Pokud má lidstvo žít dlouho, možná budeme muset kolonizovat další planety. Buď my sami učiníme Zemi neobyvatelnou, nebo jednoduše přijde k přirozenému konci a nebude schopna podporovat život - jednoho dne budeme nuceni hledat nový domov.
Hollywoodské filmy, jako jsou Marťan a Interstellar, nám dávají představu o tom, co by nás mohlo čekat. Mars je zdaleka nejobývanější planeta naší sluneční soustavy. Existují však tisíce dalších exoplanet obíhajících kolem jiných hvězd, které by mohly nahradit naši Zemi. Jaké technologie potřebujeme, abychom to umožnili?
Již máme jednu kosmickou kolonii - Mezinárodní kosmickou stanici (ISS). Nachází se však jen 350 km od Země a posádka šesti, která je tam, musí neustále dodávat zdroje. Většina technologií vyvinutých pro ISS, jako je ochrana před zářením, recyklace vody a vzduchu a sběr sluneční energie, bude určitě k dispozici pro budoucí kosmická sídla. Vytvoření stálé kolonie vesmíru na povrchu jiné planety nebo měsíce by však mohlo způsobit mnoho nových problémů.
Nepřirozené prostředí
Hlavním požadavkem na lidské osídlení je stanoviště - izolované prostředí, které může udržovat tlak vzduchu, jeho složení (množství kyslíku) a teplotu a chránit obyvatele před zářením. To bude pravděpodobně relativně obtížné dosáhnout.
Uvedení velkých a těžkých předmětů do vesmíru je nákladné a obtížné. Kosmická loď ze dnů misí Apolla, které se skládaly z několika modulů schopných oddělit se a dokovat, byla rozeslána do vesmíru po kouscích a sestavována astronauty. S ohledem na působivý pokrok v autonomní kontrole však budou tyto části moci sestavovat samostatně. Dnes jsou manévry jako dokovací stanice Apollo prováděny zcela automaticky.
Propagační video:
3D skříně
Alternativně si můžete vzít malou sadu nástrojů ze Země s sebou a vytvořit lokalitu pomocí místně sklizených zdrojů. Zejména lze 3D tiskárny použít k přeměně nerostů z místní půdy na fyzikální struktury. Mimochodem, toto již začalo být vnímáno jako možnost. Soukromá firma Planetary Resources předvedla, jak 3D tisk funguje pomocí asteroidu bohatého na kovy, který byl nalezen na Zemi v místě dopadu. NASA nainstaloval na ISS 3D tiskárnu, aby ukázal, že může být použit v nulové gravitaci jako potenciální metoda pro výrobu komponent pro kosmickou loď ve vesmíru.
Voda jako životně důležitá složka
Jakmile je stanoviště vybudováno, bude kolonie vyžadovat neustálé zásobování vodou, kyslíkem, energií a jídlem, aby udržel své obyvatele. To bude nutné v případě, že kolonie nebude postavena na idylické planetě, jako je Země, pokud jde o množství zdrojů. Voda, jak víme, je základem života. Může být také použit k výrobě paliva nebo k ochraně před radioaktivním zářením.
První osada bude muset vzít s sebou určité množství vody a poté zlikvidovat veškerý tekutý odpad. To se již praktikuje na ISS, kde se neplýtvá ani jedna kapka kapaliny (voda po mytí, potu, slzách nebo dokonce moči). Kolonie také možná bude muset extrahovat vodu ze zásob podzemních vod, které mohou na Marsu existovat, nebo z ledu, který se nachází pod hladinou některých asteroidů.
Voda také slouží jako zdroj kyslíku. Na ISS je kyslík generován procesem známým jako elektrolýza k oddělení kyslíku od vodíku ve vodě. NASA také pracuje na vývoji metod pro získávání kyslíku z atmosféry vedlejšími produkty, jako je oxid uhličitý, které vydechujeme, když dýcháme.
Výroba energie
Výroba energie je pravděpodobně technologickým aspektem vytváření kolonií, na který jsme nejlépe připraveni díky fotovoltaickým panelům (solární panely). V závislosti na umístění kolonie na planetě však možná budeme muset tuto technologii vylepšit. Ve vzdálenosti Země můžeme získat asi 470 V elektřiny na každý metr čtvereční solárních panelů. Toto číslo bude nižší na povrchu Marsu, protože je umístěno 50% dále od Slunce než Země, a má silnou atmosféru, která částečně stíní sluneční světlo.
V atmosféře Marsu se pravidelně vyskytují zejména písečné bouře, o nichž je známo, že jsou problematické. Písek dále omezuje množství přijatého světla a může se také akumulovat na panelech a zakrývat je. Řešení tohoto problému se však již řeší upgradováním stávajících vozů Mars, které jsou zasílány na Mars. Například dva NASA rovery Spirit a Opportunity byly navrženy pro 90 dnů provozu, ale o více než 12 let později jsou stále funkční. Bylo také zjištěno, že marťanský vítr pravidelně čistí prach z panelů.
Hydroponie
Kolonie musí být soběstačná, takže i bez replikátoru Star Trek má zemědělství pro výrobu potravin velký význam. Plodiny lze také použít k přeměně oxidu uhličitého ve vzduchu na prodyšný kyslík. Pěstování rostlin na Zemi není tak obtížné, protože se přizpůsobily tomuto prostředí tisíce let. Pěstování ovoce a zeleniny ve vesmíru nebo na jiné planetě však není tak snadné.
Teplota, tlak, vlhkost, hladiny oxidu uhličitého, složení půdy a gravitace ovlivňují přežití a růst rostlin v různé míře u různých druhů. Probíhá několik studií a experimentů pro pěstování rostlin v kontrolovaných komorách napodobujících prostředí vesmírné kolonie. Hydroponie je jedním z možných řešení tohoto problému, jak bylo prokázáno na Zemi s ředkvičkami, hlávkovým salátem a zelenou cibulkou. Hydroponie zahrnuje pěstování rostlin v bohaté výživné tekutině bez půdy.
Změna klimatu
Posledním požadavkem na vesmírnou kolonii je klima vhodné pro život. Složení atmosféry a klimatu na jiných nebeských tělesech je velmi odlišné od Země. Na Měsíci nebo asteroidech není atmosféra a na Marsu je atmosféra většinou oxid uhličitý. Zde se povrchové teploty pohybují od 20 ° C až do -153 ° C na pólech v zimě a tlak vzduchu je pouze 0,6% tlaku na Zemi. V takových podmínkách budou osadníci nuceni žít v izolovaných stanovištích, mimo které bude možné pouze s využitím vesmírných obleků.
Můžeme na Marsu vytvořit život?
Alternativně můžeme ve velkém měřítku změnit klima planety. „Geoengineering“se již studuje jako způsob reakce na změnu klimatu Země. To vyžaduje obrovské úsilí, ale podobné metody lze rozšířit a použít například na jiné planety, jako je Mars.
Potenciálními řešeními jsou také bioinženýrské organismy, které mohou přeměnit oxid uhličitý v atmosféře na kyslík nebo ztmavit polární čepičky na Marsu, aby se snížilo množství slunečního světla, které odrážejí, a tím se zvýšila povrchová teplota. Kromě toho vytvoření velkého obíhajícího solárního zrcadla pomůže odrazit sluneční světlo do specifických oblastí, jako jsou póly, pro lokalizované zvýšení teploty. Někteří se domnívají, že takové relativně malé změny teploty by mohly ovlivnit změnu klimatu a vytvořit mnohem vyšší tlak vzduchu. To by mohl být první krok k terraformování Marsu.