Ceres lepszym celem niż kolonizacja Marsa - odważna wizja astrofizyka
Podczas gdy część agencji kosmicznych planuje kolonizację Marsa, niektórzy naukowcy uważają, że mają trafniejsze pomysły. Według jednego z nich, lepiej zwrócić uwagę na Ceres – planetę karłowatą wewnątrz pasa planetoid.
- według doktora Pekki Janhunena eksplorację kosmosu lepiej zacząć od planety karłowatej Ceres, wykorzystując koncepcję cylindrów O’Neilla.
Ludzkość stawia nieśmiałe kroki na powierzchni Marsa. Co prawda, nadal nie osobiście, lecz za pośrednictwem stalowych nóg (i kółek) robotów sterowanych zdalnie. Elon Musk ma już swoją własną wizję kolonizacji tej planety. Inne agencje kosmiczne także widzą najbliższą przyszłość eksploracji kosmosu w ten sposób. Mars wydaje się nam idealnym kandydatem na pierwsze międzyplanetarne podróże. Jest stosunkowo blisko, posiada grawitację, rzadką atmosferę (choć niezdatną do oddychania) i podobny do ziemskiego cykl dobowy. Nie panują na nim ekstremalne warunki pogodowe, jak np. na Wenus. Są jednak naukowcy, według których nasze pierwsze pozaziemskie kroki powinniśmy skierować w innym kierunku – na planetę karłowatą Ceres, podobnie jak w popularnym serialu The Expanse.
Kolonie na Ceres
Ceres
Planeta karłowata w pasie planetoid, ok. 414 milionów kilometrów od Słońca. Jej średnica wynosi 939 km, składa się ze skalnego jądra otoczonego lodowym płaszczem i cienką powierzchnią z lekkich materiałów. Nie posiada atmosfery i magnetosfery. Szacuje się, że Ceres stanowi 1/3 masy wszystkich planetoid. Jak dotąd planetę zbadała najlepiej sonda Dawn, która weszła na jej orbitę w 2015 roku i kontynuowała obserwacje przez ponad 3 lata. To właśnie jej zawdzięczamy słynne zdjęcia „świateł” na jej powierzchni i związane z nimi teorie.
Astrobiolog i astrofizyk, dr Pekka Janhunen jest autorem pomysłu, który zakłada stworzenie orbitalnej mega-stacji w pasie planetoid. W tej teorii planeta karłowata Ceres została wybrana jako źródło surowców i grawitacji. Oczywiście jej ciążenie nie jest wystarczające dla człowieka. Odpowiednią siłę zbliżoną do ziemskiej wytworzy ruch obrotowy, w jaki wprawiona zostanie stacja. A raczej jeden z wielu jej elementów w kształcie cylindrów o długości 10 km i średnicy 2 km. W tych zdatnych do zamieszkania przez nawet 50 tys. ludzi habitatach (cała stacja mogłaby pomieścić nawet miliony istnień) „podłogą” byłaby wewnętrzna powierzchnia ścian „walca”. Rotacja osiowa (jeden obrót w ciągu 66 sekund) zapewniłaby siłę ciężkości zbliżoną do ziemskiej w pobliżu zewnętrznej krawędzi. Każdy z takich „walców” utrzymywany byłby za pomocą pola magnetycznego na swoim miejscu w szkieletowym dysku stanowiącym ramę całej stacji. Taka koncepcja nie jest nowa, znana jest od lat 70. XX wieku jako cylinder O’Neilla. Wykorzystana jest także w grze Elite Dangerous – gracze na pewno skojarzą wielkie, obracające się porty gwiezdne spotykane niemal w każdym systemie (czasem zawierające dodatkowe pierścienie, które nazywane są torusami Stanforda).
To nie wszystko, co wyobraża sobie Janhunen. Ceres jest znacznie dalej od Słońca niż Ziemia, a co za tym idzie, natężenie światła słonecznego jest dużo słabsze. Naukowiec proponuje zastosowanie gigantycznych zwierciadeł, które umieszczone pod odpowiednim kątem skupiałyby promienie i kierowały na krańcowe elementy cylindrów mieszkalnych. W tych miejscach należałoby umieścić pola uprawne, wykorzystując 1,5 metrową powierzchnię gleby wykonanej z surowców wydobytych z planety Ceres. Dalsza część cylindra wykorzystywałaby sztuczne oświetlenie imitujące słoneczne, włączane i wyłączane zgodnie z cyklem dobowym. Jeśli cała mega-stacja poruszałaby się na orbicie stacjonarnej (choć Janhunen zakłada dużo wyższą orbitę), możliwy byłby transport na powierzchnię Ceres przy użyciu wind. Taki szyb transportowy miałby 722 km, gdyż w tym przypadku tyle właśnie wynosiłaby odległość między stacją a powierzchnią planety (dla porównania – ziemska orbita geostacjonarna jest umieszczona na wysokości 35 786 km).
Dlaczego Ceres, a nie Mars?
To bardzo dobre pytanie. Dlaczego lepszym rozwiązaniem mogłaby być wielka stacja, orbitująca wokół 939-kilometrowej skały od stabilnej bazy na powierzchni Marsa? Według Pekki Janhunena środowisko czwartej planety od Słońca wcale nie jest tak przyjazne jak nam się wydaje. Jako główne zagrożenie i argument za rezygnacją z jego kolonizacji wymienia słabą grawitację. Na Marsie ciążenie wynosi ok. 38% ziemskiego i może okazać się zbyt małe dla poprawnego rozwoju ludzkiego ciała. Na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej astronauci muszą stale ćwiczyć, aby nie dopuścić do zbytniego spadku masy mięśniowej i co gorsza, degradacji kości. Można się spodziewać, że życie na Marsie wymagałoby podobnych zabiegów fizycznych jak na ISS, choć nie znamy jeszcze skutków oddziaływania zmniejszonego ciążenia na organizm i nie wiemy czy taka aktywność fizyczna byłaby wystarczająca. W przypadku ISS nie jest i pobyty na orbicie muszą być ograniczone czasowo.
W przypadku kolonizacji Ceres umieszczenie ludzkiej „osady” na jej orbicie pozwalałoby wytworzyć ciążenie zbliżone do ziemskiego, więc ten problem można by uznać za rozwiązany. Innym plusem tej planety karłowatej są duże zasoby azotu, z którego w 78% składa się ziemska atmosfera. Można by wykorzystać ten gaz do produkcji atmosfery na stacji. Dodatkowo warstwa lodowa pod powierzchnią Ceres zawiera pięć razy więcej wody niż słodkowodne zasoby na Ziemi. Naukowcy jednak sądzą, że zamarznięta ciecz pod powierzchnią planety karłowatej może być słona (słynne jasne punkty krateru Occator to prawdopodobnie sól).
Exodus poza naszą planetę niesie dużo więcej zagrożeń, ale z większością z nich będą mieli do czynienia zarówno kolonizatorzy Marsa, jak i Ceres. Wymienię choćby promieniowanie jonizujące, które w pustce międzyplanetarnej jest dużo silniejsze od wartości, których doświadczamy na co dzień. Pole magnetyczne Ziemi i jej atmosfera pochłaniają większość tej radiacji, więc nasze organizmy nie są przystosowane do znoszenia jej kosmicznych natężeń. Wystarczy wznieść się na wysokość 11 km – czyli typowy pułap lotu pasażerskiego – aby pochłaniana przez ciało dawka wzrosła do ponad 3 µSv/h (mikrosiwerty na godzinę). Jest to niemal 20-krotnie więcej niż na powierzchni – z reguły ok. 0,18 µSv/h. Wiedzieliście o tym? Cóż, miłego latania (spokojnie, taka dawka przez parę godzin nie jest groźna).
W kosmosie pochłaniane dawki są jeszcze większe, o ile nie zadba się o dodatkową ochronę. Planeta Mars niestety jej nie zapewni – mimo obecności ferrytowego jądra nie wytwarza odpowiedniego pola magnetycznego, a atmosfera jest zbyt rzadka. Zarówno marsjańskie budynki, jak i moduły mieszkalne stacji na Ceres będą musiały mieć ściany wykonane z materiałów izolujących promieniowanie.
Kiedy polecimy na Ceres?
Pekka Janhunen twierdzi, że już za 15 lat będziemy mogli wysyłać pierwszych „osadników” na Ceres. Nie wiem jednak, czy nie jest to zbyt optymistyczna wizja, skoro obecnie wykopanie 5-metrowej dziury w powierzchni Marsa stanowi poważne wyzwanie dla naszej technologii. A powstanie i rozwój stacji na planecie karłowatej zależeć będzie właśnie od sprawnej pracy robotów wydobywczych. Nie tylko fiński naukowiec jest zwolennikiem takiej teorii kolonizacji. Jeff Bezos, CEO Amazona i agencji kosmicznej Blue Origin, także wyraził zainteresowanie cylindrami O’Neilla w 2019 roku na konferencji w Waszyngtonie. Jednak jest on bardziej sceptyczny i wątpi, czy kolonie na Ceres zobaczą obecne pokolenia ludzi.
dr Pekka Janhunen
Kierownik badań w Centrum Obserwacji Przestrzeni i Ziemi Fińskiego Instytutu Meteorologicznego. Jest autorem koncepcji kosmicznego napędu opartego na żaglu elektrycznym, wykorzystującym wiatr słoneczny jako źródło ciągu. Proponuje także używanie balonów stratosferycznych jako ekonomicznych środków wspomagających w startach rakiet. Poza tym skupia się głównie na naukach o planetach, a także ich kolonizacji.
- Oficjalna strona firmy Blue Origin
- Elite Dangerous: Odyssey - premiera na wiosnę, jest termin testów
- Per Aspera - gra strategiczna o bezzałogowym terraformowaniu Marsa
- Technologia da radę, ale nasze ciała nie przetrwają kolonizacji Marsa
