Om mänskligheten ska leva under lång tid kan vi behöva kolonisera andra planeter. Antingen kommer vi själva att göra jorden obeboelig, eller så kommer den helt enkelt att få ett naturligt slut och inte kommer att kunna stödja livet - en dag tvingas vi leta efter ett nytt hem.
Hollywoodfilmer som The Martian och Interstellar ger oss en uppfattning om vad som kan vara i väntetid för oss. Mars är den överlägset mest bebodda planeten i vårt solsystem. Men det finns tusentals fler exoplaneter som kretsar runt andra stjärnor som kan ersätta vår jord. Vilka tekniker behöver vi för att göra detta möjligt?
Vi har redan en rymdkoloni - International Space Station (ISS). Men det ligger bara 350 km från jorden och besättningen på sex, som är där, måste ständigt förse resurser. De flesta av de tekniker som utvecklats för ISS, såsom strålskärmning, återvinning av vatten och luft och solenergiskörning, kommer säkert att finnas tillgängliga för framtida rymden. Att skapa en permanent rymdkoloni på ytan av en annan planet eller måne kan dock orsaka många nya problem.
Onaturlig livsmiljö
Huvudkravet för en mänsklig bosättning är en livsmiljö - en isolerad miljö som kan bibehålla lufttrycket, dess sammansättning (mängd syre) och temperatur och skydda invånarna från strålning. Detta kommer sannolikt att vara relativt svårt att uppnå.
Att lansera stora och tunga föremål i rymden är kostsamt och svårt. Rymdfarkoster från Apollo-uppdragens dagar, som bestod av flera moduler som kunde lossna och docka, skickades ut i rymden i delar och monterades av astronauter. Med tanke på de imponerande framstegen inom autonom kontroll kan delarna dock monteras oberoende. Idag utförs manövrer som Apollo-dockningen helt automatiskt.
Kampanjvideo:
3D-kapslingar
Alternativt kan du ta en liten uppsättning verktyg från jorden och skapa en livsmiljö med hjälp av lokalt skördade resurser. I synnerhet kan 3D-skrivare användas för att omvandla mineraler från lokal jord till fysiska strukturer. Förresten, detta har redan börjat ses som en möjlighet. Det privata företaget Planetariska resurser demonstrerade hur 3D-utskrift fungerar med en metallrik asteroid som hittades på jorden på påverkningsplatsen. NASA installerade en 3D-skrivare på ISS för att visa att den kan användas i nollvikt som en potentiell metod för att göra komponenter för rymdskepp i rymden.
Vatten som en viktig ingrediens
När livsmiljön har byggts kommer kolonin att kräva en konstant tillförsel av vatten, syre, energi och mat för att upprätthålla sina invånare. Detta kommer att vara nödvändigt om kolonin inte byggs på en idyllisk planet som Jorden när det gäller överflöd av resurser. Vatten är som vi känner till grunden för livet. Det kan också användas för att producera bränsle eller skydda mot radioaktiv strålning.
Den första lösningen måste ta en viss mängd vatten med sig och sedan kassera allt flytande avfall. Detta praktiseras redan på ISS, där inte en enda droppe vätska (vatten efter tvättning, svett, tårar eller till och med urin) slösas bort. Kolonin kan också behöva utvinna vatten från de grundvattenreserver som kan finnas på Mars, eller isen som kan hittas under ytan på vissa asteroider.
Vatten fungerar också som en källa till syre. På ISS genereras syre genom en process som kallas elektrolys för att separera syre från väte i vatten. NASA arbetar också med att utveckla metoder för att utvinna syre från atmosfären genom biprodukter som koldioxid, som vi andas ut när vi andas.
Energiproduktion
Energiproduktion är förmodligen den tekniska aspekten av skapandet av kolonier som vi är bäst förberedda för tack vare solcellspaneler. Beroende på platsen för kolonin på planeten kan vi dock behöva förbättra denna teknik. På jordens avstånd kan vi få cirka 470 V el för varje kvadratmeter solpaneler. Detta antal kommer att vara lägre på ytan av Mars eftersom det ligger 50% längre från solen än jorden och har en tjock atmosfär som delvis skärmar ut solljus.
I synnerhet förekommer sandstormar regelbundet i atmosfären i Mars, som är kända för att vara problematiska. Sand begränsar ytterligare mängden ljus som tas emot och kan också samlas på och täcka panelerna. Men lösningen på detta problem hanteras redan genom att uppgradera befintliga Mars-rovers som skickas till Mars. Till exempel designades NASA: s två Mars-rovers Spirit and Opportunity för 90 dagars drift, men mer än 12 år senare är de fortfarande i drift. Det har också visat sig att Martianvinden regelbundet rensar damm från panelerna.
Hydroponics
Kolonin måste vara självbärande så att även utan Star Trek Replicator är jordbruk av stor betydelse för livsmedelsproduktionen. Grödor kan också användas för att omvandla koldioxid i luften till andningsbart syre. Att växa växter på jorden är inte så svårt eftersom de har anpassat sig till den här miljön i tusentals år. Att odla frukt och grönsaker i rymden eller på en annan planet är dock inte så lätt.
Temperatur, tryck, luftfuktighet, koldioxidnivåer, jordkomposition och tyngdkraft påverkar växternas överlevnad och tillväxt i varierande grad i olika arter. Flera studier och experiment pågår för att odla växter i kontrollerade kammare som efterliknar miljön i en rymdkoloni. Hydroponics är en möjlig lösning på detta problem, som har påvisats på jorden med rädisor, sallad och grön lök. Hydroponics involverar odling av växter i en rik näringsvätska utan jord.
Klimatförändring
Det slutgiltiga kravet för en rymdkoloni är ett klimat som är lämpligt för livet. Sammansättningen av atmosfären och klimatet på andra himmelkroppar skiljer sig mycket från jorden. Det finns ingen atmosfär på månen eller asteroiderna, och på Mars är atmosfären mest koldioxid. Här varierar yttemperaturerna från 20 ° C hela vägen till -153 ° C vid polerna under vintern, och lufttrycket är bara 0,6% av det på jorden. Under sådana förhållanden kommer bosättare att tvingas leva i isolerade livsmiljöer, utanför vilka det bara är möjligt med användning av rymddräkter.
Kan vi skapa liv på Mars?
Alternativt kan vi förändra planetens klimat i stor skala.”Geoengineering” studeras redan som ett sätt att svara på jordens klimatförändring. Detta kräver en enorm mängd ansträngning, men liknande metoder kan utvidgas och tillämpas till exempel på andra planeter som Mars.
Potentiella lösningar är också bioingenjörerade organismer som kan omvandla koldioxid i atmosfären till syre eller mörka Mars: s polära mössor för att minska mängden solljus som de reflekterar och därmed höja yttemperaturerna. Att skapa en stor kretsande solspegel hjälper dessutom att reflektera solens ljus till specifika regioner, t.ex. polerna, för lokala temperaturökningar. Vissa tror att sådana relativt små temperaturförändringar kan påverka klimatförändringarna och skapa mycket högre lufttryck. Detta kan vara det första steget mot terraformering av Mars.
