Космическая колонизация (также называемая космическим заселением или внеземной колонизацией ) — это использование космического пространства или небесных тел, отличных от Земли, для постоянного проживания или в качестве внеземной территории .
Заселение и территориальное использование внеземного пространства предлагалось, например, для космических поселений или внеземных горнодобывающих предприятий. На сегодняшний день не было создано никаких постоянных космических поселений, кроме временных космических обиталищ , и не было законно заявлено на какую-либо внеземную территорию или землю . Выдвижение территориальных претензий в космосе запрещено международным космическим правом , определяющим космос как общее наследие . Международное космическое право преследовало цель предотвратить колониальные притязания и милитаризацию космоса , [1] [2] и выступало за установление международных режимов для регулирования доступа к космосу и его совместного использования, особенно для конкретных мест, таких как ограниченное пространство геостационарных объектов . орбита [1] или Луны.
Было высказано множество аргументов за и против космического урегулирования. [3] Двумя наиболее распространенными аргументами в пользу колонизации являются выживание человеческой цивилизации и жизни на Земле в случае катастрофы планетарного масштаба (природной или техногенной) и наличие дополнительных ресурсов в космосе, которые могли бы обеспечить расширение человеческое общество. Наиболее распространенные возражения включают опасения, что превращение космоса в товар может усилить интересы уже сильных, включая крупные экономические и военные институты; огромные альтернативные издержки по сравнению с затратами тех же ресурсов здесь, на Земле; обострение ранее существовавших пагубных процессов, таких как войны , экономическое неравенство и деградация окружающей среды . [4] [5] [6 ] [7 ] [8] [9]
Космическое урегулирование создаст прецедент, который поднимет множество социально-политических вопросов. Само по себе строительство необходимой инфраструктуры представляет собой сложную технологическую и экономическую задачу. Космические поселения обычно задумываются как обеспечивающие почти все (или все) потребности большего числа людей в окружающей среде в космосе, которая очень враждебна для человеческой жизни и недоступна для обслуживания и снабжения с Земли. Это потребует значительного развития ныне примитивных технологий, таких как управляемые экологические системы жизнеобеспечения . Учитывая высокую стоимость орбитального космического полета (около 1400 долларов за кг или 640 долларов за фунт на низкую околоземную орбиту на Falcon Heavy ), космическое поселение в настоящее время будет чрезвычайно дорогим. На технологическом фронте наблюдается постоянный прогресс в удешевлении доступа в космос (цена многоразовых пусковых систем может достигать 20 долларов за кг на орбите) [10] и в создании технологий автоматизированного производства и строительства .
Планов строительства космического поселения какой-либо крупной организацией, будь то государственной или частной, пока нет. Однако за прошедшие годы было сделано множество предложений, спекуляций и проектов космических поселений, и активно действует значительное количество сторонников и групп космической колонизации. Несколько известных ученых, таких как Фримен Дайсон , выступили за космическое заселение. [11]
Этот термин использовался очень широко, применяясь к любому постоянному человеческому присутствию, даже роботизированному, [12] [13], особенно вместе с термином «поселение», который неточно применялся к любой человеческой космической среде обитания , от исследовательских станций до самоподдерживающихся сообщества в космосе .
Слова « колония» и «колонизация» — это термины, уходящие корнями в колониальную историю Земли, что делает их человеческим географическим , а также, в частности, политическим термином. Такое широкое использование любой постоянной человеческой деятельности и развития в космосе подвергалось критике, особенно как колониалистское и недифференцированное [14] (см. ниже «Возражения»).
В этом смысле колония — это поселение, которое претендует на территорию и эксплуатирует ее для поселенцев или своей метрополии . Таким образом, человеческий аванпост , хотя и может быть местом обитания в космосе или даже космическим поселением , не является автоматически космической колонией. [15] Хотя перевалочные пункты , такие как торговые фабрики , часто превращались в колонии.
Поэтому любое базирование может быть частью колонизации, а колонизацию можно понимать как процесс, открытый для большего количества претензий, помимо базирования. Международная космическая станция , самая продолжительная на сегодняшний день обитаемая внеземная среда обитания, не претендует на территорию и поэтому обычно не считается колонией.
Когда начались первые программы космических полетов, они частично использовали – и продолжают использовать – колониальные пространства на Земле, такие как места проживания коренных народов на полигоне RAAF Woomera Range Complex , Гвианском космическом центре или одновременно для астрономии на телескопе Мауна-Кеа . [16] [17] [18] Когда в 1950-х годах были осуществлены орбитальные космические полеты, колониализм все еще оставался сильным международным проектом, например, облегчая Соединенным Штатам продвижение своей космической программы и космоса в целом как часть « Нового рубежа ». [19] Но в первые десятилетия космической эры деколонизация снова набрала силу, породив множество новых независимых стран . Эти новые независимые страны противостояли космическим странам, требуя антиколониальной позиции и регулирования космической деятельности, когда космическое право поднималось и обсуждалось на международном уровне. Опасения конфронтации из-за захвата земель и гонки вооружений в космосе между немногими странами, обладающими возможностями космических полетов, росли и в конечном итоге разделялись самими космическими странами. [2] Это привело к формулировке согласованного международного космического права, начиная с Договора о космосе 1967 года, называющего космос « областью всего человечества » и закрепляющего положения о международном регулировании и совместном использовании космического пространства.
Появление геостационарных спутников подняло вопрос об ограниченности космического пространства. Группа экваториальных стран, все из которых были странами, которые когда-то были колониями колониальных империй, но не имели возможности космических полетов, подписали в 1976 году Боготскую декларацию . Эти страны заявили, что геостационарная орбита является ограниченным природным ресурсом и принадлежит экваториальным странам, расположенным непосредственно под ней, не рассматривая ее как часть космического пространства, общего для человечества . Таким образом, декларация бросила вызов доминированию космических стран на геостационарной орбите, определив их доминирование как империалистическое. Более того, такое доминирование в космосе предвещает угрозы Договору о космосе, гарантирующему доступ в космос, как в случае с космическим мусором , количество которого постоянно увеличивается из-за отсутствия регулирования доступа. [21] [22] [1]
В 1977 году на орбиту Земли была выведена первая устойчивая космическая станция «Салют-6» . В конечном итоге на смену первым космическим станциям пришла МКС , крупнейший на сегодняшний день человеческий аванпост в космосе и ближайший к космическому поселению. Построенный и эксплуатируемый в рамках многостороннего режима, он стал образцом для будущих станций, например, вокруг Луны и, возможно, на Луне . [23] [24] Международный режим лунной активности был предусмотрен международным Договором о Луне , но в настоящее время разрабатывается на многосторонней основе, как и в Соглашении Артемиды . [25] [26] Единственным жильем на другом небесном теле до сих пор были временные места обитания пилотируемых лунных кораблей .
Ранние предложения будущим колонизаторам, таким как Фрэнсис Дрейк и Христоф Колумб, достичь Луны и людей, которые, следовательно, будут там жить, были сделаны Джоном Уилкинсом в «Рассуждении о новой планете» в первой половине 17 века. [27]
Первой известной работой о колонизации космоса стала повесть Эдварда Эверетта Хейла « Кирпичная луна» 1869 года об обитаемом искусственном спутнике. [28] В 1897 году Курд Лассвиц также писал о космических колониях.
Пионер российского ракетостроения Константин Циолковский предвидел элементы космического сообщества в своей книге « За пределами планеты Земля», написанной около 1900 года. Циолковский поручил своим космическим путешественникам строить теплицы и выращивать урожай в космосе. [29] Циолковский считал, что выход в космос поможет усовершенствовать людей, что приведет к бессмертию и миру. [30]
В 1920-х годах Джон Десмонд Берналь , Герман Оберт , Гвидо фон Пирке и Герман Нордунг развили эту идею. Вернер фон Браун изложил свои идеи в статье Colliers 1952 года . В 1950-х и 1960-х годах Дэндридж М. Коул [31] опубликовал свои идеи.
Другой плодотворной книгой на эту тему стала книга Джерарда К. О'Нила «Высокие рубежи: человеческие колонии в космосе» [32] в 1977 году, за которой в том же году последовала книга Т. А. Хеппенхаймера « Колонии в космосе ». [33]
Марианна Дж. Дайсон написала «Дом на Луне»; Жизнь на космическом фронтире в 2003 году; [34] Питер Эккарт написал «Справочник по лунной базе» в 2006 году [35] , а затем в 2007 году написал «Возвращение на Луну» Харрисона Шмитта . [36]
Местоположение является частым предметом споров между сторонниками космической колонизации. Местом колонизации может быть планета физического тела , карликовая планета , естественный спутник , астероид или вращающийся вокруг него. Наибольшее внимание уделялось колонизации Солнечной системы.
Поселения не на теле см. также «Космическая среда обитания» .
Луна обсуждается как цель колонизации из-за ее близости к Земле и более низкой скорости убегания . Обильный лед заперт в постоянно затененных кратерах вблизи полюсов, что может обеспечить потребности в воде лунной колонии, [37] хотя признаки того, что ртуть также находится там же, могут вызвать проблемы со здоровьем. [38] [39] Самородные драгоценные металлы , такие как золото , серебро и, возможно, платина , также концентрируются на лунных полюсах за счет электростатического переноса пыли. [39] Однако отсутствие атмосферы на Луне не обеспечивает защиты от космической радиации или метеоритов, поэтому для защиты были предложены лунные лавовые трубы . [40] Низкая поверхностная гравитация Луны также вызывает беспокойство, поскольку неизвестно, достаточно ли 1/6 g для поддержания здоровья человека в течение длительного времени. [41] Интерес к созданию лунной базы возрос в 21 веке как промежуточного этапа колонизации Марса, благодаря таким предложениям, как Лунная деревня для исследовательских, горнодобывающих и торговых объектов с постоянным жильем. [42]
Ряд государственных космических агентств, таких как Россия (2014 г.), [ нужна ссылка ] Китай (2012 г.) [43] [ нужны обновления ] и [ когда? ] США [44] периодически обнародовали планы строительства первого лунного аванпоста .
Глава Европейского космического агентства (ЕКА) Ян Вернер предложил [ когда? ] сотрудничество между странами и компаниями в области лунных возможностей, концепция, известная как «Лунная деревня» . [45]
В директиве от декабря 2017 года администрация Трампа поручила НАСА включить лунную миссию на пути к другим пунктам назначения за пределами околоземной орбиты (BEO). [46] [45]
В интервью в мае 2018 года генеральный директор Blue Origin Джефф Безос отметил, что Blue Origin построит и запустит лунный посадочный модуль Blue Moon самостоятельно, при частном финансировании , но что они построили бы его намного быстрее и достигли бы большего, если бы это было сделано в мае 2018 года. партнерство с существующими государственными космическими агентствами. Безос особо упомянул направление НАСА в декабре 2017 года и концепции ЕКА «Лунная деревня» . [45]
Другая околоземная возможность - это стабильные точки Лагранжа Земля-Луна L 4 и L 5 , в этой точке космическая колония может плавать бесконечно. Общество L5 было основано для содействия заселению путем строительства космических станций в этих точках. Джерард К. О'Нил предположил в 1974 году, что точка L 5 , в частности, может вместить несколько тысяч плавучих колоний и позволит легко перемещаться к колониям и обратно из-за небольшого эффективного потенциала в этой точке. [47]
Многие планеты Солнечной системы рассматривались для колонизации и терраформирования . Основными кандидатами на колонизацию внутренней части Солнечной системы являются Марс [48] и Венера . [49] Другие возможные кандидаты на колонизацию включают Луну [50] и даже Меркурий . [51]
Когда-то Меркурий считался телом с обедненным летучими веществами, как Луна, но теперь известно, что Меркурий богат летучими веществами, причем на удивление богаче летучими веществами, чем любое другое земное тело во внутренней части Солнечной системы. [52] Планета также получает в шесть с половиной раз больше солнечного потока, чем система Земля/Луна, [53] что делает солнечную энергию очень эффективным источником энергии; его можно было бы использовать с помощью орбитальных солнечных батарей и направить на поверхность или экспортировать на другие планеты. [54]
Геолог Стивен Джиллетт предположил в 1996 году, что это может сделать Меркурий идеальным местом для строительства и запуска космических кораблей с солнечными парусами , которые могут запускаться в виде сложенных «кусков» массовым двигателем с поверхности Меркурия. Оказавшись в космосе, солнечные паруса развернутся. Солнечную энергию для двигателя массы должно быть легко добыть, а тяга солнечных парусов возле Меркурия будет в 6,5 раз больше, чем у Земли. Это может сделать Меркурий идеальным местом для приобретения материалов, полезных для создания оборудования для отправки на Венеру (и терраформирования). На Меркурии или рядом с ним также можно построить огромные солнечные коллекторы для производства энергии для крупномасштабной инженерной деятельности, такой как световые паруса с помощью лазера к близлежащим звездным системам. [55]
Поскольку у Меркурия практически нет наклона оси, дно кратера возле его полюсов лежит в вечной тьме и никогда не видит Солнца. Они действуют как холодные ловушки , удерживая летучие вещества на протяжении геологических периодов. Подсчитано, что полюса Меркурия содержат 10 14 –10 15 кг воды, вероятно, покрытой примерно 5,65×10 9 м 3 углеводородов. Это сделало бы возможным сельское хозяйство. Было высказано предположение, что можно было бы вывести сорта растений, которые бы использовали преимущества высокой интенсивности света и длинного дня Меркурия. Полюса не испытывают таких значительных изменений дня и ночи, как остальная часть Меркурия, что делает их лучшим местом на планете для создания колонии. [53]
Другой вариант — жить под землей, где колебания дня и ночи будут настолько смягчены, что температура останется примерно постоянной. Есть указания на то, что на Меркурии есть лавовые трубки , как на Луне и Марсе, которые подходили бы для этой цели. [54] Подземная температура в кольце вокруг полюсов Меркурия может достигать даже комнатной температуры на Земле, 22±1 °C; и это достигается на глубинах, начиная всего лишь примерно с 0,7 м. Наличие летучих веществ и обилие энергии побудили Александра Болонкина и Джеймса Шиффлетта считать Меркурий более предпочтительным для колонизации, чем Марс. [53] [56]
Тем не менее, третий вариант может заключаться в постоянном движении, чтобы оставаться на ночной стороне, поскольку 176-дневный цикл дня и ночи Меркурия означает, что терминатор движется очень медленно. [54]
Поскольку Меркурий очень плотный, его поверхностная гравитация равна 0,38 g, как и у Марса, хотя это и меньшая планета. [53] К этому было бы легче приспособиться, чем к лунной гравитации (0,16g), но все же есть преимущества в отношении более низкой скорости отрыва от планеты. [54] Близость Меркурия дает ему преимущества перед астероидами и внешними планетами, а его низкий синодический период означает, что окна запуска с Земли на Меркурий происходят чаще, чем с Земли на Венеру или Марс. [54]
С другой стороны, колония Меркурия потребует значительной защиты от радиации и солнечных вспышек, а поскольку на Меркурии нет воздуха, декомпрессия и экстремальные температуры будут постоянными рисками. [54]
Условия поверхности Венеры чрезвычайно враждебны для человеческой жизни: средняя температура поверхности составляет 464 °C (достаточно горячая, чтобы расплавить свинец), а среднее давление на поверхности в 92 раза превышает атмосферное давление Земли, что примерно эквивалентно глубине одного километра под земными океанами. [57] (Существуют некоторые вариации; из-за высоты пик Максвелла Монтеса имеет температуру всего 380 °C и давление 45 бар, что делает его самым прохладным и наименее герметичным местом на поверхности Венеры. [58] [59] Есть также несколько горячих точек с температурой около 700 °C.) Солнечная энергия недоступна на поверхности из-за постоянной облачности, а атмосфера из углекислого газа ядовита. [60]
Однако верхняя атмосфера Венеры имеет гораздо более похожие на земные условия и предлагается советскими учеными как вероятное место колонизации, по крайней мере, с 1971 года. [61] На высоте чуть более 50 км (верхние облака) атмосферное давление примерно равно давлению на поверхности Земли, а температура колеблется в пределах 0–50 °C. Присутствуют летучие элементы, необходимые для жизни (водород, углерод, азот, кислород и сера), а над облаками в изобилии солнечная энергия. Создание давления не потребуется; люди могли даже безопасно выходить за пределы среды обитания, имея запас кислорода и одежду для защиты от капель серной кислоты. Джеффри Лэндис отметил, что пригодный для дыхания воздух является подъемным газом в атмосфере Венеры: кубический метр воздуха поднял бы полкилограмма, а аэростат, наполненный кислородом и азотом, размером с город на Венере, был бы в состоянии поднять масса города. Это предполагает, что плавучие города-аэростаты станут методом колонизации Венеры. Отсутствие разницы давления снаружи и внутри означает, что есть достаточно времени для устранения нарушений среды обитания. Площадь территории чуть более чем в три раза превышает площадь Земли, поэтому места хватит даже для миллиарда таких городов. [60] На этой высоте атмосфера обеспечивает достаточную радиационную защиту, а гравитации Венеры в 0,90 г, вероятно, достаточно, чтобы предотвратить негативное воздействие микрогравитации на здоровье. [60]
День на Венере на поверхности очень длинный, но атмосфера вращается намного быстрее, чем планета (феномен, называемый суперротацией ), поэтому в плавучей среде обитания день будет длиться всего около ста часов. Лэндис выгодно сравнивает это с полярными днями и ночами на Земле, которые гораздо длиннее. Плавающая среда обитания в более высоких широтах Венеры будет приближаться к нормальному 24-часовому циклу. Добыча на поверхности откроет доступ к важным промышленным металлам, и доступ к ней можно будет получить с помощью самолетов, воздушных шаров или фуллереновых кабелей, способных выдерживать высокие температуры. Чтобы избежать проблемы, связанной с движением среды обитания относительно ее добывающих устройств, среда обитания может опускаться в нижние слои атмосферы: в этом регионе более жарко, но Лэндис утверждает, что среда обитания большого размера будет иметь достаточную теплоемкость , чтобы не иметь проблем с кратковременное пребывание при более высоких температурах. [60]
Колонизация Венеры была предметом многих произведений научной фантастики еще до появления космических полетов и до сих пор обсуждается как с художественной, так и с научной точки зрения. Предложения по Венере сосредоточены на колониях, плавающих в верхних слоях средней атмосферы [62] и на терраформировании .
Гипотетическая колонизация Марса вызвала интерес со стороны государственных космических агентств и частных корпораций, а также широко освещалась в научной фантастике, кино и искусстве. Самый последний [ когда? Обязательства по исследованию постоянных поселений включают обязательства государственных космических агентств — НАСА , ЕКА , Роскосмоса , ISRO и CNSA — и частных организаций — SpaceX , Lockheed Martin и Boeing . [ нужна цитата ]
В поясе астероидов имеется около 10 18 метрических тонн доступного материала – в десять тысяч раз больше, чем доступно на околоземных астероидах [63] – но он распределен тонко, поскольку покрывает обширную область космоса. Самый крупный астероид — Церера , диаметр которого составляет около 940 км, что достаточно велико, чтобы считаться карликовой планетой . Следующие два по величине — Паллада и Веста , обе около 520 км в диаметре. Беспилотные корабли снабжения должны быть практичными при небольшом технологическом прогрессе, даже пересекая 500 миллионов километров космоса. Колонисты были бы очень заинтересованы в том, чтобы их астероид не столкнулся с Землей или каким-либо другим телом значительной массы, но им было бы крайне трудно переместить астероид любого размера . Орбиты Земли и большинства астероидов очень далеки друг от друга с точки зрения дельта-v, а астероидные тела обладают огромным импульсом . Возможно, на астероидах можно будет установить ракеты или двигатели массы, чтобы направить их путь по безопасному курсу.
На Церере есть легкодоступная вода, аммиак и метан, важные для выживания, топлива и, возможно, терраформирования Марса и Венеры. Колония могла быть основана на поверхности кратера или под землей. [64] Однако даже Церера выдерживает лишь небольшую поверхностную гравитацию в 0,03g, чего недостаточно, чтобы предотвратить негативные эффекты микрогравитации (хотя это действительно облегчает транспортировку на Цереру и обратно). Таким образом, потребуется либо медицинское лечение, либо искусственная гравитация. Кроме того, колонизация главного пояса астероидов, вероятно, потребует наличия инфраструктуры на Луне и Марсе. [64]
Некоторые предполагают, что Церера может выступать в качестве основной базы или центра для добычи полезных ископаемых на астероидах. [64] Однако Джеффри А. Лэндис отметил, что пояс астероидов — плохое место для базы по добыче астероидов, если планируется эксплуатировать более одного астероида: астероиды расположены не близко друг к другу, и два астероида выбираются на расстоянии случайные, вполне вероятно, окажутся по разные стороны от Солнца друг от друга. Он предполагает, что было бы лучше построить такую базу на внутренней планете, такой как Венера: внутренние планеты имеют более высокие орбитальные скорости, что сокращает время перехода к любому конкретному астероиду и быстрее вращается вокруг Солнца, так что окна запуска для астероид более частый (меньший синодический период ). Таким образом, Венера по времени полета ближе к астероидам, чем Земля или Марс. Время перехода для путешествий Венера-Церера и Венера-Веста составляет всего 1,15 и 0,95 года соответственно по траекториям с минимальной энергией, что короче даже чем Земля-Церера и Земля-Веста - 1,29 и 1,08 года соответственно. [60] Энтони Тейлор, Джонатан К. Макдауэлл и Мартин Элвис предполагают, что спутник Марса Фобос является центром добычи полезных ископаемых в поясе астероидов: главный пояс гораздо более доступен с марсианской орбиты, чем с низкой околоземной орбиты с точки зрения дельта-v , Луна представляет собой большую платформу и массу для защиты от радиации, и она находится недалеко от поверхности Марса. Следовательно, база на Фобосе для добычи полезных ископаемых на астероидах экономически работает рука об руку с поселениями на Марсе. [63]
Человеческие миссии на внешние планеты должны будут прибыть быстро из-за воздействия космической радиации и микрогравитации на пути. [65] В 2012 году Томас Б. Кервик написал, что расстояние до внешних планет сделало их исследование человеком на данный момент непрактичным, отметив, что время путешествия туда и обратно на Марс оценивается в два года и что максимальное сближение Юпитера с Землей находится более чем в десять раз дальше, чем точка ближайшего сближения Марса с Землей. Однако он отметил, что ситуация может измениться благодаря «значительному прогрессу в конструкции космических кораблей». [66] Ядерно-тепловые или ядерно-электрические двигатели были предложены как способ совершить путешествие к Юпитеру за разумное время. [67] Другой возможностью могут быть плазменные магнитные паруса , технология, которая уже предлагалась для быстрой отправки зонда к Юпитеру. [68] Холод также будет фактором, требующим надежного источника тепловой энергии для скафандров и баз. [66] Большинство крупных спутников внешних планет содержат водяной лед , жидкую воду и органические соединения, которые могут быть полезны для поддержания человеческой жизни. [69] [70]
Роберт Зубрин предложил Сатурн, Уран и Нептун в качестве выгодных мест для колонизации, поскольку их атмосфера является хорошим источником термоядерного топлива, такого как дейтерий и гелий-3 . Зубрин предположил, что Сатурн будет самым важным и ценным, поскольку он находится ближе всего и имеет отличную спутниковую систему. Высокая гравитация Юпитера затрудняет извлечение газов из его атмосферы, а сильный радиационный пояс затрудняет развитие его системы. [71] С другой стороны, термоядерная энергия еще не достигнута, а термоядерную энергию из гелия-3 достичь труднее, чем обычный дейтерий-тритиевый синтез . [72] Джеффри Ван Клив, Карл Гриллмайр и Марк Ханна вместо этого сосредоточились на Уране, потому что дельта-v, необходимая для доставки гелия-3 из атмосферы на орбиту, вдвое меньше, чем необходимо для Юпитера, и потому что атмосфера Урана в пять раз богаче. в гелии, чем у Сатурна. [73]
Галилеевы спутники Юпитера (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто) и Титан Сатурна — единственные спутники, гравитация которых сравнима с земной Луной. Луна имеет гравитацию 0,17 г; Ио, 0,18 г; Европа, 0,13 г; Ганимед, 0,15 г; Каллисто, 0,13 г; и Титан, 0,14г. Тритон Нептуна имеет примерно половину лунной гравитации (0,08g); другие круглые спутники дают еще меньше (начиная с Титании и Оберона Урана с массой около 0,04g). [66]
Система Юпитера в целом имеет определенные недостатки для колонизации, включая глубокий гравитационный колодец . Магнитосфера Юпитера бомбардирует спутники Юпитера интенсивным ионизирующим излучением [77], доставляя около 36 Зв в сутки неэкранированным колонистам на Ио и около 5,40 Зв в сутки на Европе . Воздействие примерно 0,75 Зв в течение нескольких дней достаточно, чтобы вызвать радиационное отравление , а воздействие около 5 Зв в течение нескольких дней приводит к летальному исходу. [78]
Сам Юпитер, как и другие газовые гиганты, имеет и другие недостатки. Доступной поверхности для приземления нет, а легкая водородная атмосфера не обеспечит хорошую плавучесть для какой-либо воздушной среды обитания, как это было предложено для Венеры.
Уровни радиации на Ио и Европе экстремальны, достаточны, чтобы убить неэкранированных людей за земные сутки. [79] Таким образом, только Каллисто и, возможно, Ганимед могли разумно поддерживать человеческую колонию. Каллисто вращается за пределами радиационного пояса Юпитера. [66] Низкие широты Ганимеда частично защищены магнитным полем Луны, хотя и недостаточно, чтобы полностью исключить необходимость радиационной защиты. В обоих есть доступная вода, силикатная порода и металлы, которые можно добывать и использовать для строительства. [66]
Хотя вулканизм и приливное нагревание Ио представляют собой ценные ресурсы, их эксплуатация, вероятно, нецелесообразна. [66] Европа богата водой (ожидается, что ее подземный океан будет содержать в два раза больше воды, чем все океаны Земли вместе взятые) [67] и, вероятно, кислородом, но металлы и минералы придется импортировать. Если на Европе существует инопланетная микробная жизнь, иммунная система человека может не защититься от нее. Однако достаточная радиационная защита может сделать Европу интересным местом для исследовательской базы. [66] В 1997 году частный проект «Артемида» разработал план колонизации Европы, включающий поверхностные иглу в качестве баз для бурения льда и исследования океана под ним, а также предполагающий, что люди могут жить в «воздушных карманах» в слое льда. [67] Ганимед [67] и Каллисто, как ожидается, также будут иметь внутренние океаны. [80] Возможно, удастся построить наземную базу, которая будет производить топливо для дальнейшего исследования Солнечной системы.
В 2003 году НАСА провело исследование под названием HOPE (Революционные концепции исследования внешней планеты человеком), касающееся будущего исследования Солнечной системы. [81] Целью была выбрана Каллисто из-за ее удаленности от Юпитера и, следовательно, из-за вредного излучения планеты. Возможно, будет возможно построить наземную базу, которая будет производить топливо для дальнейшего исследования Солнечной системы. По оценкам HOPE, время полета туда и обратно для миссии с экипажем составит около 2–5 лет, предполагая значительный прогресс в двигательных технологиях. [66]
Ио не идеален для колонизации из-за своей враждебной среды. Луна находится под воздействием сильных приливных сил, вызывающих высокую вулканическую активность. Сильный радиационный пояс Юпитера затмевает Ио, доставляя на Луну 36 Зв в день. Луна также очень сухая. Ио — наименее идеальное место для колонизации четырех галилеевых спутников. Несмотря на это, ее вулканы могут стать энергетическими ресурсами для других лун, которые лучше подходят для колонизации.
Проект «Артемида» предложил план колонизации Европы . [82] [83] Ученые жили в иглу и бурили ледяную корку Европы, исследуя любой подповерхностный океан. В докладе также обсуждается использование воздушных карманов для проживания людей.
Ганимед — самый большой спутник Солнечной системы. Ганимед — единственный спутник с магнитосферой , хотя и затмеваемый магнитным полем Юпитера . Из-за этого магнитного поля Ганимед является одним из двух спутников Юпитера, на поверхности которых возможно заселение, поскольку он получает около 0,08 Зв радиации в день. Ганимед может быть терраформирован. [76]
В 2006 году Обсерватория Кека объявила, что двойной троян Юпитера 617 Патрокл и, возможно, многие другие трояны Юпитера, вероятно, состоят из водяного льда со слоем пыли. Это говорит о том, что добыча воды и других летучих веществ в этом регионе и их транспортировка в другие места Солнечной системы, возможно, через предлагаемую Межпланетную транспортную сеть , может оказаться осуществимой в не столь отдаленном будущем. Это могло бы сделать колонизацию Луны , Меркурия и астероидов главного пояса более практичной.
У Сатурна есть семь спутников, достаточно больших, чтобы быть круглыми : в порядке возрастания расстояния от Сатурна это Мимас , Энцелад , Тефия , Диона , Рея , Титан и Япет . Титан — самый большой и единственный с лунной гравитацией: это единственная луна в Солнечной системе, имеющая плотную атмосферу и богатая углеродосодержащими соединениями, что позволяет предположить, что он является объектом колонизации. [79] На Титане есть водяной лед и большие океаны метана. [84] Роберт Зубрин определил, что Титан обладает обилием всех элементов, необходимых для поддержания жизни, что делает Титан, пожалуй, самым выгодным местом во внешней Солнечной системе для колонизации. [79]
Небольшой спутник Энцелад также представляет интерес, поскольку имеет подземный океан, который отделен от поверхности всего десятками метров льда на южном полюсе, по сравнению с километрами льда, отделяющими океан от поверхности на Европе. Там присутствуют летучие и органические соединения, а высокая для ледяного мира плотность Луны (1,6 г/см 3 ) указывает на то, что ее ядро богато силикатами. [71]
Радиационный пояс Сатурна намного слабее, чем у Юпитера, поэтому радиация здесь не имеет большого значения. Диона, Рея, Титан и Япет вращаются за пределами радиационного пояса, и толстая атмосфера Титана могла бы адекватно защитить от космического излучения. [71]
Роберт Зубрин определил Сатурн , Уран и Нептун как « Персидский залив Солнечной системы» как крупнейшие источники дейтерия и гелия-3, способствующие развитию термоядерной экономики, причем Сатурн является самым важным и самым ценным из трех, из-за его относительная близость, низкая радиация и большая система спутников. [85] С другой стороны, планетолог Джон Льюис в своей книге 1997 года Mining the Sky настаивает на том, что Уран является наиболее вероятным местом для добычи гелия-3 из-за его значительно более мелкого гравитационного колодца, что облегчает нагруженному космическому кораблю-заправщику добычу гелия-3. высунул себя наружу. Кроме того, Уран — ледяной гигант , что, вероятно, облегчит выделение гелия из атмосферы.
Зубрин определил, что Титан обладает обилием всех элементов, необходимых для поддержания жизни, что делает Титан, пожалуй, самым выгодным местом во внешней Солнечной системе для колонизации. Он сказал: «В определенном смысле Титан является самым гостеприимным внеземным миром в Солнечной системе для человеческой колонизации». [79] Широко публикуемый эксперт по терраформированию Кристофер Маккей также является соавтором исследования зонда «Гюйгенс» , который приземлился на Титане в январе 2005 года.
Поверхность Титана в основном не имеет кратеров, поэтому можно сделать вывод, что она очень молодая и активная и, вероятно, состоит в основном из водяного льда и озер жидких углеводородов (метана/этана) в его полярных регионах. Хотя температура криогенная (95 К), она должна быть в состоянии поддерживать базу, но необходимо больше информации о поверхности Титана и деятельности на ней. Плотная атмосфера и погодные условия, такие как потенциальные ливневые паводки, также являются факторами, которые следует учитывать.
9 марта 2006 года космический зонд НАСА «Кассини» обнаружил возможные доказательства наличия жидкой воды на Энцеладе . [86] Согласно этой статье, «очаги с жидкой водой могут находиться на глубине не более десятков метров от поверхности». Эти выводы были подтверждены в 2014 году НАСА. Это означает, что жидкую воду можно было бы собирать гораздо проще и безопаснее на Энцеладе, чем, например, на Европе (см. выше). Открытие воды, особенно жидкой, обычно делает небесное тело гораздо более вероятным кандидатом на колонизацию. Альтернативной моделью деятельности Энцелада является разложение клатратов метана и воды – процесс, требующий более низких температур, чем извержения жидкой воды. Более высокая плотность Энцелада указывает на то, что силикатное ядро большего размера, чем в среднем на Сатурне, могло бы поставлять материалы для базовых операций.
Фримен Дайсон предположил, что через несколько столетий человеческая цивилизация переместится в пояс Койпера . [87] [88] От сотен миллиардов до триллионов кометоподобных тел, богатых льдом, существуют за пределами орбиты Нептуна, в поясе Койпера, а также во Внутреннем и Внешнем облаке Оорта. Они могут содержать все ингредиенты для жизни (водяной лед, аммиак и соединения, богатые углеродом), включая значительные количества дейтерия и гелия-3. После предложения Дайсона количество известных транснептуновых объектов значительно возросло.
Колонисты могли бы жить в ледяной коре или мантии карликовой планеты, используя термоядерное или геотермальное тепло и добывая летучие вещества и минералы из мягкого льда или жидкого внутреннего океана. Учитывая небольшую гравитацию и, как следствие, более низкое давление в ледяной мантии или внутреннем океане, колонизация внешней поверхности скалистого ядра может дать колонистам наибольшее количество минеральных и летучих ресурсов, а также защитить их от холода. [ нужна цитата ] Поверхностные среды обитания или купола являются еще одной возможностью, поскольку уровни фоновой радиации, вероятно, будут низкими. [ нужна цитата ]
Были также предложения разместить роботизированные аэростаты в верхних слоях атмосферы газовых планет-гигантов Солнечной системы для исследования и, возможно, добычи гелия-3 , который может иметь очень высокую ценность на единицу массы в качестве термоядерного топлива. [89] [73]
Поскольку Уран имеет самую низкую скорость убегания из четырех газовых гигантов, его предложили использовать в качестве места добычи гелия-3 . [73] Если окажется необходимым наблюдение человека за роботизированной деятельностью, базой может послужить один из естественных спутников Урана .
Предполагается, что один из спутников Нептуна может быть использован для колонизации. Поверхность Тритона демонстрирует признаки обширной геологической активности, которая предполагает наличие подземного океана, возможно, состоящего из аммиака и воды. [90] Если бы технологии продвинулись до такой степени, что использование такой геотермальной энергии стало бы возможным, это могло бы сделать возможной колонизацию криогенного мира, такого как Тритон, дополненного энергией ядерного синтеза .
За пределами Солнечной системы существует до нескольких сотен миллиардов потенциальных звезд, которые могут стать объектами колонизации. Основная трудность — огромные расстояния до других звезд: примерно в сто тысяч раз дальше, чем планеты Солнечной системы. Это означает, что потребуется некоторая комбинация очень высокой скорости (некоторый более чем дробный процент скорости света ) или времени путешествия, продолжающегося столетия или тысячелетия. Эти скорости намного превосходят возможности современных двигательных установок космических кораблей.
Технология космической колонизации в принципе могла бы позволить человечеству расширяться на высоких, но субрелятивистских скоростях, существенно меньших скорости света, c . Межзвездный колониальный корабль будет похож на космическую среду обитания, но с добавлением крупных двигательных возможностей и независимого производства энергии.
Гипотетические концепции звездолетов , предложенные как учеными, так и в научной фантастике, включают:
Вышеупомянутые концепции кажутся ограниченными высокими, но все же субрелятивистскими скоростями из-за фундаментальных соображений энергии и реакционной массы, и все они повлекут за собой время полета, которое может быть достигнуто с помощью технологии космической колонизации, что позволяет создавать автономные среды обитания со сроком службы от десятилетий до столетий. . Тем не менее, межзвездное расширение человечества со средней скоростью даже 0,1% от c позволило бы заселить всю Галактику менее чем за половину галактического орбитального периода Солнца, составляющего ~ 240 000 000 лет, что сопоставимо с временными масштабами других галактических процессов. Таким образом, даже если межзвездные путешествия на скоростях, близких к релятивистским, никогда не будут осуществимы (что невозможно определить в настоящее время), развитие космической колонизации может позволить человечеству выйти за пределы Солнечной системы, не требуя технологических достижений, которые пока невозможно разумно предвидеть. Это может значительно повысить шансы на выживание разумной жизни в космических масштабах времени, учитывая множество широко известных природных и антропогенных опасностей.
Если человечество действительно получит доступ к большому количеству энергии, сравнимому с массой-энергией целых планет, в конечном итоге может стать возможным построить двигатели Алькубьерре . Это один из немногих методов сверхсветовых путешествий, которые возможны при современной физике. Однако вполне вероятно, что такое устройство никогда не сможет существовать из-за возникших фундаментальных проблем. Подробнее об этом см. « Трудности изготовления и использования привода Алькубьерре ».
Расстояния между галактиками примерно в миллион раз больше, чем между звездами, и поэтому межгалактическая колонизация потребует путешествий продолжительностью в миллионы лет с использованием специальных самоподдерживающихся методов. [91] [92] [93]
Космическая деятельность юридически основана на Договоре о космосе , главном международном договоре. Но космическое право превратилось в более широкое правовое поле, которое включает в себя другие международные соглашения, такие как значительно менее ратифицированный Договор о Луне , а также различные национальные законы.
В статье первой Договора о космосе установлены основные последствия космической деятельности: «Исследование и использование космического пространства, включая Луну и другие небесные тела, осуществляются на благо и в интересах всех стран, независимо от их степени экономического или научного развития и будет достоянием всего человечества».
И продолжил во второй статье, заявив: «Космическое пространство, включая Луну и другие небесные тела, не подлежит национальному присвоению на основании заявления о суверенитете, посредством использования или оккупации или любыми другими средствами». [94]
Развитие международного космического права во многом вращалось вокруг определения космического пространства как общего наследия человечества . Великая хартия космоса, представленная Уильямом А. Хайманом в 1966 году, определила космическое пространство не как terra nullius , а как res communis , что впоследствии повлияло на работу Комитета ООН по использованию космического пространства в мирных целях . [95] [96]
Основным аргументом в пользу колонизации космоса является долгосрочное выживание человеческой цивилизации и земной жизни. [98] Разрабатывая альтернативные места за пределами Земли, виды планеты, включая людей, могли бы выжить в случае природных или техногенных катастроф на нашей собственной планете . [99]
Дважды физик-теоретик и космолог Стивен Хокинг выступал за колонизацию космоса как средство спасения человечества. В 2001 году Хокинг предсказал, что человечество вымрет в течение следующей тысячи лет, если не удастся создать колонии в космосе. [100] В 2010 году он заявил, что человечество стоит перед двумя вариантами: либо мы колонизируем космос в течение следующих двухсот лет, либо мы столкнёмся с долгосрочной перспективой вымирания . [101]
В 2005 году тогдашний администратор НАСА Майкл Гриффин назвал колонизацию космоса конечной целью текущих программ космических полетов, заявив:
... цель состоит не только в научных исследованиях ... она также в расширении ареала обитания человека за пределы Земли в Солнечную систему по мере нашего продвижения во времени ... В долгосрочной перспективе вид, обитающий на одной планете, будет не выжить... Если мы, люди, хотим выжить в течение сотен тысяч миллионов лет, мы должны в конечном итоге заселить другие планеты. Сегодня технологии таковы, что это едва ли возможно. Мы находимся в зачаточном состоянии. ... Я говорю об этом однажды, я не знаю, когда именно этот день, но людей, живущих за пределами Земли, будет больше, чем на ней. Вполне возможно, что на Луне живут люди. У нас могут быть люди, живущие на спутниках Юпитера и других планет. У нас могут быть люди, создающие среду обитания на астероидах... Я знаю, что люди колонизируют Солнечную систему и однажды выйдут за ее пределы. [102]
Луис Дж. Халле, бывший сотрудник Государственного департамента США , написал в журнале Foreignaffs (лето 1980 г.), что колонизация космоса защитит человечество в случае глобальной ядерной войны . [103] Физик Пол Дэвис также поддерживает точку зрения, что, если планетарная катастрофа угрожает выживанию человеческого вида на Земле, самодостаточная колония может «обратно колонизировать» Землю и восстановить человеческую цивилизацию . Писатель и журналист Уильям Э. Берроуз и биохимик Роберт Шапиро предложили частный проект « Альянс по спасению цивилизации » с целью создания внеземной « резервной копии » человеческой цивилизации. [104]
Основываясь на своем принципе Коперника , Дж. Ричард Готт подсчитал, что человеческая раса сможет просуществовать еще 7,8 миллиона лет, но вряд ли когда-либо колонизирует другие планеты. Однако он выразил надежду, что ошибется, поскольку «колонизация других миров — наш лучший шанс подстраховаться и улучшить перспективы выживания нашего вида». [105]
В теоретическом исследовании 2019 года группа исследователей задумалась о долгосрочной траектории развития человеческой цивилизации. [106] Утверждается, что из-за конечности Земли, а также ограниченной продолжительности существования Солнечной системы , выживание человечества в далеком будущем, скорее всего, потребует обширной космической колонизации. [106] : 8, 22f Эта «астрономическая траектория» человечества, как ее называют, может произойти в четыре этапа: тела вдали от Земли – и для начала позволили оставаться зависимыми от поддержки с Земли. На втором этапе эти колонии могли бы постепенно стать самодостаточными, что позволит им выжить, если или когда материнская цивилизация на Земле потерпит неудачу или умрет. Третий шаг: колонии могли бы самостоятельно развивать и расширять свое жилье на своих космических станциях или небесных телах, например, посредством терраформирования . На четвертом этапе колонии смогут самовоспроизводиться и основывать новые колонии дальше в космосе — процесс, который затем может повториться и продолжаться с экспоненциальной скоростью по всему космосу. Однако эта астрономическая траектория не может быть продолжительной, поскольку она, скорее всего, будет прервана и в конечном итоге пойдет на убыль из-за истощения ресурсов или обострения конкуренции между различными человеческими фракциями, что приведет к сценарию «звездных войн». [106] : 23–25
Ресурсы космоса, как материальные, так и энергетические, огромны. Одна только Солнечная система , по разным оценкам, обладает достаточным количеством материала и энергии, чтобы поддерживать от нескольких тысяч до более чем миллиарда раз больше нынешнего населения Земли, в основном за счет самого Солнца. [107] [108] [109]
Добыча полезных ископаемых на астероидах также станет ключевым игроком в колонизации космоса. Воду и материалы для создания конструкций и защиты можно легко найти на астероидах. Вместо пополнения запасов на Земле необходимо создавать горнодобывающие и заправочные станции на астероидах, чтобы облегчить космические путешествия. [110] Оптическая добыча — это термин, который НАСА использует для описания добычи материалов из астероидов. НАСА полагает, что использование топлива, полученного из астероидов, для исследования Луны, Марса и за его пределами позволит сэкономить 100 миллиардов долларов. Если финансирование и технологии появятся раньше, чем предполагалось, добыча полезных ископаемых на астероидах может стать возможной в течение десятилетия. [111]
Хотя некоторые предметы, отвечающие вышеуказанным требованиям к инфраструктуре, уже могут быть легко произведены на Земле и, следовательно, не будут иметь большой ценности в качестве предметов торговли (кислород, вода, руды цветных металлов, силикаты и т. д.), другие дорогостоящие предметы более распространены, более легко производятся, имеют более высокое качество или могут быть произведены только в космосе. Это обеспечит (в долгосрочной перспективе) очень высокую отдачу от первоначальных инвестиций в космическую инфраструктуру. [112]
Некоторые из этих дорогостоящих товаров включают драгоценные металлы, [113] [114] драгоценные камни, [115] электроэнергию, [116] солнечные элементы, [117] шарикоподшипники, [117] полупроводники, [117] и фармацевтические препараты. [117]
Добыча и извлечение металлов из небольшого астероида размером 3554 Амона или (6178) 1986 DA , небольших околоземных астероидов, будет в 30 раз больше металла, чем люди добыли за всю историю. Металлический астероид такого размера стоил бы примерно 20 триллионов долларов США по рыночным ценам 2001 года [118].
Основными препятствиями для коммерческой эксплуатации этих ресурсов являются очень высокая стоимость первоначальных инвестиций, [119] очень длительный период, необходимый для получения ожидаемого дохода от этих инвестиций ( Проект Эрос планирует 50-летнюю разработку), [120] и тот факт, что предприятие никогда раньше не осуществлялось, - высокорисковый характер инвестиций.
Экспансия людей и технологический прогресс обычно приводят к той или иной форме опустошения окружающей среды и уничтожению экосистем и сопровождающей их дикой природы . В прошлом расширение часто происходило за счет перемещения многих коренных народов , в результате чего обращение с этими народами варьировалось от посягательств до геноцида. Поскольку в космосе нет известной жизни, это не обязательно должно быть следствием, как отмечают некоторые сторонники космических поселений. [121] [122] Однако на некоторых телах Солнечной системы существует потенциал существования существующих местных форм жизни, и поэтому негативные последствия космической колонизации нельзя сбрасывать со счетов. [123]
Контраргументы утверждают, что изменение только местоположения, но не логики эксплуатации, не создаст более устойчивого будущего. [124]
Аргументом в пользу космической колонизации является смягчение предполагаемых последствий перенаселения Земли , таких как истощение ресурсов . [125] Если бы ресурсы космоса были открыты для использования и были построены жизнеспособные среды обитания, поддерживающие жизнь, Земля больше не определяла бы ограничения роста. Хотя многие ресурсы Земли невозобновляемы, внепланетные колонии могли бы удовлетворить большую часть потребностей планеты в ресурсах. При наличии внеземных ресурсов спрос на земные снизится. [126] Среди сторонников этой идеи Стивен Хокинг [127] и Джерард К. О'Нил . [32]
Другие, в том числе космолог Карл Саган и писатели-фантасты Артур Кларк [128] и Айзек Азимов [129] утверждали, что отправка любого избыточного населения в космос не является жизнеспособным решением проблемы человеческого перенаселения . По словам Кларка, «битву за население необходимо вести или выиграть здесь, на Земле». [128] Проблема для этих авторов заключается не в нехватке ресурсов в космосе (как показано в таких книгах, как « Mining the Sky » [130] ), а в физической непрактичности отправки огромного количества людей в космос для «решения» проблемы перенаселения на Земле. .
Сторонники космической колонизации ссылаются на предполагаемое врожденное человеческое стремление к исследованиям и открытиям и называют это качеством, лежащим в основе прогресса и процветания цивилизаций. [131] [132]
Ник Бостром утверждал, что с утилитарной точки зрения колонизация космоса должна быть главной целью, поскольку она позволит очень большому населению жить в течение очень длительного периода времени (возможно, миллиарды лет), что принесет огромное количество полезности. или счастье). [133] Он утверждает, что более важно снизить экзистенциальные риски для увеличения вероятности возможной колонизации, чем ускорить технологическое развитие, чтобы космическая колонизация могла произойти раньше. В своей статье он предполагает, что созданные жизни будут иметь положительную этическую ценность, несмотря на проблему страданий .
В интервью 2001 года Фримену Дайсону, Дж. Ричарду Готту и Сиду Гольдштейну их спросили, почему некоторым людям следует жить в космосе. [11] Их ответы были:
Биотическая этика — это отрасль этики, которая ценит саму жизнь. Для биотической этики и ее распространения на космос как панбиотической этики целью человека является обеспечение и распространение жизни, а также использование космоса для максимизации жизни.
При колонизации внешней части Солнечной системы возникнет множество проблем. К ним относятся:
Колонизация космоса рассматривалась как решение проблемы человеческого перенаселения еще в 1758 году [134] и была указана как одна из причин, по которой Стивен Хокинг продолжил исследование космоса. [135] Критики, однако, отмечают, что замедление темпов роста населения с 1980-х годов снизило риск перенаселения. [134]
Критики также утверждают, что затраты на коммерческую деятельность в космосе слишком высоки, чтобы приносить прибыль по сравнению с земными отраслями промышленности, и, следовательно, в обозримом будущем вряд ли произойдет значительная эксплуатация космических ресурсов. [136]
Другие возражения включают опасения, что предстоящая колонизация и превращение космоса в товар, вероятно, усилит интересы и без того могущественных, включая крупные экономические и военные институты, например, крупные финансовые институты, крупные аэрокосмические компании и военно -промышленный комплекс , что приведет к новых войн , а также усугублять уже существовавшую эксплуатацию рабочих и ресурсов , экономическое неравенство , бедность , социальное разделение и маргинализацию , деградацию окружающей среды и другие пагубные процессы или институты. [7] [8] [9]
Дополнительные проблемы включают создание культуры, в которой люди больше не рассматриваются как люди, а скорее как материальные активы. Вопросы человеческого достоинства , морали , философии , культуры , биоэтики и угрозы со стороны лидеров, страдающих манией величия в этих новых «обществах», — все это необходимо будет решить, чтобы колонизация космоса могла удовлетворить психологические и социальные потребности людей, живущих в изолированных колониях. . [137]
В качестве альтернативы или дополнения к будущему человечества многие писатели-фантасты сосредоточили внимание на сфере «внутреннего космоса», то есть компьютерном исследовании человеческого разума и человеческого сознания – возможно, на пути к развитию. Матрешка Мозг . [138]
Роботизированные космические корабли предлагаются в качестве альтернативы, позволяющей получить многие из тех же научных преимуществ без ограниченной продолжительности миссии и высокой стоимости жизнеобеспечения и обратного транспорта, характерных для пилотируемых миссий. [139]
Следствием парадокса Ферми — «никто другой этого не делает» [140] — является аргумент, согласно которому, поскольку не существует доказательств существования технологии инопланетной колонизации , статистически маловероятно, что мы сами сможем использовать тот же уровень технологий. [141]
Колонизация космоса обсуждалась как постколониальное [95] продолжение империализма и колониализма , [145] [146] [147] [148] призывающее к деколонизации вместо колонизации. [149] [150] Критики утверждают, что нынешние политико-правовые режимы и их философские основы дают преимущество империалистическому освоению космоса [148] и что ключевыми лицами, принимающими решения в космической колонизации, часто являются богатые элиты, связанные с частными корпорациями, и что космическая колонизация в первую очередь будет интересна своим сверстникам, а не обычным гражданам. [151] [152] Кроме того, утверждается, что существует необходимость инклюзивного [153] и демократического участия и реализации любых исследований космоса, инфраструктуры или жилья. [154] [155] По мнению эксперта по космическому праву Майкла Доджа, существующее космическое право , такое как Договор о космосе , гарантирует доступ к космосу, но не обеспечивает социальную инклюзивность и не регулирует деятельность негосударственных субъектов. [149]
В частности, повествование о « Новых границах » подвергалось критике как необдуманное продолжение поселенческого колониализма и явной судьбы , продолжающее повествование об исследованиях как основополагающее для предполагаемой человеческой природы . [156] [157] [146] [151] [147] Джун Юн считает колонизацию космоса решением выживания человечества и глобальных проблем, таких как загрязнение окружающей среды, империалистическим решением; [158] другие определили космос как новую зону жертв колониализма. [159]
Натали Б. Тревино утверждает, что не колониализм, а колониальность будет перенесена в космос, если о ней не отразятся. [160] [161]
В частности, пропаганда территориальной колонизации Марса в противовес обитанию в атмосферном пространстве Венеры была названа сурфацизмом , [162] [163] — концепцией, похожей на поверхностный шовинизм Томаса Голда .
В более общем плане космическая инфраструктура, такая как обсерватории Мауна-Кеа, также подвергалась критике и протестам как колониальная. [164] Гвианский космический центр также был местом антиколониальных протестов, связывающих колонизацию как проблему на Земле и в космосе. [95]
Что касается сценария первого контакта с инопланетянами , утверждалось, что использование колониального языка поставит под угрозу такие первые впечатления и встречи. [149]
Более того, космические полеты в целом и космическое право в частности подвергались критике как постколониальный проект, поскольку они основаны на колониальном наследии и не способствуют совместному использованию доступа к космосу и его преимуществам, слишком часто позволяя использовать космические полеты для поддержания колониализма и империализма. , больше всего на Земле. [95]
Роботизированные космические корабли, отправляющиеся на Марс, должны быть стерилизованы, чтобы на внешней стороне корабля было не более 300 000 спор — и более тщательно стерилизовать, если они контактируют с «особыми регионами», содержащими воду, или могут загрязнить эксперименты по обнаружению жизни или саму планету. [165] [166]
Невозможно стерилизовать человеческие миссии до такого уровня, поскольку люди обычно являются хозяевами сотен триллионов микроорганизмов тысяч видов человеческого микробиома , и их невозможно удалить, сохранив при этом жизнь человека. Сдерживание кажется единственным вариантом, но это серьезная проблема в случае жесткой посадки (т.е. крушения). [167] Было проведено несколько планетарных семинаров по этому вопросу, но окончательных указаний относительно дальнейших действий пока нет. [168] Люди-исследователи также могут непреднамеренно загрязнить Землю, если они вернутся на планету с внеземными микроорганизмами. [169]
Здоровье людей, которые могут участвовать в проекте колонизации, будет подвергнуто повышенному физическому, психическому и эмоциональному риску. НАСА узнало, что без гравитации кости теряют минералы , вызывая остеопороз . [170] Плотность костей может снижаться на 1% в месяц, [171] что может привести к большему риску переломов, связанных с остеопорозом, в более позднем возрасте. Смещение жидкости к голове может вызвать проблемы со зрением. [172] НАСА обнаружило, что изоляция в закрытых помещениях на борту Международной космической станции приводит к депрессии , нарушениям сна и уменьшению личного взаимодействия, вероятно, из-за ограниченного пространства, а также монотонности и скуки длительного космического полета. [171] [173] Циркадный ритм также может быть подвержен воздействию космической жизни из-за воздействия на сон нарушения времени заката и восхода солнца. [174] Это может привести к истощению, а также к другим проблемам со сном, таким как бессонница , что может снизить их продуктивность и привести к расстройствам психического здоровья. [174] Высокоэнергетическое излучение представляет собой риск для здоровья, с которым могут столкнуться колонизаторы, поскольку радиация в глубоком космосе более смертельна, чем та, с которой астронавты сталкиваются сейчас на низкой околоземной орбите. Металлическая защита космических аппаратов защищает только от 25-30% космической радиации, в результате чего колонизаторы, возможно, подвергаются воздействию остальных 70% радиации и ее краткосрочных и долгосрочных осложнений для здоровья. [175]
Строительство колоний в космосе потребует доступа к воде, пище, космосу, людям, строительным материалам, энергии, транспорту, коммуникациям , жизнеобеспечению , моделируемой гравитации , радиационной защите и капиталовложениям. Вполне вероятно, что колонии будут расположены вблизи необходимых физических ресурсов. Практика космической архитектуры стремится превратить космический полет из героического испытания человеческой выносливости в нормальное явление в рамках комфортного опыта. Как и в случае с другими усилиями по открытию границ, капиталовложения, необходимые для колонизации космоса, вероятно, поступят от правительств, [176] - аргумент, выдвинутый Джоном Хикманом [177] и Нилом де Грассом Тайсоном . [178]
В космических поселениях система жизнеобеспечения должна перерабатывать или импортировать все питательные вещества, не «выходя из строя». Ближайшим наземным аналогом космического жизнеобеспечения, возможно, является атомная подводная лодка . Атомные подводные лодки используют механические системы жизнеобеспечения, чтобы поддерживать людей в течение нескольких месяцев без всплытия, и эта же базовая технология, предположительно, может быть использована для использования в космосе. Однако атомные подводные лодки работают по «открытому циклу» — извлекают кислород из морской воды и обычно сбрасывают углекислый газ за борт, хотя они перерабатывают имеющийся кислород. [179] Другой часто предлагаемой системой жизнеобеспечения является закрытая экологическая система, такая как Биосфера 2 . [180]
Хотя существует множество рисков для физического, психического и эмоционального здоровья будущих колонизаторов и первопроходцев, были предложены решения для устранения этих проблем. Mars500 , HI-SEAS и SMART-OP представляют собой попытки помочь уменьшить последствия одиночества и изоляции в течение длительных периодов времени. Поддержание контактов с членами семьи, празднование праздников и сохранение культурной самобытности — все это способствовало минимизации ухудшения психического здоровья. [181] В разработке также находятся инструменты для здоровья, которые помогут астронавтам уменьшить беспокойство, а также полезные советы по уменьшению распространения микробов и бактерий в закрытой среде. [182] Радиационный риск для астронавтов можно снизить за счет частого мониторинга и сосредоточения работы вдали от защиты шаттла. [175] Будущие космические агентства также смогут гарантировать, что каждый колонизатор будет иметь обязательное количество ежедневных упражнений для предотвращения деградации мышц. [175]
Космические лучи и солнечные вспышки создают в космосе смертоносную радиационную обстановку. На орбитах некоторых планет с магнитосферой (включая Землю) пояса Ван Аллена затрудняют жизнь над атмосферой. Чтобы защитить жизнь, поселения должны быть окружены достаточной массой, чтобы поглотить большую часть поступающей радиации, если только не будут разработаны магнитные или плазменные радиационные щиты. [183] В случае с поясами Ван Аллена их можно осушать с помощью орбитальных тросов [184] или радиоволн. [185]
Пассивная защита массой в четыре метрических тонны на квадратный метр площади поверхности снизит дозу радиации до нескольких мЗв или меньше в год, что значительно ниже уровня в некоторых населенных районах с высоким естественным фоном на Земле. [186] Это могут быть остатки материала (шлака) от переработки лунного грунта и астероидов в кислород, металлы и другие полезные материалы. Однако это представляет собой серьезное препятствие для маневрирования кораблей такого массивного размера (мобильные космические корабли с наибольшей вероятностью будут использовать менее массивную активную защиту). [183] Инерция потребовала бы мощных двигателей, чтобы начать или остановить вращение, или электродвигателей, чтобы вращать две массивные части судна в противоположных направлениях. Защитный материал может быть неподвижным вокруг вращающейся внутренней части.
Монотонность и одиночество, вызванные длительным космическим полетом, могут сделать астронавтов подверженными лихорадке или психотическим срывам. Более того, недостаток сна, усталость и перегрузка на работе могут повлиять на способность космонавта хорошо работать в такой среде, как космос, где каждое действие имеет решающее значение. [187]
Грубо говоря, космическую колонизацию можно назвать возможной, когда необходимые методы космической колонизации станут достаточно дешевыми (например, доступ в космос с помощью более дешевых систем запуска), чтобы покрыть совокупные средства, собранные для этой цели, в дополнение к предполагаемой прибыли от коммерческого использования. пространства . [ нужна цитата ]
Несмотря на то, что с учетом традиционных затрат на запуск не существует ближайших перспектив получения больших сумм денег, необходимых для колонизации космоса, [188] существует некоторая перспектива радикального сокращения затрат на запуск в 2010-х годах, что, следовательно, снизит стоимость любого запуска. усилия в этом направлении. При объявленной цене в 56,5 миллионов долларов США за запуск полезной нагрузки до 13 150 кг (28 990 фунтов) [189] на низкую околоземную орбиту ракеты SpaceX Falcon 9 уже являются «самыми дешевыми в отрасли». [190] Достижения, разрабатываемые в настоящее время в рамках программы разработки многоразовых систем запуска SpaceX, позволяющие использовать многоразовые ракеты Falcon 9, «могут снизить цену на порядок, что приведет к увеличению количества космических предприятий, что, в свою очередь, снизит стоимость доступа к пространство еще дальше за счет эффекта масштаба». [190] Если SpaceX добьется успеха в разработке технологии многоразового использования, ожидается, что это «окажет серьезное влияние на стоимость доступа в космос» и изменит все более конкурентный рынок услуг космических запусков. [191]
Президентская комиссия по реализации политики США в области космических исследований предложила учредить поощрительную премию , возможно, правительством, за достижение космической колонизации, например, предложив премию первой организации, которая отправит людей на Луну и обеспечит их поддержание. на определенный период, прежде чем они вернутся на Землю. [192]
Эксперты спорят о возможном использовании денег и валют в обществах, которые будут созданы в космосе. Квазиуниверсальная межгалактическая деноминация, или QUID, представляет собой физическую валюту, изготовленную из пригодного для использования в космосе полимера ПТФЭ для межпланетных путешественников. QUID был разработан для компании по обмену валюты Travelex учеными из Британского национального космического центра и Университета Лестера. [193]
Другие возможности включают включение криптовалюты в качестве основной формы валюты, как предложил Илон Маск . [194]
Колонии на Луне, Марсе, астероидах или богатой металлами планете Меркурий могли бы добывать местные материалы. На Луне не хватает летучих веществ , таких как аргон , гелий и соединения углерода , водорода и азота . Импактор LCROSS был нацелен на кратер Кабеус, который был выбран из-за высокой концентрации воды на Луне. Вырвался шлейф материала, в котором было обнаружено немного воды. Главный ученый миссии Энтони Колапрет подсчитал, что кратер Кабеус содержит материал с содержанием воды 1% или, возможно, больше. [195] Водяной лед также должен находиться и в других постоянно затененных кратерах вблизи лунных полюсов. Хотя гелий присутствует только в низких концентрациях на Луне, где он откладывается в реголит солнечным ветром, по оценкам, повсюду существует около миллиона тонн He-3. [196] Он также содержит промышленно значимый кислород , кремний и такие металлы, как железо , алюминий и титан .
Запуск материалов с Земли обходится дорого, поэтому объемные материалы для колоний могут поступать с Луны, околоземного объекта (НОО), Фобоса или Деймоса . Преимущества использования таких источников включают: более низкую силу гравитации, отсутствие атмосферного сопротивления грузовых судов и отсутствие ущерба для биосферы. Многие ОСЗ содержат значительное количество металлов. Под более сухой внешней корой (очень похожей на горючий сланец ) некоторые другие ОСЗ представляют собой неактивные кометы, которые включают миллиарды тонн водяного льда и углеводородов керогена , а также некоторые соединения азота. [197]
Считается, что расположенные дальше троянские астероиды Юпитера богаты водяным льдом и другими летучими веществами. [198]
Почти наверняка потребуется переработка некоторых видов сырья.
Солнечная энергия на орбите обильна, надежна и сегодня широко используется для питания спутников. В свободном космосе нет ночи, нет облаков или атмосферы, блокирующих солнечный свет. Интенсивность света подчиняется закону обратных квадратов . Таким образом, солнечная энергия, доступная на расстоянии d от Солнца, равна E = 1367/ d 2 Вт/м 2 , где d измеряется в астрономических единицах (а.е.), а 1367 Вт/м 2 — это энергия, доступная на расстоянии орбиты Земли от Солнца. Солнце, 1 а.е. [199]
В невесомости и космическом вакууме высоких температур для промышленных процессов можно легко достичь в солнечных печах с огромными параболическими отражателями из металлической фольги с очень легкими опорными конструкциями. Плоские зеркала, отражающие солнечный свет вокруг радиационных щитов в жилые помещения (чтобы избежать прямого доступа космических лучей или для создания впечатления, что изображение Солнца движется по их «небу») или на посевы, еще легче и их проще построить.
Для удовлетворения потребностей поселенцев в электроэнергии потребуются большие массивы солнечных фотоэлектрических элементов или тепловые электростанции. В развитых частях Земли потребление электроэнергии может составлять в среднем 1 киловатт на человека (или примерно 10 мегаватт-часов на человека в год). [200] Эти электростанции могут располагаться на небольшом расстоянии от основных сооружений, если для передачи энергии используются провода. мощность или гораздо дальше с помощью беспроводной передачи энергии .
Ожидалось, что основным экспортным продуктом первоначальных проектов космических поселений станут большие спутники солнечной энергии (SPS), которые будут использовать беспроводную передачу энергии ( микроволновые лучи с фазовой синхронизацией или лазеры, излучающие длины волн, которые специальные солнечные элементы преобразуют с высокой эффективностью) для передачи энергии в нужные места. на Земле или в колонии на Луне или в других местах космоса. Для мест на Земле этот метод получения энергии чрезвычайно безопасен: с нулевыми выбросами и гораздо меньшей площадью земли, необходимой на ватт, чем для обычных солнечных панелей. Как только эти спутники будут построены в основном из материалов, полученных из Луны или астероидов, цена на электроэнергию СЭС может быть ниже, чем на энергию из ископаемого топлива или ядерной энергии; их замена будет иметь значительные преимущества, такие как устранение выбросов парниковых газов и ядерных отходов при производстве электроэнергии. [201]
Беспроводная передача солнечной энергии с Земли на Луну и обратно также является идеей, предложенной в интересах колонизации космоса и энергетических ресурсов. Физику доктору Дэвиду Крисвеллу, работавшему в НАСА во время миссий «Аполлон», пришла в голову идея использовать энергетические лучи для передачи энергии из космоса. Эти лучи, микроволны с длиной волны около 12 см, будут почти нетронуты, проходя через атмосферу. Они также могут быть нацелены на промышленные районы, чтобы держаться подальше от людей и животных. [202] Это позволит использовать более безопасные и надежные методы передачи солнечной энергии.
В 2008 году ученым удалось отправить микроволновый сигнал мощностью 20 Вт с горы на острове Мауи на остров Гавайи. [203] С тех пор JAXA и Mitsubishi объединились в проекте стоимостью 21 миллиард долларов по выводу на орбиту спутников, которые могли бы генерировать до 1 гигаватта энергии. [204] Это следующие достижения, которые предпринимаются сегодня, чтобы обеспечить беспроводную передачу энергии для солнечной энергии в космосе.
Однако ценность энергии SPS, передаваемой по беспроводной сети в другие места в космосе, обычно будет намного выше, чем на Землю. В противном случае средства производства электроэнергии должны быть включены в эти проекты и платить за это тяжелые затраты на запуск на Землю. Таким образом, помимо предлагаемых демонстрационных проектов по доставке электроэнергии на Землю, [205] первоочередным приоритетом для электроэнергии СЭС, вероятно, будут места в космосе, такие как спутники связи, склады топлива или «орбитальные буксиры», перемещающие грузы и пассажиров между низкими слоями Земли. орбита (LEO) и другие орбиты, такие как геостационарная орбита (GEO), лунная орбита или высокоэксцентричная околоземная орбита (HEEO). [206] : 132 Система также будет полагаться на спутники и приемные станции на Земле для преобразования энергии в электричество. Благодаря этому энергия может легко передаваться с дневной стороны на ночную, а это означает, что электроэнергия надежна 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. [207]
Ядерную энергетику иногда предлагают для колоний, расположенных на Луне или Марсе, поскольку поставки солнечной энергии в этих местах слишком прерывисты; на Луне бывают ночи продолжительностью две земные недели. На Марсе есть ночи, относительно высокая гравитация и атмосфера с сильными пылевыми бурями, которые закрывают солнечные панели и разрушают их. Кроме того, большее расстояние Марса от Солнца (1,52 астрономических единиц, а.е.) означает, что на Марсе доступна только 1/1,52 2 или около 43% солнечной энергии по сравнению с земной орбитой. [208] Другим методом будет беспроводная передача энергии лунным или марсианским колониям со спутников солнечной энергии (СЭС), как описано выше; трудности с выработкой электроэнергии в этих местах делают относительные преимущества ИЭС здесь намного большими, чем для энергии, передаваемой в места на Земле. Чтобы также иметь возможность удовлетворить потребности лунной базы и энергии для жизнеобеспечения, технического обслуживания, связи и исследований, в первых колониях будет использоваться сочетание ядерной и солнечной энергии. [202]
Для производства солнечной тепловой и ядерной энергии в безвоздушной среде, такой как Луна и космос, и, в меньшей степени, в очень тонкой марсианской атмосфере, одной из основных трудностей является рассеивание неизбежно выделяемого тепла . Для этого необходимы довольно большие площади радиаторов.
Космическое производство может обеспечить самовоспроизводство. Некоторые считают это конечной целью, поскольку это позволит экспоненциально увеличить количество колоний, одновременно устраняя затраты и зависимость от Земли. [209] Можно утверждать, что создание такой колонии станет первым актом самовоспроизведения Земли . [210] Промежуточные цели включают колонии, которые ожидают только информации с Земли (наука, инженерия, развлечения), и колонии, которым просто требуется периодическое снабжение легкими объектами, такими как интегральные схемы , лекарства, генетический материал и инструменты.
В 2002 году антрополог Джон Х. Мур подсчитал [211] , что население в 150–180 человек позволит стабильному обществу существовать в течение 60–80 поколений, что эквивалентно 2000 годам.
Предполагая, что путешествие продлится 6300 лет, астрофизик Фредерик Марин и физик элементарных частиц Камилла Белуффи подсчитали, что минимальная жизнеспособная популяция для корабля поколения, который достигнет Проксимы Центавра, будет составлять 98 поселенцев в начале миссии (затем команда будет размножаться, пока не достигнет стабильное население в несколько сотен поселенцев на корабле). [212] [213]
В 2020 году Жан-Марк Салотти предложил метод определения минимального количества поселенцев, необходимого для выживания во внеземном мире. Он основан на сравнении времени, необходимого для выполнения всех действий, и рабочего времени всех человеческих ресурсов. Для Марса потребуется 110 человек. [214]
Несколько частных компаний объявили о планах колонизации Марса . Среди предпринимателей, призывающих к колонизации космоса, — Илон Маск , Деннис Тито и Бас Лансдорп . [215] [216]
К организациям, которые способствуют колонизации космоса, относятся:
Многие космические агентства строят на Земле «испытательные стенды», которые представляют собой объекты для тестирования передовых систем жизнеобеспечения, но они предназначены для длительных полетов человека в космос , а не для постоянной колонизации.
Хотя установленные космические среды обитания являются стандартным элементом научно-фантастических рассказов, художественные произведения, исследующие социальные или практические темы заселения и заселения обитаемого мира, встречаются гораздо реже. [ нужна цитата ]
Мы гуманны и рыцарственны; мы не хотим порабощать другие расы, мы просто хотим завещать им наши ценности и взамен перенять их наследие. Мы считаем себя Рыцарями Священного Контакта. Это очередная ложь. Мы ищем только Человека. Нам не нужны другие миры. Нам нужны зеркала. (§6:72)
В 2022 году Рудольф Херцог и Вернер Херцог представили углубленный документальный фильм с Люцианной Валкович под названием « Последний выход: Космос ». [227]
Роберт Зубрин
заявил, что единственное слово, которого он избегает, — это «колония», предпочитая «поселение», потому что первое «путает вопрос с империализмом».
{{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь ) ; черновая версия полного документа доступна на сервере технических отчетов НАСА (по состоянию на 16 мая 2012 г.){{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)То, что однажды человечество столкнется с каким-то событием уровня вымирания , столь же неизбежно, как и законы физики . . . . [Мы] сталкиваемся с угрозами, [которые включают] глобальное потепление . . . микробы-оружие . . . наступление нового ледникового периода . . . вероятность того, что супервулкан под Йеллоустонским национальным парком может пробудиться от долгого сна. . . [и] падение другого метеорита или кометы . . . . [от одного из] нескольких тысяч ОСЗ (околоземных объектов) , пересекающих орбиту Земли. . . . . Жизнь слишком драгоценна, чтобы ее можно было разместить на одной планете. . . . Возможно, наша судьба – стать многопланетным видом, живущим среди звезд .
Мы являемся биологическим видом, имеющим циркадный ритм, и если у вас нет надлежащего освещения для поддержания этого
хронобиологического режима
, это может создать серьезные проблемы для членов экипажа.
«Тогда мы можем сделать вывод, что в соответствии с параметрами, использованными для этого моделирования, для 6300-летнего космического путешествия нескольких поколений к Проксиме Центавра b необходима минимальная команда из 98 поселенцев», — говорят Марин и Белуффи.
{{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )