej zostanie przerwana i ostatecznie zaniknie z powodu wyczerpywania się zasobów lub napiętej konkurencji między różnymi frakcjami ludzkimi, powodując pewien scenariusz „gwiezdnych wojen”. Oczekuje się, że w bardzo odległej przyszłości ludzkość i tak wyginie , ponieważ żadna cywilizacja — ludzka czy obca — nigdy nie przeżyje ograniczonego czasu trwania samego kosmosu .
Ogromne zasoby w kosmosie
Zasoby w kosmosie, zarówno materiałowe, jak i energetyczne, są ogromne. Sam Układ Słoneczny ma, według różnych szacunków, wystarczającą ilość materiału i energii, aby utrzymać od kilku tysięcy do ponad miliarda razy więcej niż obecna populacja ludzi na Ziemi, głównie z samego Słońca.
Wydobywanie asteroid będzie również kluczowym graczem w kolonizacji kosmosu. Woda i materiały do budowy konstrukcji i osłon można łatwo znaleźć w asteroidach. Zamiast uzupełniać zapasy na Ziemi, na asteroidach należy zakładać stacje wydobywcze i paliwowe, aby ułatwić podróżowanie w kosmos. Wydobycie optyczne to termin, którego NASA używa do opisania wydobywania materiałów z asteroid. NASA wierzy, że wykorzystanie paliwa pochodzącego z asteroid do eksploracji Księżyca, Marsa i nie tylko pozwoli zaoszczędzić 100 miliardów dolarów. Jeśli finansowanie i technologia pojawią się wcześniej niż szacowano, wydobycie asteroid może być możliwe w ciągu dekady.
Chociaż niektóre przedmioty z powyższych wymagań infrastrukturalnych można już łatwo wyprodukować na Ziemi i dlatego nie byłyby bardzo cenne jako przedmioty handlowe (tlen, woda, rudy metali nieszlachetnych, krzemiany itp.), inne przedmioty o wysokiej wartości są bardziej obfite i łatwiejsze produkowane, wyższej jakości lub mogą być produkowane tylko w kosmosie. Zapewniłyby one (w długim okresie) bardzo wysoki zwrot z początkowej inwestycji w infrastrukturę kosmiczną.
Niektóre z tych towarów handlowych o wysokiej wartości obejmują metale szlachetne, kamienie szlachetne, energię, ogniwa słoneczne, łożyska kulkowe, półprzewodniki i farmaceutyki.
Wydobycie i wydobycie metali z małej asteroidy wielkości 3554 Amun lub (6178) 1986 DA , obie małe asteroidy bliskie Ziemi, byłoby 30 razy więcej metali niż ludzie wydobywali w historii. Metalowa asteroida tej wielkości byłaby warta około 20 bilionów dolarów po cenach rynkowych z 2001 r.
Głównymi przeszkodami w komercyjnej eksploatacji tych zasobów są bardzo wysokie koszty początkowej inwestycji, bardzo długi okres wymagany do oczekiwanego zwrotu z tych inwestycji ( Projekt Eros planuje rozwój 50 lat) oraz fakt, że przedsięwzięcie nigdy nie zostało zrealizowane. już wcześniej realizowanych – obarczony wysokim ryzykiem charakter inwestycji.
Ekspansja z mniejszą liczbą negatywnych konsekwencji
Ekspansja człowieka i postęp technologiczny zwykle skutkowały jakąś formą dewastacji środowiska i zniszczenia ekosystemów oraz towarzyszącej im dzikiej przyrody . W przeszłości ekspansja często odbywała się kosztem wysiedlenia wielu rdzennych ludów , czego skutkiem było traktowanie tych ludów, od ingerencji po ludobójstwo. Ponieważ kosmos nie ma życia, nie musi to być konsekwencją, na co zwracają uwagę niektórzy zwolennicy osadnictwa kosmicznego. Jednak na niektórych ciałach Układu Słonecznego istnieje możliwość istnienia istniejących rodzimych form życia, a zatem nie można lekceważyć negatywnych konsekwencji kolonizacji kosmosu.
Kontrargumenty mówią, że zmiana tylko lokalizacji, ale nie logiki eksploatacji, nie stworzy bardziej zrównoważonej przyszłości.
Zmniejszenie przeludnienia i zapotrzebowania na surowce
Argumentem za kolonizacją kosmosu jest złagodzenie proponowanych skutków przeludnienia Ziemi , takich jak wyczerpywanie się zasobów . Gdyby zasoby przestrzeni kosmicznej zostały otwarte do użytku i zbudowane zostałyby żywotne siedliska podtrzymujące życie, Ziemia nie określałaby już ograniczeń wzrostu. Chociaż wiele zasobów Ziemi jest nieodnawialnych, kolonie poza planetą mogą zaspokoić większość zapotrzebowania na zasoby planety. Wraz z dostępnością zasobów pozaziemskich popyt na zasoby ziemskie spadłby. Zwolennikami tego pomysłu są Stephen Hawking i Gerard K. O'Neill .
Inni, w tym kosmolog Carl Sagan i pisarze science fiction Arthur C. Clarke i Isaac Asimov , argumentowali, że wysłanie nadmiaru populacji w kosmos nie jest realnym rozwiązaniem problemu przeludnienia. Według Clarke'a „walka populacyjna musi być stoczona lub wygrana tutaj na Ziemi”. Problemem tych autorów nie jest brak zasobów w kosmosie (jak pokazano w książkach takich jak Mining the Sky ), ale fizyczna niepraktyczność wysyłania ogromnej liczby ludzi w kosmos w celu „rozwiązania” przeludnienia na Ziemi.
Inne argumenty
Zwolennicy kolonizacji kosmosu powołują się na domniemany wrodzony ludzki dążenie do odkrywania i odkrywania, i nazywają to cechą leżącą u podstaw postępu i kwitnących cywilizacji.
Nick Bostrom argumentował, że z utylitarnego punktu widzenia kolonizacja kosmiczna powinna być głównym celem, ponieważ umożliwiłaby bardzo dużej populacji przeżycie przez bardzo długi okres czasu (prawdopodobnie miliardy lat), co przyniosłoby ogromną ilość użyteczności ( lub szczęście). Twierdzi, że ważniejsze jest zmniejszenie ryzyka egzystencjalnego, aby zwiększyć prawdopodobieństwo ostatecznej kolonizacji, niż przyspieszenie rozwoju technologicznego, aby kolonizacja kosmiczna mogła nastąpić szybciej. W swoim artykule zakłada, że stworzone życia będą miały pozytywną wartość etyczną pomimo problemu cierpienia .
W 2001 roku w wywiadzie z Freemanem Dysonem, J. Richardem Gottem i Sidem Goldsteinem zapytano ich o powody, dla których niektórzy ludzie powinni żyć w kosmosie. Ich odpowiedzi brzmiały:
- Rozpowszechniaj życie i piękno w całym wszechświecie
- Zapewnij przetrwanie naszego gatunku
- Zarabiaj pieniądze dzięki nowym formom komercjalizacji kosmosu, takim jak satelity słoneczne , wydobycie asteroid i produkcja kosmiczna
- Ocal środowisko Ziemi, przenosząc ludzi i przemysł w kosmos
Etyka biotyczna jest gałęzią etyki, która ceni samo życie. Dla etyki biotycznej i jej rozszerzenia na przestrzeń jako etyki panbiotycznej, ludzkim celem jest zabezpieczenie i propagowanie życia oraz wykorzystanie przestrzeni w celu maksymalizacji życia.
Zastrzeżenia
Kolonizacja kosmosu była postrzegana jako ulga w problemie przeludnienia człowieka już w 1758 roku i wymieniona jako jeden z powodów, dla których Stephen Hawking kontynuował eksplorację kosmosu. Krytycy zauważają jednak, że spowolnienie tempa wzrostu populacji od lat 80. zmniejszyło ryzyko przeludnienia.
Krytycy argumentują również, że koszty działalności komercyjnej w kosmosie są zbyt wysokie, aby przynosić zyski przemysłom ziemskim, a zatem jest mało prawdopodobne, aby w przewidywalnej przyszłości nastąpiła znaczna eksploatacja zasobów kosmicznych.
Inne zastrzeżenia dotyczą obawy, że nadchodząca kolonizacja i utowarowienie kosmosu może wzmocnić interesy i tak już potężnych, w tym ważnych instytucji gospodarczych i wojskowych, np. wielkich instytucji finansowych, największych firm lotniczych i kompleksu wojskowo-przemysłowego , aby doprowadzić do nowe wojny , oraz nasilenie istniejącej wcześniej eksploatacji pracowników i zasobów , nierówności ekonomicznej , ubóstwa , podziałów społecznych i marginalizacji , degradacji środowiska i innych szkodliwych procesów lub instytucji.
Dodatkowe obawy dotyczą tworzenia kultury, w której ludzie nie są już postrzegani jako ludzie, ale raczej jako dobra materialne. Kwestie ludzkiej godności , moralności , filozofii , kultury , bioetyki i zagrożenia ze strony megalomańskich liderów w tych nowych " społeczeństwach " musiałyby zostać poruszone , aby kolonizacja kosmosu zaspokajała psychologiczne i społeczne potrzeby ludzi żyjących w odizolowanych koloniach .
Jako alternatywę lub dodatek dla przyszłości rasy ludzkiej, wielu pisarzy science fiction skupiło się na sferze „przestrzeni wewnętrznej”, to jest wspomaganej komputerowo eksploracji ludzkiego umysłu i ludzkiej świadomości – być może w drodze rozwojowej do mózg matrioszka .
Zrobotyzowane statki kosmiczne są proponowane jako alternatywa dla uzyskania wielu podobnych korzyści naukowych bez ograniczonego czasu trwania misji i wysokich kosztów podtrzymywania życia i transportu powrotnego związanych z misjami ludzkimi.
Następstwem paradoksu Fermiego – „nikt inny tego nie robi” – jest argument, że ponieważ nie ma dowodów na istnienie technologii kolonizacji przez obcych , statystycznie mało prawdopodobne jest, aby w ogóle było możliwe użycie tego samego poziomu technologii przez samych siebie.
Innym problemem jest możliwość spowodowania międzyplanetarnego skażenia planet, na których może znajdować się hipotetyczne życie pozaziemskie .
Kolonializm
Kolonizacja kosmiczna była dyskutowana jako postkolonialna kontynuacja imperializmu i kolonializmu . Krytycy argumentują, że obecne reżimy polityczno-prawne i ich filozoficzne podstawy sprzyjają imperialistycznemu rozwojowi kosmosu i że kluczowymi decydentami w kolonizacji kosmosu są często bogate elity związane z prywatnymi korporacjami i że kolonizacja kosmiczna byłaby przede wszystkim atrakcyjna dla ich rówieśników, a nie zwykłych obywateli. Ponadto argumentuje się, że istnieje potrzeba integracyjnego i demokratycznego uczestnictwa i wdrażania wszelkich eksploracji kosmosu, infrastruktury lub zamieszkania.
Zwłaszcza narracja „ Nowej Granicy ” została skrytykowana jako bezrefleksyjna kontynuacja kolonializmu osadniczego i oczywistego przeznaczenia , kontynuująca narrację eksploracji jako fundamentalną dla zakładanej ludzkiej natury . Joon Yun uważa kolonizację kosmosu za rozwiązanie problemu ludzkiego przetrwania i globalnych problemów, takich jak zanieczyszczenie, za imperialistyczną.
Natalie B. Trevino twierdzi, że nie kolonializm, ale kolonialność zostanie przeniesiona w przestrzeń kosmiczną, jeśli się nad nią nie zastanowimy.
Bardziej konkretnie rzecznictwo na rzecz terytorialnej kolonizacji Marsa w przeciwieństwie do zamieszkiwania w przestrzeni atmosferycznej Wenus zostało nazwane surfacyzmem , pojęciem podobnym do powierzchniowego szowinizmu Thomasa Goldsa .
Mówiąc bardziej ogólnie, infrastruktura kosmiczna, taka jak obserwatoria Mauna Kea , również została skrytykowana i oprotestowana jako kolonialna.
Ochrona planetarna
Zrobotyzowane statki kosmiczne lecące na Marsa muszą być wysterylizowane, aby mieć co najwyżej 300 000 zarodników na zewnątrz statku – i dokładniej wysterylizowane, jeśli zetkną się ze „specjalnymi obszarami” zawierającymi wodę, w przeciwnym razie istnieje ryzyko zanieczyszczenia nie tylko wykrywacza życia eksperymenty, ale prawdopodobnie sama planeta.
Niemożliwe jest wysterylizowanie ludzkich misji do tego poziomu, ponieważ ludzie są gospodarzami typowo dla setek bilionów mikroorganizmów z tysięcy gatunków ludzkiego mikrobiomu , a tych nie można usunąć, zachowując ludzkie życie. Powstrzymywanie wydaje się jedyną opcją, ale jest to duże wyzwanie w przypadku twardego lądowania (tj. wypadku). Odbyło się kilka warsztatów planetarnych na ten temat, ale nie ma jeszcze ostatecznych wytycznych na przyszłość. Ludzcy odkrywcy mogą również nieumyślnie zanieczyścić Ziemię, jeśli powrócą na planetę, niosąc pozaziemskie mikroorganizmy.
Fizyczne, psychiczne i emocjonalne zagrożenia dla zdrowia kolonizatorów
Zdrowie ludzi, którzy mogą uczestniczyć w przedsięwzięciu kolonizacyjnym, będzie narażone na zwiększone ryzyko fizyczne, psychiczne i emocjonalne. NASA dowiedziała się, że – bez grawitacji – kości tracą minerały , powodując osteoporozę . Gęstość kości może zmniejszać się o 1% miesięcznie, co może prowadzić do większego ryzyka złamań związanych z osteoporozą w późniejszym życiu. Przemieszczanie się płynu w kierunku głowy może powodować problemy ze wzrokiem. NASA odkryła, że izolacja w zamkniętych środowiskach na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej prowadziła do depresji , zaburzeń snu i zmniejszonych interakcji osobistych, prawdopodobnie z powodu ograniczonych przestrzeni oraz monotonii i nudy długich lotów kosmicznych. Rytm dobowy może być również podatny na wpływ życia kosmicznego ze względu na wpływ na sen zaburzonego czasu zachodu i wschodu słońca. Może to prowadzić do wyczerpania, a także innych problemów ze snem, takich jak bezsenność , co może zmniejszyć ich produktywność i prowadzić do zaburzeń zdrowia psychicznego. Promieniowanie wysokoenergetyczne stanowi zagrożenie dla zdrowia, z którym musieliby się zmierzyć kolonizatorzy, ponieważ promieniowanie w kosmosie jest bardziej śmiercionośne niż to, z którym astronauci mają do czynienia teraz na niskiej orbicie okołoziemskiej. Metalowe osłony w pojazdach kosmicznych chronią jedynie przed 25-30% promieniowania kosmicznego, prawdopodobnie narażając kolonizatorów na pozostałe 70% promieniowania oraz jego krótko- i długoterminowe komplikacje zdrowotne.
Realizacja
Budowanie kolonii w kosmosie wymagałoby dostępu do wody, żywności, przestrzeni kosmicznej, ludzi, materiałów budowlanych, energii, transportu, komunikacji , podtrzymywania życia , symulowanej grawitacji , ochrony przed promieniowaniem i inwestycji kapitałowych. Prawdopodobnie kolonie byłyby zlokalizowane w pobliżu niezbędnych zasobów fizycznych. Praktyka architektury kosmicznej ma na celu przekształcenie lotu kosmicznego z heroicznej próby ludzkiej wytrzymałości w normalność w granicach komfortowego doświadczenia. Podobnie jak w przypadku innych przedsięwzięć otwierających granice, inwestycje kapitałowe niezbędne do kolonizacji kosmosu prawdopodobnie pochodziłyby od rządów, argumentując to Johnem Hickmanem i Neilem deGrasse Tysonem .
Podtrzymywania życia
W osiedlach kosmicznych system podtrzymywania życia musi przetwarzać lub importować wszystkie składniki odżywcze bez „awarii”. Najbliższym ziemskim odpowiednikiem systemu podtrzymywania życia w przestrzeni kosmicznej jest prawdopodobnie atomowy okręt podwodny . Nuklearne okręty podwodne wykorzystują mechaniczne systemy podtrzymywania życia, aby wspierać ludzi przez miesiące bez wynurzania się na powierzchnię, a ta sama podstawowa technologia mogłaby prawdopodobnie zostać wykorzystana w kosmosie. Jednak nuklearne okręty podwodne działają „otwartą pętlą” – wydobywając tlen z wody morskiej i zwykle wyrzucając dwutlenek węgla za burtę, chociaż odzyskują istniejący tlen. Innym powszechnie proponowanym systemem podtrzymywania życia jest zamknięty system ekologiczny, taki jak Biosfera 2 .
Rozwiązania zagrożeń dla zdrowia
Chociaż istnieje wiele fizycznych, psychicznych i emocjonalnych zagrożeń dla zdrowia przyszłych kolonizatorów i pionierów, zaproponowano rozwiązania mające na celu naprawienie tych problemów. Mars500 , HI-SEAS i SMART-OP reprezentują wysiłki mające na celu zmniejszenie skutków samotności i zamknięcia przez długi czas. Utrzymywanie kontaktu z członkami rodziny, obchodzenie świąt, podtrzymywanie tożsamości kulturowej – wszystko to miało wpływ na zminimalizowanie pogorszenia stanu zdrowia psychicznego. Opracowywane są również narzędzia zdrowotne, które pomogą astronautom zmniejszyć lęk, a także pomocne wskazówki dotyczące ograniczenia rozprzestrzeniania się zarazków i bakterii w zamkniętym środowisku. Ryzyko promieniowania dla astronautów można zmniejszyć poprzez częste monitorowanie i koncentrowanie pracy z dala od osłon na promie. Przyszłe agencje kosmiczne mogą również zapewnić każdemu kolonizatorowi obowiązkową ilość codziennych ćwiczeń, aby zapobiec degradacji mięśni.
Ochrona przed promieniowaniem
Promienie kosmiczne i rozbłyski słoneczne tworzą śmiertelne środowisko promieniowania w kosmosie. Na orbicie Ziemi pasy Van Allena utrudniają życie nad ziemską atmosferą. Aby chronić życie, osiedla muszą być otoczone masą wystarczającą do pochłaniania większości nadchodzącego promieniowania, chyba że opracowano osłony magnetyczne lub plazmowe.
Pasywne ekranowanie masy w wysokości czterech ton metrycznych na metr kwadratowy powierzchni zmniejszy dawkę promieniowania do kilku mSv lub mniej rocznie, znacznie poniżej poziomu niektórych zaludnionych obszarów o wysokim naturalnym tle na Ziemi. Może to być materiał pozostały (żużel) z przetwarzania gleby księżycowej i asteroid na tlen, metale i inne przydatne materiały. Stanowi jednak poważną przeszkodę w manewrowaniu statkami o tak masywnej masie (mobilny statek kosmiczny jest szczególnie skłonny do używania mniej masywnych aktywnych osłon). Bezwładność wymagałaby potężnych silników do uruchamiania lub zatrzymywania obrotów lub silników elektrycznych do obracania dwóch masywnych części statku w przeciwnych kierunkach. Materiał ekranujący może być nieruchomy wokół obracającego się wnętrza.
Dostosowanie psychologiczne
Monotonia i samotność, które wynikają z przedłużającej się misji kosmicznej, mogą sprawić, że astronauci będą podatni na gorączkę kabinową lub załamanie psychotyczne. Co więcej, brak snu, zmęczenie i przeciążenie pracą mogą wpływać na zdolność astronauty do dobrego wykonywania się w środowisku takim jak przestrzeń, w której każda czynność jest krytyczna.
Ekonomia
Można z grubsza powiedzieć, że kolonizacja kosmosu jest możliwa, gdy niezbędne metody kolonizacji kosmosu stają się wystarczająco tanie (takie jak dostęp do kosmosu za pomocą tańszych systemów startowych), aby pokryć skumulowane fundusze, które zostały zgromadzone na ten cel, oprócz szacowanych zysków z komercyjnego wykorzystania przestrzeni .
Chociaż nie ma bezpośrednich perspektyw na udostępnienie dużych ilości pieniędzy wymaganych do kolonizacji kosmosu, biorąc pod uwagę tradycyjne koszty wystrzelenia, istnieje pewna perspektywa radykalnego obniżenia kosztów wystrzelenia w latach 2010, co w konsekwencji zmniejszyłoby koszty wszelkich wysiłków w tym zakresie. kierunek. Z opublikowaną ceną 56,5 miliona dolarów za wystrzelenie ładunku do 13 150 kg (28 990 funtów) na niską orbitę okołoziemską , rakiety SpaceX Falcon 9 są już „najtańszymi w branży”. Postępy, które są obecnie opracowywane w ramach programu rozwoju systemu startowego wielokrotnego użytku SpaceX, aby umożliwić wielokrotnego użytku Falcon 9 „mogą obniżyć cenę o rząd wielkości, wywołując więcej przedsiębiorstw kosmicznych, co z kolei jeszcze bardziej obniży koszty dostępu do przestrzeni kosmicznej dzięki ekonomii skali." Jeśli SpaceX odniesie sukces w opracowaniu technologii wielokrotnego użytku, można się spodziewać, że „wywrze duży wpływ na koszt dostępu do kosmosu” i zmieni coraz bardziej konkurencyjny rynek usług kosmicznych.
Przez Komisję prezydenta o stosowaniu United States przestrzeń polityczną Exploration sugerował, że nagroda zachęta powinna być ustalona, być może przez rząd, dla osiągnięcia kolonizacja kosmosu, na przykład oferując nagrodę do pierwszego organizacji miejsce człowieka na Księżycu i utrzymania ich przez określony czas, zanim powrócą na Ziemię.
Pieniądze i waluta
Eksperci debatowali nad możliwym wykorzystaniem pieniędzy i walut w społeczeństwach, które powstaną w kosmosie. Quasi Universal Intergalactic Denomination lub QUID to fizyczna waluta wykonana z kosmicznego polimeru PTFE dla podróżników międzyplanetarnych. QUID został zaprojektowany dla firmy zajmującej się wymianą walut Travelex przez naukowców z brytyjskiego Narodowego Centrum Kosmicznego i Uniwersytetu w Leicester.
Inne możliwości obejmują włączenie kryptowaluty jako podstawowej formy waluty, jak sugeruje Elon Musk .
Zasoby
Kolonie na Księżycu, Marsie, asteroidach lub bogatej w metale planecie Merkury mogą wydobywać lokalne materiały. Księżyc jest ubogi w substancje lotne, takie jak argon , hel oraz związki węgla , wodoru i azotu . Impaktor LCROSS został wycelowany w krater Cabeus, który został wybrany jako posiadający wysokie stężenie wody dla Księżyca. Wybuchł pióropusz materiału, w którym wykryto trochę wody. Główny naukowiec misji Anthony Colaprete oszacował, że krater Cabeus zawiera materię z 1% wody lub być może więcej. Lód wodny powinien również znajdować się w innych stale zacienionych kraterach w pobliżu biegunów księżycowych. Chociaż hel występuje na Księżycu tylko w niewielkich stężeniach, gdzie wiatr słoneczny osadza go w regolit , szacuje się, że ponad milion ton He-3 istnieje. Zawiera również tlen , krzem i metale, takie jak żelazo , aluminium i tytan .
Wystrzeliwanie materiałów z Ziemi jest drogie, więc materiały masowe dla kolonii mogą pochodzić z Księżyca, obiektu bliskiego Ziemi (NEO), Fobosa lub Dejmosa . Korzyści z korzystania z takich źródeł to: mniejsza siła grawitacji, brak oporu atmosferycznego na statkach towarowych oraz brak uszkodzeń biosfery. Wiele NEO zawiera znaczne ilości metali. Pod bardziej suchą skorupą zewnętrzną (podobnie jak łupki bitumiczne ) niektóre inne NEO są nieaktywnymi kometami, które zawierają miliardy ton lodu wodnego i węglowodorów kerogenowych , a także niektóre związki azotu.
Uważa się, że nieco dalej, asteroidy trojańskie Jowisza są bogate w lód wodny i inne substancje lotne.
Niemal na pewno konieczny byłby recykling niektórych surowców.
Energia
Energia słoneczna na orbicie jest obfita, niezawodna i jest obecnie powszechnie wykorzystywana do zasilania satelitów. W wolnej przestrzeni nie ma nocy, nie ma chmur ani atmosfery, która zasłaniałaby światło słoneczne. Intensywność światła jest zgodna z prawem odwrotności kwadratu . Zatem energia słoneczna dostępna w odległości d od Słońca wynosi E = 1367/ d 2 W/m 2 , gdzie d jest mierzone w jednostkach astronomicznych (AU), a 1367 watów/m 2 to energia dostępna w odległości orbity Ziemi z Słońce, 1 AU.
W nieważkości i próżni przestrzeni, wysokie temperatury dla procesów przemysłowych można łatwo osiągnąć w piecach słonecznych z ogromnymi parabolicznymi odbłyśnikami wykonanymi z folii metalicznej o bardzo lekkich konstrukcjach nośnych. Płaskie lustra odbijające światło słoneczne wokół osłon radiacyjnych do pomieszczeń mieszkalnych (aby uniknąć dostępu promieni kosmicznych do linii wzroku lub aby obraz Słońca wydawał się poruszać po „niebie”) lub na uprawy są jeszcze lżejsze i łatwiejsze do zbudowania.
Potrzebne byłyby duże tablice ogniw fotowoltaicznych lub elektrownie cieplne zasilane energią słoneczną, aby zaspokoić zapotrzebowanie osadników na energię elektryczną. W rozwiniętych częściach Ziemi zużycie energii elektrycznej może wynosić średnio 1 kilowat na osobę (lub około 10 megawatogodzin na osobę rocznie). Elektrownie te mogą znajdować się w niewielkiej odległości od głównych konstrukcji, jeśli do przesyłania energii są używane przewody lub znacznie dalej z bezprzewodową transmisją energii .
Przewidywano, że głównym eksportem początkowych projektów osiedli kosmicznych będą duże satelity energii słonecznej (SPS), które będą wykorzystywać bezprzewodową transmisję energii ( wiązki mikrofalowe z blokadą fazową lub lasery emitujące długości fal, które specjalne ogniwa słoneczne konwertują z wysoką wydajnością) do przesyłania energii do lokalizacji na Ziemi, do kolonii na Księżycu lub do innych miejsc w kosmosie. W przypadku lokalizacji na Ziemi ta metoda pozyskiwania energii jest wyjątkowo łagodna, z zerową emisją i znacznie mniejszą powierzchnią gruntu wymaganą na wat niż w przypadku konwencjonalnych paneli słonecznych. Gdy satelity te zostaną zbudowane głównie z materiałów księżycowych lub asteroidowych, cena energii elektrycznej SPS może być niższa niż energii z paliw kopalnych lub energii jądrowej; zastąpienie ich przyniosłoby znaczne korzyści, takie jak eliminacja gazów cieplarnianych i odpadów jądrowych z wytwarzania energii elektrycznej.
Bezprzewodowe przesyłanie energii słonecznej z Ziemi na Księżyc i z powrotem to także pomysł na rzecz kolonizacji kosmosu i zasobów energetycznych. Fizyk dr David Criswell, który pracował dla NASA podczas misji Apollo, wpadł na pomysł wykorzystania wiązek mocy do przesyłania energii z kosmosu. Wiązki te, mikrofale o długości fali około 12 cm, będą prawie nietknięte podczas przechodzenia przez atmosferę. Mogą być również skierowane do bardziej przemysłowych obszarów, aby trzymać się z dala od działalności ludzi lub zwierząt. Pozwoli to na bezpieczniejsze i pewniejsze metody przesyłania energii słonecznej.
W 2008 roku naukowcy byli w stanie wysłać 20-watowy sygnał mikrofalowy z góry w Maui na wyspę Hawaje. Od tego czasu JAXA i Mitsubishi połączyły siły w projekcie wartym 21 miliardów dolarów, aby umieścić na orbicie satelity, które mogą generować do 1 gigawata energii. Są to kolejne postępy, które są obecnie dokonywane w celu bezprzewodowego przesyłania energii dla energii słonecznej z kosmosu.
Jednak wartość mocy SPS dostarczanej bezprzewodowo do innych lokalizacji w kosmosie będzie zwykle znacznie wyższa niż na Ziemi. W przeciwnym razie środki do generowania energii musiałyby zostać uwzględnione w tych projektach i zapłacić wysoką karę w postaci kosztów wystrzelenia na Ziemię. Dlatego też, poza proponowanymi projektami demonstracyjnymi dla energii dostarczanej na Ziemię, pierwszym priorytetem dla energii elektrycznej SPS będą prawdopodobnie lokalizacje w kosmosie, takie jak satelity komunikacyjne, składy paliwa lub dopalacze „holownika orbitalnego” przenoszące ładunki i pasażerów między niską orbitą okołoziemską (LEO). ) i inne orbity, takie jak orbita geosynchroniczna (GEO), orbita księżycowa lub wysoce ekscentryczna orbita Ziemi (HEEO). System będzie również opierał się na satelitach i stacjach odbiorczych na Ziemi, aby przekształcać energię w energię elektryczną. Dzięki temu energia może być łatwo przesyłana ze strony dziennej na nocną, co oznacza, że energia jest niezawodna przez całą dobę.
Energia jądrowa jest czasami proponowana dla kolonii na Księżycu lub na Marsie, ponieważ w tych lokalizacjach dostawy energii słonecznej są zbyt nieciągłe; Księżyc ma noce trwające dwa ziemskie tygodnie. Mars ma noce, stosunkowo wysoką grawitację i atmosferę, w której występują duże burze pyłowe, które przykrywają i rozkładają panele słoneczne. Ponadto większa odległość Marsa od Słońca (1,52 jednostki astronomicznej, AU) oznacza, że tylko 1/1,52 2, czyli około 43% energii słonecznej jest dostępne na Marsie w porównaniu z orbitą Ziemi. Inną metodą byłoby bezprzewodowe przesyłanie energii do kolonii księżycowych lub marsjańskich z satelitów energii słonecznej (SPS), jak opisano powyżej; Trudności w generowaniu energii w tych lokalizacjach sprawiają, że względne zalety SPS są tam znacznie większe niż w przypadku energii przesyłanej do miejsc na Ziemi. Aby móc również spełnić wymagania bazy księżycowej i energii do podtrzymywania życia, konserwacji, komunikacji i badań, w pierwszych koloniach będzie stosowana kombinacja energii jądrowej i słonecznej.
W przypadku wytwarzania energii słonecznej i jądrowej w środowiskach pozbawionych powietrza, takich jak Księżyc i przestrzeń kosmiczna, a także, w mniejszym stopniu, w bardzo cienkiej marsjańskiej atmosferze, jedną z głównych trudności jest rozpraszanie nieuniknionego generowanego ciepła . Wymaga to dość dużych powierzchni grzejników.
Samoreplikacja
Produkcja kosmiczna mogłaby umożliwić samoreplikację. Niektórzy uważają, że jest to ostateczny cel, ponieważ umożliwia wykładniczy wzrost kolonii, jednocześnie eliminując koszty i zależność od Ziemi. Można argumentować, że założenie takiej kolonii byłoby pierwszym aktem samoreplikacji Ziemi . Cele pośrednie obejmują kolonie, które oczekują tylko informacji z Ziemi (nauka, inżynieria, rozrywka) oraz kolonie, które wymagają jedynie okresowego dostarczania lekkich obiektów, takich jak układy scalone , leki, materiał genetyczny i narzędzia.
Wielkość populacji
W 2002 roku antropolog John H. Moore oszacował, że populacja licząca 150-180 osób pozwoliłaby stabilnemu społeczeństwu istnieć przez 60 do 80 pokoleń — co odpowiada 2000 lat.
Zakładając podróż trwającą 6300 lat, astrofizyk Frédéric Marin i fizyk cząstek elementarnych Camille Beluffi obliczyli, że minimalna populacja statku generacyjnego, który mógłby dotrzeć do Proxima Centauri, wynosiłaby 98 osadników na początku misji (wtedy załoga będzie się rozmnażać aż do osiągnięcia stabilna populacja kilkuset osadników na statku).
W 2020 r. Jean-Marc Salotti zaproponował metodę określania minimalnej liczby osadników, aby przetrwać na pozaziemskim świecie. Opiera się na porównaniu wymaganego czasu na wykonanie wszystkich czynności z czasem pracy wszystkich zasobów ludzkich. W przypadku Marsa potrzebnych byłoby 110 osobników.
Rzecznictwo
Kilka prywatnych firm ogłosiło plany kolonizacji Marsa . Wśród przedsiębiorców prowadzących wezwanie do kolonizacji kosmosu są Elon Musk , Dennis Tito i Bas Lansdorp .
Zaangażowane organizacje
Organizacje, które przyczyniają się do kolonizacji kosmosu to:
- National Space Society jest organizacją z wizją osób mieszkających i pracujących w kwitnącej społeczności poza Ziemią. NSS prowadzi również obszerną bibliotekę artykułów pełnotekstowych i książek dotyczących osadnictwa kosmicznego.
- Przestrzeń Frontier Foundation wykonuje przestrzeń rzecznictwo tym silnym wolnego rynku , kapitalistycznych poglądów na temat rozwoju przestrzeni.
- Mars Society promuje Robert Zubrin „s Mars bezpośredni plan i rozliczanie Marsie.
- Przestrzeń Instytut Rozliczenie szuka sposobów, aby kolonizacja kosmosu zdarzyć w ciągu całego życia.
- SpaceX rozwija rozległą infrastrukturę transportu kosmicznego, której wyraźnym celem jest umożliwienie długoterminowego osiedlania się ludzi na Marsie.
- Przestrzeń Studies Institute finansuje badania zewnętrznych osiedli kosmicznych, zwłaszcza O'Neill cylindrów .
- Sojusz Cywilizacji Ratownictwa planuje utworzenie kopii zapasowych cywilizacji człowieka na Księżycu i innych miejscach z dala od Ziemi.
- Projekt Artemis planuje założenie prywatnej stacji na powierzchni Księżyca. [2]
- Brytyjskie Towarzystwo Międzyplanetarne promuje pomysły na poszukiwanie i wykorzystanie przestrzeni, w tym kolonii Mars , przyszłych układów napędowych (patrz Projekt Dedal ), Terraformowanie i lokalizowanie inne nadające się do zamieszkania światy.
- W czerwcu 2013 r. BIS rozpoczął projekt ponownego zbadania badań kolonii kosmicznych z lat 70. i zrewidowania ich w świetle postępów poczynionych od tego czasu.
- Asgardia (naród) – organizacja dążąca do obejścia ograniczeń nałożonych przez Traktat o Przestrzeni Kosmicznej .
- Cypr Organizacja Space Exploration (CSEO) sprzyja eksploracji kosmosu i kolonizację i promuje współpracę w przestrzeni kosmicznej.
Ziemskie odpowiedniki osadnictwa kosmicznego
Wiele agencji kosmicznych buduje stanowiska testowe dla zaawansowanych systemów podtrzymywania życia, ale są one przeznaczone do długotrwałych lotów kosmicznych , a nie do stałej kolonizacji.
- Najbardziej znaną próbą zbudowania odpowiednika samowystarczalnej osady jest Biosfera 2 , która próbowała powielić biosferę Ziemi.
- BIOS 3 jest innym zamkniętym ekosystemie , zakończone w 1972 roku w Krasnojarsku , Syberii .
- Research Station Mars Desert ma siedlisko dla podobnych powodów, ale otaczający klimat nie jest ściśle nieprzyjazny.
- Arktyczna Stacja Badawcza Marsa na wyspie Devon może również zapewnić pewną praktykę w zakresie budowy i obsługi placówek poza światem.
Zdalne stacje badawcze w nieprzyjaznym klimacie, takie jak stacja Amundsen-Scott na biegunie południowym, mogą również zapewnić pewną praktykę w zakresie budowy i obsługi placówek poza światem.
W fikcji
Chociaż założone kolonie kosmiczne są podstawowym elementem opowieści science fiction, dzieła fikcyjne, które badają tematy społeczne lub praktyczne, dotyczące osadnictwa i okupacji świata nadającego się do zamieszkania, są znacznie rzadsze.
Przykłady
Zobacz też
- Sfera Bernal
- Kolonizacja Antarktydy
- Skierowana panspermia
- Miasto pod kopułą
- Pozaziemska woda płynna
- Nieruchomości pozaziemskie
- Placówka ludzka
- Stacja badawcza – Stacja zbudowana w celu prowadzenia badań naukowych
- Obserwatorium kosmiczne
- Siedlisko analogowe na Marsie
- Mars Jeden
- Mars na pobyt
- Megastruktura
- Nowa przestrzeń
- Kolonizacja oceaniczna
- Cylinder O'Neilla
- Zdatność do zamieszkania na planecie
- Słoneczna analogowa
- Archeologia kosmiczna
- Siedlisko kosmiczne
- Polityka kosmosu
- Prawo kosmiczne
- Spome
- Torus Stanforda
- Terraformowanie
- Kalendarium eksploracji Układu Słonecznego
- Podziemne miasto
Bibliografia
Dalsza lektura
Zasoby biblioteczne o kolonizacji kosmosu |
- Dokumenty tożsamości
- Ferrando, Francesca (lipiec 2016). „Dlaczego migracja kosmiczna musi być postludzka”. Etyka eksploracji kosmosu . Przestrzeń i społeczeństwo. Nowy Jork, USA: Springer. s. 137–152. doi : 10.1007/978-3-319-39827-3_10 . Numer ISBN 978-3-319-39825-9.
- Tiziani, Moreno (czerwiec 2013). "Kolonizacja przestrzeni - perspektywa antropologiczna" (PDF) . Antrocom Online Dziennik Antropologii . Rzym, Włochy: Antrocom. 9 (1): 225–236. ISSN 1973-2880 .
- Foss, Nicole (grudzień 2016). Masowe wymieranie i masowe szaleństwo
- Książki
- Harrison, Albert A. (2002). Podróże kosmiczne: ludzki wymiar . Berkeley, CA, USA: University of California Press. Numer ISBN 978-0-520-23677-6.
- Dom nasion, Erik (2009). Księżycowa placówka: wyzwania związane z założeniem osady ludzkiej na Księżycu . Chichester, Wielka Brytania: Praxis Publishing Ltd. ISBN 978-0-387-09746-6.Zobacz także [3]
- Dom nasion, Erik (2009). Marsjańska placówka: wyzwania związane z założeniem osady ludzkiej na Marsie . Marsjańska placówka: wyzwania związane z założeniem osady ludzkiej na Marsie autorstwa Erika Seedhouse'a. Popularna astronomia. Springer . Chichester, Wielka Brytania: Praxis Publishing Ltd. Kod Bibcode : 2009maou.book.....S . Numer ISBN 978-0-387-98190-1.Zobacz także [4] , [5]
- Dom nasion, Erik (2012). Posterunek międzyplanetarny: ludzkie i technologiczne wyzwania eksploracji planet zewnętrznych . Berlin: Springer. Numer ISBN 978-1-4419-9747-0.
- Cameron M. Smith, Evan T. Davies (2012). Emigracja poza Ziemię: adaptacja człowieka i kolonizacja kosmosu . Berlin: Springer-Verlag. Numer ISBN 978-1-4614-1164-2.
- Wideo
- Rees, Martin (marzec 2017). Krótka rozmowa na temat kluczowych zagadnień związanych z eksploracją kosmosu i kolonizacją . Opublikowano na oficjalnym kanale YouTube Casina Pio IV .
- Sarmont, Orzeł (grudzień 2018). Otwarcie Wysokiej Granicy . Loty kosmiczne w przystępnej cenie są kluczem do zbudowania cywilizacji kosmicznej. Opublikowano na Vimeo.