Steven Hobbs/Stocktreck Images via Getty Images

6 locuri din Sistemul Solar care ar putea fi colonizate36 min read

De Ionuț Preda 07.04.2022

Unde am putea scăpa dacă Pământul va deveni nelocuibil?

Colonizarea umană a Sistemului Solar nu mai este doar o temă utilizată des în romanele și filmele SF; NASA face deja planuri pentru o bază permanentă pe Lună, ideea așezărilor umane pe Marte se conturează cu fiecare amănunt transmis de rovere și sonde despre Planeta Roșie, iar profilul unor lumi mai îndepărtate din Sistemul Solar devine tot mai interesant, inclusiv pentru căutarea vieții extraterestre.

Umanitatea este încă departe, totuși, de a-și rezerva vacanțe interplanetare. Nici măcar nu e clar dacă simple misiuni de explorare cu echipaj în adâncimile Sistemului Solar sunt fezabile fără probleme medicale pe termen lung pentru astronauți. Probabil că va mai trece cel puțin un deceniu până când un om va pune piciorul pe o altă planetă – adică pe Marte.

Câteva dintre problemele cu care se vor confrunta astronauții viitorului sunt universale, indiferent de distanța sau tipul corpului vizat. Pe Pământ, oamenii sunt protejați de radiația cosmică. Atunci când ies, însă, de sub protecția magnetosferei, ei sunt expuși la niveluri de radiații mult mai mari decât cele considerate sigure. Chiar și pe Lună  nivelul radiației este de 200 de ori mai mari decât cel înregistrat pe Pământ la sol și de 5-10 ori mai ridicat decât cel dintr-un zbor transatlantic. „We now know exactly how much radiation astronauts will face on the moon”, space.com

Pericolul acesta este prezent în orice călătorie cosmică în afara orbitei Pământului și pe orice corp ceresc care nu are o atmosferă suficient de densă pentru a-i proteja suprafața de radiațiile cosmice (precum majoritatea celor din Sistem Solar). Fără o metodă de a se feri de radiații, eventualii coloniști și-ar semna sentința pentru tot felul de probleme medicale, de la un risc mult mai ridicat de cancer la probleme cardiovasculare sau neurologice.

Chiar și cu o protecție adecvată împotriva radiațiilor, perioadele lungi petrecute în spațiu par să producă schimbări fiziologice și genetice importante și ale căror cauze și consecințe nu sunt înțelese încă pe deplin. Unele sunt date de perioade lungi petrecute la gravitație redusă sau în imponderabilitate, care provoacă o gamă largă de probleme, de la atrofierea mușchilor la afecțiuni ale oaselor. Aceste lucruri vor trebui rezolvate în paralel cu cele tehnologice sau logistice legate de drumul în sine sau de perioada petrecută pe un alt corp din Sistemul Solar.

CITEȘTE ȘI:  Viața în spațiu – ce se întâmplă în corpul tău după un an pe Stația Spațială

colonii Sistemul Solar

Pământul fotografiat de pe Lună în cadrul misiunii lunare Apolo 8 din 1968. William Anders/NASA

MindcraftStories_1Luna, colonie de patru oameni în 2031?

Este oarecum normal ca cel mai apropiat și singurul corp extraterestru pe care a ajuns omul până în prezent să fie și primul pentru care se fac planuri de colonizare reale.

Cele mai semnificative sunt legate de programul Artemis al NASA,Mai multe detalii pe nasa.gov care își propune să readucă astronauți pe Lună în 2025 și, ulterior, să înceapă și construcția unei baze permanente pe satelitul Pământului.

Cel mai recent al manifest al programului Artemis include lansarea unei stații spațiale în orbita Lunii, Gateway, cel mai devreme în 2024, înainte de aselenizarea programată pentru misiunea Artemis III; precum și aducerea unui modul habitabil pe suprafața satelitului Pământului odată cu misiunea Artemis VIII, în 2031. Conceptul inițial al acestuia, denumit Baza Artemis, „Lunar Living: NASA’s Artemis Base Camp Concept”, nasa.gov prevede acomodarea a maximum patru astronauți, pentru misiuni de o lună, precum și existența unor platforme mobile și rovere pe care acestea le vor putea folosi.

Deocamdată, nu a fost stabilit exact nici măcar locul următoarei aselenizări, ci doar că ea va avea loc undeva în jurul Polului Sud lunar. O problemă în selectarea lui este și găsirea unui spațiu ideal pentru Baza Artemis.„NASA’s Artemis Base Camp on the Moon Will Need Light, Water, Elevation”, nasa.gov Acesta trebuie să asigure atât acces aproape continuu la soare, pentru energie, cât și diferențe de temperatură cât mai mici. De asemnea, trebuie să fie în proximitatea craterelor permanent umbrite ale satelitului, despre care se știe că pot conține molecule de apă sau apă înghețată, resurse vitale pentru orice expansiune viitoare a prezenței umane pe Lună.

Pe termen lung, scopul final al proiectului Artemis este crearea unei infrastructuri care să ajute, dacă nu chiar să lanseze misiuni cu echipaj spre Marte.„Moon to Mars Overview”, nasa.gov Asta ar însemna laboratoare lunare pentru studierea efectelor petrecerii unor perioade lungi în spațiu asupra corpului uman, dezvoltarea tehnologiilor de susținere a vieții pentru habitate situate departe de Pământ, dar și metode de folosire a resurselor de pe alte lumi pentru misiuni. De exemplu, descoperirea unor cantități importante de apă pe Lună deschide calea pentru producerea combustibilului pentru rachete direct pe satelit.

CITEȘTE ȘI:  De ce e importantă apa de pe Lună pentru NASA?

Nu doar agenția americană își face planuri pentru o prezență permanentă pe Lună. Anul trecut, Rusia și China au semnat un acord de colaborare pentru a cerceta posibilitatea unei baze fie la suprafața, fie pe orbita Lunii, numită International Lunar Research Station. Deocamdată, acesta prevede cinci misiuni fără echipaj„Russia, China reveal moon base roadmap but no plans for astronaut trips yet”, space.com care să aselenizeze până în 2025. Rezultate acestor misiuni ar urma să fie folosite pentru alegerea unui design și sit pentru ILRS. Construcția ar începe, cel mai devreme, în 2026, urmând ca acesta să devină operațional nu mai devreme de 2036.

colonii Sistemul Solar

Marte. Digital Vision/Getty Images

Cifre Articol MindcraftStories_2Marte nu va fi terraformat prea curând

Și mai mediatizată decât ideea unei colonii pe Lună este cea a uneia pe Marte. Nu doar din cauza deceniilor de cărți SF care au avut acest subiect, ci pentru că a fost susținută, mai ales în ultimii ani, de lobby-ul intensiv al lui Elon Musk, care tot oferă estimări stupid de optimiste pentru când am putea coloniza Planeta Roșie.

Cei care chiar cred în viziunea lui Musk ar trebui să-și tempereze entuziasmul; într-un „studiu” despre colonizarea altor lumi pe care l-a publicat în 2017 în jurnalul New Space,„Making Life Multi-Planetary,”, lieberpub.com în fapt o transcriere a unei prezentări pe care o făcuse cu un an înainte, antreprenorul prezenta conceptele din spatele vehiculelor care ar trimite oamenii pe Marte – care sunt reale, având în vedere că SpaceX este o companie serioasă –, dar oferea doar două fraze despre planul colonizării în sine. În prima, spune sec că „orașul” marțian va crește în jurul primelor nave amartizate, și ar ajunge cumva într-un final să terraformeze Planeta Roșie. În al doilea, aruncă un „știați că”, în care spune că cerul este albastru la răsărit și asfințit pe Marte și roșu în restul zilei.

Ideea terraformării Planetei Roșii căpătase ceva avânt în deceniul anterior, după apariția unor dovezi tot mai clare că Marte a avut, în trecutul îndepărtat, o atmosferă mult mai densă, similară cu a Pământului, care permitea existența apei la suprafață și temperaturi mai calde. Cea mai mare parte acestei atmosfere a fost pierdută între timp. În principiu, planul ar fi fost refacerea atmosferei prin varii metode,„Terraforming of Mars,” wikipedia.org cum ar fi folosirea CO2-ului din surse planetare non-atmosferice pentru a crea un efect de seră care să încălzească suprafața și construcția unei magnetosfere artificiale care să protejeze noua atmosferă.

Un studiu publicat în Nature Astronomy„Inventory of CO2 available for terraforming Mars”, nature.com în 2018 a ajuns, însă, la concluzia că Marte nu mai are suficient dioxid de carbon în minereuri sau alte surse din solul sau subsolul marțian pentru a crea vreun efect de seră semnificativ, dacă ar fi eliberat în atmosferă, și că acestea nu ar putea fi accesate oricum cu tehnologia actuală. Ceea ce înseamnă că terraformarea nu este posibilă, cel puțin pentru moment.

Așa că singura soluție viabilă în momentul de față este construirea unor habitate care să protejeze eventualii coloniști de efectele radiațiilor, care sunt mult mai puternice decât pe Pământ,„Death on Mars”, scientificamerican.com crescând riscul de cancer fatal cu 5% pentru o misiune cu 360 de zile de deplasare în spațiu și 500 de zile pe Planeta Roșie. O altă problemă sunt diferențele extreme de temperatură, cu variații de până la 60 de grade între zi și noapte în același loc.„ Mars emperature overview”, washington.edu

O soluție pentru această din urmă problemă ar putea fi un aerogel transparent folosit deja de NASA în roverele marțiene, „Want to Colonize Mars? Aerogel Could Help”, nasa.gov care poate izola materialele de construcții pentru a preveni pierderea căldurii, și care permite încălzirea suprafețelor pe care este aplicat. Aerogelul ar putea fi folosit, astfel,pentru a topi rezervele de apă înghețată de sub solul marțian chiar și la temperaturile foarte scăzute de pe planetă.

colonii Sistemul Solar

Impresie artistică a sondei NASA Dawn în apropierea lui Ceres. NASA/JPL/Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Cifre Articol MindcraftStories_3Stație cu lift spațial pe Ceres

Ceres este cel mai mare obiect din centura de asteroizi dintre Marte și Jupiter. Are 25% din masa totală a centurii, ceea cea dus la clasificarea fostului asteroid ca planetă pitică în 2006. Este singurul corp ceresc mai apropiat de Soare decât Neptun care a primit acest titlu până în prezent.

Fanii serialului SF The Expanse îl știu drept unul dintre principalele colonii din Sistemul Solar în universul respectiv. În serial, asteroidul a fost pus artificial într-o mișcare de rotație pentru a crea gravitație artificială.

CITEȘTE ȘI:  Știință versus Hollywood: The Expanse, serialul care a făcut din știință personaj principal

Nu este un scenariu care ar putea fi aplicat cu tehnologia actuală, însă Ceres stârnește destul interes pentru faptul că este relativ „apropiat” de Pământ, față de alte corpuri majore din Sistemul Solar, dar și pentru că există dovezi tot mai palpabile că fostul asteroid conține un ocean subteran cu apă sărată„The dwarf planet Ceres might be home to an underground ocean of water”, technologyreview.com și este și încă activ din punct de vedere geologic.

Un studiu pre-print„Terraforming the dwarf planet: Interconnected and growable Ceres megasatellite world”, arxiv.org publicat în 2020 de astrobiologul finlandez Pekka Janhunen a propus o structură destul de SF în orbita asteroidului – un mega-satelit format din mai multe module habitabile, legate în plan în forma unui disc– însă a făcut și o serie de observații interesante despre sustenabilitatea unei astfel de structuri în jurul lui Ceres.

De exemplu, radiația ar putea fi ecranată cu ajutorul unui material aflat chiar pe Ceres – silicatul de regolit, o parte din stratul pietros depozitat la suprafața multor corpuri cerești. Această soluție este cercetată de câțiva ani și de NASA.„Fabrication of Regolith-Derived Radiation Shield Project”, nasa.gov (PDF) Planeta pitică dispune și de alte elemente esențiale pentru întreținerea vieții,„Localized aliphatic organic material on the surface of Ceres”, science.org precum carbon, azot sau hidrogen, care pot fi folosite în crearea unei atmosfere artificiale sau în agricultura în sere.

Cercetătorul finlandez include în proiect și alte tehnologii, deocamdată futuriste, precum un lift spațial până la suprafața planetei sau panouri solare imense pentru energie. Un astfel de proiect pe Ceres ar veni, însă, cu  câteva avantaje, cum ar absența unor condiții meteo precare sau a dezastrelor naturale, ori faptul că navele vizitatoare nu vor fi nevoite să încerce să ajungă pe suprafața asteroidului.

Janhune estimează că, în condițiile în care s-ar rezolva problema transportului uman până în jurul lui Ceres, dificultatea unui astfel de proiect ar fi similară cu cea a stabilirii unei prime colonii pe Marte, dar ar fi mai puțin riscantă.

colonii Sistemul Solar

Imagine a lui Callisto captată de sonda NASA Galileo. Punctele luminoase reprezintă cratere de impact de la suprafața lunii. NASA/JPL/DLR

Cifre Articol MindcraftStories_4Callisto, una din țintele mai vechi ale NASA

A doua lună a lui Jupiter ca mărime, cu un diametru similar Mercurului (dar cu doar o treime din masa acesteia), Callisto are câteva avantaje față de alte luni joviene. care au dus la selectarea ei ca posibilă destinație pentru baze extraplanetare în studiul teoretic HOPE (Human Outer Planet Exploration), finanțat de NASA în 2003.„Revolutionary Concepts for Human Outer Planet Exploration (HOPE)”, nasa.gov

Cel mai important dintre acestea este orbita satelitului, situată la o distanță suficient de mare față de Jupiter pentru a feri Callisto de nivelurile masive de radiații din magnetosfera planetei. Cu o medie de 0,01 mSv pe zi, nivelul de radiații de fundal de pe Callisto este, totuși, de zece ori mai mare decât cel de pe Pământ, însă necesitățile pentru ecranarea acesteia ar fi mult mai scăzute decât în alte posibile colonii.

Probleme mai mari ar fi cu forța gravitațională, care este de doar o optime din cea a Pământului, ceea ce în lipsa unei forme de gravitație artificială ar putea creea probleme pentru cei care ar locui o perioadă îndelungată pe satelit. Temperatura foarte scăzută mai adaugă un impas, Callisto având o medie de suprafață estimată la -139 °C.

Studiul HOPE estima o posibilă misiune umană către Callisto în 2045, asta în cazul în care umanitatea ar fi reușit deja, până la acea dată, să ajungă pe Marte, și să stabilească o bază de lansare pentru misiuni de explorare în punctul Lagrange 1 (L1) dintre Pământ și Lună. Cercetarea a mers până la crearea unui concept pentru tehnologia care ar putea fi folosită la suprafață, incluzând un reactor nuclear de 1 MW, o centrală care ar converti apa, din gheața care acoperă mai mult de jumătate din satelit, în hidrogen lichid și oxigen pentru combustibilul de rachetă, precum și un habitat gonflabil de suprafață, care ar putea susține o misiuni umane cu durata de 30 de zile.

Desigur, conceptul se bazează și pe potențiale tehnologii care au rămas SF chiar și două decenii mai târziu, precum costume cu protecție termică și radioactivă care ar permite excursii de până la trei ore la suprafața planetei, roboți umanoizi care să preia o parte din atribuțiile echipajelor la suprafață sau lubrifiant care să evite înghețarea mecanismelor la temperaturi de până la -173 °C.

În viziunea autorilor studiului HOPE, însă, unul din scopurile principale ale unei astfel de misiuni ar viza mai degrabă cercetarea altor sateliți ai lui Jupiter, care sunt mai periculosi de explorat, din cauza radiației ridicată. Cu precădere Europa, a cărei apropiere de Callisto ar putea permite executarea unor misiuni cu roboți umanoizi, ghidați de pe aceste satelit.

colonii Sistemul Solar

Impresie artistică a Sondei NASA Galileo în apropierea Europei. NASA/JPL/Caltech

Cifre Articol MindcraftStories_5Europa ar putea avea viață, dar necesită baze submarine

Europa este unul dintre cele mai interesante corpuri din sistemul solar pentru cercetători. Sub suprafața înghețată a lunii se află, aproape cert, un ocean imens, care este considerat unul dintre cele mai probabile locuri de dezvoltare a vieții extraterestre în Sistemul Solar. Mai mult, o simulare recentă indică și faptul că oceanul respectiv ar putea avea niveluri de oxigenare similare celor de pe Pământ,„Downward Oxidant Transport Through Europa’s Ice Shell by Density-Driven Brine Percolation”, wiley.com deoarece ar reuși să capteze o parte din oxigenul care se formează la suprafața lunii.

Însă acest aspect vine cu un asterisc destul de mare: nivelurile de radiații sunt imense, atât de mari încât fac întreaga suprafață a satelitului mai strălucitoare decât ar trebui să fie.„Radiation Might Make Jupiter’s Salty, Icy Moon Europa Glow”, smithsonianmag.com mai mult, aceste depășesc nivelurile considerate fatale pentru oameni. Satelitul are și o temperatură mai scăzută decât restul lunilor galileene, cu o medie de aproximativ -180 de grade °C.

În cazul în care s-ar găsi soluții pentru aceste probleme, ar fi posibilă construcția de baze care să se extindă sub învelișul de gheață al planetei, unde nivelul radiațiilor ar fi mai scăzut și ar exista suficientă apă pentru crearea de oxigen sau combustibil pentru rachetă.

Dar ar exista în continuare problema că Europa nu are minereuri care pot fi utilizate în astfel construcții, iar aceste resurse ar trebui minate de pe alți sateliți ai lui Jupiter și prelucrate într-o bază deja creată din apropiere. Ar mai fi o problemă și cu erupția sporadică a unor gheizere cu vapori de apă din suprafața înghețată a lunii joviene. „A measurement of water vapour amid a largely quiescent environment on Europa”, nature.com

Vom afla mai multe despre condițiile de pe Europa și fezabilitatea unor misiuni umane de durată în următorul deceniu, având în vedere că NASA plănuiește să lanseze în 2024 o sondă, Europa Clipper,Mai multe detalii pe nasa.gov care să intre în orbita satelitului în jurul lui aprilie 2030.

colonii Sistemul Solar

Impresie artistică a lacurilor de hidrocarburi de la suprafața lui Titan. Steven Hobbs/Stocktreck Images via Getty Images

Cifre Articol MindcraftStories_6Titan, o Terra mai ciudată

Cel mai mare satelit al lui Saturn, Titan, are o particularitate între toate lunile din Sistemul Solar: este singura care are o atmosferă densă, cu tot cu nori și fenomene meteorologice, care o protejează de radiațiile cosmice periculoase. Și nu este singura asemănare cu Pământul.

Titan este și singurul corp din Sistemul Solar, în afara planetei noastre, care are lacuri lichide la suprafață. „Titan overview”, nasa.gov Nu de apă, însă, ci de metan și etan. Astfel de hidrocarburi, dar și azotul, hidrogenul și acetilena, sunt abundente în atmosfera satelitului, creând ploi de metan lichid. Vânturile de pe Titan creează, la rândul lor, dune de funingine. Sunt și șanse mari ca sub crusta planetei să se ascundă oceane de apă înghețată, dar și de amoniu. „Confession Of A Planetary Scientist: ‘I Do Not Want To Live On Mars’”, npr.org

Practic, Titan are majoritatea elementelor necesare susținerii vieții, chiar dacă ele sunt distribuite foarte diferit față de Pământ: hidrocarburi pentru energie, gheață pentru oxigen, azot și amoniu pentru fertilizarea culturilor ș.a.m.d. În plus, atmosfera densă de pe Titan nu doar că ar proteja eventualii coloniști de radiații, ci ar fi oferi și o presiune de suprafață relativ similară cu a Pământului, Mai specific, cu 50% mai ridicată, de 1,5 bari, dar suficientă pentru a acomoda oameni ceea ce ar însemna că aceștia ar avea nevoie doar de costume termice la suprafață pentru a combate temperaturile extrem de scăzute, de cca. -180 °C.

Într-un articol din 2016, scris pentru Scientific American,„Let’s Colonize Titan”, scientificamerican.com cercetătoarea planetară Amanda Hendrix, care a participat în trecut la misiunile NASA Galileo și Cassini, precum și la programe de observație ale telescopului Hubble, propunea și un scenariu pentru o eventuală colonie pe Titan. Aceasta s-ar baza pe crearea unor domuri imense din materiale plastice create de hidrocarburi, umflate de oxigen și azot cald. Gravitația similară cu a Lunii ar permite testarea efectelor asupra oamenilor pe termen lung într-o colonie de pe satelitul natural al Pământului. În plus, atmosfera densă de pe Titan ar putea face posibil zborul cu costume speciale cu aripi.

Marele impediment este distanța – ar dura în jur de șapte ani, la vitezele navelor actuale, pentru ca o misiune plecată de pe Pământ să ajungă pe Titan. Ceea ce înseamnă, pe lângă provizii și alte necesități ale participanților, că aceștia din urmă vor fi expuși radiației cosmică pe întreaga durată a misiunii, ceea ce anulează din avantajul radiației scăzute de pe satelit.

Până la o misiune umană spre Titan mai este mult. NASA își propune să trimită de-abia în 2027 un giravion către Titan, „NASA’s Dragonfly Will Fly Around Titan Looking for Origins, Signs of Life”, nasa.gov care ar urma să ajungă pe satelitul lui Saturn în 2034. Ar fi al doilea obiect făcut de om care zboară pe un corp extraterestru, după drona Ingenuity de pe Marte, însă, spre deosebire de acesta, Dragonfly va fi echipat și pentru a studia compoziția chimică din atmosfera și de la suprafața satelitului lui Saturn.



Text de

Ionuț Preda

Redactor cu câțiva ani de experiență în presa centrală. Este curios despre aplicarea tehnologiilor SF în lumea reală și evoluția ideilor de-a lungul istoriei.

SPAȚIU|OVERVIEW

Prima fotografie a găurii negre supermasive din centrul galaxiei noastre

De
Încă o dată, un experiment complex confirmă că fizicienii teoreticieni au dreptate - în centrul galaxiei noastre se află o gaură neagră supermasivă
SPAȚIU|STUDIU

Ar fi putut materia întunecată forma găurile negre supermasive?

De
Găurile negre supermasive și materia întunecată, două dintre cele mai mari mistere din astronomie, ar putea avea o legătură mai strânsă decât se credea.
SPAȚIU|OVERVIEW

Pericolul centurii de deșeuri din jurul Pământului

De
Pericolul deșeurilor spațiale a devenit atât de mare, încât SUA a anunțat recent că nu va mai testa rachete care pot fragmenta sateliții aflați pe orbita Pământului. Cât de multe deșeuri spațiale există? Ce sunt armele anti-satelit? Și ce înseamnă sindromul Kessler?
ȘTIINȚĂ|SCI-FACTS

5 expediții maritime eșuate. Și câteva epave (re)găsite

De
Endurance, nava exploratorului britanic Ernest Shackleton, a fost localizată cu ajutorul roboților subacvatici la exact 100 de ani de la moartea acestuia. Alte epave faimoase încă așteaptă să fie descoperite.