Zakaj je težko kolonizirati planete?

Znanstvenofantastična literatura je polna zgodb in načinov, kako lahko človek naseli druga telesa v Osončju. Lahko se vprašamo, zakaj pri vseh idejah, ki jih imamo, ni ne duha ne sluha o poselitvi človeka izven Zemlje. Razlogi za to so predvsem praktične narave, čeprav je tudi veliko vprašanj o smiselnosti poselitve drugih svetov. A smiselnost početja je pri človeku le majhno motivacijsko gonilo - veliko stvari počnemo ne zato, ker so smiselne, temveč zato, ker nas zanimajo in ker smo se ravno domislili načina, kako bi jih počeli. Zvedavost je glavni motivator človeškega vedenja in je v zgodovini (in še vedno) vodila človeka k raziskovanju našega planeta in v zadnjem stoletju celo k raziskovanju Osončja. Vsekakor je poselitev drugih svetov velik izziv in izzive ima človeštvo rado. Zakaj torej še nismo niti blizu poskušanju česa takega?

Vedno v zgodovini je človek poselil vsako področje, do koder je prišel in tam našel primerne pogoje za bivanje. In prav tu se pojavi težava - pogoji za bivanje človeka so zelo spacifični in kaj lahko najdemo celo področja na Zemlji, ki temu ne ustrezajo. Antarktika nam takoj pride na misel, globine oceanov so lahko naslednji primer. Zanimivo je, da smo se lotili tudi poselitve Antarktike, čeprav tam ni primernih pogojev za bivanje - morali smo si jih ustvariti. To je znamenje tudi za to, da bi z veseljem poselili druge planete, če bi že znali - a nam do tega očitno še manjka. Vendar že to, da o tem razmišlja veliko ljudi, priča o tem, da si srčno želimo ta znanja osvojiti in se preskusiti tudi v tem. Prvi korak je razmislek o tem, kakšne pogoje pravzaprav človek potrebuje za svoje bivanje. Naštel bom le najpomembnejše pogoje:

Te zahteve so na površju Zemlje večinoma zelo lepo izpoljnjene. V krajih, kjer so težave že z enim samim od naštetih pogojev, imamo lahko znatne poselitvene težave. Tako nas ne sme preveč presenetiti, da je težko poseliti planete, kjer ni izpolnjen praktično nobeden od naštetih pogojev. Če začnemo pri začetku, bomo to hitro ugotovili. Primerno atmosfero za bivanje nam na Zemlji zagotavljajo rastline in podobne atmosfere drugje v Osončju ni - isto velja za hrano. Tudi tekoče vode drugje ni - že področja z ledom so precej redka. Gravitacijsko polje najdemo dovolj podobno le na Veneri, pogojno še na Merkurju, Marsu in nekaterih lunah (naša Luna, štiri največje Jupitrove in Saturnov Titan). Zaplete se tudi pri sevanju, saj nam Zemljina atmosfera in magnetno polje nudi dobro zaščito pred sevanjem, kot je marsikje drugje ni. Tako nam hitro postane jasno, da poselitev drugih svetov ne bo lahka, saj si bomo okolje morali ustvariti sami. Nekaj podobnega počnemo že na Antarktiki. Poraja se vprašanje, ali bi lahko na enak način, le bolj sofisticirano, poselili tudi druge svetove?

Problem pri tem je poraba energije. Antarktiko znatno zalagamo z zalogami hrane, energije v obliki goriv in materiali, da lahko tam skozi vse leto obdržimo človeško posadko. To je na Zemlji mogoče, na drugih telesih v osončju pa sila nepraktično, saj je transport po vesolju energijsko izjemno potraten. Že samo energija, ki jo moramo dovesti kilogramu snovi, da ga prestavimo na Luno, je okoli 60MJ. Če pri tem upoštevamo še izkoristek pogona, ki je tipično slabši od 10%, pridemo do energijske porabe okoli 1GJ/kg tovora. Da si to lažje predstavljamo, si prestavimo v nam bolj znan kontekst - celoletna proizvodnja električne energije v JEK je približno enaka energiji, ki se porabi v 500 poletih na Luno z raketo Saturn V. Vemo pa, kako malo mase so na Luno prinesli astronavti projekta Apollo. Tako si hitro lahko predstavljamo, kako nepraktično bi bilo na tak način vzdrževati večjo kolonijo na drugem planetu.

Zato se pogosto pojavijo ideje, kako bi lahko spremenili klimo na drugih planetih in jih naredili Zemlji podobne, tako da bi lahko vzdrževali življenje sami od sebe. Tu se najprej ponudita za kandidata Venera in Mars. Venera je lažji zalogaj, saj bi jo bilo potrebno le ohladiti, odstraniti ogljikov dioksid iz atmosfere, pridobiti vodo in kisik. Čeprav se to sliši enostavno, se lahko zaustavimo že pri odstranjevanju ogljikovega dioksida iz atmosfere. Na Veneri je atmosfera gosta in v 96% sestavljena iz CO2. Masa celotne atmosfere je 92-krat večja kot masa Zemljine atmosfere, ki ima le 0.039% CO2. Tako bi bilo potrebno odstraniti iz Venerine atmosfere dvesto tisočkrat več CO2, kot ga je v naši atmosferi. V primerjavi s tem podvigom bi bila odstranitev dela CO2 iz naše atmosfere, kar bi preprečilo globalno segrevanje, malenkost. Nesmiselno se je torej pogovarjati, kako bi okrog drugih svetov počenjali stvari, ki jih še "doma" ne znamo. Tako je očitno, da se pri razmišljanju o praktičnih možnostih moramo omejiti na bivanje v bivališčih, znotraj katerih bi vzdrževali primerne pogoje za bivanje v sicer neprijaznem okoliškem svetu.

Možnosti, ki se nam ponujajo so predvsem: Luna, Venera, Mars, Merkur in pogojno Jupitrove lune. Te so zelo neprijazno okolje zaradi izjemnega sevalnega okolja okrog Jupitra, kar bi zahtevalo še okrepljeno zaščito pred sevanjem.

Naselitev Lune, Merkurja in Marsa bi bila tehnično podobno zahteven projekt, živeli bi lahko v "bunkerjih" na ali pod površjem. Zanimivi so predlogi za poselitev Venere, ki predpostavljajo kolonijo, ki bi živela v balonih v atmosferi Venere. Na višini 50km sta namreč tlak in temperatura podobna tem na Zemlji, poleg tega pa dušik in kisik v atmosferi iz CO2 zagotavljata vzgon, ki je okrog 60% tega, ki ga helij zagotavlja v Zemljini atmosferi.

Nakljub relativno velikim poenostavitvam, ki jih prinese dejstvo, da želimo vzdrževati le relativno majhno bivalno postajo, pa se še vedno soočamo s težavami proizvodnje hrane, ki je v zaprtih sistemih še ne obvladujemo, s pomanjkljivo gravitacijo ter predvsem z dostopom do vode in proizvodnjo energije. Pri raziskovanju Osončja se tako osredotočamo na iskanje vode iz dveh razlogov: prvič zaradi tega, ker je v bližini vode možen obstoj življenja, ki ga tako iščemo po vesolju, v skoraj enaki meri pa zato, ker imamo v bližini vode možnost naselitve tudi mi.

Zakaj pa je voda v Osončju tako redka? Kisik je vendar na vseh planetih zelo pogost element (vezan v okside kovin), vodik pa je celo najpogostejši element v vesolju. Težava je v kemijski nestabilnosti vode. Voda hitro razpade (še posebej pod vplivom ionizirajočih sevanj) na H+ in OH- iona, pri čemer vodik kot najlažji element v vsaki atmosferi pobegne v višje plasti. Tam ga lahko Sončev veter izbija iz atmosfere. Tako vsi planeti, ki nimajo dovolj močnega lastnega magnetnega polja v vesolje izgubljajo ogromno vodika, pa tudi drugih elementov. Sčasoma tako ostanejo brez vodika za vodo.

En specifičen problem je tudi pridobivanje energije. Povsod imamo na razpolago energijo svetlobe s Sonca, a pri tej imamo relativno slabo razvito tehnologijo pretvarjanja v nam koristne oblike (električna energija, kemijska energija vezi v molekulah goriv). Na voljo nam je tudi jedrska energija. A pri skoraj vseh metodah pridobivanja energije se zanašamo na toplotne stroje, ti pa imajo omejen izkoristek. To nas sicer pesti tudi na Zemlji, a v težavnih razmerah vesolja problem dobi novo dimenzijo. Kako odvajati odvečno toploto v okolju, kjer je redka atmosfera in ni obilice tekoče vode? Toplotne izmenjevalnike bi morali zgraditi tako, da bi odvečno toploto odvajali v tla ali pa izsevali (to slednje je izjemno neučinkovita metoda).

Sklep razmišljanja je predvsem to, da je bivanje na drugih planetih sila energijsko potratno in vse dotlej, ko problema dostopa do energije ne rešimo na Zemlji, tudi z naselitvijo planetov ne bo nič. Vsekakor pa lahko kot predstopnjo naselitve Vesolja pričakujemo vsaj deklarativno (kot v primeru Antarktike) naselitev oceanskega dna. Nezanemarljiv je tudi problem tega, koliko energije je sploh na razpolago človeštvu. Energijska poraba človeštva namreč eksponentno narašča že skozi vso znano zgodovino. Pri taki rasti porabe energije bo v 400 letih človeštvo samo za svoje potrebe porabilo vso energijo, ki jo Zemlja dobi s Sonca. Da taka rast ni mogoča je jasno, kakor je jasno tudi to, da dobimo zaradi take porabe energije globalno segrevanje tudi že brez učinkov tople grede. Koliko energije si lahko privoščimo za naselitev vesolja? Za pot s površja Zemlje do orbite energijo moramo porabiti na svojem planetu, kar ne ostane brez posledic...

Velikost teles v Osončju
Energijska poraba človeštva
Plavajoče mesto na Veneri
Kolonizacija vesolja
Tovarna raket NPO Energomash “V. P. Glushko” - zanimivost
Vir slik je Wikipedija.

mars
Mars_atmosphere
Venus_Earth_Comparison
Airpressureonvenus
TerraformedMars
TerraformedVenus
Jupiter_radio