Terraformning

Terraformning [1] (fra lat. terra -jord og forma -view) - en målrettet ændring i klimatiske forhold, atmosfære , temperatur , topografi eller økologi af en planet , satellit eller andet kosmisk legeme for at bringe atmosfæren , temperatur og miljøforhold ind i en passende tilstand til beboelse af landdyr og planter . I dag er dette problem hovedsageligt af teoretisk interesse, men i fremtiden kan det blive udviklet i praksis.

Udtrykket "terraforming" blev opfundet af Jack Williamson i en science fiction-historie udgivet i 1942 i tidsskriftet Astounding Science Fiction [2] , selvom ideen om at transformere planeter til terrestriske habitater allerede havde været til stede i tidligere værker af andre science fiction forfattere.

Årsager, der kan føre til behovet for at befolke andre planeter

Den praktiske betydning af terraforming skyldes behovet for at sikre menneskehedens normale eksistens og udvikling. Over tid kan væksten i jordens befolkning, miljømæssige og klimatiske ændringer skabe en situation, hvor manglen på beboeligt territorium vil true jordens civilisations fortsatte eksistens og udvikling. En sådan situation vil for eksempel blive skabt af de uundgåelige ændringer i Solens størrelse og aktivitet , som dramatisk vil ændre livsbetingelserne på Jorden. Derfor vil menneskeheden naturligvis stræbe efter at flytte til en mere behagelig zone.

Ud over naturlige faktorer kan konsekvenserne af selve menneskehedens aktivitet også spille en væsentlig rolle: den økonomiske eller geopolitiske situation på planeten; en global katastrofe forårsaget af brugen af masseødelæggelsesvåben ; udtømning af klodens naturressourcer og mere.

Muligheden for genbosættelse i udenjordiske kolonier over tid kan føre til dannelse af kulturelle traditioner, hvor genbosættelsen af mennesker i kolonier vil fortsætte kontinuerligt i mange generationer. Kulturelle traditioner kan ændres af medicinens fremskridt , hvilket kan føre til en betydelig forlængelse af menneskets liv . Dette kan igen føre til et "generationsgab", når repræsentanter for yngre generationer og ældre begynder at kæmpe indbyrdes om vitale ressourcer. Generelt kan muligheden for at løse politiske konflikter gennem emigration af dissidenter til kolonierne ændre den politiske struktur i mange demokratiske stater markant. I dette tilfælde vil processen med at skabe nye kolonier ligne processen med at bygge "elite" mikrodistrikter , når kolonier skabes af kommercielle strukturer i håb om tilbagebetaling; eller omvendt, opførelse af almene boliger til de fattige for at mindske kriminalitet i slumkvarterer og mindske indflydelsen fra politisk opposition i dem. Før eller siden vil " fast ejendom " i solsystemet blive opdelt, og genbosættelsesprocessen vil ikke være begrænset til planetariske objekter, der eksisterer i solsystemet, men vil blive rettet mod andre stjernesystemer. Spørgsmålet om gennemførligheden af sådanne projekter hviler på fremstillingsevnen og allokeringen af tilstrækkelige ressourcer. Som i alle andre superprojekter (som at bygge enorme vandkraftværker eller jernbaner "fra hav til hav", eller f.eks. Panamakanalen ), er risikoen og størrelsen af investeringen for stor for én organisation og vil højst sandsynligt kræve statslige myndigheders indgriben og tiltrækning af passende investeringer. Tidspunktet for implementering af projekter til terraformning af det nære Jord-rum kan i bedste fald måles i årtier eller endda århundreder [3] .

Kriterier for at planeter skal terraformes

Potentielt egnet til øjeblikkelig afvikling af planeten kan opdeles i tre hovedkategorier [4] :

En beboelig planet ( en jordlignende planet ), der er bedst egnet til beboelse.
En biologisk sammenlignelig planet, det vil sige en planet i en tilstand, der ligner Jordens, for milliarder af år siden.
Let terraformerbar planet. Terraforming af en planet af denne type kan udføres med minimale omkostninger. For eksempel kan en planet med en temperatur over det optimale for en jordlignende biosfære afkøles ved at sprøjte støv ind i atmosfæren på en " nuklear vinter " måde. Og en planet med en utilstrækkelig høj temperatur, tværtimod, bør opvarmes ved gennemførelse af rettede nukleare angreb i hydrataflejringer , hvilket ville føre til frigivelse af drivhusgasser i atmosfæren.

Ikke enhver planet kan ikke kun være egnet til bosættelse, men også til terraforming. For eksempel i solsystemet er gasgiganter uegnede til terraforming , fordi de ikke har en fast overflade og også har høj tyngdekraft (for eksempel har Jupiter 2,4 g , det vil sige 23,54 m / s²) og en stærk stråling baggrund (når man nærmede sig Jupiter, modtog rumfartøjet Galileo en strålingsdosis på 25 gange den dødelige dosis for mennesker). I solsystemet findes de bedst egnede betingelser for at opretholde liv efter terraforming primært på Mars [5] . Resten af planeterne er enten uegnede til terraforming eller støder på betydelige vanskeligheder med at transformere klimatiske forhold.

Planeters egnethed til terraforming afhænger af de fysiske forhold på deres overflade. De vigtigste af disse betingelser er:

Acceleration af frit fald på planetens overflade [6] . Tyngdekraften af den planet, der skal terraformes, skal være tilstrækkelig til at holde en atmosfære med den passende gassammensætning og fugtighed. Planeter, der er for små i størrelse og derfor masse, er fuldstændig ubrugelige, da der vil ske en hurtig lækage af atmosfæren ud i det ydre rum . Derudover er en vis grad af tiltrækning nødvendig for den normale eksistens af levende organismer på planeten, deres reproduktion og bæredygtig udvikling. For høj tyngdekraft kan også gøre planeten uegnet til terraforming på grund af umuligheden af en behagelig tilværelse for folk på den.
Mængden af modtaget solenergi [7] . For at udføre arbejde på terraformning af planeter er der brug for en tilstrækkelig mængde solenergi til at opvarme planetens overflade og atmosfære. Først og fremmest bør belysningen af planeten af Solen (såvel som af enhver anden moderstjerne) være tilstrækkelig til at opvarme planetens atmosfære, i det mindste indtil en kunstig drivhuseffekt er nået til at opretholde temperaturer på overfladen, der er tilstrækkelige til stabil tilstedeværelse vand i flydende tilstand. Belysning er også nødvendig for implementering af energigengivelse ved hjælp af foto- eller termiske konvertere og til udførelse af terraformingsopgaver. Fra et belysningssynspunkt når den zone, hvor der er den nødvendige mængde solenergi, og hvor passende planeter er placeret, Saturns kredsløb, og derfor er terraforming i øjeblikket umuligt i dybere områder af rummet. I fremtiden, med Solens ekspansion, vil det energiniveau, der er tilstrækkeligt til kortsigtet (adskillige hundrede millioner år) livsunderstøttelse, være inden for Plutos kredsløb eller endda i de nære områder af Kuiperbæltet .
Tilstedeværelsen af vand . Mængden af vand , der kræves for at understøtte afviklingen af planeten med planter og dyr, er en af de ufravigelige betingelser for muligheden for bosættelse og vellykket terraformning. Der er ikke mange planeter i solsystemet, der har tilstrækkelige mængder vand, og i den forbindelse kan der, bortset fra Jorden, kun nævnes Mars og satellitterne fra Jupiter ( Europa , Ganymedes , Callisto ) og Saturn. I andre tilfælde er det nødvendigt enten at bringe vand til planeten ved hjælp af tekniske midler eller at opgive terraforming. Planeter med en for stor mængde vand , såvel som satellitterne af Jupiter og Saturn nævnt ovenfor, dækket af et kontinuerligt lag af is, kan også være af ringe nytte til bosættelse, af den grund, at kolonisterne ville være nødt til at medbringe alle de nødvendige elementer i det periodiske system med dem, da alle mineraler ville blive begravet under mange kilometer et lag is.
Strålingsbaggrund [8] på planeten.
Overfladekarakteristika [9] . Det er klart, at det er næsten umuligt at skabe en fast overflade på gasgigantiske planeter. Det teknologiske niveau for dette burde være en størrelsesorden højere end for at "afrime" en jordlignende planet ved at sprøjte sod på overfladen. Det samme gælder for en planet med ammoniakgletsjere på flere hundrede kilometer dybe, eller en planet med høj vulkansk aktivitet. Problemer forbundet med konstante udbrud af smeltet sten, jordskælv eller flodbølger (svarende til tsunamier på Jorden) vil også skabe betydelige problemer ved terraformning.
Planeten har et magnetfelt . For nylig er der dukket data op om, at i fravær af et magnetfelt interagerer solvinden aktivt med de øverste lag af atmosfæren. I dette tilfælde opdeles vandmolekyler i hydrogen og en hydroxylgruppe OH . Brint forlader planeten, som er fuldstændig dehydreret. En lignende mekanisme virker på Venus .
Asteroidesituation [10] . I et planetsystem, hvor asteroidesituationen adskiller sig fra vores til det værre, det vil sige hvor asteroidebæltet er farligt tæt på det foreslåede bosættelsessted, kan planeten være truet af hyppige kollisioner med asteroider, hvilket kan forårsage betydelig skade til planetens overflade og derved returnere den til sin oprindelige tilstand (før terraforming). Det betyder, at terraformerne i et sådant system skulle skabe midlerne til at "justere asteroidebevægelsen", hvilket ville kræve et ret højt teknologisk niveau.

"Beboelighedsbetingelser for flora og fauna" af McKay [11] .

Parameter	Betyder	Forklaring
gennemsnitstemperatur	0 - 30 °C	Den gennemsnitlige overfladetemperatur skal være omkring 15°C
Flora
Gennemsnitligt atmosfærisk tryk	> 10 kPa	Atmosfærens hovedkomponenter bør være vanddamp , O 2 , N 2 , CO 2
Partialtryk O 2	> 0,1 kPa	planteånde
Partialtryk af CO 2	> 15 Pa	Den nedre grænse for betingelsen for fotosyntesens reaktion ; ingen klar øvre grænse
Partialtryk N 2	> 0,1-1 kPa	nitrogenfiksering
Fauna
Gennemsnitligt atmosfærisk tryk	> 5 kPa < 500 kPa
Partialtryk O 2	> 25 kPa
Partialtryk af CO 2	< 10 kPa	Begrænsning af CO 2 indhold for at undgå forgiftning
Partialtryk N 2	> 30 kPa	bufferindhold

I 2005 blev et planetsystem opdaget nær stjernen Gliese 581 . Systemets vigtigste "attraktion" er den første beboelige zone exoplanet opdaget af menneskeheden ( engelsk habitable zone ) ( Gliese 581 g ), dvs. besidder fysiske egenskaber, der gør exoplaneten potentielt beboelig (især for denne planet er accelerationen af frit fald 1,6 g, temperaturen er -3 - 40 ° C osv.). Stjernen har opdaget seks exoplaneter. Den fjerde planet - den tættest på stjernen og den mindste i masse - blev opdaget den 21. april 2009. Dens minimumsmasse er 1,9 jordmasser, omdrejningsperioden omkring stjernen er 3,15 dage [12] .

Preterraforming

Preterraforming ( paraterraforming ) er et mellemtrin mellem en planetarisk station og endelig terraforming, for eksempel at bygge en haveby , i det væsentlige en enorm kunstig biosfære [13] . En sådan drivhus -biosfære kan dække hele planeten, især under lavtyngdekraftsforhold, hvor dens egen atmosfære ikke holdes omkring planeten. En sådan teknologisk løsning eliminerer også problemet med at afkøle atmosfæren: Drivhusets indre overflade kan dækkes med et mikroskopisk tyndt lag aluminium , der reflekterer infrarød stråling . Med denne mulighed for terraforming får kolonisterne behagelige levevilkår næsten umiddelbart efter ankomsten til planeten, da det teknologisk ikke er svært at lave en beskyttende kuppel af letvægtsmateriale, så den kan transporteres på et enkelt transportskib af en acceptabel størrelse. Kuppelen kan være lavet af blødt materiale og bevare sin form på grund af indvendigt tryk. Men når man koloniserer planeter med en tæt atmosfære (for eksempel Venus), er denne mulighed ikke anvendelig. (Under betingelserne for Venus eller en lignende planet med en tæt atmosfære, er det muligt at skabe en gigantisk kuppel-type bosættelse forvandlet til en ballon , da jordens luft , det vil sige en blanding af nitrogen med 21% oxygen, vejer lettere end den venusiske atmosfære , og luftens løftekraft i atmosfæren er Venus omkring 40 % af heliums løftekraft.) Med en kuppeltagshøjde på flere kilometer inde i en sådan biosfære vil klimaet ligne jordens klima. og kan styres. En lignende koloni kan placeres i en geologisk fordybning, såsom et krater eller en dal , for at placere bunden af kuplen over bunden af fordybningen. I moderne storbyer når befolkningstætheden nogle gange op på 10.000 mennesker/km² [14] . Samtidig er der plads til parker , haver , strande og andre rekreative faciliteter, der giver beboerne mulighed for at slappe af . For en koloni på størrelse med en million mennesker vil det være nødvendigt at bygge en biosfære i størrelsesordenen 100 km² , det vil sige en halvkugle med en diameter på 12 km og en vægt (uden strækmærker, en ramme og andre støtteanordninger ) på 15 tusinde tons eller 15 kg pr. person (det vil sige mindre håndbagage, som du kan medbringe flypassagerer). Der vil utvivlsomt være en fare for trykaflastning af systemet i sådanne nødsituationer som en asteroides fald, et rumfartøjs styrt eller et terrorangreb . I tilfælde af fjendtligheder vil overfladen af kuplen være fjendens første mål. Det betyder, at en sådan koloni vil blive tvunget til at bruge betydelige ressourcer på aktiviteter af forsvarslignende art. På den ene eller anden måde er konceptet om biosfæren ret realistisk under hensyntagen til udviklingen af moderne teknologier, og spørgsmålet om projektets gennemførlighed hviler på reduktionen i omkostningerne ved at levere varer til den "høje" bane af Jorden, som i øjeblikket koster omkring $ 10.000 pr. kg.

Udsigter til terraformning af solsystemets planeter og satellitter

Månen

Månen er en naturlig satellit for Jorden og det nærmeste naturlige objekt til Jorden, og i en overskuelig fremtid er sandsynligheden for, at dens terraforming er ret stor. Månens overfladeareal er 37,9 millioner km² (større end Afrikas areal ), og accelerationen af frit fald på overfladen er 1,62 m/s² . Månen er i stand til i en uendelig lang periode kun at holde en atmosfære af de tungeste gasser, såsom xenon. ; på grund af lav tyngdekraft vil atmosfæren, bestående af ilt og nitrogen , hurtigt (over titusinder af år) forsvinde i det ydre rum . Tilnærmede beregninger af hastigheden af gasmolekyler under opvarmning, for eksempel til 25-30 ° C, viser sig at være inden for et par hundrede meter i sekundet, mens den anden rumhastighed på Månen er omkring 2 km/s , hvilket sikrer langsigtet tilbageholdelse af en kunstigt skabt atmosfære (faldtid 2 gange atmosfærens tæthed for luft er ca. 10.000 år ). Månen har ikke en magnetosfære og kan ikke modstå solvinden . Det er økonomisk fordelagtigt at forlade Månen, som den er. Det kan spille rollen som en slags "rumhavn" af Jorden .

De vigtigste foreslåede metoder til terraforming af Månen er:

Bombardement af asteroider med vand-ammoniak-is;
Biogen påvirkning fra terrestriske bakterier og alger, der er resistente over for Månens primære kunstige atmosfære og betingelser med alvorlig solstråling .

Mars

Mars er den bedst egnede kandidat til terraformning (overfladearealet er 144,8 millioner km², hvilket er 28,4% af Jordens overfladeareal og omtrent lig med dets landareal). Tyngdeaccelerationen ved Mars ækvator er 3.711 m/s² , og mængden af solenergi, der modtages af Mars overflade, er 43 % af den mængde, der modtages af Jordens overflade. I øjeblikket er Mars en muligvis livløs planet. Samtidig giver den modtagne mængde information om Mars os mulighed for at sige, at de naturlige forhold på den engang var gunstige for livets oprindelse og opretholdelse [15] . Mars har betydelige mængder vandis og bærer på sin overflade adskillige spor af et gunstigt klima i fortiden: udtørrede floddale , leraflejringer og meget mere. Mange moderne videnskabsmænd er enige om, at det er muligt at opvarme planeten og skabe en forholdsvis tæt atmosfære på den, og NASA fører endda diskussioner om dette [16] .

Hovedproblemet for kolonisering er manglen på et planetarisk magnetfelt på Mars, hvilket fører til en stærk påvirkning af solvinden på den.

Venus

Koloniseringen af Venus har været genstand for mange science fiction-værker siden før rumflyvningens morgen, og diskuteres stadig fra både et fantasi- og et videnskabeligt synspunkt. Men med opdagelsen af Venus' ekstremt fjendtlige overflademiljø er opmærksomheden stort set flyttet til koloniseringen af Månen og Mars, i stedet for med forslag til Venus, der fokuserer på kolonier, der flyder i den øvre midtatmosfære [17] og terraformerer.

Mercury

Terraforming af Merkur er en uforlignelig sværere opgave end at terraforme Månen, Mars eller Venus. Overfladearealet af Merkur er 75 millioner km², ligesom Nordamerika og Eurasien , og accelerationen af frit fald er i gennemsnit omkring 3,7 m/s² . Det er i stand til at holde en relativt tæt atmosfære lavet af importeret materiale (vand-ammoniak-is). De største forhindringer for at terraforme Merkur er dens tætte position til Solen og ekstremt langsomme rotation omkring dens akse. Niveauet af solenergi, der falder på overfladen af Merkur, er meget forskelligt og varierer afhængigt af årstiden og breddegraden fra 0 (i kratere ved polerne, der aldrig ser sollys) til 11 kW/m² . Med et præcist beregnet bombardement af Merkur med asteroider kan disse mangler elimineres, men de vil kræve meget store udgifter til energi og tid. Det er sandsynligt, at menneskeheden i en fjern fremtid vil have evnen til at fortrænge planeter fra deres baner. Det ville være mest at foretrække at "hæve" Merkurs kredsløb med 20-30 millioner km fra dens nuværende position. En vigtig rolle i terraformingen af Merkur kan spilles af solenergi, som kan bruges effektivt selv på det nuværende stadium af teknologiudvikling. Kviksølv er en ret tæt planet og indeholder en stor mængde metaller ( jern , nikkel ) og muligvis en betydelig mængde kernebrændsel (uran, thorium), som kan bruges til at udvikle planeten. Derudover antyder nærhed af Merkur til Solen tilstedeværelsen af betydelige reserver af helium-3 i overfladebjergarter. .

Titanium

Jupiters måner

Kæmpeplaneter og brune dværge

Terraforming og direkte kolonisering af kæmpeplaneter og brune dværge synes umuligt i den nærmeste fremtid, da disse planeter/superplaneter ikke har en fast overflade. I øjeblikket ved menneskeheden ikke, hvordan man skaber en solid overflade til gasgiganter og brune dværge. Den eneste kendte måde i dag kunne være behandling af gasser ved hjælp af kontrolleret termonuklear fusion , men dette kræver også et højt niveau af tekniske fremskridt og er endnu ikke muligt. Derudover vides det ikke, om der findes brune dværge i solsystemet eller ej. Der er to kandidater.

Objekt U. Dets dimensioner kan være fra størrelsen af Mars og super-Jorden (hvis et par hundrede AU fra Solen) til størrelsen af Saturn og derover (20.000 AU). Omløbsperiode - fra tusinder til millioner af år .
Nemesis .

Hvis den findes, er det stadig uklart, om det er en rød, hvid eller brun dværg. Omløbsperioden skal være mellem 26 og 27,5 millioner år.

Andre kandidater til kolonisering

Teoretisk betragtes mange planeter og planeters satellitter (for eksempel Robert Zubrin " Settling the Outer Solar System: The Sources of Power "). Af de hyppigst nævnte kandidater er det værd at nævne resten, mindre satellitter af Saturn - Tethys , Dione , Rhea , Iapetus og Enceladus , hvor der kan være flydende vand [18] , dværgplaneten Ceres , de fem største satellitter i Uranus ( Ariel , Oberon , Titania , Umbriel og Miranda ) og Neptuns satellit - Triton og endnu fjernere dværgplaneter og andre objekter - Ceres , Pluto og dens største satellit - Charon osv . At befolke disse objekter ville kræve enorme energiomkostninger.

Tekniske implementeringsmuligheder

På det nuværende stadium af teknologiudviklingen er mulighederne for at terraforme klimatiske forhold på andre planeter meget begrænsede. Ved slutningen af det 20. århundrede havde jordboerne evnen til at sende raketter til de fjerneste planeter i solsystemet for at udføre videnskabelige opgaver. Kraft og hastighed samt muligheden for storstilet opsendelse af raketter i rummet i begyndelsen af det 21. århundrede er steget markant, og i tilfælde af sponsorering fra store rummagter som USA , Rusland eller Kina , i dag menneskeheden er ganske i stand til at udføre visse opgaver med at terraforme planeter. På nuværende tidspunkt tillader mulighederne for moderne astronomi, raketteknik, computerteknologi og andre højteknologiske områder direkte eller indirekte f.eks. at trække små asteroider , indføre små mængder bakterier i atmosfæren eller jorden på andre planeter og levere den nødvendige energi , videnskabeligt og andet udstyr.

Der er nu et vist niveau af samarbejde mellem de forskellige rumorganisationer, der tidligere har arbejdet sideløbende. Forudsat at denne praksis vil fortsætte i fremtiden, vil udviklingen af rumforskningsteknologi utvivlsomt fortsætte i et hurtigt tempo. Verdens BNP i slutningen af det første årti af det 21. århundrede er omkring 70 billioner dollars, og med samtykke fra verdens ledere kunne det give mulighed for en meget mere generøs tildeling af midler til udvikling af astronautik. I betragtning af, at statistikken over udviklingen af verdensøkonomien indikerer en acceleration i tempoet i dens udvikling, kan det antages, at allokeringen af en relativt lille procentdel af verdens BNP til finansiering teoretisk kan accelerere udviklingen af de nødvendige teknologier med titusinder gange og endda hundredvis af gange ( NASAs budget, for eksempel, i 2009 er omkring 17 milliarder dollars/år. Fra 1958 til 2008 brugte NASA (justeret for inflation) omkring 810,5 milliarder dollars på rumprogrammer).

De vigtigste opgaver for terraform-forskere

Billigere levering af varer i rummet

Terraforming planeter indebærer behovet for at levere en betydelig mængde last fra jordens overflade til en høj bane. På grund af den uacceptable brug af nukleare raketmotorer i jordens atmosfære og de praktiske begrænsninger for brugen af eksisterende raketmotorer, er det nødvendigt at bruge alternative systemer til at levere last til kredsløb :

almindeligt planetfartøj
plads elevator
Stationære løfteraketter til rumfartøjer baseret på lineærmotorprincippet med høj acceleration . I øjeblikket eksisterer ikke. Teoretisk set er de realiserbare med en tilstrækkelig mængde energi og brug af superledere .
Andre projekter, såsom en jordbaseret laserpistol til at accelerere et skib i rummet.

Derudover er der gennemførte projekter af genanvendelige rumfartøjer ( Space Shuttle , Buran ), som brugte konventionelle kemiske raketmotorer, og en landingsmetode på princippet om et fly - på en landingsbane. Disse projekter blev indskrænket på grund af økonomiske, politiske og andre årsager, selvom de med en stigning i antallet af opsendelser og pålidelighed kunne være mere omkostningseffektive end engangsraketter. Der er også konceptet med vertikal landing af raketter eller deres dele ( Falcon 9 , New Shepard ). Returnering af rumfartøjer i sin helhed eller returnering af deres dele kan reducere omkostningerne ved opsendelser betydeligt, uanset om der anvendes traditionelle eller innovative løsninger i designet af selve køretøjet. Dette princip er grundlaget for designet af SpaceX Starship super-tunge fuldt returnerbare løfteraket , hvis brug, som planlagt, vil reducere omkostningerne ved at levere last i kredsløb med størrelsesordener. Ifølge Pioneer Astronautics-præsident Robert Zubrin, som et leveringssystem til Månen, vil omkostningerne ved Starship-programmet kun være 1 % af omkostningerne ved programmer baseret på Saturn V i 1960'erne eller baseret på den moderne SLS til sammenlignelige priser [ 20]

Brugen af de såkaldte "solsejl" til bevægelse i rummet på grund af trykket skabt af solvinden, men der er brug for store "sejl" for at transportere den nødvendige mængde ressourcer, denne type bevægelse fra Jorden til ønsket planet i vores system kunne reducere omkostningerne ved at transportere ressourcer fra punkt til punkt betydeligt og bruge motorer til start og landing, selvom det hver gang kan være meget dyrt at hæve og sænke en enhed af denne størrelse, hvorfor det giver mening at bruge denne enhed som en interplanetarisk station i solsystemet, og starter og landinger med ressourcer vil blive udført af raketter placeret om bord på en sådan enhed.

Forøgelse af hastigheden af interplanetarisk transport

En last leveret til et højt kredsløb skal leveres direkte til den terraformbare planet. I øjeblikket bruges tyngdekraften af "passerende" planeter til interplanetariske flyvninger (se. Tyngdekraftsmanøvre ) . Denne tilgang er uacceptabel for almindelig gods- og passagertransport i solsystemet. Det er nødvendigt at bruge nukleare raketmotorer. I modsætning til en konventionel kemisk raket kan en atommotor være en kombination af en atomreaktor og en ionmotor , som økonomisk forbruger arbejdsvæsken og giver mulighed for en lang periode med aktiv acceleration af rumfartøjet .

Princippet for driften af ionmotoren er at ionisere gassen og accelerere den med et elektrostatisk felt. På grund af det høje forhold mellem ladning og masse bliver det muligt at accelerere ioner til meget høje hastigheder ( 210 km/s sammenlignet med 3,0-4,5 km/s for kemiske raketmotorer). Der kan således opnås en meget høj specifik impuls i en ionthruster , hvilket gør det muligt at reducere forbruget af den reaktive masse af ioniseret gas markant i forhold til forbruget af den reaktive masse i kemiske raketter . Den primære opgave er en betydelig (tusindvis af gange) stigning i kraften af sådanne motorer og skabelsen af atomreaktorer svarende til dem med hensyn til effekt . I mangel af en atmosfære kan et fragtskib gradvist accelerere og få hastighed fra 10 til 100 km/s . Forøgelse af flyvehastigheden er især vigtig for passagertrafikken, hvor det er nødvendigt at reducere den strålingsdosis, som passagererne modtager, hovedsageligt ved at reducere flyvetiden. De største vanskeligheder ved gennemførelsen af arbejdet med nukleare raketmotorer ligger både i den høje grad af radioaktiv forurening af produkterne fra motorens udstødning og i afvisningen af sådan teknologi af befolkningen såvel som i udviklingslandenes miljøbevægelse. lande (de førende lande er Rusland, USA). Her er det også muligt at bruge Månen som et interplanetært transitpunkt, hvilket ville gøre det muligt ikke at udsætte Jordens atmosfære for radioaktiv forurening (levere de nødvendige ressourcer fra Jorden til Månen på mere miljøvenlige raketter, og deres transit på raketter med nukleare motorer).

Fusion og helium-3

Den samlede mængde helium-3 i Jordens atmosfære er anslået til 35.000 tons, det udvindes i meget små mængder, anslået til nogle få titus gram om året, men det findes i betydelige mængder på Månen.

I øjeblikket udføres en kontrolleret termonukleær reaktion ved syntese af deuterium 2 H og tritium 3 H med frigivelse af helium-4 4 He og en "hurtig" neutron n :

${}^{{2}}{\textrm {H}}+{}^{{3}}{\textrm {H}}\højrepil {}^{{4}}{\textrm {Han}}(3 ,5 MeV)+n(14,1 MeV)$

Men i dette tilfælde falder det meste af den frigivne kinetiske energi på neutronen. Som et resultat af kollisioner af fragmenter med andre atomer omdannes denne energi til termisk energi . Derudover skaber hurtige neutroner en betydelig mængde radioaktivt affald . I modsætning hertil producerer syntesen af deuterium og helium-3 3 He ikke radioaktive produkter:

${}^{{2}}{\textrm {H}}+{}^{{3}}{\textrm {Han}}\højrepil {}^{{4}}{\textrm {Han}}(3 .7MeV)+p(14.7MeV)$ , hvor p er en proton

Dette tillader brugen af enklere og mere effektive systemer til konvertering af den kinetiske fusionsreaktion, såsom en magnetohydrodynamisk generator .

Karakteristika for objekter i solsystemet

Planet (central krop)	Overfladetemperatur, °C			Atmosfærisk tryk , kPa	Tyngdekraften ved ækvator		Overfladeareal, mio. km²	Omløbsperiode , timer	Siderisk periode , dage	Minimum afstand fra Jorden, millioner km
Planet (central krop)	min.	gennemsnit	Maksim.	Atmosfærisk tryk , kPa	m/s²	g	Overfladeareal, mio. km²	Omløbsperiode , timer	Siderisk periode , dage	Minimum afstand fra Jorden, millioner km
Måne	−160	−23	+120	~0	1,62	0,17	38	655	27.3	0,36
Mars	−123	−63	+27	0,6	3,72	0,38	145	24.6	687	56
Venus	−45	+464	+500	9 322	8,87	0,90	460	5832	224	45
Merkur	−183	+350	+427	~0	3,70	0,38	75	1408	87,9	90
Titan ( Saturn )	n/a	−180	n/a	160	1,35	0,14	83	381,6	15.9	1250
Europa ( Jupiter )	-223	−170	-148	10-9 _	1,31	0,13	31	ti	3.6	588
Ganymedes ( Jupiter )	n/a	−165	n/a	~0	1,43	0,15	87	ti	7.2	587
Callisto ( Jupiter )	n/a	−155	n/a	10-6 _	1,24	0,13	73	ti	16.7	585
Io ( Jupiter )	−185	−145	+2300	~0	1,79	0,18	42	ti	1.7	588
Triton ( Neptun )	n/a	-235	n/a	0,15* 10-2	0,8	0,09	23.018	16	5,88	4 337
Jupiter	−165	−125	n/a	200	23.10	2,36	61 400	ti	4 333	588
Saturn	−191	-130	n/a	140	9.05	0,92	43 800	10.5	10 750	1 277
Uranus	−214	−205	n/a	120	8,69	0,89	8084	17	30 707	2584
Neptun	-223	-220	n/a	100	11.15	1.14	7619	16	60 223	4 337
Ceres ( sol )	n/a	−106	−34	~0	0,27	0,02	elleve	9	1680	231
Eris ( Sol )	-243	-230	−218	~0	0,8	0,08	atten	n/a	203 500	5497
Pluto ( sol )	-240	-229	−218	0,3∙10 −3	0,58	0,06	17,95	153	90 613	4 285
Makemake ( Sun )	n/a	-243	n/a	~0	0,5	0,05	6.3	n/a	113 179	5 608
Ixion ( Sol )	n/a	-229	n/a	~0	0,23	0,02	2	n/a	91 295	4 349
Orc ( sol )	n/a	-228	n/a	~0	0,20	0,02	elleve	n/a	90 396	4415
Quaoar ( Søn )	n/a	-230	n/a	~0	~0,33	~0,03	tyve	n/a	104 450	6 117
Sedna ( sol )	n/a	< -240	n/a	~0	~0,49	~0,04	~28	ti	4 401 380	11 423

Et alternativ til terraforming planeter

Med hensyn til udforskning af rummet kan et alternativ til terraforming af planeter på lang sigt kun være skabelsen af autonome, isolerede biosfærer, som er billigere, men gør fremtidige kolonier noget sårbare.

Med hensyn til at løse problemet med overbefolkning af planeten er et alternativ til terraforming i den nærmeste fremtid en mere komplet og rationel brug af jordens territoriale og energimæssige kapaciteter. Jordens overfladeareal er 510,1 millioner km², hvilket er mere end nogen anden jordisk planet i solsystemet. Samtidig er landarealet 148,9 millioner km², hvilket er lidt mere end hele Mars overfladeareal, og verdenshavets areal er 361,1 millioner km². Med væksten på det teknologiske niveau vil en mere rationel udnyttelse af både arealet af moderne jord og udviklingen af verdenshavets bundrum blive tilgængelig for menneskeheden , herunder gennem udvikling af underjordisk infrastruktur (introduktion af store virksomheder , kraftværker, parkeringspladser under jorden, samt udvikling af underjordisk transport og boliger ) og korrekt forberedelse af havbunden. Vandoverfladen er beboelig i dag. Pontonstrukturer (f.eks. lufthavne ) bygges allerede i nogle tætbefolkede lande. Med skabelsen af økonomiske teknologier kan flydende byer også dukke op. Et af de mest berømte projekter, hvor sådanne udviklinger udføres, er " Freedom Ship " [21] .

Da terraforming i øjeblikket stadig for det meste er en spekulativ teknologi baseret på nuværende eksisterende teknologiske løsninger, der i ånden ligner koloniseringen af ubeboede områder på Jorden, kan det antages, at problemerne med menneskelig beboelse på andre planeter i en fjern fremtid ikke vil blive løst. kun ved at ændre udseendet af disse planeter, men også på andre måder, der ligner dem, der blev brugt tidligere. For eksempel mislykkedes koloniseringen af mange tropiske lande på grund af den høje dødelighed blandt kolonister på grund af tropiske sygdomme, og sådanne kolonier efterlod ofte kun efterkommere af kolonisterne, som blandede sig med de lokale. I science fiction bliver problemerne med levende intelligente væsener under forhold, der er fremmede for dem, ofte "løst" ved at ændre biologien af menneskerne selv - forvandle dem til rumvæsner, androider eller gudelignende skabninger (f.eks. i Stargate -serien eller i filmen Superman ). Ofte bruges også løsninger som eksistensen af mennesker i en fuldt simuleret virkelighed (som i filmen The Matrix ) eller en delvist simuleret virkelighed (holodeck i Star Trek -serien eller en ø lavet af stabiliserede neutrinoer , som i filmen Solaris ) . Derudover bruges ofte teknikker såsom brugen af teleporteringsteknologier , beskyttelsesskærme, kunstig tyngdekraft osv. , som gør det muligt for mennesker at eksistere i et vakuum, dødelig stråling, vægtløshed eller omvendt i høj tyngdekraft (i dette tilfælde er det foreslås at bruge antityngdekraft ) osv. P.

Endelig er en af måderne at begrænse befolkningstilvæksten alvorligt med dens yderligere gradvise, på grund af naturlig dødelighed, reduktion til et rimeligt niveau for at bringe ressourceforbruget ned på det mindst mulige, samtidig med at der indføres eugeniske programmer for at forhindre degenerering af menneskelig befolkning og maksimere overgangen til vedvarende ressourcekilder. . Dens praktiske gennemførelse er dog pt i modstrid med sådanne genstande i international ret som individuelle rettigheder og friheder for en person og en borger/subjekt, herunder frihed til seksuel adfærd og retten til ubegrænset reproduktion, samt med hensyn til opretholdelse af suveræniteten af eksisterende nationalstater, hvilket hindrer indførelsen af et effektivt globalt et system af demografisk regulering baseret på menneskehedens behov som en global art. Valget af denne handlingsmetode er på en måde en afvisning af menneskehedens udvikling og dens ekspansion.

Det skal bemærkes, at en række fremtrædende videnskabsmænd (for eksempel S.P. Kapitsa ) betragtede og stadig betragter spørgsmålet om begrænsede ressourcer og overbefolkning af planeten som manipulativt og langt ude [22] . Det bemærkes især, at tilhængere af overbefolkning ikke tager højde for teknologiens udvikling og ikke tager højde for reelle data og globale demografiske tendenser. Studierne af S.P. Kapitsa viser således, at befolkningstilvækst er beskrevet af meget mere komplekse love end eksponenten. Og ændringen i befolkningen i udviklingslande, tredjeverdenslande, beskrives med samme kurve som for udviklede lande, med et faseforsinkelse på omkring 30 år . Desuden er landene i den tredje verden, efter de udviklede lande og udviklingslandene, allerede gået over til faldende vækstrater. Således er planetens befolkning allerede nu ved at stabilisere sig. Derudover tager tilhængere af overbefolkningen af planeten ikke kun hensyn til udviklingen af teknologier og den ufuldstændige brug af tilgængelige ressourcebaser og aflejringer, men også territorier i Grønland, Antarktis og Verdenshavet. som faktisk ikke i øjeblikket bruges af verdensøkonomien, hvis økonomiske udvikling er ganske løselig selv i øjeblikket en ingeniørudfordring.

Konsekvenserne af terraforming for udviklingen af civilisationen

Allerede ved begyndelsen af forståelsen af terraforming-processerne blev det klart, at konsekvenserne for hele civilisationens udvikling ville være af radikalt ny karakter og global skala. Disse konsekvenser vil påvirke alle aspekter af menneskelivet fra levende organismers fysiologi til religion . Arten af disse konsekvenser vil have både positive og negative sider. Faktisk bliver mennesker som følge af migration til andre planeter nødt til at acceptere helt nye naturlige forhold, og dette vil afspejle sig direkte både i menneskers organismer og i deres bevidsthed. For eksempel havde opdagelsen af Amerika og bosættelsen af dets territorier en meget stor indflydelse på udviklingen af hele civilisationen, men det kan ikke sammenlignes med den transformation, som bosættelsen og terraformningen af andre planeter fører med sig.

Allerede under begyndelsen af rumforskningen stødte folk på fænomenerne vægtløshed og mikrotyngdekraft, og opdagede deres fantastiske fysiologiske virkninger på den menneskelige krop [23] . En anden smag i mad, muskelatrofi og meget mere tvang jordboerne til at se på rummet med andre øjne, og som et resultat blev rummedicin født . I tilfælde af genbosættelse og efterfølgende ophold på andre planeter vil jordboere uundgåeligt stå over for betydelige ændringer i organismers funktion og psykologi for fremtidige generationer af pionerer. Venus, Mars, Jupiters måner og Titan har mindre tyngdekraft end Jorden, så dyr og planter bliver nødt til at tilpasse sig de nye forhold.

I kunst

Hovedartikel: Terraforming i litteratur og Film

Arrival er en film fra 1996 instrueret af David Twohy.

Computer spil

Maelstrøm: Kampen om Jorden begynder

Se også

Noter

↑ Terraforming (*formation) - accent . www.gramota.ru _ Gramota.ru . Hentet 20. december 2021. Arkiveret fra originalen 20. december 2021. (Russisk)
↑ Science Fiction-citater: terraforming . Hentet 9. oktober 2007. Arkiveret fra originalen 21. januar 2012.
↑ John Hickman. Den politiske økonomi i meget store rumprojekter . JET (1999). Hentet 11. oktober 2007. Arkiveret fra originalen 21. januar 2012.
↑ Martyn J. Fogg Terraforming: Engineering Planetary Environments // SAE International. - Warrendale, PA , 1995. - ISBN 1-56091-609-5 .
↑ Søskenderivalisering: En sammenligning mellem Mars og Jorden . Hentet 9. oktober 2007. Arkiveret fra originalen 21. januar 2012.
↑ Raymond Quinn Lunine. Højopløsningssimuleringer af den endelige samling af jordlignende planeter 2: vandforsyning og planetarisk beboelighed (engelsk) ( PDF ). Hentet 9. oktober 2007. Arkiveret fra originalen 10. august 2019.
↑ Stjerner og beboelige planeter . Hentet 9. oktober 2007. Arkiveret fra originalen 21. januar 2012.
↑ Kaster Whittet Sheldon. Ultraviolet stråling fra F- og K-stjerner og implikationer for planetarisk beboelighed . Orig Life Evol Biosph (27. august 1997). Hentet 10. oktober 2007.
↑ Kan der være liv i det ydre solsystem? (engelsk) . Millennium Mathematics Project, videokonferencer for skoler . University of Cambridge (2002). Hentet 10. oktober 2007. Arkiveret fra originalen 21. januar 2012.
↑ Henry Bortman. Kommer snart: "Gode" Jupiters (engelsk) . Astrobiology Magazine (24. september 2004). Hentet 10. oktober 2007. Arkiveret fra originalen 15. februar 2012.
↑ C. McKay, J. Kasting, O. Toon: Making Mars Habitable . I: Naturen . 352, S. 489-496, 1991
↑ http://www.eso.org/public/outreach/press-rel/pr-2009/pr-15-09.html Arkiveret 5. juli 2009 på Wayback Machines officielle pressemeddelelse fra European Southern Observatory
↑ Preterraforming (downlink)
↑ Se New York
↑ Mars: A Dry Planet Compared to Earth (engelsk) (link ikke tilgængeligt) . Hentet 10. oktober 2007. Arkiveret fra originalen 16. maj 2008.
↑ Teknologiske krav til terraforming Mars . Hentet 13. februar 2007. Arkiveret fra originalen 21. januar 2012.
↑ "Why We Should Build Cloud Cities on Venus" Arkiveret 29. marts 2017 på Wayback Machine , bundkort, 2. februar 2015.
↑ NASA - NASAs Cassini finder tegn på flydende vand på Enceladus . Hentet 18. november 2008. Arkiveret fra originalen 11. august 2011. (ubestemt)
↑ Fresnel-linser i teleskoper . Hentet 13. februar 2009. Arkiveret fra originalen 27. maj 2010. (ubestemt)
↑ Robert Zubrin. Dette er vores fremtid. Hvordan Elon Musk og SpaceX revolutionerede . HB (5. juni 2021). Hentet 23. oktober 2021. Arkiveret fra originalen 5. juni 2021. (Russisk)
↑ Freedom Ship International . Hentet 10. oktober 2007. Arkiveret fra originalen 21. januar 2012.
↑ Project Academy-foredrag af S. P. Kapitza (engelsk) (utilgængeligt link) . old.tvkultura.ru _ Hentet 24. februar 2013. Arkiveret fra originalen 3. februar 2015.
↑ Rummedicin på JKA's hjemmeside (eng.) . Dato for adgang: 13. oktober 2007. Arkiveret fra originalen 21. januar 2012.

Links

"Vores Mars". Særligt projekt af magasinet Popular Mechanics
Rød koloni
Terraformers Society of Canada
Terraforming af verdener
Noter til 51 Pegasi
51 Pegasi systembeskrivelse
Stjerne: 51 pind
Mars Society
EasySpace. Aus Wissenschaft und Forschung (tysk)
Terraforming des Mars (tysk)
Hvordan terraforming Mars vil fungere
New Mars - Terraformation forum

Tematiske steder	Kæmpe bombe
I bibliografiske kataloger	BNF : 13757255b GND : 7633635-9 J9U : 987007550798505171 LCCN : sh85102657

Kolonisering af rummet
Kolonisering af solsystemet	Merkur Venus Måne Lagrange punkter Mars asteroider Ceres gasgiganter Jupiters måner Europa Ganymedes Callisto Saturns satellitter Titanium Enceladus Neptuns måner Triton Uranus måner Objekter i det ydre solsystem Pluto og trans-neptunske objekter Oort sky
Terraformning	Terraforming Mars Terraformende Venus
Kolonisering uden for solsystemet	interstellar flyvning Levedygtige planeter liste Planet beboelighedsindeks Jordens lighedsindeks
Rumbebyggelser	Rum og overlevelse Astro-tekniske strukturer Dyson sfære Bernal sfære O'Neill koloni Stanford torus Toroide
Ressourcer og energi	Industriel udvikling af asteroider rumenergi Rumøkonomi Rumpolitik

Økologi og naturbeskyttelse
Generel	biologisk produktivitet biodiversitet Udryddelse geoøkologi Reservere Økologiens historie Anvendt økologi Beskyttelse af naturen Bæredygtig udvikling miljøetik Økologisk fodaftryk Insekternes økologi plante økologi Økosystem miljøisme
Globale miljøspørgsmål	Krybskytte Luftforurening Jordforurening Havforurening marine affald Ferskvandsforurening Tørke global dæmpning Global opvarmning skovrydning Ozon huller ørkendannelse havniveaustigning befolkningsproblem Nuklear forurening let forurening Habitatfragmentering Støjforurening Økologiske katastrofer Elektromagnetisk forurening
miljøret	RoHS Wienerkonventionen Rio-erklæringen Dyrelov Historien om miljølovgivning i Rusland Kyoto-protokollen Konventionen om forbud mod militær eller enhver anden fjendtlig brug af miljømodifikatorer International miljøret Minamata-konventionen om kviksølv Montreal-protokollen VVM miljøvurdering FN's rammekonvention om klimaændringer Miljøsikkerhed Miljøkriminalitet Økomord Retssager om klimaændringer miljøforkæmper
Miljøpolitik og økonomi	anti-forbrugerisme Kampen mod plastikposer Vedvarende ressourcer Grøn camouflage Grønne obligationer Grøn bygning passivhus Miljøpræstationsindeks medicinsk økologi Lav CO2-økonomi økologisk landbrug industriel økologi Affaldsadskillelse genbrug af affald social økologi stabil by Teknogayanisme bæredygtig transport Økodesign økologisk kultur Miljørevision Økologisk turisme
alternativ energi	biobrændstof Vindkraft Vedvarende energi geotermisk energi solenergi Tidevandsenergi
Lager	Lad os gøre det! jordtime År for økologi i Rusland Skolestrejke for klimaet Fair overgang
Økologisk modellering	BIOS-3 Biosfære-2