Kosmose koloniseerimine

pisi|Kunstniku kujutus Bernali sfääri sisemusest
Kosmose koloniseerimine on inimasustuse rajamine väljapoole Maad, eeskätt teistele taevakehadele.

Ajendiks võib olla soov säilitada inimkonda ja biosfääri võimaliku üleilmse hävingu korral või teha tasa Maa maavarade ammendumist. 

Senini teisele taevakehale rajatud kolooniaid või kindlaid kavasid selleks pole ei valitsuste ega erasektori poolt. Takistused on eeskätt majanduslikku ja tehnoloogilist laadi. Tehnoloogia peaks tagama kõik eluks vajalikud vahendid elanike jaoks harjumatus keskkonnas. See tähendaks tehisliku ökoloogilise elu tugisüsteemi sisse seadmist, mida ei ole suudetud laiemaks kasutuseks veel välja töötada. Ennustamatu on ka küsimus, kuidas inimesed käituvad ning vastu peavad täiesti uudsetes tingimustes. Ainese saatmine Maalt kosmosesse on samuti kulukas, muutes koloonia rajamise väga kalliks. Näiteks maksab satelliidi saatmine Maa madalale orbiidile praegu ligikaudu 5000 USA dollarit kilogrammi kohta.  

Üks kuulsamaid kosmose koloniseerimise toetajaid on teadlane Freeman Dyson.

 Põhjused 
 Inimtsivilisatsiooni ellujäämine 

Füüsikateoreetik ja kosmoloog Stephen Hawking on väitnud, et inimkonna päästab kosmose koloniseerimine. 2001. a ennustas ta, et kui ei looda kosmose kolooniaid, sureb inimkond välja järgmise tuhande aasta jooksul. 2006. a aga nägi ta koloniseerimiseks jäänud ajana 200 a.

 Kosmoses leiduvad ressursid 

Kosmoses on tohutult ainest ja energiat. Eri hinnangute järgi on neid ainuüksi Päisesesüsteemis piisavalt, et pidada üleval tuhande kuni mitme miljoni kordset praegust Maa elanikkonda.

Päisesesüsteemist väljaspool, alates Linnutee galaktikast ja edasi veel mitmes miljardis teises vaadeldavas galaktikas oleks võimalik planeete koloniseerida ja ressursse koguda, kui lahendada kohale jõudmise küsimus (nt kasutada generatsiooni laevu või valguse kiirusest kiiremini töötavaid mootoreid).

 Kosmosekolooniate tüübid 

Kosmosekolooniaid võiks laias laastus olla kahte tüüpi:

- taevakeha pinnale või pinnasesse rajatud baasid

- Päikese, Kuu või eksoplaneedi orbiidil tiirlevad kosmosejaamad.

pisi| O'Neilli silindri sissevaade
 Kosmose asuala 

Need asulad võiksid olla nagu kosmose linnad, kus elanikud elavad, töötavad ja loovad perekondi. Esmalt võiks selline linn olla ülejäänud inimkonnast eraldatud, ent siiski piisavalt lähedal, et vajadusel abi saada. See aitaks välja selgitada, kas näiteks tuhatkond inimest saaks omalkäel hakkama. Seejärel saaks saata inimesi kaugemale, kuha ei ole võimalik vajadusel enam abi pakkuda.
pisi|vasakul|O'Neilli silindri kosmose koloonia

 Meetod 

Kosmose kolooniate ehitamiseks on vaja vett-toitu, inimesi, ehitusmaterjale, energiat, tarnet, sidet, elussüsteemi, tehislikku gravitatsiooni, kiirguskaitset ja hulganisti investeeringuid. Võimalik oleks kolooniate rajamine ka eluks vajalike vahendite vahetusse lähedusse. Alustada tuleb investorite veenmisest paigutama raha kosmose kolooniate rajamisse, nagu on välja toonud John Hickmann ja Neil deGrasse Tyson.

 Materjalid 

Kuna Maalt ainese kosmosesse viimine on kallis, peaksid kolooniad suutma suurema osa vaja minevast ainesest hankida kohapeal. Näiteks Kuult ja Maa-lähedastelt asteroididelt (nt Phoboselt või Deimoselt) kaevandamine on kasulik: seal on väike raskusjõud, ei ole atmosfääri hõõret kosmose kaubalaevadele ja ei ole biosfääri. Paljud Maa-lähedased asteroidid sisaldavad suures koguses metalle. Sfäärilise pinnakihi all on võimalik leida miljardite tonnide viisi jääd ja kerogeeni, samuti ka lämmastikuühendeid.

Kuu Cabeuse kraatrist on leitud märkimisväärselt palju vett – missiooni peateadlase Anthony Colaprete hinnangul sisaldab kraater ligikaudu 1% vett või rohkemgi. Jääd peaks leiduma ka Kuu tagumise külje pooluste kraatrites. Arvatakse, et He-3 leidub kuukivimis regoliidis ligikaudu miljon tonni. Lisaks on regoliidis tööstuslikult tähtsaid elemente nagu hapnik ja räni, metallidest ka raud, alumiinium ja titaan. Üldiselt Kuul ongi vajaka kergeid elemente, nagu argooni, heeliumi, süsinikku, vesinikku ja lämmastikku.

 Energia 

Maa orbiidil on päikeseenergia usaldusväärne ja külluslik ènergiaallikas satelliitide energiaga varustamiseks, kuna kosmoses ei ole ööd, pilvi ega atmosfääri, mis tõkestaks päikesevalgust. Valguse intensiivsus sõltub kauguse ruudu pöördväärtusest. Seega päikeseenergia tugevus Päikesest kaugusel 1 AÜ on E = 1367/d2 W/m2, kus d on astronoomilises ühikus (AU) ja 1367 W/m2 on Päikeselt Maa atmosfääri ülapinnale langev energia.

Kosmoses on lihtne saavutada tööstuslikult kõrgeid temperatuure päikeseahjude abil, mis on suured paraboolsed peeglid valgusekoondamiseks. Lamedaid peegleid aga kasutatakse päikesevalguse peegeldamiseks kiirguskaitsest mööda elamispindadeni, vältides otsest kokkupuudet kosmilise kiirgusega. Samuti loomaks Päikese näivat liikuist üle koloonia taevavõlvi ning viljakasvatuseks ja saagi suurendamiseks.

 Kohalik liikumine 

Kuu ja Marsi sõidukid on kohased sealsel pinnasel sõitmiseks. Inimesed (hooldustöötajad ja külastajad) kannaks tõenäoliselt skafandreid.

 Kommunikatsioon 

Sidepidamine Maa orbiidi ja Kuuga on võrreldes teiste nõudmistega lihtne. Suur osa praegusest maapealsest sidest juba käib läbi satelliitide. Kui kolooniad jõuavad Maast kaugemale, suureneb side pidamises viive, kuna teave liigub valguse kiirusel. Reaalajas rääkimisel võivad sel juhul mängu tulla üle pooltunni pikkused viivitused, mis muudavad otse rääkimise ebapraktiliseks. Sobivamad on e-post ja kõnepost, mis põhimõtteliselt ei eelda reaalajas jälgimist.

 Elusüsteem 

Kosmose asulate elusüsteem peab tekitama ja töötlema eluks vajalikku aineringet. Lähim maapealne võrdlus, mida sobiliku elussüsteemi loomiseks tuua, on tuumaallveelaevad. Need kasutavad mehaanilist elusüsteemi ja saavad kuude kaupa vee all olla.

Kuigi täiesti mehaaniline elusüsteem on mõeldav, on enam pakutud suletud ökoloogilist süsteemi. Arizonas Biosphere 2 projekt on näidanud, et väike kompleksne inimtehtud biosfäär on võimeline ülal pidama kuni 8 inimest vähemalt ühe aasta. Kaheaastase missiooni käigus tuli ühe aasta järel täiendada hapnikuvarusid ehk üheks aastaks saavutati atmosfääriline suletus.

 Kiirguskaitse 

Surmavat kiirgust tekitavad kosmilised kiired ja päikesepursked, tehes Maa atmosfäärita elamise keeruliseks. Vähendamaks radiatsioonidoosi ohutu tasemeni ehk mõne mSv-ni või veel vähemaks, peab kaitsekihi materjali olema 4 tonni ruutmeetri kohta. Võimalik oleks luua ka magnetiline või plasmaline kiirguskaitse. 

 Koloniseerimise võimalikud asukohad 
pisi|Kunstniku Les Bossinas' 1989 kontseptsioon Marsi missioonist
Kosmose koloniseerimiseks on võimalik kasutada mõnd kosmosekeha või vabalangemis 
 Maa-lähedane kosmos 
 Maa orbiit 

Võrreldes teiste võimalike Maa-lähedastele orbiitidele võimalik jõuda tundidega. Kuule jõuab päevadega ning Marsile jõudmiseks läheb aega kuid. Lisaks on Maa orbiidil rikkalikult päikeseenergiat. Gravitatsiooni on võimalik luua kosmose koloonia tiirlemise intensiivsusega.

Pea orbiidi eeliseks on sinna jõudmise kiirus. amiseks puuduseks orbitaalkolooniatel on materjalide puudus. Neid materjale on võimalik importida Maalt, kuid see on väga kallis. Odavamalt on võimalik saada materjale Kuult, Maa-lähedastelt asteroididelt, komeetidelt või mujalt.

 Kuu asustamine 

Tänu Maa lähedusele on arutatud Kuu koloniseerimist. Kuul on väiksem paokiirus, mis lubab lihtsamini vahetada kaupa ja teenuseid. Kuul elamise puudusteks on kergesti lenduvate elementide nagu hapniku, lämmastiku ja süsiniku puudumine, mis on elamiseks vajalik. Jäälademeid on võimalik leida polaarkraatrites. Vesinikku on võimalik tuua Maa-lähedastelt asteroididelt ning ühendada hapnikuga, mida võetaks välja kuukivist.

Kuu madal gravitatsioonijõud on samuti murekohaks, kuna ei ole teada, kas 1/6 Maa raskusjõust on piisav hoidmaks inimese tervist pikaajaliselt.

 Lagrange'i punktid 
pisi|Päikese ja Maa gravitatsioonivälja skeem, kus on näidatud 5 Päikese ja Maa Lagrange'i punkti
Teine võimalik Maa-lähedase asustamise sihtkoht on Maa ja Kuu viis Lagrange'i punkt, milleni jõudmiseks praeguse tehnoloogia kulub üldiselt paar päeva. Neist mõned saavad katkematult päikeseenergiat. Maa ja Kuu Lagrange'i punktid L4 ja L5 on stabiilsed ning sinna koguneb tolmu ja kosmose prügi, seevastu punktid L1–L3 on ebastabiilsed ning vajavad aktiivset stabiliseerimist põtkurite abil. Kuna L1–L3 on ebastabiilsed punktid, siis on hakatud kahtlema nende punktide sobivuses kosmose kolooniaks.

Paraku asuvad punktid L1, L3–L5 Maa magnetväljast väljas ja saavad kosmilist kiirgust ning kosmose kolooniatena vajaksid kiirguskaitset. L2 punktis on võimalik tekitada looduslik ööpäeva režiim, kuna punkt asub Kuu taga.

 Maa-lähedased asteroidid 

Paljud väikesed asteroidid, mis pöörlevad ümber Päikese, liiguvad Maa ja Kuu vahelt mööda mitu korda ühes dekaadis. Oma suure ekstsentrilisuse tõttu võib asteroid liikuda kuni 350 000 000 kilomeetri kaugusele Päikesest ja 500 000 000 kilomeetri kaugusele Maast.

 Päikesesüsteemi planeedid 
 Marss 

Marsi pind on ligikaudu sama suur kui Maa maismaa. Kui Marsi lõunapoolusel olev jää ühtlaselt üle terve planeedi jaotada, saaks jää kihi paksuseks 12 meetrit. Süsinikku on võimalik saada süsinikdioksiidist, mida leidub Marsi atmosfääris.

Marsil võivad olla toimunud sarnased geoloogilised ja hüdroloogilised protsessid nagu Maal. Seetõttu võib Marsil olla väärtuslikke mineraale ja sobiva varustusega võiks eluks vajalikke vahendeid saada Marsi maapinnast ja õhkkonnas.

Marsi atmosfäär on väga õhuke, mistõttu on ka atmosfäärirõhk madal (ligikaudu 800 Pa). Marsi koloonia vajaks seega nt Maa atmosfääri rõhku hoidvat rõhukuplit. Kliima on Marsil palju jahedam, kui Maal. Tolmutormid, mis võivad kesta kuu või kauem, tõkestavad oluliselt päikesevalgusest. Marsi gravitatsioonijõud on ligikaudu kolmandik Maa omast ning ei ole teada, kas see on piisav, et toetada inimeste elutegevust pikemaajaliselt.

Marsi pinnal on kiirgus palju tugevam ning on vaja ka kaitset päikesetormide kiirguse eest, kuna puudub magnetväli.

 Phobos ja Deimos 

Marsi kuud võivad olla kosmose koloniseerimise kohtadeks. Kuudel võib olla elamine võimalik, kui kasutada sarnaseid meetodeid, mida kasutatakse asteroididel elamiseks.

 Veenus 

Veenuse maapinnal oleks liiga kuum elada, kuna keskmine temperatuur on 462 kraadi ning atmosfääri rõhk on Maa maapinnal olevast vähemalt 90 korda suurem. Oma massiivse atmosfääri tõttu on võimalik kasutada alternatiivset kohta koloniseerimiseks. Ligikaudu 50 kilomeetri kõrgusel on rõhk langenud mõne atmosfäärini ja temperatuur on vahemikus 40–100 kraadi. See atmosfääri osa on tõenäoliselt kaetud tihedate pilvedega, mis sisaldavad veidi väävelhapet.

 Merkuur 

On pakutud välja ideid, et Merkuuril on võimalik kolooniat luua sama tehnoloogiaga ja meetodiga nagu tehtaks seda Kuul. Selliseid kolooniad on võimalik luua peaaegu ainult poolustele, kuna ülejäänud planeedil on päevane temperatuur väga ekstreemne. Poolustel on temperatuur pidevalt alla −93 kraadi.

Merkuuri polaaralasid on vaadeldud Maalt ja praegu MESSENGERi sondiga toimuvate vaatlused on piisavad, et polaarala kraatritest, mis on pidevalt varjatud Päikese eest, on võimalik leida jääd ja/või teisi kergesti lenduvaid elemente. Samuti on teadlased teinud mõõtmisi Merkuuri eksosfääris, mis on põhimõtteliselt vaakum, ja näidanud välja, et eksosfääris leiduvad ioonid on pärit veest.
pisi|Ceres loomulikus värvis pildistatud kosmoselaevaga Dawn mais 2015

 Ceres 

Ceres on kääbusplaneet asteroidivöös, mille mass on umbes 1/3 kogu vöö massist. Päikesesüsteemi sisemistest planeetidest on Ceres oma massi ja ruumalaga kuues planeet. Cerese pindala on veidi suurem kui Argentina pindala. Asteroidide kaevandamise peabaasiks sobib Ceres väga hästi, kuna ta on suurim asteroidide vöös. Sealt oleks võimalik transportida kaevandatud mineraale Kuule, Marsile ja Maale.

 Päikesesüsteemi välimised kuud 
 Jupiteri kuud Europa ja Ganymedes 

Jupiteri kuu Europa koloniseerimiseks on loodud Artemise projekt. See seisneb selles, et teadlased asustavad iglud ja puurivad läbi Europa jääkooriku, selleks, et uurida pinnaalust ookeani. See projekt võtab vaatluse alla võimalike õhutaskute koloniseerimist. Europat peetakse üheks kõige koloniseeritavamaks kehaks päikesesüsteemis.

Ganymedes on päikesesüsteemi suurim kuu. Selle kuu eripära on see, et tal on magnetväli ja seetõttu ei saa kuu pind nii palju kiirgust kui muidu. Magnetvälja olemasolu viitab sellele, et Ganymedese tuum on vedel ja kuu geoloogiline ajalugu on rikkalik.

 Saturni kuud Titan ja Enceladus 

Titani on kolonisatsiooniks välja pakutud, kuna see on ainuke kuu päikesesüsteemis, millel on tihe atmosfäär. Atmosfäärist leiab rikkalikult süsiniku ühendeid. Robert Zubrin on märkinud, et Titanil leidub kõiki kergesti lenduvaid elemente, mis on eluks vajalikud. See teeb Titani tõenäoliselt kõige soodsamaks koloniseerimise kohaks päikesesüsteemis. Zubrin ütleb, et mingil määral on Titan kõige sõbralikum maaväline maailm kolonisatsiooniks päikesesüsteemis.

Enceladus on väike jäine kuu, mis pöörleb Saturni lähedal. Encelausel on märkimisväärselt hele maapind ning geisritaolised avad jää ja vee aurust, mis purskab lõuna polaarpiirkonnas. Kui Enceladusel on vedelat vett, siis muutub Enceladuse üheks peamiseks maaväliseks elu otsimiskohaks ning võimalikuks koloniseerimiskohaks Marsi ja Saturni kuu Europa kõrval.

 Viited 

Kategooria:Astronoomia