استعمار المريخ
كوكب المريخ هو محور الكثير من الدراسات العلمية حول الاستعمار البشري المُحتمل للكوكب. تَجعل ظروف سطح المريخ و وجود المياه الجوفية فيه أكثر الأجسام و الكواكب في نظامنا الشمسي صلاحية للحياة بعد الأرض. يُعد المريخ أكثر الكواكب سهولة للوصول أكثر من أى كوكب من حيث الطاقة المَطلوبة للنقل (دلتا- v) للوصول إليه من الأرض بعد كوكب الزهرة.
يُعد إنشاء مُستعمرة دائمة للإنسان على كوكب أخر، بما في ذلك المريخ ، أحد أكثر مواضيع الخيال العلمي شيوعًا. فمع تقدم التكنولوجيا ، وزيادة المخاوف بشأن مستقبل البشرية على الأرض ، فإن الحاجة للإستعمار الفضاء تكتسب زخماً. و من الأسباب الأخرى لإستعمار الفضاء هى المصالح الاقتصادية ، والبحوث العلمية طويلة المدى التي أجراها البشر على نحو أفضل مقارنة بالآلات.
تعهدت كل من المنظمات الخاصة والعامة بإجراء أبحاث حول جدوى جهود الاستعمار طويل المدى واتخاذ خطوات نحو وجود إنساني دائم على سطح المريخ. وتشمل وكالات الفضاء المشاركة في الأبحاث أو التخطيط للبعثات: ناسا و وكالة الفضاء الروسية الفدرالية و إدارة الفضاء الوطنية الصينية. أما المؤسسات الخاصة تشمل سبيس إكس ، لوكهيد مارتن ، و بوينغ.
إن جميع مفاهيم البعثة البشرية الأولية إلى المريخ كما تصورتها البرامج الفضائية الحكومية - مثل تلك التي خططت لها ناسا و وكالة الفضاء الروسية الفدرالية و ESA - لن تكون بِعثَات مباشرة للاستعمار, لكنها مُخصصة فقط لمهام الإستطلاع و الإستكشاف ، فكما كانت بعثة أبولو إلى القمر للإستكشاف لا لإقامة مستعمرة دائمة.
يحتاج الإستعمار إلى إنشاء موطن أو بيئة دائمة يُمكنها فيما بعد أن تتمدد و تتمكن من الإكتفاء الذاتى. هناك مَفهومين لبناء أول مستعموة على سطح المريخ هما و ، الذي يقترحهما روبرت زوبرين.
اعتبارًا من عام ٢٠١٩ ، سيقوم مالك شركة سبيس-إكس إيلون ماسك بتمويل وتطوير سلسلة من رحلات الشحن المرتبطة بالمريخ مع نظام للصواريخ وسفن الفضاء في وقت مبكر في عام ٢٠٢٢ ، تليها أول رحلة طيران إلى المريخ في عام ٢٠٢٤. خلال المرحلة الأولى ، سيكون الهدف هو إطلاق العديد من صورايخ و مركبات BFR لنقل وتجميع محطة وقود الميثان / الأوكسجين ، وبناء قاعدة استعدادًا لتواجد موسع علي السطح. الإستعمار الناجح سيشمل في النهاية العديد من العوامل الاقتصادية - سواء الأفراد أو الشركات أو الحكومات - لتسهيل نمو الوجود البشري على المريخ على مدى عقود عديدة.
يتشابه كوكب الأرض و كوكب الزهرة في التركيب والحجم وجاذبية السطح ـ لذلك يُطلق عليه تؤم الأرض ـ ، لكن أوجه التشابه بين المريخ والأرض أكثر إختلافاً عند التفكير في الاستعمار. وتشمل هذه:
يوم المريخ أو "سول" قريب جدًا من مدة يوم الأرض. اليوم حسب التوقيت الشمسي على المريخ هو ٢٤ ساعة و ٣٩ دقيقة و ٣٥,٢٤٤ ثانية. يحتوي المريخ على مساحة سطحية تبلغ ٢٨,٤٪ من الأرض ، أقل بقليل من كمية الأرض الجافة على الأرض (التي تمثل ٢٩,٢٪ من سطح الأرض). يحتوي المريخ نصف قطر الأرض و عُشر الكتلة فقط . هذا يعني أنه يحتوي على حجم أصغر (~ ١٥٪) ومتوسط كثافة أقل من الأرض.
المريخ لديه ميل محوري من ٢٥,١٩ درجة ، على غرار ٢٣,٤٤ درجة للأرض. ونتيجة لذلك ، فإن المريخ لديه مواسم تشبه كثيراً الأرض ، لكن مدة تلك الفصول هى ضعفى فترة فصول الأرض, لأن سنة المريخ تساوى ١,٨٨ سنة للأرض, و ذلك لبعد مداره عن الشمس. يشير القطب الشمالي المريخي حاليًا إلى كوكبة الدجاجة Cygnus ، وليس إلي كوكبة الدب الأصغر Ursa Minor مثل الأرض.
وتؤكد الإستكشافات الأخيرة التي أجرتها مارس ريكونيسانس أوربيتر التابعة لوكالة ناسا ، و Mars Express التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية و Phoenix Lander التابعة لوكالة ناسا، إلى وجود جليد مائي على سطح المريخ.
على الرغم من أن هناك بعض أليف الظروف القاسية التي تعيش في ظروف شديدة الصعبة على الأرض ، بما في ذلك برامج المحاكاة التي تحاكى بيئة المريخ ، فإنهُ لا يمكن للنباتات والحيوانات عمومًا البقاء على قيد الحياة في الظروف الموجودة على سطح المريخ.
الجاذبية على سطح المريخ تساوى ٣٨٪ من الأرض. على الرغم من أن الجاذبية الصغري معروفة بأنها تسبب مشاكل صحية مثل فقدان العضلات و هشاشة العظام ، فإنه من غير المعروف ما إذا كانت الجاذبية المريخية سيكون لها تأثير مُماثل . كان المشروع Biosatellite للمريخ مشروعًا مقترحًا يهدف إلى معرفة المزيد عن التأثير الذي ستحدثه جاذبية سطح الأرض للمريخ على البشر ، ولكن تم إلغاؤه بسبب نقص التمويل.
المريخ أكثر برودة من الأرض ، فمع متوسط درجات حرارة السطح بين -٨٧ و -٥ ° م ,فإن أدنى درجة حرارة سجلت على الأرض حتى الآن هى -٨٩,٢ درجة مئوية ، في القارة القطبية الجنوبية.
قد تظهر المياه السطحية على المريخ لفترة وجيزة، ولكن فقط في ظل ظروف معينة.
ونظرًا لأن المريخ يبعد حوالي ٥٢٪ عن الشمس ، فإن كمية الطاقة الشمسية التي تدخل الغلاف الجوي العُلوي لكل وحدة مساحة (ثابت الطاقة الشمسية) تبلغ حوالي ٤٣,٣٪ فقط مما يصل إلى الغلاف الجوي العُلوي للأرض. ومع ذلك ، فبسبب غُلاف المريخ الجوي الأضعف ، تصل نسبة أعلى من الطاقة الشمسية إلى السطح. [المصدر لا يؤكد ذلك]
الحد الأقصى للإشعاع الشمسي على المريخ حوالي ٥٩٠ واط / م٢ مقارنة بحوالي ١٠٠٠ واط / م٢ على سطح الأرض. بالإضافة إلي أن العواصف الترابية على مدار السنة على سطح المريخ قد تمنع أشعة الشمس لأسابيع في كل مرة.
مدار كوكب المريخ أكثر إنحرافاً عن الأرض (إنحراف مداري) ، مما يزيد درجة الحرارة والتغيرات الشمسية الثابتة. و بسبب عدم وجود غلاف مغنطيسي ، يمكن للعواصف الشمسية والأشعة الكونية الوصول بسهولة إلى سطح المريخ.
الضغط الجوي على المريخ أقل بكثير من حد أرمسترونغ الذي يمكن للناس البقاء على قيد الحياة من دون بذات ضغط خاصة. وبما أنه لا يمكن توقع وجود عملية إعادة تأهيل للمريخ على أنها حل قريب الأجل ، فإنه يتعين بناء هياكل صالحة للسكن على المريخ بأوعية ضغط شبيهة بالمركبة الفضائية ، قادرة على احتواء ضغط يتراوح بين ٣٠ و ١٠٠ كيلو باسكال. أُنظر الغلاف الجوي للمريخ.
الغلاف الجوي المريخي هو ٩٥ ٪ من ثاني أكسيد الكربون ، ٣ ٪ النيتروجين ، الأرجون ١,٦ ٪ ، وآثار غازات أخرى بما في ذلك الأكسجين مجموعها أقل من ٠,٤ ٪.
لا يعمل الغلاف الجوي الرقيق للمريخ على تصفية أشعة الشمس فوق البنفسجية.
الظروف على سطح المريخ قريبة نسبياً إلى الظروف على سطح الأرض من حيث درجة الحرارة وضوء الشمس أكثر من أي كوكب آخر أو قمر آخر ، باستثناء قمم السحب من كوكب الزهرة. ومع ذلك ، فإن السطح غير مضياف للبشر أو أغلب أشكال الحياة المعروفة بسبب انخفاض ضغط الهواء بشكل كبير ، و الغُلاف الجوي الذى يحتوي على نسبة أكسجين بنسبة ٠,١٪ فقط.
في عام ٢٠١٢ ، تم الإبلاغ عن أن بعض الأشنة و البكتيريا الزرقاء نجت وأظهرت قدرة كبيرة على التكيف لعملية التمثيل الضوئي بعد 34 يومًا في ظروف المريخ المحاكية في مختبر محاكاة المريخ (MSL) الذي يحتفظ به المركز الألماني للطيران (DLR). و يعتقد بعض العلماء أن البكتيريا الزرقاء يمكن أن تلعب دورًا في تطوير مستوطنات ذاتية الأكتفاء على سطح المريخ. و يقترحون أن البكتيريا الزرقاء يمكن أن تستخدم مباشرة في تطبيقات مختلفة ، بما في ذلك إنتاج الغذاء والوقود والأكسجين ، ولكن أيضا بشكل غير مباشر: يمكن أن تدعم نمو الكائنات الحية الأخرى ، مما يفتح الطريق أمام مجال واسع من الكائنات الحية التي تدعم الحياة بإستخدام موارد المريخ.
لقد إستكشف البشر أجزاء من الأرض تطابق بعض الظروف على سطح المريخ. استنادًا إلى بيانات وكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) ، تتشابه درجات الحرارة على سطح المريخ (عند خطوط العرض المنخفضة) مع تلك الموجودة في القارة القطبية الجنوبية. ويماثل الضغط الجوي على الارتفاعات العليا (٣٥ كم ، الضغط على سطح المريخ.
يتطلب بقاء الإنسان على المريخ تدابير معقدة لحماية أشكال الحياة المختلفة والعيش في بيئات إصطناعية.
و قد تحققت وكالة ناسا في إمكانية الوصول إلى المياه على سطح المريخ (المجمدة أو غير ذلك) عن طريق الحفر.
يمثل المريخ بيئة معادية للسكن البشري. ولقد تم تطوير تقنيات مختلفة لمساعدة إستكشاف الفضاء على المدى الطويل ويمكن إستخدام تلك التقنيات للسكن على سطح المريخ. الرقم القياسي الحالي لأطول رحلة طيران متتالية هو ٤٣٨ يومًا من قبل رائد الفضاء فاليري بولياكوف ، وأطول وقت في الفضاء هو ٨٧٢ يومًا من قبل جينادي بادالكا. أطول وقت يتم قضاؤه خارج نطاق حماية حزام فان آلن الإشعاعي هو حوالي ١٢ يومًا للهبوط على سطح القمر "أبولو١٧". وهذا أمر بسيط مقارنة برحلة الـ١١٠٠ يوم المُخطط من قِبل وكالة ناسا في عام ٢٠٢٨. كما افترض العلماء أن العديد من الوظائف البيولوجية المختلفة يمكن أن تتأثر سلبيًا ببيئة المريخ. بسبب إرتفاع مستويات الإشعاع ، بالإضافة إلى العديد من الآثار الجانبية الفيزيائية التي يجب تخفيفها.
يؤثر الفرق في الجاذبية بين الأرض و المريخ (و الفضاء عموماً ) سلبًا على صحة الإنسان عن طريق إضعاف العظام و العضلات. و هُناك أيضا خطر من مرض هشاشة العظام ومشاكل القلب والأوعية الدموية. تَضَعت عمليات التناوب الحالية على متن محطة الفضاء الدولية رواد الفضاء في حالة انعدام الجاذبية لمدة ستة أشهر ، وهي فترة زمنية مماثلة لرحلة في اتجاه واحد إلى المريخ. وهذا يعطي الباحثين القدرة على فهم بشكل أفضل الحالة الفيزيائية التي سيصل إليها رواد الفضاء إلى المريخ. فبمجرد الوصول إلى المريخ ، ستبلغ نسبة الجاذبية السطحية ٣٨٪ فقط من التى على الأرض. وعند العودة إلى الأرض ، فإن الشفاء من فقدان العظام وضمورها قد يستغرق وقتاً طويلاً، وقد لا يمكن عكس آثار الجاذبية الصُغري السلبية على الإطلاق.
هناك أيضا مخاطر إشعاعية شديدة على المريخ يمكن أن تؤثر على التفكير بشكل سليم ، وتدهور صحة القلب والأوعية الدموية ، وتمنع التكاثر ، وتسبب السرطان.
بسبب بطء الاتصالات بين الأرض و المريخ ، يجب تطوير بروتوكولات جديدة من أجل تقييم الصحة النفسية لأفراد الطاقم, لذلك طوّر الباحثون محاكاة مريخية تُسمى HI-SEAS تضع العلماء في مختبر مريخى مُحاكي لدراسة الآثار النفسية للعزلة ، والمهام المتكررة ، والعيش في أماكن صغيرة مع علماء آخرين قد تصل إلى فترة المحاكاة إلى عام في كل مرة. ويجري تطوير برامج الكمبيوتر لمساعدة الطواقم في القضايا الشخصية في غياب التواصل المباشر مع المهنيين على وجه الأرض. الاقتراحات الحالية لاستكشاف المريخ والاستعمار هي اختيار الأفراد الذين اجتازوا الفحص النفسي. كما تم اقتراح جلسات نفسية اجتماعية للعودة إلى الوطن من أجل إعادة توجيه الناس إلى المجتمع.
هناك الكثير من النقاش حول إمكانية إعادة تأهيل المريخ للسماح لمجموعة متنوعة من أشكال الحياة ، بما في ذلك البشر ، بالبقاء دون مساعدة التكنولوجيا على سطح المريخ ، بما في ذلك التقنيات اللازمة للقيام بذلك.
ليس للمريخ غُلاف مغنطيسي كما للأرض. ويسمح هذا ، إلى جانب الغلاف الجوي الرقيق ، بكمية كبيرة من الإشعاعات المؤينة للوصول إلى سطح المريخ. تحمل المركبة الفضائية مارس أوديسي أداة لقياس الإشعاع. ووجدت ماري أن مستويات الإشعاع في المدار فوق المريخ أعلى بمقدار ٢,٥ مرة منها في محطة الفضاء الدولية. كان متوسط الجرعة اليومية حوالي ٢٢٠ ميكروجراي (٢٢ مهر) - أي ما يعادل ٠,٠٨ غي في السنة. سيكون التعرض لمدة ثلاث سنوات لهذه المستويات قريبًا من حدود الأمان التي تعتمدها حاليًا وكالة ناسا. [بحاجة لمصدر] المستويات على سطح المريخ ستكون أقل نوعًا ما وقد تختلف اختلافًا كبيرًا في مواقع مختلفة اعتمادًا على الارتفاع والمجالات المغناطيسية المحلية. و من شأن بناء الأحياء السكنية تحت الأرض (ربما في أنابيب الحمِم المريخية الموجودة بالفعل) أن يُقلل بدرجة كبيرة من تعرض المستعمرين للإشعاع.
يبقى لنا الكثير لنتَعلمُه عن إشعاعات الفضاء. في عام ٢٠٠٣ ، إفتتح مركز ليندون ب. جونسون للفضاء التابع لناسا "مختبر ناسا للكشف عن الإشعاع الفضائي" ، في مختبر بروكهافن الوطني ، والذي يوظف مسرعات الجسيمات لمحاكاة الإشعاع الفضائي. تدرس المُنشأة آثاره على الكائنات الحية ، فضلا عن تجربة تقنيات التدريع. في البداية ، كان هناك بعض الأدلة على أن هذا النوع من الإشعاع المزمن منخفض المستوى ليس بالقدر نفسه من الخطورة كما كان يعتقد في السابق ؛ لكن أشارت نتائج دراسة أُجريت عام ٢٠٠٦ إلى أن البروتونات من الإشعاع الكوني قد تُسبب ضعفًا كبيرًا في الحمض النووي كما كان متوقعًا سابقًا ، مما يعُرض رواد الفضاء إلى خطر أكبر للإصابة بالسرطان والأمراض الأخرى. و نتيجة للإشعاع العالي في بيئة المريخ ، ذكر التقرير الموجز لمراجعة لجنة خطط الطيران البشرية الأمريكية في عام ٢٠٠٩ أن: " المريخ ليس مكانًا سهلاً للزيارة بالتكنولوجيا الحالية ودون استثمار كبير في الموارد. " تستكشف ناسا مجموعة متنوعة من التقنيات والتقنيات البديلة مثل الدروع الواقية من البلازما لحماية رواد الفضاء والمركبات الفضائية من الإشعاع.
في سبتمبر ٢٠١٧ ، ذكرت وكالة ناسا أن مستويات الإشعاع على سطح كوكب المريخ قد تضاعفت بشكل مؤقت ، وكانت مرتبطة مع الشفق ٢٥ مرة أكثر إشراقا من أي ملاحظة في وقت سابق ، وذلك بسبب عاصفة شمسية ضخمة وغير متوقعة في منتصف الشهر.
يتطلب الوصول للمريخ من الأرض طاقة أقل لكل وحدة كتلة (دلتا v) أكثر من أي كوكب ما عدا كوكب الزهرة. بإستخدام مدار هوهمان الانتقالي. تتطلب الرحلة إلى المريخ ما يقرب من تسعة أشهر في الفضاء. لكن مسارات التحويل المُعدلة تقلل من وقت السفر إلى أربعة إلى سبعة أشهر في الفضاء مُمكنة في مقابل كميات أكبر من الطاقة والوقود مقارنة بمدار انتقال هوهمان ، وهي عادتاً مستخدمة لمهام المريخ الروبوتية. يتطلب تقصير مدة السفر أقل من ستة أشهر زيادة الدلتا وكميات متزايدة من الوقود ، و ذلك صعب في الصواريخ الكيماوية. ويمكن أن يكون ذلك ممكنًا مع تقنيات دفع المركبات الفضائية المتقدمة ، والتي تم اختبار بعضها بالفعل إلى مستويات مختلفة ، مثل صاروخ Magnetoplasma Rocks ، والصواريخ ذات الدفع النووي. ففي الحالة الأولى ، يمكن الحصول على وقت رحلة مدته أربعين يومًا ، وفي هذه الحالة الأخيرة ، قد تصل مدة الرحلة إلى أسبوعين تقريبًا. في عام ٢٠١٦ ، قال عالِم بجامعة كاليفورنيا أنه بإمكانهم تقليل وقت السفر لإجراء تحقيق روبوتي إلى المريخ إلى "أقل من ٧٢ ساعة" باستخدام نظام "الدفع الفوتوني" بدلاً من نظام الدفع الصاروخي القائم على الوقود.
أثناء الرحلة ، سيخضع رواد الفضاء للإشعاع ، الأمر الذي يتطلب وسيلة لحمايتهم. تُسبب الأشعة الكونية و الرياح الشمسية تلف الحمض النووي ، مما يزيد من خطر الإصابة بالسرطان بشكل كبير. تأثير السفر على المدى الطويل في الفضاء بين الكواكب غير معروف ، لكن العلماء يُقدِرون خطرًا إضافيًا يتراوح بين ١٪ و ١٩٪ (تقدير واحد هو ٣,٤٪) للرجال بالموت بسبب السرطان بسبب الإشعاع أثناء الرحلة إلى المريخ والعودة الى الارض. بالنسبة للنساء فإن الاحتمال أعلى بسبب الأنسجة الغدية الأكبر.
جاذبية المريخ السطحية تساوى ٠,٣٨ مرة من الأرض ، ويبلغ كثافة غلافه الجوي حوالي ٠,٦ ٪ من ذلك على الأرض. تجعل الجاذبية القوية نسبياً و التأثيرات الديناميكية الهوائية من الصعب هبوط المركبات الفضائية الثقيلة ذات الدفع فقط ، كما حدث مع هبوط أبولو على سطح القمر ، ومع ذلك فإن الغلاف الجوي ضئيل للغاية حتى تكون التأثيرات الإيرودينامية مفائدة لكبح جماح المركبات الهابطة على سطحه. ستتطلب عمليات الهبوط على كوكب المريخ أن تكون أنظمة الكَبح والهبوط مختلفة عن أي شيء أُستخدِم في مركبة فضائية على سطح القمر أو أى بعثة روبوتية على سطح المريخ.
إذا افترضنا أن مادة البناء النانو الكربوني ستكون متاحة بـقوة ١٣٠ جيجا باسكال ، فيمكن بناء مصعد فضاء لإيصال الأشخاص والمواد على المريخ. كما تم اقتراح مصعد فضاء في القمر فوبوس.
سيتطلب إستعمار المريخ مجموعة واسعة من المُعدات - الأجهزة لتقديم الخدمات المباشرة إلى البشر ومعدات الإنتاج المُستخدمة لإنتاج الغذاء والوقود والماء والطاقة والأكسجين القابل للتنفس - من أجل دعم جهود الاستعمار البشري. سوف تشتمل المعدات المطلوبة على:
و وفقًا لـ إيلون ماسك ، "حتى إذا كان هُناك مليون شخص [يعملون على المريخ] ، فإنك تفترض قدراً مذهلاً من الإنتاجية لكل شخص ، لأنك ستحتاج إلى إعادة إنشاء القاعدة الصناعية بأكملها على سطح المريخ ... ستحتاج إلى التعدين و تجهيز كُل هذه المواد المُختلفة ، في بيئة أكثر صعوبة من الأرض ".
الإتصالات مع الأرض غير مُعقدة نسبيًا عندما تكون الأرض فوق أفق المريخ لنصف الكوكب المواجه لها. و قد وضعت ناسا و وكالة الفضاء الأوروبية أقمار صناعية لنقل الإتصالات في العديد من مدارات المريخ ، لذا فإن المريخ لديها بالفعل شبكة إتصالات. وفي حين أن هذه الأقمار سوف ستنهار في نهاية المطاف ، فمن المرجح إطلاق مدارات إضافية ذات قدرة على نقل الاتصالات قبل أن يتم إنشاء أي مُستعمرة.
إن تأخر الإتصالات في اتجاه واحد بسبب المسافة الكبيرة تتراوح بين ٣ دقائق إلى ٢٢ دقيقة في أبعد نقطة فى بين الكوكبين. سيكون الإتصال في الوقت الفعلي ، مثل المحادثات الهاتفية أو الدردشة عبر الإنترنت ، بين الأرض والمريخ غير ممكن بدرجة كبيرة نظرًا للتأخير الزمني الطويل. وجدت وكالة ناسا أن الاتصال المباشر يمكن أن يُقطع لمدة أسبوعين تقريبًا عندما تكون الشمس بين المريخ والأرض مباشرةً ، على الرغم من أن المدة الفعلية لإنقطاع الإتصالات تختلف من مهمة إلى مهمة حسب عوامل متعددة - مثل معدل البيانات الأدنى المقبول من وجهة نظر البعثة. في الواقع ، كانت معظم البعثات في المريخ تعاني من انقطاع في الاتصالات لمدة شهر واحد.
يمكن لقمر صناعي عند النقطة L1 أو L2 فى نقطة لاغرانج أن يعمل كناقل للإتصالات خلال فترة الإنقطاح من أجل حل المشكلة ؛ يُمكن حتى أن يكون إنشاء مجموعة من الأقمار الإصطناعية للإتصالات بين مدارى الأرض و المريخ حلاً زهيداً لتأمين الإتصالات في سياق برنامج الإستعمار الكامل.
يمكن تمهيد الطريق إلى مستعمرة بشرية بواسطة الأنظمة الآلية مثل متجول إستكشاف المريخ ، سبيريت . يمكن لهذه الأنظمة المساعدة في تحديد الموارد ، مثل المياه الجوفية أو الجليد ، التي من شأنها أن تساعد في نمو المستعمرة وتكاثرها. وستقاس أعمار هذه الأنظمة بالسنوات وحتى العقود ، وكما أظهرت التطورات الأخيرة في الرحلات الفضائية التجارية ، قد تكون هذه الأنظمة ملكية خاصة و حكومية. هذه الأنظمة الروبوتية لديها أيضا تكلفة مخفضة مقارنة مع العمليات المأهولة ، ولديها مخاطر سياسية أقل.
قد ترسى الأنظمة السلكية الأساس لعمليات الإنزال والقواعد في وقت مبكر ، من خلال إنتاج المواد الاستهلاكية المختلفة بما في ذلك الوقود والمياه ومواد البناء. يمكن أن يبدأ إنشاء أنظمة الطاقة والاتصالات والمأوى والتدفئة وأسس التصنيع بالأنظمة الآلية ، كمقدمة لعمليات مأهولة.
قبل أن يتم نقل البشر للمريخ عام ٢٠٣٠ كما فى رؤية سبيس إكس, سيتم إرسال عدد من البعثات الروبوتية إلى المريخ أولاً لنقل المُعدات و المساكن و الإمدادات الأساسية.
كما هو الحال مع المستعمرات المبكرة في العالم الجديد (الأمريكتين) ، فإن الاقتصاد سيكون جانباً حاسماً لنجاح المستعمرة. قد تُسهم جاذبية المريخ المنخفضة و موقعه في النظام الشمسي في تسهيل حركة التجارة بين المريخ و الأرض ، وقد يوفر سبباً إقتصادياً للاستقرار المُستمر على الكوكب. ونظراً لحجمه وموارده ، قد يكون هذا في نهاية المطاف مكاناً لزراعة الأغذية وإنتاج معدات للتنقيب فى حزام الكويكبات.
إن المشكلة الاقتصادية الرئيسية هي الاستثمار الضخم المسبق و رأس المال المطلوب لإنشاء المستعمرة وربما أيضا إعادة تأهيل الكوكب.
قد تتخصص بعض مستعمرات الأولى على المريخ في تطوير الموارد المحلية للإستهلاك المريخي ، مثل الماء و/أو الثلج. يمكن أيضا إستخدام الموارد المحلية في بناء البنية التحتية. أحد مصادر المواد الخام على المريخ المعروف حالياً هو الحديد المعدني في شكل نيازك من النيكل والحديد. يتم إستخراج الحديد في هذا الشكل بسهولة أكثر من أكاسيد الحديد التي تغطي الكوكب.
و من السلع التجارية الرئيسية الأخرى على المريخ التى يُمكن تجارتها بين المسعتمرات الأولى هو السماد. مع إفترضنا أن الحياة غير موجودة على سطح المريخ ، فإن التربة ستكون سيئة للغاية بالنسبة للنباتات المزروعة ، لذا فإن السماد سيكون ذات قيمة كبيرة لأي حضارة على المريخ حتى يتغير الكوكب بدرجة كافية كيميائياً لدعم زراعة النباتات من تلقاء نفسه.
الطاقة الشمسية هي مرشح لإمداد مستعمرة المريخ بالطاقة. إن الإشعاع الشمسي (كمية الإشعاع الشمسي التي تصل إلى المريخ) هو حوالي ٤٢٪ من ذلك على الأرض ، حيث أن المريخ يبعد حوالي ٥٢٪ عن الشمس، حيث يقل الإشعاع الشمسى بنسبة مربع المسافة بين الشمس و المريخ. لكن الغلاف الجوي الرقيق سيسمح تقريباً لكل تلك الطاقة بالوصول إلى السطح على عكس الأرض ، حيث يمتص الغلاف الجوي ما يقرب من ربع الإشعاع الشمسي. قد يكون ضوء الشمس على سطح المريخ مثل يوم غائم على الأرض بشكل معتدل.
الطاقة الشمسية هي المرشح الأكبر لإمداد مستعمرة المريخ بالطاقة. إن كمية الإشعاع الشمسي التي تصل إلى المريخ هي حوالي ٤٢٪ من تلك التى تصل إلي الأرض ، حيث أن المريخ يبعد حوالي ٥٢٪ عن الشمس ، و يقل الإشعاع الشمسي لمربع للمسافة. لكن الغلاف الجوي الرقيق يسمح تقريبًا لكل تلك الطاقة بالوصول إلى السطح مقارنة بالأرض ، حيث يمتص الغلاف الجوي ما يقرب من ربع الإشعاع الشمسي. قد يكون ضوء الشمس على سطح المريخ مثل يوم غائم على الأرض بشكل معتدل.
يمكن القول بأن استعمار المريخ ممكن عندما تصبح الطرق الضرورية لاستعمار الفضاء رخيصة بما فيه الكفاية (مثل الوصول إلى الفضاء بواسطة أنظمة إطلاق أرخص) للوفاء بالأموال التراكمية التي تتراكم لهذا الغرض.
على الرغم من عدم وجود آفاق فورية للمبالغ الضخمة المطلوبة لإتاحة أي استعمار فضائي نظراً لتكاليف الإطلاق التقليدية، هناك بعض الاحتمالات لتخفيض جذري في تكاليف الإطلاق في عشرينيات القرن العشرين ، مما يقلل بالتالي من التكلفة من أي جهود في هذا الاتجاه. وبسعر منشور يبلغ ٦٢ مليون دولار أمريكي لكل إطلاق يصل إلى ٢٢,٨٠٠ كيلوغرام من الحمولة إلى مدار أرضي منخفض أو ٤,٠٢٠ كيلوغرام إلى المريخ ، فإن صواريخ سبيس إكس فالكون 9 هي بالفعل "الأرخص حاليًا". تتضمن خطط سبيس إكس الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام Falcon Heavy ومركبات الإطلاق القائمة على الميثان بما في ذلك نظام النقل بين الكواكب. إذا نجحت سبيس إكس في تطوير التكنولوجيا القابلة لإعادة الاستخدام ، فمن المتوقع أن "يكون لها تأثير كبير على تكلفة الوصول إلى الفضاء" ، وتغير السوق التنافسية بشكل متزايد في خدمات الإطلاق الفضائية.
قد تتضمن طرق التمويل البديلة إنشاء جوائز التحفيز. فعلى سبيل المثال ، اقترحت لجنة الرئيس لتنفيذ سياسة الولايات المتحدة لاستكشاف الفضاء لعام ٢٠٠٤ أنه ينبغي إقامة مسابقة حافز ، ربما من قبل الحكومة ، لتحقيق الاستعمار الفضائي. أحد الأمثلة المقدمة هو تقديم جائزة للمنظمة الأولى لوضع البشر على القمر وإعالتهم لفترة محددة قبل عودتهم إلى الأرض.
المناطق الإستوائية
وجد مارس أوديسي ما يبدو أنها كهوف طبيعية بالقرب من البركان Arsia Mons. وقد تم التكهن بأن المستوطنين يمكن أن يستفيدوا من المأوى الذي يمكن أن توفره هذه البُنى أو الهياكل المُماثِلة من الإشعاعات ومن النيازك الدقيقة. ويشتبه أيضا في وجود طاقة حرارية أرضية في المناطق الاستوائية.
أنابيب الحمم
تم تحديد العديد من مناور أنابيب الحمم المريخة على أجنحة Arsia Mons. تشير الأمثلة المستندة إلى الأرض إلى أن بعضها يجب أن يحتوي على ممرات طويلة توفر حماية كاملة من الإشعاع ويكون من السهل نسبياً إقفالها باستخدام المواد الموجودة في الموقع ، خاصة في الأقسام الفرعية الصغيرة.
يلزم تعقيم المركبات الفضائية الروبوتية المُتجهة إلى المريخ ، بحيث يكون لديها أكثر من ٣٠٠ ألف من الجراثيم على السطح الخارجي للمركبة- وأكثر تعقيمًا بشكل شامل إذا كانت المركبة مُتجهة إلي "المناطق الخاصة" التي تحتوي على الماء ، وإلا فستكون هناك خطورة من تلوث ليس فقط تجارب كشف الحياة ولكن ربما الكوكب نفسه.
و لكن من المستحيل تعقيم بعثات الإنسان إلى هذا المستوى ، حيث أن البشر يحتضنون عادةً مائة تريليون كائن حيوي لآلاف الأنواع من الميكروبيوم البشري ، ولا يمكن إزالتها مع الحفاظ على حياة الإنسان. يبدو أن الاحتواء هو الخيار الوحيد ، ولكنه يمثل تحديًا كبيرًا في حالة حدوث هبوط شديد على الكوكب (أي إصتدام). كانت هناك العديد من ورش العمل الكوكبية حول هذه المسألة ، ولكن مع عدم وجود مبادئ توجيهية نهائية لطريقة المضي قدمًا حتى الآن. كما سيكون المستكشفون البشريون عرضة للتلوث إلى الأرض إذا أصبحوا حاملين للكائنات الدقيقة.
أحد التحديات الأخلاقية المحتملة التي قد يواجهها مسافرو الفضاء هو الحمل أثناء الرحلة. وفقًا لسياسات إدارة الطيران والفضاء الأمريكية (ناسا) ، يُحظر على أفراد الطاقم ممارسة الجنس في الفضاء. تريد ناسا من أفراد طاقمها التعامل مع بعضهم البعض مثل زملاء العمل في بيئة مهنية. عضو حامل في مركبة فضائية يشكل خطرا على جميع الذين كانوا على متنها. على الأرجح تحتاج المرأة الحامل والطفل إلى تغذية إضافية من الحصص على متن السفينة ، فضلاً عن العلاج والرعاية الخاصة. في مرحلة ما أثناء الرحلة ، من المرجح أن يعيق الحمل من واجبات وقدرات عضو الطاقم الحامل. ولا يزال من غير المعروف تماماً كيف تؤثر البيئة في المركبة الفضائية على نمو الطفل على متن السفينة. غير أنه من المعروف أن الطفل الذي لم يولد بعد في الفضاء سيكون أكثر عرضة للإشعاع الشمسي ، والذي من المحتمل أن يكون له تأثير سلبي على الخلايا والوراثة. خلال رحلة طويلة إلى المريخ من المحتمل أن أعضاء الحرفة قد يمارسون الجنس بسبب بيئتهم المعزولة والمجهدة.
ومن غير المتوقع كيف سيغير أول هبوط بشري على سطح المريخ السياسات الحالية المتعلقة باستكشاف الفضاء و إستعمار الأجرام السماوية. ففي عام ١٩٦٧ ، معاهدة الأمم المتحدة بشأن المبادئ المُنظمة لأنشطة الدول في مجال إستكشاف الفضاء الخارجي و إستخدامه ، بما في ذلك القمر والأجرام السماوية الأخرى ، تقرر أنه لا يجوز لأي بلد أن يطالب بالفضاء أو سكانه. بما أن كوكب المريخ يوفر بيئة مليئة بالتحديات وعوائق خطيرة أمام البشر للتغلب عليها ، فإن القوانين والثقافة على هذا الكوكب ستكون على الأرجح مختلفة تمامًا عن تلك الموجودة على وجه الأرض. مع إعلان إلون مسك عن خططه للسفر إلى المريخ ، ليس من المؤكد كيف ستنطلق ديناميكية شركة خاصة من المحتمل أن تكون أول من يضع إنسانًا على المريخ على نطاق وطني وعالمي. كان على ناسا أن تتعامل مع عدة تخفيضات في التمويل. أثناء رئاسة باراك أوباما ، تم دفع الهدف من ناسا للوصول إلى المريخ إلى الخلفية. في عام ٢٠١٧ ، وعد الرئيس دونالد ترامب بإعادة البشر إلى القمر وفي المريخ في نهاية المطاف ، واتخاذ إجراءات فعالة عن طريق زيادة ميزانية ناسا بمبلغ ١,١ مليار دولار ، وتركز في الغالب على تطوير نظام إطلاق الفضاء الجديد.
يُرافع لإستعمار المريخ عدة مجموعات غير حكومية لمجموعة من الأسباب ومقترحات متنوعة. واحدة من أقدم المجموعات هي جمعية المريخ التي تروّج لبرنامج ناسا لإنجاز إستكشاف الإنسان للمريخ وأقامت محطات أبحاث تناظرية للمريخ في كندا والولايات المتحدة. البقاء على المريخ هى جمعية تدعو لإعادة تدوير مركبات العودة الطارئة للإرض إلى مستوطنات دائمة بمجرد أن يحدد المستكشفون الأوليون أن الإقامة الدائمة ممكنة. ويهدف مشروع "مارس" ، الذي تم نشره في يونيو ٢٠١٢ ، إلى تنسيق - لا بناء - مستعمرة بشرية على سطح المريخ بحلول عام ٢٠٢٧ بتمويل قادم من برنامج تلفزيوني واقعي واستغلال تجاري آخر ، على الرغم من أن هذا النهج انتقد على نطاق واسع على أنه غير واقعي وغير قابل للتطبيق.
أسس إيلون مسك برنامج سبيس اكس بهدف طويل المدى لتطوير التقنيات التي ستمكّن مستعمرة بشرية مستدامة ذاتياً على المريخ. وفي عام ٢٠١٥ ، قال "أعتقد أن لدينا فرصة جيدة لإرسال شخص إلى المريخ خلال ١١ أو ١٢ عامًا". ريتشارد برانسون ، في حياته ، "مصمم على أن يكون جزءًا من بدء تعداد السكان على سطح المريخ. أعتقد أنه واقعي تمامًا. سيحدث ... أعتقد أنه على مدار العشرين عامًا القادمة ، سنأخذ مئات الآلاف من الناس إلى الفضاء والتي من شأنها أن تعطينا الموارد المالية للقيام بأشياء أكبر ".
في يونيو ٢٠١٣ ، كتب باز ألدرين ، المهندس الأمريكي ورائد الفضاء السابق ، والشخص الثاني الذي يمشي على القمر ، رأيًا ، نُشر في صحيفة نيويورك تايمز ، دعمًا لبعثة بشرية إلى المريخ و يرى القمر بأنه "ليس كوجهة لكن كنقطة إنطلاق ، تضع الجنس البشري في مسار إلى إستعمار المريخ لتصبح البشرية جنس يعيش لا على كوكب واحد, لكن كوكبين". في آب / أغسطس ٢٠١٥ ، قدم ألدرين ، بالتعاون مع معهد فلوريدا للتكنولوجيا ، "خطة رئيسية" ، للنظر فيها من قبل وكالة ناسا ، لرواد الفضاء ، مع "جولة عمل عشر سنوات" ، لاستعمار المريخ قبل عام ٢٠٤٠.
هناك بعض الأمثلة في الخيال العلمى تُقدم وصفاً مفصلاً لاستعمار المريخ. يشمل:
مناخ المريخ
استيطان القمر
آثار رحلة الفضاء على جسم الإنسان
استكشاف المريخ
بعثة مأهولة إلى المريخ
إعادة تأهيل المريخ