في المستقبل القريب ، تتمتع البشرية بفرصة جيدة لتوسيع وجودها خارج الأرض. يتضمن ذلك إنشاء بنية تحتية في مدار أرضي منخفض (LEO) ، على سطح (وفي مدار حول) القمر ، وعلى سطح المريخ. وهذا يمثل العديد من التحديات ، حيث أن العيش في الفضاء وعلى الأجرام السماوية الأخرى ينطوي على جميع أنواع المخاطر المحتملة والمخاطر الصحية - ليس أقلها التعرض للإشعاع والتعرض طويل الأمد للجاذبية المنخفضة.
هذه القضايا تتطلب حلولاً مبتكرة. وعلى مر السنين ، تم اقتراح العديد! خير مثال على ذلك د. بيكا جانهونين مفهوم ل تسوية الأقمار الصناعية الضخمة في مدار حول الكوكب القزم سيريس ، أكبر جسم في حزام الكويكبات الرئيسي. ستوفر هذه المستوطنة جاذبية اصطناعية لسكانها بينما ستسمح الموارد المحلية بإنشاء نظام بيئي مغلق الحلقة في الداخل - مما يؤدي بشكل فعال إلى 'الاستصلاح' لمستوطنة فضائية.
الدكتور جانهونين - الفيزيائي النظري المقيم في هلسنكي ، فنلندا - ليس غريباً على المفاهيم المتقدمة. بالإضافة إلى كونه مدير أبحاث مع المعهد الفنلندي للأرصاد الجوية ، وهو أستاذ زائر في جامعة تاتو ومستشار تقني كبير ل أورورا لتقنيات الدفع - حيث يشرف على التطوير التجاري لل شراع الرياح الشمسية الكهربائية مفهوم (الإبحار الإلكتروني) الذي اقترحه في عام 2006.
منظر خارجي لحلقة ستانفورد. المركز السفلي هو المرآة الشمسية الأساسية غير الدوارة ، والتي تعكس ضوء الشمس على الحلقة الزاوية للمرايا الثانوية حول المحور. الائتمان: دونالد إي ديفيز
ظهرت الورقة التي تصف مفهومه مؤخرًا على الإنترنت ، وهو شيء وصفه الدكتور جانهونن لـ Universe Today بأنه ، '[T] محو من منظور المستخدم: إنشاء بيئة اصطناعية ، بالقرب من سيريس ومواد سيريس ، يمكن أن تصل إلى عدد السكان نفسه والأكبر من سكان الأرض اليوم '.
تعد الموائل الفضائية الدورية اقتراحًا قديمًا وبديل مقترح (أو بالاشتراك مع) الموائل الموجودة على الأجرام السماوية الأخرى. أول مثال مسجل كان كتاب كونستانتين تسيولكوفسكي عام 1903 ، ما وراء كوكب الأرض ، حيث وصف محطة دولاب الهواء في الفضاء من شأنها أن تدور لتوفير الجاذبية الاصطناعية.
تبع ذلك الاقتراح الموسع الذي قدمه هيرمان بوتوونيك في مشكلة السفر في الفضاء (1929) ، و Von Braun Wheel (1952) ، واقتراح Gerard K.O'Neill الثوري في الحدود العليا: المستعمرات البشرية في الفضاء (1976) الذي دعا إلى أسطوانة دوارة في الفضاء - ويعرف أيضًا باسم. ال اونيل اسطوانة . ومع ذلك ، فإن كل هذه المفاهيم كانت لمحطات في مدار أرضي منخفض (LEO) أو عند شمس الأرض لاجرانج بوينت .
كما قال الدكتور جانهونن لـ Universe Today عبر البريد الإلكتروني ، يمكن لقمر صناعي ضخم في مدار سيريس الاستفادة من الموارد المحلية لخلق ظروف شبيهة بالأرض:
'إنها توفر جاذبية شبيهة بالأرض بمقدار 1 جرام ، وهو أمر ضروري لصحة الإنسان ، ولا سيما للأطفال لينمو ليصبحوا بالغين يتمتعون بصحة جيدة ولديهم عضلات وعظام مكتملة النمو. يحتوي سيريس على النيتروجين لصنع أجواء الموائل ، وهو كبير بما يكفي لتوفير موارد غير محدودة تقريبًا. في الوقت نفسه ، هي أيضًا صغيرة بدرجة كافية بحيث تكون جاذبيتها منخفضة نوعًا ما بحيث تكون مادة الرفع من السطح رخيصة. '
تصوير الفنان لزوج من أسطوانات أونيل. الائتمان: ريك غايدس / مركز أبحاث ناسا أميس
وفقًا لدراسته ، ستتألف مستوطنة الأقمار الصناعية العملاقة من موائل دوارة متصلة بإطار على شكل قرص من خلال محامل مغناطيسية سلبية. هذا من شأنه أن يسمح بمحاكاة الجاذبية داخل الموائل ، ويسهل السفر داخل المستوطنات ويضمن بقاء الكثافة السكانية منخفضة.
يقدر الدكتور جانهونن أنه يمكن الاحتفاظ بها إلى 500 شخص لكل كيلومتر2(190 شخصًا لكل ميل2) ، في حين أن مدنًا مثل مانهاتن ومومباي لديها كثافة تبلغ حوالي 27500 و 32303 شخصًا لكل كيلومتر2(أو 71340 و 83660 شخصًا لكل ميل2)، على التوالى. سيتم تزويد المستوطنة في البداية بالتربة بعمق 1.5 متر (~ 5 قدم) ، والتي يمكن ترقيتها إلى 4 أمتار (~ 13 قدمًا).
سيسمح هذا بالمساحات الخضراء مع الحدائق والأشجار التي من شأنها أن تنتج الأكسجين في المستوطنة وتنظف الغلاف الجوي لثاني أكسيد الكربون2(بالإضافة إلى حماية إضافية من الإشعاع). وبالمثل ، من المعروف أن سيريس لديها إمدادات وفيرة من أملاح الأمونيا على سطحها (خاصة حول النقاط المضيئة في أوكاتور فوهة البركان ) التي يمكن استيرادها إلى المستوطنة وتحويلها إلى نيتروجين لاستخدامها كغاز عازل.
ستوجه المرايا المستوية والمكافئة الموجودة حول الإطار أشعة الشمس المركزة إلى الموائل ، مما يوفر الإضاءة ويسمح لعملية التمثيل الضوئي بالحدوث. في حين أن إنشاء مثل هذه التسوية يطرح العديد من التحديات التقنية ويتطلب التزامًا هائلاً بالموارد ، إلا أنه سيكون في الواقع أسهل في كثير من النواحي أن استعمار قمر أو المريخ .
منظر لسيريس باللون الطبيعي ، تم تصويره بواسطة مركبة داون الفضائية في مايو 2015. Credit: NASA / JPL / Planetary Society / Justin Cowart
لهذه المسألة ، سيكون الأمر أسهل بكثير من الاستصلاح القمر أو المريخ . كما أوضح الدكتور جانهونين:
'في بعض الجوانب أسهل (لا حاجة للهبوط على كوكب الأرض ، لا العواصف الترابية ، لا ليلة طويلة). في جميع الحالات ، من المحتمل أن يكون التحدي الرئيسي هو تمهيد الصناعة في مكان بعيد - يحتاج المرء إلى بعض الروبوتات والذكاء الاصطناعي ، لكنهما يظهران الآن ، على نطاق واسع '.
لكن ربما يكون الجانب الأكثر إثارة في هذا الاقتراح هو حقيقة أنه يسمح بوجود مصعد فضائي! على الأرض ، يظل مثل هذا الهيكل غير عملي (بالإضافة إلى كونه مكلفًا للغاية) لأن جاذبية الأرض (9.8 م / ث2، أو 1ز) يفرض بعض القيود الجدية على استكشاف الفضاء. باختصار ، يجب أن يحقق الصاروخ سرعة إفلات تبلغ 11.186 كم / ث (40.270 كم / س ؛ 25.020 ميل / س) للتحرر من جاذبية الأرض.
ومع ذلك ، فإن الجاذبية في سيريس هي جزء بسيط مما هو عليه هنا على الأرض - 0.28 م / ث2(أقل من 3٪) ، مما ينتج عنه سرعة هروب تبلغ 510 أمتار فقط في الثانية (1836 كم / ساعة ، 1140 ميلاً في الساعة). كما أضاف الدكتور جانهونين:
'يمكن رفع المواد من سيريس بعدة طرق لأن سرعة الهروب منخفضة. إحدى الطرق هي الصواريخ الكيميائية القابلة لإعادة الاستخدام بوقود مصنوع من موارد سيريس. ومع ذلك ، فإن المصعد الفضائي أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من طرق الصواريخ. إنه أيضًا حل بسيط ، ولأن سرعة الهروب من سيريس منخفضة ، فإن كابل المصعد لا يتطلب مواد غريبة. '
بالطبع ، هناك أيضًا فائدة من مثل هذه التسوية لاستكشاف (واستعمار) النظام الشمسي الخارجي. مع وجود عدد كبير من السكان والبنية التحتية حول سيريس ، سيكون للسفن المتجهة إلى كوكب المشتري وزحل وما وراءهما نقطة توقف للتزود بالوقود وتلقي الإمدادات. يمكن أن تشمل الوجهات المحتملة للمستعمرات أقمار الجليل ، أو أقمار زحل ، أو الموائل التي تدور في كلا النظامين.
وهذا من شأنه أن يمنح البشرية إمكانية الوصول إلى الموارد الوفيرة لهذه الأنظمة والدخول في عصر ما بعد الندرة. في غضون ذلك ، سيوفر هذا القمر الصناعي العملاق سيريس بيئة شبيهة بالأرض لعدد كبير من السكان داخل حزام الكويكبات الرئيسي ، والذي يمكن ترقيته لإفساح المجال لعدد أكبر من الناس. كما أشار الدكتور جانهونين:
'القمر الصناعي العملاق سيريس يمكن أن يصل إلى مئات المليارات من الناس ، على الأرجح ، لذلك يكفي على الأقل لبضعة قرون ... [س] بمجرد أن تكون هناك خبرة في العيش في موطن صناعي ، يمكن للمرء أن يبني موطنًا للمتابعة في أي مكان مع توفر مواد الجسم الصغيرة والطاقة. يتبادر إلى الذهن حزام كويبر.
في جوهره ، مفهوم الدكتور جانهونين هو الجمع بين بناء الفضاء واستخدام الموارد في الموقع (ISRU) مع بعض العناصر الرئيسية لإعادة التأهيل. والنتيجة النهائية لهذا هو تصميم لتسوية قابلة للتطوير يمكن أن تسمح للبشر استعمار أجزاء غير صالحة للسكنى من النظام الشمسي. عند التعامل مع مستقبل البشرية في الفضاء ، فإن كل من التحديات والمكافآت واضحة.
من أجل الحصول على المكافآت ، نحتاج إلى أن نكون مبدعين للغاية وأن نكون مستعدين للالتزام!
قراءة متعمقة: arXiv