متنوع

صنع دفيئة في عالم آخر: أين يمكننا المقارنة في نظامنا الشمسي؟

صنع دفيئة في عالم آخر: أين يمكننا المقارنة في نظامنا الشمسي؟

لا يوجد نقص في الحالمين اليوم الذين يؤمنون بأن البشرية يمكنها ، أو سوف ، أو يجب أن تستكشف الفضاء وتؤسس حضورًا بشريًا بين النجوم. بالنسبة للبعض ، هذه مسألة تلبية مصيرنا الحقيقي وإيجاد أنفسنا هناك في الكون.

بالنسبة للآخرين ، يتعلق الأمر برمته بالرغبة في آفاق جديدة وآفاق جديدة وتحديات جديدة. من خلال مغادرة الأرض والهجرة إلى الكواكب والأجرام السماوية الأخرى ، ستعود البشرية إلى جذورها ، وتصنع موطنًا من أراض جديدة ، كما فعل أسلافنا منذ مئات الآلاف من السنين.

ولا يزال الأمر بالنسبة للآخرين مسألة بقاء. من ناحية أخرى ، من المنطقي ألا تحتفظ بكل بيضك في نفس السلة. من ناحية أخرى ، هناك الكثير من الأدلة التي تشير إلى أن البشر لن يعيشوا على الأرض إلى أجل غير مسمى.

ذات صلة: مارس 2020 يحصل على ضوء أخضر لبدء التزود بالوقود

سواء كان ذلك نتيجة لحدث كارثي (مثل اصطدام كويكب) ، أو تغير مناخ بشري ، أو قدرتنا الموثقة جيدًا على تدمير أنفسنا ، يعتقد الكثير أن البشرية ستنقرض إذا لم تستعمر الفضاء.

بالطبع ، هذا يطرح بعض التحديات الخطيرة. في الوقت الحالي ، لا يزال إطلاق الحمولات والأطقم في الفضاء مكلفًا ، ناهيك عن إرسال مجسات روبوتية إلى كواكب أخرى. سيكون إرسال البشر لاستعمار كواكب أخرى أكثر تكلفة.

بالإضافة إلى مجرد الوصول إلى هناك ، هناك أيضًا العديد من المشكلات طويلة الأجل التي يجب معالجتها. على سبيل المثال ، كيف يُتوقع من البشر أن يعيشوا إلى أجل غير مسمى في عوالم غير مضيافة للحياة كما نعرفها؟

حتى لو تمكنا من الاعتماد على التكنولوجيا المتقدمة وتحقيق الاكتفاء الذاتي قدر الإمكان ، فمن الصعب جدًا أن نعيش في بيئة تحاول باستمرار قتلك!

مشكلة السكن طويل الأمد

هذا هو المكان الذي تلعب فيه الهندسة البيئية. النظرية هي أن البشر يمكن أن يغيروا البيئة المحلية على كوكب أو قمر لخلق جو مضياف ودورة حياة من شأنها أن تسمح بالسكن على المدى الطويل.

هذه العملية ، عند إجرائها على نطاق كوكبي ، تسمى "الاستصلاح". ومع ذلك ، قد تستغرق هذه العملية آلاف السنين وتتطلب قدرًا غير مسبوق من الموارد والتقدم التكنولوجي والعمالة والتزامًا متعدد الأجيال.

بالإضافة إلى ذلك ، لا يوجد سوى أماكن معينة في النظام الشمسي يمكن تصوّرها. لا توجد في الواقع أي وسيلة معقولة لإعادة تأهيل أي أجسام في نظامنا الشمسي.

ولكن ماذا عن تحويل جزء فقط من كوكب أو قمر أو كويكب كبير؟ بدلاً من محاولة تغيير البيئة في عالم بأسره ، ألا يمكننا ببساطة تغيير ركن صغير منه ، وإنشاء حديقة وجو يسمح بمرور الهواء حيث لا يوجد سوى الجليد والصخور والغبار والفراغ؟

هل سيكون هذا كافيًا لإنشاء مستوطنات بشرية طويلة الأجل في جميع أنحاء النظام الشمسي؟

تعريف

يُعرف أيضًا باسم مفهوم "worldhouse" ، والفكرة الأساسية هنا هي بناء حاوية حول جزء معين من كوكب ما وتغيير البيئة بداخله. صاغ هذا المفهوم في الأصل عالم الرياضيات البريطاني ريتشارد إل. Talyor في دراسة عام 1992 ، "Paraterraforming - the worldhouse concept."

باستخدام هذه الطريقة ، يمكن جعل أجزاء من الكوكب غير مضيافة أو لا يمكن إصلاحها ككل مناسبة لسكن الإنسان. سيكون مفيدًا بشكل خاص على الكواكب أو الأقمار التي ليس لها سوى القليل من الغلاف الجوي ، وحيث يكون جزء كبير من السطح عرضة لمستويات قاتلة من الحرارة والإشعاع.

بعض الأمثلة الرئيسية تشمل عطارد والقمر ، وهما جسمان سماويان لهما أغلفة جوية ضعيفة للغاية ويتم قصفهما بكميات مكثفة من الإشعاع الشمسي والكوني.

في حين أنه لا يمكن تصور جعل هذه المواقع "خضراء" ، يمكن إنشاء مستعمرات مغلقة في مواقع معينة. يمكن أن يكون لهذه المستعمرات موارد كافية تحت تصرفها بحيث يتمكن الآلاف (أو حتى مئات الآلاف) من العيش هناك.

مفهوم شل العالمي

من خلال إلقاء نظرة أكبر ، هناك أيضًا مفهوم إعادة تشكيل الكواكب بأكملها باستخدام نفس الفكرة الأساسية. تم اقتراح هذه الفكرة لأول مرة في عام 2009 من قبل كينيث روي - مهندس بوزارة الطاقة الأمريكية - في ورقة نشرت مع مجلة العلوم البريطانية بين الكواكب.

بعنوان "عوالم شل - طريقة لاستكشاف الأقمار والكواكب الصغيرة والبلوتويد، "استكشفت هذه الورقة الإمكانية النظرية لاستخدام" قذيفة "كبيرة لتغليف كوكب ، والحفاظ على غلافه الجوي بحيث يمكن أن تترسخ التغييرات طويلة المدى.

يمكن أيضًا استخدام الأصداف لإحاطة كوكب بأكمله ليس له غلاف جوي ، مما سيسمح للمهندسين بإنشاء كوكب آخر ببطء ، من خلال التعدين أو ضخ الغازات الجوية. ستضمن الغلاف أن الغلاف الجوي سيتم الاحتفاظ به حتى يحين الوقت الذي يكمل فيه المهندسون العملية.

ومع ذلك ، فإن هذا الاقتراح يتماشى مع مفهوم "الهياكل العملاقة" أكثر من تنسيقه. عدد المواد والتكنولوجيا والوقت الذي يجعله هذا الإنجاز الهندسي بعيد المنال.

ذات الصلة: الهياكل العملاقة - علامة أكبر من حياة الأجانب؟

ومع ذلك ، يمكن أن تكون المقارنة على نطاق صغير ، والتي قد تتضمن إحاطة رقعة من التضاريس الصالحة للعيش بحجم مدينة أو منطقة ريفية ، ضمن نطاق الإمكانية. على الرغم من أننا لا ينبغي أن نتوقع حدوث أي شيء كهذا قريبًا ، إلا أنه شيء يمكننا التخطيط له للمستقبل غير البعيد.

إذن ، كيف يمكننا القيام بذلك ، تسأل؟ باستخدام التكنولوجيا الحالية ، أو التقنيات التي من المتوقع أن تكون متاحة في المستقبل غير البعيد ، يتوفر عدد من الخيارات.

طرق المقارنة

عندما يتعلق الأمر بخطط استعمار المواقع خارج الأرض ، فإن اسم اللعبة هو الاستدامة والاكتفاء الذاتي. لتحقيق ذلك ، تبحث وكالة ناسا ووكالات الفضاء الأخرى في عدد من التقنيات والأساليب.

إحدى هذه التقنيات المعروفة باسم التصنيع الإضافي (مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد). في السنوات الأخيرة ، تم التحقيق في هذا المفهوم كطريقة لبناء قواعد محتملة على القمر والمريخ وما وراءهما.

تُعرف الطريقة الأخرى التي تعتبر ضرورية للتسوية خارج العالم باسم استخدام الموارد في الموقع (ISRU). تستلزم هذه العملية استخدام الموارد المحلية لتصنيع كل شيء من مواد البناء والطاقة إلى الهواء القابل للتنفس ومياه الشرب.

"مع تطور استكشاف الإنسان للفضاء نحو رحلات أطول بعيدًا عن كوكبنا ، ستزداد أهمية ISRU. مهمات إعادة الإمداد باهظة الثمن ، ومع زيادة استقلالية أطقم رواد الفضاء عن الأرض ، يصبح الاستكشاف المستمر أكثر قابلية للتطبيق. للسفر في الفضاء ، كما هو الحال على الأرض ، نحن بحاجة إلى طرق عملية وبأسعار معقولة لاستخدام الموارد على طول الطريق ، بدلاً من حمل كل ما نعتقد أنه سيكون ضروريًا. سيتطلب رواد الفضاء المستقبليون القدرة على جمع الموارد الفضائية وتحويلها إلى هواء قابل للتنفس ؛ مياه للشرب ، النظافة ، و نمو النبات ؛ دافعات الصواريخ ؛ مواد البناء ؛ والمزيد. ستتضاعف قدرات المهمة والقيمة الصافية عندما يمكن إنشاء منتجات مفيدة من موارد خارج الأرض. "

من المفترض أنه باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد و ISRU ، يمكن بناء المستوطنات المغلقة في الموقع دون الحاجة إلى استيراد الكثير من الأجزاء الجاهزة أو مواد البناء. بمجرد الانتهاء ، سيكونون قادرين أيضًا على تحقيق درجة من الاكتفاء الذاتي ، والتي يمكن أن تقطع شوطًا طويلاً نحو ضمان الاستدامة.

ولكن كما هو الحال مع كل الأشياء في العقارات ، فإن المشكلة الأكبر هي الموقع. إذا قمنا ببناء مستوطنات على كواكب وأقمار وأجسام أخرى ، فإن القواعد يجب أن تكون متاحة ، وأن تتمتع بحماية كافية ضد الإشعاع والظروف القاسية ، وليست بعيدة جدًا عن مصادر الموارد والطاقة.

تتمثل إحدى طرق القيام بذلك في بناء هذه المستوطنات في مواقع توفر الحماية الطبيعية من الإشعاع وهي أيضًا غنية بالموارد. توجد عدة خيارات ، مثل بناء المستوطنات تحت السطح.

هناك طريقة أخرى للحماية من الأخطار مثل الإشعاع وهي بناء حاويات من مواد مقاومة للإشعاع. على سبيل المثال ، يمكن تشكيل الهيكل الأساسي للمستوطنة من الثرى المحلي المصدر (رواسب فضفاضة تغطي الصخور الصلبة).

بالتناوب ، يمكن القيام بذلك من خلال عملية تعرف باسم "التلبيد" ، حيث يتم قصف الثرى بأفران الميكروويف أو الليزر لإنتاج السيراميك المصهور. يمكن بعد ذلك تغيير ذلك ، باستخدام روبوتات الطباعة ثلاثية الأبعاد ، لتشكيل أساس المستوطنة والجدران الخارجية والبنية الفوقية.

هناك أيضًا إمكانية استخدام الحماية المغناطيسية. تم اقتراح هذا المفهوم من قبل المهندس المدني ماركو بيروني في 2018 المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والملاحة الفضائية (AIAA) ومنتدى ومعرض الفضاء والملاحة الفضائية.

تضمن مفهوم بيروني بنية قاعدة معيارية ، حيث يتم تجميع الوحدات ذات الشكل السداسي معًا في تكوين كروي أسفل جهاز على شكل طارة. سيكون هذا الجهاز مصنوعًا من كابلات كهربائية عالية الجهد تولد مجالًا كهرومغناطيسيًا للحماية من الإشعاع.

استنادًا إلى عمليات المحاكاة ونماذج الاختبار ، قرر بيروني وزملاؤه أن الجهاز سيكون قادرًا على توليد مجال مغناطيسي خارجي من 8 ميكروتسلا (0.08 جاوس). بالنظر إلى أن المجال المغناطيسي الوقائي للأرض يتراوح من 25 إلى 65 ميكروتسلا (0.25 إلى 0.65 جاوس)، سيحتاج هذا الجهاز إلى مزيد من التعزيز من أجل الحفاظ على سلامة السكان ، لكنه لا يزال في المراحل الأولى من التطور.

هذا الاقتراح مشابه من نواح كثيرة لمفهوم Solenoid Moon-Base الذي قدمه Peroni في 2017 AIAA Space and Astronautics Forum and Exposition. تضمن هذا المفهوم قاعدة قمرية تتكون من قباب شفافة محاطة بهيكل على شكل حلقي من الكابلات ذات الجهد العالي.

بالإضافة إلى التدريع ، تسمح المجالات المغناطيسية الاصطناعية أيضًا بالموائل التي توفر مناظر للبيئة المحيطة. هذا هو المفتاح لمنع أشياء مثل الخوف من الأماكن المغلقة والعزلة وحمى الكابينة التي يمكن أن تنجم حتمًا عن العبوات تحت السطحية أو تلك ذات الجدران غير الشفافة.

هناك أيضًا قدر كبير من الأدلة على إمكانية زراعة النباتات في تربة القمر والمريخ.

وتشمل هذه الدراسات التي أجراها رواد الفضاء على متن محطة الفضاء الدولية ، ومشروع النموذج الأولي Lunar / Mars Greenhouse (PLMGP) الذي تموله وكالة ناسا ، والدراسة المشتركة بين وكالة ناسا وجامعة الهندسة والتكنولوجيا في ليما والمركز الدولي للبطاطس.

كانت هناك أيضًا دراسات مستقلة ، مثل تلك التي أجراها علماء البيئة في جامعة ومركز أبحاث Wageningen. أظهرت هذه التجارب أنه يمكن زراعة نباتات الأرض باستخدام الثرى المريخي والقمري ، بافتراض توفير الري الكافي والمغذيات العضوية.

جانب آخر مهم يجب مراعاته هو حقيقة أن هذه المستوطنات يجب أن تكون أنظمة مغلقة. سوف يحتاج الهواء والماء والموارد الأخرى إلى إعادة التدوير بدرجة عالية من الكفاءة.

وهذا من شأنه أن يؤدي إلى خلق مناخ محلي يحدث فيه هطول الأمطار ، وينتج غاز الأكسجين ، وينظف الهواء ثاني أكسيد الكربون ، ويعاد تدوير الماء وترشيحه بشكل طبيعي.

يمكن معالجة الباقي من خلال مجموعة من أنظمة إعادة التدوير. يمكن تحويل النفايات العضوية والنفايات البشرية إلى سماد واستخدامها كسماد ، ويمكن إعادة تدوير أشكال النفايات الأخرى لإنشاء أدوات وسلع جديدة.

إذن ، أين بالضبط يمكن إنشاء هذه المستعمرات المغلقة ذات المناخ المحلي؟

النظام الشمسي الداخلي

مثل الأرض ، جميع كواكب النظام الشمسي الداخلي صخرية وأرضية. باستثناء كوكب الزهرة ، يمكن أن تكفي هذه المواقع كمواقع محتملة للمستعمرات المستقبلية. كلها غنية بالمعادن وربما في جليد الماء ، وبعضها يحتوي على جزيئات عضوية. لديهم أيضًا نصيبهم العادل من المخاطر!

الزئبق:

قد يفاجئك أن تعرف أن عطارد ، أقرب كوكب إلى شمسنا وثاني أكثر الكواكب حرارة (خلف كوكب الزهرة) هو في الواقع مرشح قابل للتطبيق للاستعمار. كما ترى ، بينما يتلقى الكوكب كمية كبيرة من الحرارة والإشعاع من الشمس ، فإن المستعمرة ذات الموقع الجيد ستكون قادرة على تجنب هذه المخاطر وغيرها.

على سبيل المثال ، نظرًا لأن عطارد له غلاف خارجي ضعيف ، لا تنتقل الحرارة من الجانب المواجه للشمس إلى الجانب المظلم. ونتيجة لذلك ، فإن أي جانب يمر بضوء النهار يصل إلى درجات حرارة عالية 427 درجة مئوية (800 درجة فهرنهايت) بينما يعاني الجانب الليلي من البرودة الشديدة (-173 درجة مئوية / -279 درجة فهرنهايت).

أيضًا ، يختبر عطارد ما يُعرف باسم 3:2 الرنين المداري. ما يعنيه هذا هو أن الكوكب يكمل ثلاث دورات على محوره (تأخذ كل دورة 58.6 يومًا) للدوران مرتين حول الشمس (يأخذ مدار واحد 88 يومًا). باختصار ، يمر عطارد بثلاثة أيام فلكية كل عامين.

ومع ذلك ، نظرًا لأن الكوكب يتحرك بسرعة حول الشمس ويدور ببطء على محوره ، فإن الطول الفعلي ليوم كامل - أي الوقت الذي تستغرقه الشمس للعودة إلى نفس المكان في السماء (المعروف أيضًا باسم اليوم الشمسي) ) - يعمل بشكل تقريبي 176 يوم أرضي.

بمعنى آخر ، اليوم الواحد على عطارد يستمر لمدة عامين من عمره. ومع ذلك ، فإن الميل المحوري منخفض جدًا لعطارد (0.034°) يعني أن الغالبية العظمى من ضوء الشمس الذي يتلقاها يتم امتصاصه حول خط الاستواء. وفي الوقت نفسه ، فإن المناطق القطبية مظللة بشكل دائم وباردة بدرجة كافية لاحتواء جليد الماء.

تم تأكيد ذلك من خلال مسبار MESSENGER التابع لناسا في عام 2012 ، والذي وجد دليلًا على وجود جليد مائي وجزيئات عضوية في الحفر المنتشرة في المنطقة القطبية الشمالية. هناك أيضًا تكهنات بأن القطب الجنوبي يمكن أن يحتوي على الجليد في مناطقه المظللة بشكل دائم ، وربما بقدر ما 100 مليار إلى 1 تريليون طن يصل سمكه إلى 20 مترًا (قدمًا).

في هذه المناطق ، يمكن بناء القباب على أرضيات الحفرة أو تغطية حفرة بأكملها. ومن بين المرشحين المحتملين فوهات كاندينسكي وبروكوفييف وتولكين وتريغفادوتير ، والتي يُعتقد أن جميعها تحتوي على إمدادات من الجليد المائي.

يمكن تسخير ضوء الشمس من خلال وضع المرايا على حواف الفوهات لإعادة توجيهها إلى الحاويات ذات القباب. سترتفع درجات الحرارة في الداخل تدريجياً ، وسيذوب جليد الماء ، ويمكن تكوين التربة من خلال الجمع بين الماء والجزيئات العضوية مع الثرى من أرضية الحفرة.

يمكن أيضًا زراعة النباتات لإنتاج الأكسجين الذي ينتج عنه ، مع غاز النيتروجين ، جوًا يسمح بالتنفس. ستصبح المنطقة داخل biodome بيئة صالحة للعيش مع دورة المياه الخاصة بها ودورة الكربون.

بالتناوب ، يمكن إنشاء غاز الأكسجين من خلال التفكك الكيميائي ، حيث يتعرض جليد الماء المتبخر للإشعاع الشمسي لإنتاج غاز الهيدروجين (الذي يمكن تنفيسه أو التقاطه وتخزينه للوقود) وغاز الأكسجين.

بالتناوب ، يمكن لفرق المهندسين ضخ الغازات اللازمة في حاوية مقببة حتى يصل الضغط الجوي بداخله إلى 100 كيلو باسكال (أو 1 بار). يمكن بعد ذلك حصاد الجليد حسب الحاجة أو تخزينه للشرب والصرف الصحي والري.

القمر:

باعتباره أقرب جرم سماوي على الأرض ، فإن استعمار القمر سيكون سهلاً نسبيًا مقارنة بالأجرام الأخرى. في كثير من النواحي ، فإنه يعرض نفس المخاطر المحتملة مثل Mercury ، واستراتيجيات التعامل معها هي نفسها إلى حد كبير.

بالنسبة للمبتدئين ، للقمر غلاف جوي ضعيف للغاية ، جو رقيق للغاية بحيث لا يمكن تصنيفه إلا على أنه غلاف خارجي. القمر غني أيضًا بالمعادن والموارد المحتملة مثل الهليوم 3 والجليد المائي ولكنه قليل من حيث العناصر المتطايرة الضرورية للحياة (مثل الأمونيا والميثان وثاني أكسيد الكربون ، إلخ).

بالإضافة إلى ذلك ، يواجه سطح القمر نطاقات قصوى في درجات الحرارة حول المنطقة الاستوائية. اعتمادًا على ما إذا كان جزء من السطح يتعرض لأشعة الشمس المباشرة أم لا ، تختلف درجات الحرارة بين درجة حرارة منخفضة -173 درجة مئوية (-280 درجة فهرنهايت) إلى أعلى مستوى 127 درجة مئوية (260 درجة فهرنهايت).

ومع ذلك ، في المناطق القطبية ، تنخفض درجات الحرارة من مستوى منخفض -123 درجة مئوية (-189 درجة فهرنهايت) إلى أعلى مستوى -43 درجة مئوية (-45 درجة فهرنهايت). في حين أن هذا لا يزال كافياً لجعل القارة القطبية الجنوبية تبدو معتدلة بالمقارنة ، إلا أنها نطاق أضيق بكثير.

بالإضافة إلى ذلك ، مثل عطارد ، فإن المناطق القطبية مظللة بشكل دائم ولديها إمكانية الوصول إلى إمدادات المياه. ينطبق هذا بشكل خاص على حوض القطب الجنوبي أيتكين ، وهي منطقة مليئة بالفوهات حيث وجدت بعثات متعددة للمركبات المدارية دليلاً على وجود جليد مائي.

في مواقع مثل Shackleton Crater الشهيرة ، يمكن إنشاء مناخ محلي مغلق عن طريق بناء قبة واستخدام المرايا الشمسية لتوجيه ضوء الشمس إليها. لذلك ، يمكن إنشاء نظام الطقس ، ويمكن بعد ذلك زراعة النباتات ، ومن المحتمل تكوين جو جيد التهوية.

المريخ:

المريخ هو وجهة شهيرة أخرى عندما يتعلق الأمر باستكشاف الفضاء البشري والاستيطان. مثل القمر ، يتعلق الكثير من هذا بقربه من الأرض وأوجه التشابه بينه وبين كوكبنا.

كل 26 شهرًا ، تكون الأرض والمريخ في أقرب نقطة في مداراتهما مع بعضهما البعض. يُعرف هذا باسم المعارضة ، حيث يظهر المريخ والشمس على جانبي السماء. يؤدي هذا إلى إنشاء "نوافذ إطلاق" منتظمة لإرسال المستعمرين والإمدادات.

بالإضافة إلى ذلك ، يستمر يوم المريخ 24 ساعة و 39 دقيقة، مما يعني أن النباتات والحيوانات والمستعمرين البشريين يتمتعون بدورة نهارية (دورة نهارية / ليلية) تكاد تكون مماثلة لدورة الأرض. يميل المحور الرأسي للمريخ أيضًا بطريقة مشابهة جدًا لمحور الأرض- 25.19°ضد. 23.5° - مما ينتج عنه تغيرات موسمية على مدار فترة مدارية.

ذات صلة: ما الذي يتطلبه الأمر لإنشاء أول ميركيين؟

بشكل أساسي ، عندما يتم توجيه أحد نصفي الكرة الأرضية نحو الشمس ، فإنه يمر بفصل الصيف بينما يختبر النصف الآخر الشتاء. ومع ذلك ، بما أن سنة المريخ تدوم حوالي 687 يومًا من أيام الأرض (668.6 أيام المريخ) ، يستمر كل موسم حوالي ضعف المدة.

يعاني المريخ أيضًا من اختلافات في درجات الحرارة تشبه تغيرات الأرض ، على الرغم من أنها أقل بشكل عام. متوسط ​​درجة حرارة السطح خلال العام هو -63 درجة مئوية (-81 درجة فهرنهايت)، بدءًا من مستوى منخفض -143 درجة مئوية (-225 درجة فهرنهايت) خلال فصل الشتاء عند القطبين ومرتفعات 35 درجة مئوية (95 درجة فهرنهايت) على طول خط الاستواء خلال الصيف عند منتصف النهار.

ومع ذلك ، وبسبب الغلاف الجوي الرقيق ، لا تصل درجات حرارة السطح الدافئة هذه إلى أعلى بكثير من مستوى سطح الأرض. وفي الليل ، يمكن أن تصل درجة الحرارة إلى أقل من -73 درجة مئوية (-99 درجة فهرنهايت). ومع ذلك ، نظرًا لأن الاختلافات أقل تطرفًا حول خطوط العرض الوسطى ، فمن المحتمل أن يكون هذا هو أفضل مكان لبناء مستوطنة.

هناك أيضًا وفرة من الجليد المائي على المريخ ، والذي يتركز بشكل كبير في القمم الجليدية القطبية. ومع ذلك ، فقد أشارت العديد من الدراسات إلى أنه قد يتم أيضًا حبس كميات كبيرة من الماء تحت السطح. يمكن استخراج هذه المياه واستخدامها من قبل المستعمرين في كل شيء من الشرب والري إلى الصرف الصحي.

لهذا السبب ، فإن المريخ مناسب تمامًا لـ ISRU. في كتابه، حالة المريخشرح روبرت زوبرين كيف يمكن تصنيع الهواء والماء والوقود في الموقع من قبل المستعمرين المستقبليين باستخدام العناصر المتوفرة في تربة المريخ والغلاف الجوي.

علاوة على ذلك ، تم إجراء تجارب توضح كيف يمكن تحويل تربة المريخ إلى قوالب ذات قوة كبيرة. يمكن استخدام هذه لتصنيع الموائل والهياكل التي سيعيش فيها المستعمرون. وقد أظهرت التجارب أيضًا أن نباتات الأرض يمكن أن تنمو في تربة المريخ ، والتي من شأنها إنتاج الأكسجين وتنظيف الكربون من الهواء.

للأسف ، لا تزال هناك قضية الإشعاع. وفقًا للدراسات الحديثة التي أجراها المريخ أوديسي المسبار ، فإن السكان على سطح المريخ سيواجهون مستويات من الإشعاع 2 إلى 3 مرات أعلى من تجربة رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية.

على الأرض ، يتعرض الأشخاص الذين يعيشون في الدول المتقدمة لجرعة سنوية متوسطة من 0.62 راد. وحين أظهرت الدراسات أن جرعة تصل إلى 200 رادليس قاتلاً ، فالتعرض لهذه المستويات من الإشعاع يمكن أن يزيد بشكل كبير من المخاطر الصحية (المرض الإشعاعي الحاد والسرطان وتلف الحمض النووي).

من ناحية أخرى ، يتعرض سطح المريخ لمتوسط 22 ملي راد في اليوم - الذي يعمل ل 8000 مليراد (8 راد) في السنة. هذا ما يقرب من 13 ضعفًا للجرعة السنوية التي اعتدت عليها أجسامنا ، وقريبًا من حد الخمس سنوات الموصى به للتعرض. الآثار الطويلة لذلك لا تزال مجهولة.

الالمريخ أوديسي اكتشف أيضا اثنين أحداث البروتون الشمسي التي تسببت في ارتفاع مستويات الإشعاع إلى ذروتها تقريبًا 2000 ملي راد في يوم واحد وعدد قليل من الأحداث الأخرى التي وصلت 100 مليراد. علاوة على ذلك ، أشارت الأبحاث الحديثة التي أجريت في جامعة نيفادا ، لاس فيغاس (UNLV) إلى أن التهديد الذي تشكله الأشعة الكونية قد يضاعف من خطر الإصابة بالسرطان.

لهذا السبب ، اكتشف مخططو المهمة فكرة بناء الموائل إما تحت السطح أو إنشاء موائل بأغلفة خارجية خزفية سميكة من الثرى المحلي. مرة أخرى ، يمكن استخدام فكرة الحماية المغناطيسية للسماح لصدفة شفافة وتمكين السكان من الاستفادة من الرؤية.

في الواقع ، استكشفت وكالة ناسا فكرة وضع درع مغناطيسي في مدار حول المريخ لتوفير نفس الحماية مثل الغلاف المغناطيسي. تم تقديم الاقتراح من قبل الدكتور جيم جرين ، مدير قسم علوم الكواكب في ناسا ، في ورشة عمل رؤية 2050 لعلوم الكواكب لعام 2017.

ادعى الدكتور جرين أنه يجب نشر هذا الدرع في Mars-Sun L1 Lagrange Point ، حيث سيخلق ذيلًا مغناطيسيًا اصطناعيًا يشمل المريخ بأكمله. لن يؤدي هذا إلى حماية الحياة على السطح من الإشعاع الضار فحسب ، بل سيسمح أيضًا للغلاف الجوي للمريخ بالتكاثف (وبالتالي توفير مزيد من الحماية).

من خلال هذه الإجراءات ، يمكن حماية المستعمرة من العناصر ، والتي تشمل عواصف الغبار المريخية والإشعاع. في الداخل ، سيكون المستوطنون البشريون قادرين على زراعة النباتات في تربة المريخ ، وإنتاج الهواء الخاص بهم ، وخلق مناخ محلي مكتفٍ ذاتيًا بشكل فعال.

يمكن لمثل هذه القاعدة (أو العديد من مثلها) أن تبدأ عملية إعادة تأهيل المريخ. بعد إنشاء مناخات محلية في مناطق معينة ، يمكنهم البدء في توسيعها حتى تصل عبر الكوكب بأكمله.

حزام الكويكب الرئيسي

ومن المثير للاهتمام أن حزام الكويكبات هو أكثر من مجرد مجموعة فضفاضة من ملايين الأجسام الصخرية. كما أنها موطن للكوكب القزم سيريس ، وهو أكبر جسم في الحزام ويمثل حوالي ثلث كتلة الحزام الرئيسي.

سيريس يقيس تقريبًا 946 كم (588 ميل) بقطر وتبلغ مساحة سطحه 2,849,631 كيلومتر مربع (1100250 ميل مربع). نظرًا لحجمها وكثافتها ، يُعتقد أن سيريس متمايزة تتكون من قلب صخري ، ومحيط سائل بجوار ذلك ، وغطاء وقشرة مكونة من الجليد.

بناءً على الأدلة التي قدمها تلسكوب Keck في عام 2002 ، يقدر أن الوشاح هو 100 كم (62 ميل) سميكة واحتواء ما يصل إلى 200 مليون كيلومتر مكعب (48 مليون ميل مكعب) من الماء. وهذا يعادل حوالي 10٪ مما يوجد في محيطات الأرض وأكثر من كل المياه العذبة على الأرض.

وبسبب هذا ، ستقدم مستعمرة في سيريس جميع أنواع الفوائد والفرص للنمو. هذا جزئيًا بسبب الطريقة التي ستجعل بها حزام الكويكبات الرئيسي وموارده الوفيرة. هناك أيضًا الموارد المتاحة على Ceres نفسها ، والتي يمكن أن تسهل أداء المقارنة.

على سبيل المثال ، يوجد في سيريس بعض الحفر المثيرة للإعجاب ، وأكبرها تشمل فوهات أوكاتور وكيروان ويالود. داخل هذه القباب ، يمكن بناء القباب ، ويمكن حصاد المياه من الجليد المحلي ، باستخدام معادن السيليكات لرصف أرضية الحفرة.

يمكن استخدام الجليد المحصود محليًا في الري ، ولكن أيضًا لإنتاج غاز الأكسجين. نظرًا لأنه يُعتقد أن سيريس تحتوي على رواسب كبيرة من التربة الطينية الغنية بالأمونيا ، يمكن أيضًا حصاد الأمونيا. نظرًا لأن الأمونيا تتكون إلى حد كبير من النيتروجين ، فيمكن معالجتها لإنتاج غاز النيتروجين (غاز عازل مهم في غلافنا الجوي).

يمكن توفير الضوء من خلال سلسلة من المرايا المدارية التي من شأنها تركيز أشعة الشمس وتوجيهها إلى القبة ، مما يوفر إحساسًا بالدورة النهارية ويسمح أيضًا للنباتات بالنمو.

أقمار كوكب المشتري

تم طرح فكرة استعمار أقمار المشتري عدة مرات منذ رائد10 و 11 و فوييجر 1 و 2 مرت المجسات عبر النظام. منذ ذلك الحين ، تم اكتشاف أن ثلاثة من أكبر أربعة أقمار صناعية (أوروبا ، وجانيميد ، وكاليستو يمكن أن يكون لها محيطات داخلية.

علاوة على ذلك ، أظهرت استطلاعات متعددة حول أوروبا وجانيميد أن محيطاتهما يمكن أن تكون دافئة بما يكفي لدعم الحياة. لهذا السبب ، يتوق الكثيرون إلى إرسال مهام روبوتية للبحث عن علامات على هذه الحياة المحتملة ، وفي النهاية مهمات مأهولة يمكنها إنشاء مواقع استيطانية.

على سبيل المثال ، في عام 1994 ، تم إنشاء المشروع الخاص المعروف باسم مشروع Artemis بقصد استعمار القمر. كما وضعوا خططًا لمستعمرة في أوروبا ، دعت إلى بناء هياكل من الجليد على السطح (على غرار كوخ الإسكيمو).

أوصى المؤلفون أيضًا بإنشاء موائل طويلة الأمد داخل "الجيوب الهوائية" الموجودة في الغطاء الجليدي. نظرًا لوجود جليد مائي وفير ومواد متطايرة مثل الميثان والأمونيا ، يمكن بناءً على السطح الاستفادة من هذه الموارد لإنشاء قواعد ذات مناخات صغيرة.

كما دعا الدكتور زوبين في كتابه 1999 إلى إنشاء قاعدة على واحد أو أكثر من أقمار الجليل ، دخول الفضاء: إنشاء حضارة الفضاء (1999). يمكن أن تساعد هذه القواعد في تسهيل التعدين في الغلاف الجوي بين الكواكب الخارجية - أي كوكب المشتري وزحل - للحصول على وقود الهليوم 3.

أصدرت وكالة ناسا أيضًا دراسة في عام 2003 دعت إلى إنشاء قاعدة على قاعدة كاليستو ، والتي اعتقدوا أنه يمكن إجراؤها بحلول عام 2045. بعنوان "المفاهيم الثورية لاستكشاف الإنسان للكوكب الخارجي" (HOPE) ، دعت الخطة إلى استخدام الصواريخ النووية لنقل جميع المواد والروبوتات اللازمة لبناء قاعدة هناك.

تم اختيار الوجهة نظرًا لبعدها عن المشتري ، مما يعني أنها تتعرض لإشعاع أقل بكثير من نظيراتها. تم التأكيد على أن القاعدة هناك ستكون قادرة على حصاد الجليد المائي لإنتاج وقود الصواريخ ، مما يجعل كاليستو قاعدة إعادة إمداد لجميع المهام المستقبلية في نظام جوفيان.

يعتبر الإشعاع مصدر قلق خاص عند النظر في أقمار المشتري. بسبب الغلاف المغناطيسي القوي للمشتري ووجود حزام من الإشعاع عالي الطاقة ، تتعرض أقمار Io و Europa و Ganymede لكميات متفاوتة من الأشعة الضارة.

يتلقى آيو ، الذي يدور داخل حزام الإشعاع عالي الطاقة ، حوالي 3600 راد من الإشعاع المؤين يوميًا - وهو ما يكفي للقتل بسرعة كبيرة. إلى جانب نشاطها البركاني ، والعباءة الناعمة ، وتدفقات الحمم البركانية الجوفية ، فإن Io ليست مكانًا جيدًا للعيش!

سطح يوروبا يدور حوله 540 راد في اليوم، والتي لا تزال تقع ضمن النطاق المميت. في Ganymede ، تكون الأمور أفضل قليلاً نظرًا لمسافة Ganymede الأكبر وحقيقة أن Ganymede لديها مجال مغناطيسي ، مما يجعلها الجسم الوحيد في النظام الشمسي (بخلاف عمالقة الغاز) الذي يمتلك واحدًا. لكنها ما زالت تحصل 8 راد في اليوم، أكثر من عام من الإشعاع هنا على الأرض.

فقط كاليستو يقع في النطاق الآمن ، ويتلقى فقط 10 مليراد من كوكب المشتري في اليوم. بالطبع ، يزداد الأمر سوءًا عند إضافة الإشعاع الشمسي والأشعة الكونية ، لكن الحقيقة تظل أن كاليستو هو المكان الأكثر أمانًا للاستعمار في نظام جوفيان.

لذلك ، بينما يمكن بناء المستوطنات على جانيميد وأوروبا ، فإن كلا الموقعين سيتطلبان حماية كبيرة من الإشعاع وقد تكون المستوطنات ممكنة فقط تحت السطح الجليدي. في Callisto ، يمكن إنشاء بيئة سطحية ، مشابهة لما يمكن بناؤه على Ceres.

سيشمل ذلك حاوية مقببة داخل واحدة أو أكثر من فوهات كاليستو العديدة. يشمل المرشحون فوهات Valhalla و Asgard و Adlinda الحلقية ، والتي يتم قياسها 3800 كم (2360 ميل) و 1600 كم (995 ميل) و 1000 كم (660 ميل) في القطر ، على التوالي.

هناك أيضًا فوهات مثل Heimdall و Loftn ، والتي يتم قياسها 210 كم (130 ميل) و 200 كم (124 ميل) في القطر ، على التوالي. في أي من هذه المباني أو جميعها ، يمكن تشييد الهياكل المقببة التي تمتد من الحافة إلى الحافة أو على طول أرضية الفوهة.

باستخدام معادن السيليكات التي يتم حصادها من كوكب المشتري طروادة والكويكبات اليونانية ، يمكن تكوين التربة على أرضية المستعمرة. باستخدام جليد الماء المقطوع محليًا والأمونيا والميثان والمرايا المدارية ، يمكن إنشاء مناخ محلي.

أقمار زحل

ثم هناك أقمار نظام زحل. في الدعوة إلى استعمار النظام الشمسي الخارجي ، ادعى زوبرين أن زحل وأورانوس ونبتون يمكن تحويلها إلى "الخليج الفارسي للنظام الشمسي" بسبب قاعدة مواردها الغنية.

حدد زوبرين كوكب زحل باعتباره الأهم بسبب قربه النسبي من الأرض وانخفاض مستوى الإشعاع ونظام الأقمار الممتاز. على سبيل المثال ، يعد النظام أحد أكبر مصادر الديوتيريوم والهيليوم -3 ، والتي يمكن استخدامها كمصادر وقود لمفاعلات الاندماج في المستقبل.

تتعرض أقمار زحل أيضًا لكميات إشعاع أقل بكثير من نظام أقمار كوكب المشتري. هذا لأن أحزمة زحل الإشعاعية أضعف بكثير من أحزمة كوكب المشتري - 0.2 جاوس (20 ميكروتسلا) مقارنة ب 4.28 جاوس (428 ميكروتسلا).

يمتد هذا المجال من مركز زحل إلى مسافة حوالي 362،000 كم (225،000 ميل) من جوها. هذا يجعله أكثر إحكامًا على الكوكب من حزام إشعاع المشتري ، الذي يصل إلى مسافات تقريبًا 3 مليون كم.

تم تحديد تيتان أيضًا كموقع جيد للاستيطان البشري لأنه الجسم السماوي الوحيد بخلاف الأرض الذي يتمتع بجو كثيف من النيتروجين. هناك أيضًا كميات كبيرة من الميثان السائل والجوي والهيدروكربونات الأخرى التي يفتخر بها القمر.

موقع آخر محتمل هو إنسيلادوس Enceladus ، والذي يختبر بشكل دوري نشاط عمود حول المنطقة القطبية الجنوبية. في مارس من عام 2006 ،كاسيني هيغنز حصلت البعثة على دليل محتمل على وجود ماء سائل على إنسيلادوس ، وهو ما أكدته وكالة ناسا في عام 2014.

تنبع هذه المياه من نفاثات من المحتمل أن تكون متصلة بمحيط داخلي لا يزيد عن عشرات الأمتار تحت السطح في بعض المواقع. وهذا من شأنه أن يجعل جمع المياه أسهل بكثير من جمع المياه في أوروبا الشبيهة بالقمر ، حيث يجب حصاد المياه من الجليد الصلب.

البيانات التي حصل عليها كاسيني واقترح أيضًا وجود جزيئات عضوية متطايرة في الداخل ، مما يعزز حالة الحياة داخل إنسيلادوس. تشير قراءات الكثافة أيضًا إلى أن تحت الطبقة الخارجية من الجليد يوجد قلب من صخور السيليكات والمعدن.

ستكون هذه الموارد لا تقدر بثمن عندما يتعلق الأمر بإنشاء مستعمرة ، خاصةً إذا كان الأمر يتعلق بأداء المقارنة. وينطبق الشيء نفسه على تيتان ، التي تحتوي على جليد مائي وفير في عباءتها ، بالإضافة إلى الكثير من المواد المتطايرة مثل الأمونيا (على وجه الخصوص) الميثان.

شكرا ل كاسيني هيغنز مهمة ، علم الفلكيون أن تيتان بها بحيرات ميثان على سطحها ودورة ميثان تشبه إلى حد بعيد الدورة الهيدرولوجية للأرض. وجدت الدراسات الاستقصائية للقمر أيضًا أن لديه بيئة غنية بالكيمياء العضوية والظروف الحيوية.

يدور تيتان أيضًا بأمان بعيدًا عن متناول حزام إشعاع زحل ، وقد يكون غلافه الجوي السميك كافياً لتوفير الحماية من الأشعة الكونية. في حين أن الغلاف الجوي للقمر إنسيلادوس ضعيف للغاية ومداراته داخل حزام إشعاع زحل ، فإن المستويات المنخفضة (مقارنة بالمشتري) تعني أنه يمكن تخفيفها.

In short, on both Titan and Enceladus (and possibly other moons within the system), self-contained colonies with mini-climates could be built that take advantage of this natural resource base. Water harvested from the icy surface could also be converted into fuel, making the Saturn system a stopover point for exploratory missions to Uranus, Neptune and beyond.

Along with the rich supply of deuterium and helium-3 from Saturn's atmosphere, the resources of the Saturn system could also be a major source of exports. In this way, a colonizing of the Saturn system could fuel Earth’s economy, and facilitate exploration deeper into the outer Solar System.

Looking Beyond

When it comes right down to it, there is no limit to where human beings could conceivably colonize in our Solar System. In addition to all the aforementioned examples, people could create habitats out of hollowed-out asteroids, on the moons of Uranus and Neptune, on Pluto and Charon, and even in the Kuiper Belt.

The farther we get from the Sun, the more heavily we are going to have to rely on technology to produce air and food. For example, in the outer Solar System and Kuiper Belt, settlers will probably have to rely on things like UV lighting to grow plants and process volatiles into breathable gases.

But even though increasingly artificial means might have to come into play, the name of the game remains the same. Through the creation and maintenance of natural environments, humanity could extend its presence further throughout space.

In the end, the limits are really only those imposed by our imaginations, finances, and the state of our technology. And considering that advances are being made all the time, the latter limitation probably won't remain an issue for long!

  • Paraterraforming - The Worldhouse Concept
  • Paul Glister - Terraforming: Enter the ‘Shell World’
  • Lunar Bases and Space Activities of the 21st Century: Chp. 11 Mars
  • NASA - Science in Orbit: The Shuttle & Spacelab Experience, 1981-1986
  • Space.com - Incredible Technology: How to Use 'Shells' to Terraform a Planet
  • JBIS - "Shell Worlds - An Approach To Terraforming Moons, Small Planets and Plutoids"
  • Lunar Bases and Space Activities of the 21st Century: Chp. 2 Lunar Base Concepts (LPI, 1985)


شاهد الفيديو: Planting Tomatoes (ديسمبر 2021).