V blízké budoucnosti má lidstvo dobrou šanci rozšířit svou přítomnost mimo Zemi. To zahrnuje zřízení infrastruktury na nízké oběžné dráze (LEO), na povrchu (a na oběžné dráze kolem) Měsíce a na Marsu. To představuje řadu výzev, protože život ve vesmíru a na jiných nebeských tělesech s sebou nese nejrůznější potenciální rizika a zdravotní rizika – v neposlední řadě záření a dlouhodobé vystavení nízké gravitaci.
Tyto problémy vyžadují inovativní řešení; a v průběhu let jich bylo navrženo několik! Dobrým příkladem je Dr. Pekka Janhunen koncept pro a megasatelitní osídlení na oběžné dráze kolem trpasličí planety Ceres, největšího objektu v hlavním pásu asteroidů. Tato osada by svým obyvatelům poskytla umělou gravitaci, zatímco místní zdroje by umožnily vytvořit uvnitř uzavřený ekosystém – což by do vesmírné osady účinně přineslo „terraforming“.
Dr. Janhunen – teoretický fyzik sídlící v Helsinkách ve Finsku – není žádným nováčkem v pokročilých konceptech. Kromě toho, že je manažerem výzkumu s Finský meteorologický ústav , je hostujícím profesorem na univerzitě v Tatu a hlavním technickým poradcem Technologie pohonu Aurora – kde dohlíží na komerční rozvoj společnosti Elektrická solární větrná plachta (E-sail) koncept, který navrhl již v roce 2006.
Vnější pohled na Stanfordský torus. Uprostřed dole je neotočné primární sluneční zrcadlo, které odráží sluneční světlo na šikmý prstenec sekundárních zrcadel kolem náboje. Kredit: Donald E. Davis
Dokument, který popisuje jeho koncept, se nedávno objevil na internetu a je to něco, co Dr. Janhunen popsal pro Universe Today jako: „[T]erraformování z uživatelské perspektivy: vytvoření umělého prostředí poblíž Ceres a materiálů Ceres, které může škálovat až stejnou a větší populaci, než má dnes Země.“
Rotující vesmírná stanoviště jsou časem prověřeným návrhem a navrhovanou alternativou k (nebo ve spojení s) stanovišti na jiných nebeských tělesech. Prvním zaznamenaným případem byla kniha Konstantina Ciolkovského z roku 1903, Mimo planetu Zemi , kde popsal větrníkovou stanici ve vesmíru, která by rotovala a poskytovala umělou gravitaci.
Následoval rozšířený návrh Hermana Potočníka Problém cestování vesmírem (1929), Von Braun Wheel (1952) a revoluční návrh Gerarda K. O'Neilla v r. The High Frontier: Human Colonies in Space (1976), který volal po rotujícím válci ve vesmíru – aka. a O'Neillův válec . Všechny tyto koncepty však byly pro stanice na nízké oběžné dráze (LEO) nebo na Zemi-Slunce Lagrangeův bod .
Jak řekl Dr. Janhunen Universe Today prostřednictvím e-mailu, megasatelit na oběžné dráze Ceres by mohl využít místní zdroje k vytvoření podmínek podobných Zemi:
„Poskytují zemskou gravitaci 1 g, která je nezbytná pro lidské zdraví, zvláště nezbytná pro to, aby z dětí vyrostli zdraví dospělí s plně vyvinutými svaly a kostmi. Ceres má dusík pro vytváření atmosféry stanoviště a je dostatečně velký, aby poskytoval téměř neomezené zdroje. Zároveň je také dostatečně malý, aby jeho gravitace byla poměrně nízká, takže zvedání materiálu z povrchu je levné.“
Umělcovo zobrazení dvojice O'Neillových válců. Kredit: Rick Guidice/NASA Ames Research Center
Podle jeho studie by osídlení megasatelitů sestávalo z rotujících biotopů připojených k rámu ve tvaru disku prostřednictvím pasivních magnetických ložisek. To by umožnilo simulovat gravitaci v rámci stanovišť, usnadnilo cestování v rámci osad a zajistilo, že hustota obyvatelstva zůstane nízká.
Dr. Janhunen odhaduje, že by se to dalo udržet na 500 osob na km2(190 lidí na km2), zatímco města jako Manhattan a Bombaj mají hustotu zhruba 27 500 a 32 303 lidí na km2(nebo 71 340 a 83 660 lidí na míli2), resp. Osada bude zpočátku vybavena půdou o hloubce 1,5 m (~ 5 stop), která by mohla být rozšířena na 4 m (~ 13 stop).
To by umožnilo vznik zelených ploch se zahradami a stromy, které by produkovaly kyslík v osadě a drhly atmosféru CO2(stejně jako dodatečné stínění proti radiaci). Podobně je známo, že Ceres má na svém povrchu bohaté zásoby solí amoniaku (zejména kolem světlých míst v Kráter Occator ), které by mohly být dovezeny do osady a přeměněny na dusík pro použití jako vyrovnávací plyn.
Rovinná a parabolická zrcadla umístěná kolem rámu by nasměrovala koncentrované sluneční světlo na stanoviště, poskytla by osvětlení a umožnila by průběh fotosyntézy. I když vytvoření takové osady představuje mnoho technických problémů a vyžadovalo by masivní nasazení zdrojů, ve skutečnosti by bylo v mnoha ohledech jednodušší než kolonizace Měsíc nebo březen .
Pohled na Ceres v přirozené barvě, zachycený sondou Dawn v květnu 2015. Poděkování: NASA/JPL/Planetary Society/Justin Cowart
Navíc by to bylo mnohem jednodušší než terraformování měsíc nebo březen . Jak vysvětlil Dr. Janhunen:
'V některých aspektech jednodušší (není potřeba planetárního přistání, žádné prachové bouře, žádná dlouhá noc). Ve všech případech je hlavní výzvou pravděpodobně zavedení průmyslu na odlehlém místě – potřebujeme nějakou robotiku a AI, ale ty se nyní, obecně řečeno, objevují.“
Ale možná nejvíce vzrušujícím aspektem tohoto návrhu je skutečnost, že umožňuje vesmírný výtah! Na Zemi zůstává taková struktura nepraktická (a také extrémně drahá), protože zemská gravitace (9,8 m/s2, nebo 1G) ukládá některá vážná omezení pro průzkum vesmíru. Stručně řečeno, raketa musí dosáhnout únikové rychlosti 11,186 km/s (40 270 km/h; 25 020 mph), aby se vymanila ze zemské gravitace.
Na Ceres je však gravitace zlomkem toho, co je zde na Zemi – 0,28 m/s2(méně než 3 %), což má za následek únikovou rychlost pouhých 510 metrů za sekundu (1836 km/h; 1140 mph). Jak dodal Dr. Janhunen:
„Zvedání materiálu z Ceres je možné mnoha metodami, protože úniková rychlost je nízká. Jedním ze způsobů jsou opakovaně použitelné chemické rakety s palivem vyrobeným ze zdrojů Ceres. Vesmírný výtah je však energeticky účinnější než raketové metody. Je to také jednoduché řešení, a protože úniková rychlost Ceres je nízká, výtahové lano nevyžaduje exotické materiály.“
Samozřejmě je tu také výhoda, kterou by taková osada měla pro průzkum (a kolonizaci) vnější sluneční soustavy. S velkou populací a infrastrukturou kolem Ceres by lodě určené pro Jupiter, Saturn a další měly místo mezipřistání, kde by mohly natankovat a nabrat zásoby. Potenciální destinace pro kolonie by mohly zahrnovat Galileovské měsíce, měsíce Saturnu nebo obíhající stanoviště v obou systémech.
To by umožnilo lidstvu přístup k bohatým zdrojům těchto systémů a zahájilo věk post-nedostatku. Mezitím by tento megasatelit Ceres poskytl prostředí podobné Zemi pro značnou populaci v hlavním pásu asteroidů, takové, které by bylo možné upgradovat, aby uvolnilo místo pro mnohem více lidí. Jak naznačil Dr. Janhunen:
„Megasatelit Ceres by se pravděpodobně mohl rozšířit až na stovky miliard lidí, takže by to stačilo alespoň na několik století… Jakmile existuje zkušenost s životem v umělém prostředí, bylo by možné vybudovat navazující stanoviště kdekoli s malým materiálem těla a energií. Napadá mě Kuiperův pás.
Jádrem konceptu Dr. Janhunena je spojení vesmírné výstavby a využití zdrojů in-situ (ISRU) s některými klíčovými prvky terraformingu. Konečným výsledkem je návrh škálovatelného osídlení, které by lidem umožnilo kolonizovat jinak neobyvatelné části sluneční soustavy. Při řešení budoucnosti lidstva ve vesmíru jsou výzvy i odměny jasné.
Abychom se dostali k odměnám, musíme být nesmírně kreativní a připraveni se zavázat!
Další čtení: arXiv