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Ein Gewächshaus auf einer anderen Welt bauen: Wo können wir uns in unserem Sonnensystem paraterraformieren?

Ein Gewächshaus auf einer anderen Welt bauen: Wo können wir uns in unserem Sonnensystem paraterraformieren?

Es gibt heute keinen Mangel an Träumern, die glauben, dass die Menschheit den Raum erforschen kann, will oder muss und eine menschliche Präsenz unter den Sternen aufbauen kann. Für einige geht es darum, unser wahres Schicksal zu erfüllen und uns dort im Universum wiederzufinden.

Für andere dreht sich alles um den Wunsch nach neuen Grenzen, neuen Horizonten und neuen Herausforderungen. Wenn die Menschheit die Erde verlässt und zu anderen Planeten und Himmelskörpern wandert, kehrt sie zu ihren Wurzeln zurück und macht aus neuen Ländern ein Zuhause, wie es unsere Vorfahren vor Hunderttausenden von Jahren getan haben.

Und für andere ist es immer noch eine Frage des Überlebens. Einerseits ist es sinnvoll, nicht alle Eier im selben Korb zu halten. Auf der anderen Seite gibt es zahlreiche Hinweise darauf, dass Menschen auf der Erde nicht auf unbestimmte Zeit überleben werden.

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Ob es das Ergebnis eines katastrophalen Ereignisses (wie eines Asteroideneinschlags), eines anthropogenen Klimawandels oder unserer gut dokumentierten Fähigkeit ist, uns selbst zu zerstören, viele glauben, dass die Menschheit aussterben wird, wenn sie den Raum nicht kolonisiert.

Dies ist natürlich mit einigen ernsthaften Herausforderungen verbunden. Im Moment ist es immer noch kostspielig, Nutzlasten und Besatzungen in den Weltraum zu bringen, ganz zu schweigen davon, Robotersonden an andere Planeten zu senden. Noch teurer wäre es, Menschen zu entsenden, um andere Planeten zu kolonisieren.

Abgesehen davon, dass wir nur dorthin gelangen, gibt es auch viele langfristige Probleme, die angegangen werden müssten. Wie soll zum Beispiel von Menschen erwartet werden, dass sie auf unbestimmte Zeit auf Welten leben, die für das Leben, wie wir es kennen, unwirtlich sind?

Selbst wenn wir uns auf fortschrittliche Technologie verlassen und so autark wie möglich sein könnten, ist es sehr schwierig, in einer Umgebung zu leben, die ständig versucht, Sie zu töten!

Das Problem mit der langfristigen Besiedlung

Hier kommt die ökologische Technik ins Spiel. Die Theorie besagt, dass Menschen die lokale Umgebung auf einem Planeten oder Mond verändern könnten, um eine gastfreundliche Atmosphäre und einen Lebenszyklus zu schaffen, die eine langfristige Besiedlung ermöglichen würden.

Dieser Prozess wird, wenn er auf planetarischer Ebene durchgeführt wird, als "Terraforming" bezeichnet. Ein solcher Prozess könnte jedoch Tausende von Jahren dauern und würde eine beispiellose Menge an Ressourcen, technologischen Fortschritten, Arbeitskräften und einem generationenübergreifenden Engagement erfordern.

Darüber hinaus gibt es nur bestimmte Stellen im Sonnensystem, die möglicherweise terraformiert werden können. Es gibt wirklich keine plausiblen Mittel, um Körper in unserem Sonnensystem zu terraformieren.

Aber was ist mit der Umwandlung nur eines Teils eines Planeten, eines Mondes oder eines großen Asteroiden? Könnten wir nicht einfach eine kleine Ecke davon verändern und einen Garten und eine atmungsaktive Atmosphäre schaffen, in der es nur Eis, Stein, Staub und Vakuum gibt, anstatt zu versuchen, die Ökologie einer ganzen Welt zu verändern?

Wäre dies ausreichend, um langfristige menschliche Siedlungen im gesamten Sonnensystem zu errichten?

Definition

Die Grundidee, auch als "Welthaus" -Konzept bekannt, besteht darin, ein Gehege um einen bestimmten Teil eines Planeten zu bauen und die Umgebung darin zu verändern. Dieses Konzept wurde ursprünglich vom britischen Mathematiker Richard L.S. Talyor in einer Studie von 1992, "Paraterraforming - Das Welthauskonzept".

Mit dieser Methode könnten Abschnitte eines Planeten, die ansonsten unwirtlich sind oder nicht als Ganzes terraformiert werden können, für die menschliche Besiedlung geeignet gemacht werden. Es wäre besonders nützlich auf Planeten oder Monden, die wenig bis gar keine Atmosphäre hatten und auf denen ein Großteil der Oberfläche tödlichen Hitze- und Strahlungswerten ausgesetzt ist.

Einige Schlüsselbeispiele sind Merkur und der Mond, zwei Himmelskörper, die eine sehr schwache Atmosphäre haben und von intensiven Mengen an Sonnen- und kosmischer Strahlung bombardiert werden.

Während diese Orte möglicherweise nicht "grün" gemacht werden konnten, konnten an bestimmten Orten geschlossene Kolonien geschaffen werden. Diese Kolonien könnten möglicherweise über genügend Ressourcen verfügen, damit Tausende (oder sogar Hunderttausende) Menschen dort leben können.

Das Shell-Weltkonzept

Bei größerer Betrachtung gibt es auch das Konzept, ganze Planeten mit derselben Grundidee zu terraformieren. Diese Idee wurde erstmals 2009 von Kenneth Roy - einem Ingenieur des US-Energieministeriums - in einem mit dem Journal of British Interplanetary Sciences.

Betitelt "Muschelwelten - Ein Ansatz zur Terraformierung von Monden, kleinen Planeten und Plutoiden"In diesem Artikel wurde die theoretische Möglichkeit untersucht, einen Planeten mit einer großen" Hülle "zu umhüllen und seine Atmosphäre so zu halten, dass langfristige Veränderungen Wurzeln schlagen können.

Granaten könnten auch verwendet werden, um einen ganzen Planeten ohne Atmosphäre einzuschließen, was es den Ingenieuren ermöglichen würde, langsam eine zu erzeugen, indem sie atmosphärische Gase abbauen oder einpumpen. Die Hülle würde sicherstellen, dass die Atmosphäre erhalten bleibt, bis die Ingenieure den Prozess abgeschlossen haben.

Dieser Vorschlag entspricht jedoch eher dem Konzept der "Megastrukturen" als dem Paraterraforming. Die Anzahl der Materialien, die Technologie und die Zeit, in der eine solche technische Leistung es unerreichbar machen würde.

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Eine Paraterraforming in kleinem Maßstab, bei der ein Stück bewohnbares Gelände von der Größe einer Stadt oder eines ländlichen Bezirks eingeschlossen werden müsste, könnte jedoch im Bereich der Möglichkeiten liegen. Wir sollten nicht erwarten, dass so etwas bald passiert, aber wir können es für die nicht allzu ferne Zukunft planen.

Wie würden wir das machen, fragen Sie? Unter Verwendung der aktuellen Technologie oder von Technologien, die voraussichtlich in nicht allzu ferner Zukunft verfügbar sein werden, stehen eine Reihe von Optionen zur Verfügung.

Paraterraforming-Methoden

Wenn es darum geht, Orte jenseits der Erde zu kolonisieren, lautet der Name des Spiels Nachhaltigkeit und Selbstversorgung. Um dies zu erreichen, untersuchen die NASA und andere Weltraumagenturen eine Reihe von Technologien und Methoden.

Eine davon ist die als additive Fertigung bekannte Technologie (z. B. 3D-Druck). In den letzten Jahren wurde dieses Konzept untersucht, um möglicherweise Basen auf dem Mond, dem Mars und darüber hinaus zu errichten.

Eine andere Methode, die als ein Muss für die Abwicklung außerhalb der Welt angesehen wird, ist die In-Situ-Ressourcennutzung (In-Situ Resource Utilization, ISRU). Bei diesem Prozess werden lokale Ressourcen verwendet, um alles herzustellen, von Baumaterialien und Energie bis hin zu atmungsaktiver Luft und Trinkwasser.

"Da sich die Erforschung des menschlichen Weltraums zu längeren Reisen weiter von unserem Heimatplaneten entfernt, wird ISRU immer wichtiger. Nachschubmissionen sind teuer, und wenn Astronautencrews unabhängiger von der Erde werden, wird eine nachhaltige Erforschung rentabler. Für Reisen im Weltraum wie auf der Erde Wir brauchen praktische und erschwingliche Wege, um Ressourcen auf dem Weg zu nutzen, anstatt alles mitzunehmen, was wir für nötig halten. Zukünftige Astronauten werden die Fähigkeit benötigen, weltraumgestützte Ressourcen zu sammeln und in atmungsaktive Luft umzuwandeln, Wasser zum Trinken, Hygiene und Pflanzenwachstum, Raketentreibstoffe, Baumaterialien und mehr. Missionsfähigkeiten und Nettowert werden sich vervielfachen, wenn nützliche Produkte aus außerirdischen Ressourcen hergestellt werden können. "

Es wird vermutet, dass mithilfe von 3D-Druck und ISRU geschlossene Siedlungen vor Ort gebaut werden könnten, ohne dass viele vorgefertigte Teile oder Baumaterialien importiert werden müssen. Nach ihrer Fertigstellung könnten sie auch ein gewisses Maß an Selbstversorgung erreichen, was einen großen Beitrag zur Gewährleistung der Nachhaltigkeit leisten könnte.

Aber wie bei allen Dingen in Immobilien ist das größte Problem die Lage. Wenn wir Siedlungen auf anderen Planeten, Monden und Körpern bauen wollen, müssen die Stützpunkte zugänglich sein, einen ausreichenden Schutz gegen Strahlung und extreme Bedingungen bieten und nicht zu weit von Ressourcen- und Energiequellen entfernt sein.

Eine Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, diese Siedlungen an Orten zu errichten, die natürlichen Schutz vor Strahlung bieten und außerdem ressourcenreich sind. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, z. B. den Bau von Siedlungen unter der Oberfläche.

Ein weiterer Schutz vor Gefahren wie Strahlung besteht darin, Gehäuse aus strahlenbeständigem Material zu bauen. Zum Beispiel könnte die Grundstruktur einer Siedlung aus Regolithen lokaler Herkunft (lose Ablagerungen, die festes Gestein bedecken) bestehen.

Alternativ könnte dies durch ein als "Sintern" bekanntes Verfahren erfolgen, bei dem Regolith mit Mikrowellen oder Lasern beschossen wird, um eine geschmolzene Keramik zu erzeugen. Dies könnte dann mithilfe von 3D-Druckrobotern geändert werden, um das Fundament, die Außenwände und den Aufbau der Siedlung zu bilden.

Es besteht auch die Möglichkeit der Verwendung einer magnetischen Abschirmung. Dieses Konzept wurde vom Bauingenieur Marco Peroni am 2018 SPACE and Astronautics Forum and Exposition des American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) vorgeschlagen.

Peronis Konzept beinhaltete eine modulare Basisarchitektur, bei der hexagonal geformte Einheiten in einer kugelförmigen Konfiguration unter einem torusförmigen Apparat zusammengefasst sind. Diese Vorrichtung würde aus elektrischen Hochspannungskabeln bestehen, die ein elektromagnetisches Feld zum Schutz vor Strahlung erzeugen.

Basierend auf Simulationen und Testmodellen stellten Peroni und seine Kollegen fest, dass das Gerät in der Lage sein würde, ein externes Magnetfeld von zu erzeugen 8 Mikroteslas (0,08 Gauß). Vorausgesetzt, das schützende Magnetfeld der Erde reicht von 25 bis 65 Mikroteslas (0,25 bis 0,65 Gauß)Dieser Apparat müsste weiter gestärkt werden, um die Sicherheit der Bewohner zu gewährleisten, befindet sich jedoch noch in einem frühen Entwicklungsstadium.

Dieser Vorschlag ähnelt in vielerlei Hinsicht dem Solenoid Moon-Base-Konzept, das Peroni auf dem AIAA Space and Astronautics Forum and Exposition 2017 vorgestellt hat. Dieses Konzept umfasste eine Mondbasis, die aus transparenten Kuppeln bestand, die von einer toroidförmigen Struktur aus Hochspannungskabeln umgeben waren.

Künstliche Magnetfelder würden neben der Abschirmung auch Lebensräume ermöglichen, die einen Blick auf die Umgebung bieten. Dies ist der Schlüssel zur Verhinderung von Klaustrophobie, Isolation und Kabinenfieber, die unweigerlich durch unterirdische Gehäuse oder solche mit undurchsichtigen Wänden verursacht werden können.

Es gibt auch zahlreiche Hinweise darauf, dass Pflanzen auf Mond- und Marsboden wachsen könnten.

Dazu gehören Studien, die von Astronauten an Bord der ISS durchgeführt wurden, das von der NASA finanzierte Prototype Lunar / Mars Greenhouse Project (PLMGP) und die gemeinsame Studie der NASA, der Universität für Technik und Technologie in Lima und des International Potato Center.

Es gab auch unabhängige Studien, wie sie von Ökologen an der Universität Wageningen und im Forschungszentrum durchgeführt wurden. Diese Experimente haben gezeigt, dass Erdpflanzen unter Verwendung von Mars- und Mondregolithen gezüchtet werden können, vorausgesetzt, dass ausreichende Bewässerung und organische Nährstoffe bereitgestellt werden.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Tatsache, dass diese Siedlungen geschlossene Systeme sein müssten. Luft, Wasser und andere Ressourcen müssen mit einem hohen Maß an Effizienz recycelt werden.

Dies würde zur Schaffung eines Mikroklimas führen, in dem Niederschläge auftreten, Sauerstoffgas erzeugt wird, Kohlendioxid aus der Luft gewaschen wird und Wasser auf natürliche Weise recycelt und gefiltert wird.

Der Rest könnte durch eine Kombination von Recyclingsystemen erledigt werden. Organische Abfälle und menschliche Abfälle könnten kompostiert und als Dünger verwendet werden, und andere Abfallarten könnten recycelt werden, um neue Werkzeuge und Waren zu schaffen.

Wo genau könnten diese geschlossenen Mikroklima-Kolonien entstehen?

Inneres Sonnensystem

Wie die Erde sind alle Planeten des inneren Sonnensystems felsig und terrestrisch. Mit Ausnahme der Venus könnten diese alle als potenzielle Standorte für zukünftige Kolonien ausreichen. Alle sind reich an Mineralien und möglicherweise an Wassereis, und einige haben sogar organische Moleküle. Sie haben auch ihren gerechten Anteil an Gefahren!

Merkur:

Es könnte Sie überraschen zu wissen, dass Merkur, der unserer Sonne am nächsten gelegene Planet und der zweitheißeste (hinter der Venus), tatsächlich ein brauchbarer Kandidat für die Kolonisierung ist. Sie sehen, während der Planet eine starke Menge an Wärme und Strahlung von der Sonne erhält, könnte eine gut positionierte Kolonie diese und andere Gefahren vermeiden.

Da Quecksilber beispielsweise eine schwache Exosphäre aufweist, wird die Wärme nicht von der der Sonne zugewandten Seite auf die dunkle Seite übertragen. Infolgedessen erreicht jede Seite, auf der Tageslicht herrscht, Temperaturen von bis zu 427 ° C (800 ° F) während die Nachtseite extreme Kälte erfährt (-173 ° C / -279 ° F).

Auch Merkur erfährt, was als bekannt ist 3:2 Orbitalresonanz. Dies bedeutet, dass der Planet drei Umdrehungen um seine Achse ausführt (jede dauert 58,6 Tage), um sich zweimal um die Sonne zu drehen (eine einzelne Umlaufbahn dauert 88 Tage). Kurz gesagt, Merkur erlebt alle zwei Jahre drei Sternentage.

Da sich der Planet jedoch schnell um die Sonne bewegt und sich langsam um seine Achse dreht, entspricht dies der tatsächlichen Länge eines ganzen Tages, dh der Zeit, die die Sonne benötigt, um an denselben Ort am Himmel zurückzukehren (auch bekannt als Sonnentag) ) - klappt zu grob 176 Erdentage.

Mit anderen Worten, ein einziger Tag auf Merkur dauert zwei Jahre. Merkurs sehr geringe axiale Neigung (0.034°) bedeutet, dass die überwiegende Mehrheit des empfangenen Sonnenlichts am Äquator absorbiert wird. In der Zwischenzeit sind die Polarregionen permanent beschattet und kalt genug, um Wassereis aufzunehmen.

Dies wurde 2012 von der MESSENGER-Sonde der NASA bestätigt, die Hinweise auf Wassereis und organische Moleküle in den Kratern der nördlichen Polarregion fand. Es gibt auch Spekulationen, dass der Südpol Eis in seinen permanent beschatteten Kratergebieten enthalten könnte, vielleicht sogar so viel wie 100 Milliarden bis 1 Billion Tonnen das wäre bis zu 20 m dick.

In diesen Regionen könnten Kuppeln auf den Kraterböden gebaut werden oder einen ganzen Krater bedecken. Einige mögliche Kandidaten sind die Krater Kandinsky, Prokofiev, Tolkien und Tryggvadottir, von denen angenommen wird, dass sie alle Vorräte an Wassereis haben.

Das Sonnenlicht könnte genutzt werden, indem Spiegel an den Rändern der Krater positioniert werden, um es in die gewölbten Gehäuse umzuleiten. Die Innentemperaturen würden allmählich ansteigen, das Wassereis würde schmelzen und der Boden könnte durch Kombination des Wassers und der organischen Moleküle mit Regolith vom Kraterboden hergestellt werden.

Pflanzen könnten auch gezüchtet werden, um Sauerstoff zu erzeugen, der in Kombination mit Stickstoffgas eine atmungsaktive Atmosphäre erzeugen würde. Die Region innerhalb des Biodoms würde zu einer lebenswerten Umgebung mit eigenem Wasserkreislauf und Kohlenstoffkreislauf.

Alternativ könnte Sauerstoffgas durch chemische Dissoziation erzeugt werden, wobei verdampftes Wassereis Sonnenstrahlung ausgesetzt wird, um Wasserstoffgas (das entlüftet oder aufgefangen und für Kraftstoff gespeichert werden kann) und Sauerstoffgas zu erzeugen.

Alternativ könnten Ingenieurteams die erforderlichen Gase in ein gewölbtes Gehäuse pumpen, bis der atmosphärische Druck im Inneren 100 Kilopascal (oder 1 bar) erreicht. Das Eis könnte dann nach Bedarf geerntet oder zum Trinken, zur Hygiene und zur Bewässerung gelagert werden.

Der Mond:

Als nächstgelegener Himmelskörper der Erde wäre die Besiedlung des Mondes im Vergleich zu anderen Körpern vergleichsweise einfach. In vielerlei Hinsicht birgt es die gleichen potenziellen Gefahren wie Quecksilber, und die Strategien für den Umgang mit ihnen sind weitgehend dieselben.

Für den Anfang hat der Mond eine extrem schwache Atmosphäre, die so dünn ist, dass er nur als Exosphäre eingestuft werden kann. Der Mond ist auch reich an Mineralien und potenziellen Ressourcen wie Helium-3 und Wassereis, aber spärlich in Bezug auf flüchtige Elemente, die für das Leben notwendig sind (d. H. Ammoniak, Methan, Kohlendioxid usw.).

Darüber hinaus erfährt die Mondoberfläche extreme Temperaturbereiche um die Äquatorregion. Je nachdem, ob ein Teil der Oberfläche direktem Sonnenlicht ausgesetzt ist oder nicht, variieren die Temperaturen zwischen einem Tiefstwert von -173 ° C (-280 ° F) zu einem Hoch von 127 ° C (260 ° F).

In den Polarregionen gehen die Temperaturen jedoch von einem Tiefstwert von -123 ° C (-189 ° F) zu einem Hoch von -43 ° C (-45 ° F). Während dies immer noch ausreicht, um die Antarktis im Vergleich mild erscheinen zu lassen, ist es ein viel engerer Bereich.

Darüber hinaus sind die Polarregionen wie Merkur permanent beschattet und haben Zugang zu Wasservorräten. Dies gilt insbesondere für das Südpol-Aitken-Becken, eine Kraterregion, in der mehrere Orbiter-Missionen Hinweise auf Wassereis gefunden haben.

An Orten wie dem berühmten Shackleton-Krater könnte ein geschlossenes Mikroklima geschaffen werden, indem eine Kuppel gebaut und Sonnenspiegel verwendet werden, um das Sonnenlicht hinein zu lenken. Daher könnte ein Wettersystem geschaffen werden, Pflanzen könnten dann gezüchtet werden und möglicherweise eine atmungsaktive Atmosphäre geschaffen werden.

Mars:

Der Mars ist ein weiteres beliebtes Ziel, wenn es um die Erforschung und Besiedlung des menschlichen Weltraums geht. Wie der Mond hat vieles davon mit seiner Nähe zur Erde und den Ähnlichkeiten zwischen ihm und unserem Planeten zu tun.

Alle 26 Monate befinden sich Erde und Mars am nächsten Punkt in ihren Umlaufbahnen. Dies ist als Opposition bekannt, bei der Mars und Sonne auf gegenüberliegenden Seiten des Himmels erscheinen. Dies schafft regelmäßige "Startfenster", um Kolonisten und Vorräte zu senden.

Außerdem dauert ein Mars-Tag 24 Stunden und 39 MinutenDies bedeutet, dass Pflanzen, Tiere und menschliche Kolonisten einen Tageszyklus (Tag / Nacht-Zyklus) genießen, der fast dem der Erde entspricht. Die vertikale Achse des Mars ist ebenfalls ähnlich wie die der Erde geneigt- 25.19°vs. 23.5° - was zu saisonalen Veränderungen im Verlauf einer Umlaufzeit führt.

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Wenn eine Hemisphäre auf die Sonne gerichtet ist, erlebt sie im Wesentlichen den Sommer, während die andere den Winter erlebt. Da ein Marsjahr jedoch ungefähr 687 Erdentage dauert (668,6 Mars-Tage), jede Jahreszeit dauert etwa doppelt so lange.

Der Mars erfährt auch Temperaturschwankungen, die denen der Erde ähnlich sind, obwohl sie insgesamt erheblich niedriger sind. Die durchschnittliche Oberflächentemperatur im Laufe eines Jahres beträgt -63 ° C (-81 ° F)von einem Tief von -143 ° C (-225 ° F) im Winter an den Polen und einem Hoch von 35 ° C (95 ° F) im Sommer mittags am Äquator entlang.

Aufgrund seiner dünnen Atmosphäre erreichen diese warmen Oberflächentemperaturen jedoch nicht viel mehr als den Boden. Und nachts kann die Temperatur so niedrig wie sein -73 ° C (-99 ° F). Da die Schwankungen in den mittleren Breiten jedoch viel weniger extrem sind, wäre dies wahrscheinlich der beste Ort, um eine Siedlung zu errichten.

Auf dem Mars gibt es auch reichlich Wassereis, das sich größtenteils in den polaren Eiskappen konzentriert. Verschiedene Studien haben jedoch gezeigt, dass erhebliche Mengen Wasser auch unter der Oberfläche eingeschlossen werden können. Dieses Wasser könnte von Kolonisten für alles extrahiert und verwendet werden, vom Trinken und Bewässern bis zur Abwasserentsorgung.

Aus diesem Grund ist der Mars für ISRU gut geeignet. In seinem Buch Der Fall für den MarsRobert Zubrin erklärte, wie Luft, Wasser und Treibstoff von zukünftigen Kolonisten vor Ort nur mit den im Marsboden und in der Marsatmosphäre verfügbaren Elementen hergestellt werden könnten.

Darüber hinaus wurden Experimente durchgeführt, die zeigen, wie Marsboden zu Ziegeln mit beträchtlicher Festigkeit eingebrannt werden kann. Diese könnten verwendet werden, um die Lebensräume und Strukturen herzustellen, in denen die Kolonisten leben würden. Experimente haben auch gezeigt, dass Erdpflanzen auf Marsboden wachsen können, die Sauerstoff produzieren und Kohlenstoff aus der Luft schrubben würden.

Leider gibt es immer noch das Problem der Strahlung. Nach jüngsten Studien der Mars Odyssee Sonde, Bewohner auf der Marsoberfläche werden Strahlungsniveaus erfahren, die sind 2 bis 3 mal höher als das, was Astronauten auf der Internationalen Raumstation erleben.

Auf der Erde sind Menschen, die in Industrienationen leben, einer durchschnittlichen jährlichen Dosis von 0,62 rad. Und während Studien gezeigt haben, dass eine Dosis von bis zu 200 radist nicht tödlich, kann die Exposition gegenüber diesen Strahlungswerten die Gesundheitsrisiken (akute Strahlenkrankheit, Krebs, DNA-Schäden) dramatisch erhöhen.

Die Marsoberfläche hingegen ist durchschnittlich durchschnittlich ausgesetzt 22 Millirad pro Tag - was klappt 8000 Millirad (8 Rad) pro Jahr. Das ist fast das 13-fache der jährlichen Dosis, an die unser Körper gewöhnt ist, und liegt nahe an der empfohlenen Fünfjahresgrenze für die Exposition. Die Langzeiteffekte davon bleiben unbekannt.

DasMars Odyssee erkannte auch zwei solare Protonenereignisse das führte dazu, dass die Strahlungswerte bei etwa ihren Höhepunkt erreichten 2.000 Millirad an einem Tag und ein paar anderen Ereignissen, die erreichten 100 Millirad. Darüber hinaus haben kürzlich an der Universität von Nevada, Las Vegas (UNLV) durchgeführte Untersuchungen gezeigt, dass die Bedrohung durch kosmische Strahlung das Krebsrisiko verdoppeln kann.

Aus diesem Grund haben Missionsplaner die Idee untersucht, Lebensräume entweder unter der Oberfläche zu errichten oder Lebensräume mit dicken Keramikschalen aus dem lokalen Regolithen zu schaffen. Wieder einmal könnte die Idee der magnetischen Abschirmung genutzt werden, um eine transparente Hülle zu ermöglichen und den Bewohnern den Vorteil einer Aussicht zu bieten.

Tatsächlich hat die NASA die Idee untersucht, einen magnetischen Schild in der Umlaufbahn um den Mars zu positionieren, um den gleichen Schutz wie eine Magnetosphäre zu bieten. Der Vorschlag wurde von Dr. Jim Green, dem Direktor der Planetary Science Division der NASA, auf dem Planetary Science Vision 2050 Workshop 2017 vorgestellt.

Dr. Green behauptete, dass dieser Schild am Mars-Sun L1 Lagrange Point eingesetzt werden sollte, wo er einen künstlichen Magnetschwanz erzeugen würde, der den gesamten Mars umfassen würde. Dies würde nicht nur das Leben an der Oberfläche vor schädlicher Strahlung schützen, sondern auch eine Verdickung der Marsatmosphäre ermöglichen (was mehr Schutz bietet).

Mit diesen Maßnahmen könnte eine Kolonie vor den Elementen geschützt werden, zu denen Marsstaubstürme und Strahlung gehören. Im Inneren könnten menschliche Siedler Pflanzen auf Marsboden züchten, ihre eigene Luft produzieren und effektiv ein sich selbst tragendes Mikroklima schaffen.

Eine solche Basis (oder viele ähnliche) könnte den Prozess der Terraformierung des Mars beginnen. Nachdem sie in bestimmten Regionen Mikroklimas erzeugt haben, können sie diese erweitern, bis sie den gesamten Planeten erreichen.

Der Haupt-Asteroidengürtel

Interessanterweise ist der Asteroidengürtel mehr als nur eine lose Sammlung von Millionen von felsigen Objekten. Es ist auch die Heimat des Zwergplaneten Ceres, der der größte Körper im Gürtel ist und etwa ein Drittel der Masse des Hauptgürtels ausmacht.

Ceres misst ungefähr 946 km (588 mi) im Durchmesser und hat eine Oberfläche von 2,849,631 km² (1.100.250 mi²). Aufgrund seiner Größe und Dichte wird angenommen, dass Ceres differenziert ist und aus einem felsigen Kern, einem flüssigen Ozean daneben und einem Mantel und einer Kruste aus Eis besteht.

Basierend auf den Beweisen des Keck-Teleskops aus dem Jahr 2002 wird der Mantel geschätzt 100 km dick und bis zu enthalten 200 Millionen km³ (48 Millionen mi³) aus Wasser. Das entspricht etwa 10% der Ozeane der Erde und ist mehr als das gesamte Süßwasser der Erde.

Aus diesem Grund würde eine Kolonie auf Ceres alle möglichen Vorteile und Wachstumschancen bieten. Dies ist teilweise auf die Art und Weise zurückzuführen, wie der Haupt-Asteroidengürtel und seine reichlich vorhandenen Ressourcen zugänglich gemacht würden. Es gibt auch die Ressourcen, die auf Ceres selbst verfügbar sind und die Paraterraforming erleichtern könnten.

Zum Beispiel hat Ceres einige beeindruckende Krater, von denen die größten die Krater Occator, Kerwan und Yalode umfassen. Innerhalb dieser konnten Kuppeln gebaut und Wasser aus dem lokalen Eis gewonnen werden, wobei Silikatmineralien verwendet wurden, um den Kraterboden zu pflastern.

Das lokal geerntete Eis könnte zur Bewässerung, aber auch zur Erzeugung von Sauerstoffgas verwendet werden. Da Ceres vermutlich große Ablagerungen von ammoniakreichen Tonböden aufweist, könnte auch Ammoniak geerntet werden. Da Ammoniak größtenteils aus Stickstoff besteht, könnte es zu Stickstoffgas (einem wichtigen Puffergas in unserer Atmosphäre) verarbeitet werden.

Licht könnte durch eine Reihe von Orbitalspiegeln bereitgestellt werden, die das Sonnenlicht fokussieren und in die Kuppel lenken, ein Gefühl für einen Tageszyklus vermitteln und auch das Wachstum von Pflanzen ermöglichen.

Die Monde des Jupiter

Die Idee, Jupiters Monde zu kolonisieren, ist seit dem Pionier10 und 11 und Voyager 1 und 2 Sonden durchliefen das System. Seitdem wurde entdeckt, dass drei seiner vier größten Satelliten (Europa, Ganymede und Callisto) alle innere Ozeane haben könnten.

Darüber hinaus haben mehrere Umfragen bei Europa und Ganymed gezeigt, dass ihre Ozeane warm genug sein könnten, um das Leben zu unterstützen. Aus diesem Grund sind viele bestrebt, Robotermissionen zu senden, um nach Anzeichen für dieses mögliche Leben zu suchen, und schließlich Missionen mit Besatzung, die Außenposten errichten könnten.

Zum Beispiel wurde 1994 das als Artemis-Projekt bekannte private Unternehmen mit der Absicht gegründet, den Mond zu kolonisieren. Sie erstellten auch Pläne für eine Kolonie auf Europa, die den Bau von Strukturen aus Eis auf der Oberfläche (nach dem Vorbild des Iglus) forderten.

Die Autoren empfahlen außerdem, langfristige Lebensräume in den im Eisschild enthaltenen „Lufteinschlüssen“ zu schaffen. Angesichts des Vorhandenseins von reichlich vorhandenem Wassereis und flüchtigen Bestandteilen wie Methan und Ammoniak könnte diese Oberfläche diese Ressourcen nutzen, um Stützpunkte mit Miniklima zu schaffen.

Eine Basis auf einem oder mehreren der galiläischen Monde wurde auch von Dr. Zubin in seinem Buch von 1999 befürwortet. Raum betreten: Eine Raumfahrt-Zivilisation schaffen (1999). Diese Basen könnten dazu beitragen, den atmosphärischen Abbau zwischen den äußeren Planeten - d. H. Jupiter und Saturn - zu erleichtern, um Helium-3-Brennstoff zu erhalten.

Die NASA erstellte 2003 auch eine Studie, in der die Schaffung einer Basis auf Callisto befürwortet wurde, von der sie glaubten, dass sie bis 2045 durchgeführt werden könnte. Der Plan mit dem Titel "Revolutionäre Konzepte für die Erforschung des menschlichen Außenplaneten" (HOPE) sah den Einsatz von Atomraketen vor alle Materialien und Roboter zu transportieren, die benötigt werden, um dort eine Basis zu bauen.

Das Ziel wurde aufgrund seiner Entfernung zum Jupiter ausgewählt, was bedeutet, dass es weitaus weniger Strahlung ausgesetzt ist als seine Gegenstücke. Es wurde betont, dass eine Basis dort Wassereis ernten kann, um Raketentreibstoff zu erzeugen, was Callisto zu einer Nachschubbasis für alle zukünftigen Missionen im Jupiter-System macht.

Bei der Betrachtung der Jupitermonde ist die Strahlung von besonderer Bedeutung. Aufgrund der starken Magnetosphäre von Jupiter und der Existenz eines Gürtels energiereicher Strahlung sind die Monde von Io, Europa und Ganymed unterschiedlichen Mengen schädlicher Strahlen ausgesetzt.

Io, das innerhalb des energiereichen Strahlungsgürtels umkreist, empfängt ungefähr 3.600 rad ionisierende Strahlung pro Tag - genug, um sehr schnell zu töten. In Kombination mit seiner vulkanischen Aktivität, dem weichen Mantel und den unterirdischen Lavaströmen ist Io kein guter Ort zum Leben!

Die Oberfläche Europas bewegt sich 540 rad pro Tag, die immer noch gut in den tödlichen Bereich fällt. Auf Ganymed sieht es aufgrund seiner größeren Entfernung und der Tatsache, dass Ganymed ein Magnetfeld hat, etwas besser aus. Damit ist es der einzige Körper im Sonnensystem (außer den Gasriesen), der eines hat. Aber es wird immer noch 8 rad pro Tagmehr als ein Jahr Strahlung hier auf der Erde.

Nur Callisto fällt in den sicheren Bereich und empfängt nur 10 Millirad von Jupiter pro Tag. Natürlich wird dies noch schlimmer, wenn Sie Sonnenstrahlung und kosmische Strahlung hinzufügen, aber die Tatsache bleibt, dass Callisto der sicherste Ort ist, um sich im Jupiter-System niederzulassen.

Während Siedlungen auf Ganymed und Europa gebaut werden könnten, würden beide Standorte einen erheblichen Strahlenschutz erfordern und Siedlungen könnten nur unter der eisigen Oberfläche möglich sein. Auf Callisto könnte möglicherweise eine Oberflächenumgebung erstellt werden, ähnlich wie auf Ceres.

Dies würde ein gewölbtes Gehege in einem oder mehreren der vielen, vielen Einschlagkrater von Callisto einschließen. Zu den Kandidaten zählen die Ringkrater Valhalla, Asgard und Adlinda, die messen 3800 km (2360 mi), 1600 km (995 mi) und 1000 km (660 mi) im Durchmesser.

Es gibt auch Krater wie Heimdall und Loftn, die messen 210 km und 200 km im Durchmesser. In einigen oder allen von diesen könnten gewölbte Strukturen errichtet werden, die sich von Rand zu Rand oder entlang des Kraterbodens erstrecken würden.

Mit Silikatmineralien, die aus Jupiters Trojanern und griechischen Asteroiden gewonnen wurden, konnte der Boden auf dem Boden der Kolonie erzeugt werden. Mit lokal geerntetem Wassereis, Ammoniak, Methan und Orbitalspiegeln könnte ein Mikroklima erzeugt werden.

Die Monde des Saturn

Dann gibt es die Monde des Saturn-Systems. Als Zubrin sich für die Kolonisierung des äußeren Sonnensystems einsetzte, behauptete er, dass Saturn, Uranus und Neptun aufgrund ihrer reichen Ressourcenbasis zum "Persischen Golf des Sonnensystems" gemacht werden könnten.

Zubrin identifizierte Saturn aufgrund seiner relativen Nähe zur Erde, seiner geringen Strahlung und seines hervorragenden Mondsystems als das wichtigste davon. Zum einen ist das System eine der größten Quellen für Deuterium und Helium-3, die in Zukunft als Brennstoffquellen für Fusionsreaktoren verwendet werden könnten.

Saturnmonde sind auch erheblich weniger Strahlung ausgesetzt als Jupiters Satellitensystem. Dies liegt daran, dass die Strahlungsgürtel des Saturn deutlich schwächer sind als die des Jupiter - 0,2 Gauß (20 Mikroteslas) verglichen mit 4,28 Gauß (428 Mikroteslas).

Dieses Feld erstreckt sich vom Saturnzentrum bis zu einer Entfernung von etwa 362.000 km aus seiner Atmosphäre. Dies macht es viel enger zum Planeten als Jupiters Strahlungsgürtel, der Entfernungen von ungefähr erreicht 3 Millionen km.

Titan wurde auch als guter Ort für eine menschliche Siedlung bezeichnet, da es der einzige Himmelskörper außer der Erde ist, der eine dichte Stickstoffatmosphäre aufweist. Es gibt auch die großen Mengen an flüssigem und atmosphärischem Methan und anderen Kohlenwasserstoffen, die der Mond bietet.

Ein weiterer möglicher Ort ist Enceladus, der in seiner südlichen Polarregion regelmäßig Federaktivität erfährt. Im März 2006 wurde dieCassini-Huygens Die Mission erhielt mögliche Hinweise auf flüssiges Wasser auf Enceladus, was 2014 von der NASA bestätigt wurde.

Dieses Wasser tritt aus Jets aus, die wahrscheinlich an einigen Stellen mit einem inneren Ozean verbunden sind, der sich nur einige zehn Meter unter der Oberfläche befindet. Dies würde das Sammeln von Wasser erheblich einfacher machen als auf einem mondähnlichen Europa, wo Wasser aus festem Eis gewonnen werden müsste.

Daten erhalten von Cassini deutete auch auf das Vorhandensein flüchtiger und organischer Moleküle im Inneren hin, was das Leben in Enceladus stärkt. Dichtewerte deuten auch darauf hin, dass sich unter der äußeren Eisschicht ein Kern aus Silikatgestein und Metall befindet.

Diese Ressourcen wären von unschätzbarem Wert, wenn es um die Gründung einer Kolonie geht, insbesondere wenn es sich um Paraterraforming handelt. Ähnliches gilt für Titan, dessen Mantel reichlich Wassereis sowie viele flüchtige Stoffe wie Ammoniak und (insbesondere) Methan enthält.

Danke an die Cassini-Huygens Mission haben Astronomen erfahren, dass Titan Methanseen auf seiner Oberfläche und einen Methankreislauf hat, der dem Wasserkreislauf der Erde sehr ähnlich ist. Untersuchungen des Mondes ergaben auch, dass seine Umgebung reich an organischer Chemie und präbiotischen Bedingungen ist.

Titan umkreist auch sicher außerhalb der Reichweite des Saturn-Strahlungsgürtels, und seine dicke Atmosphäre kann ausreichen, um Schutz vor kosmischen Strahlen zu bieten. Während Enceladus eine sehr schwache Atmosphäre hat und innerhalb des Saturn-Strahlungsgürtels umkreist, bedeuten die niedrigen Werte (im Vergleich zu Jupiter), dass sie gemildert werden könnten.

In short, on both Titan and Enceladus (and possibly other moons within the system), self-contained colonies with mini-climates could be built that take advantage of this natural resource base. Water harvested from the icy surface could also be converted into fuel, making the Saturn system a stopover point for exploratory missions to Uranus, Neptune and beyond.

Along with the rich supply of deuterium and helium-3 from Saturn's atmosphere, the resources of the Saturn system could also be a major source of exports. In this way, a colonizing of the Saturn system could fuel Earth’s economy, and facilitate exploration deeper into the outer Solar System.

Looking Beyond

When it comes right down to it, there is no limit to where human beings could conceivably colonize in our Solar System. In addition to all the aforementioned examples, people could create habitats out of hollowed-out asteroids, on the moons of Uranus and Neptune, on Pluto and Charon, and even in the Kuiper Belt.

The farther we get from the Sun, the more heavily we are going to have to rely on technology to produce air and food. For example, in the outer Solar System and Kuiper Belt, settlers will probably have to rely on things like UV lighting to grow plants and process volatiles into breathable gases.

But even though increasingly artificial means might have to come into play, the name of the game remains the same. Through the creation and maintenance of natural environments, humanity could extend its presence further throughout space.

In the end, the limits are really only those imposed by our imaginations, finances, and the state of our technology. And considering that advances are being made all the time, the latter limitation probably won't remain an issue for long!

  • Paraterraforming - The Worldhouse Concept
  • Paul Glister - Terraforming: Enter the ‘Shell World’
  • Lunar Bases and Space Activities of the 21st Century: Chp. 11 Mars
  • NASA - Science in Orbit: The Shuttle & Spacelab Experience, 1981-1986
  • Space.com - Incredible Technology: How to Use 'Shells' to Terraform a Planet
  • JBIS - "Shell Worlds - An Approach To Terraforming Moons, Small Planets and Plutoids"
  • Lunar Bases and Space Activities of the 21st Century: Chp. 2 Lunar Base Concepts (LPI, 1985)


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