Als de mensheid lang zal leven, moeten we misschien andere planeten koloniseren. Ofwel maken we zelf de aarde onbewoonbaar, ofwel komt ze gewoon tot een natuurlijk einde en kunnen we het leven niet ondersteunen - op een dag zullen we gedwongen worden op zoek te gaan naar een nieuw huis.
Hollywoodfilms zoals The Martian en Interstellar geven ons een idee van wat ons te wachten staat. Mars is verreweg de meest bewoonbare planeet in ons zonnestelsel. Er zijn echter nog duizenden exoplaneten in een baan om andere sterren die onze aarde zouden kunnen vervangen. Welke technologieën hebben we nodig om dit mogelijk te maken?
We hebben al één ruimtekolonie - het International Space Station (ISS). Het bevindt zich echter slechts 350 km van de aarde en de zeskoppige bemanning die er is, moet constant middelen leveren. De meeste technologieën die voor het ISS zijn ontwikkeld, zoals stralingsbescherming, water- en luchtrecirculatie en het oogsten van zonne-energie, zullen zeker beschikbaar zijn voor toekomstige nederzettingen in de ruimte. Het creëren van een permanente ruimtekolonie op het oppervlak van een andere planeet of maan kan echter veel nieuwe problemen veroorzaken.
Onnatuurlijke habitat
De belangrijkste vereiste voor een menselijke nederzetting is een habitat - een geïsoleerde omgeving die de luchtdruk, de samenstelling (hoeveelheid zuurstof) en temperatuur kan handhaven en de bewoners tegen straling kan beschermen. Dit is waarschijnlijk relatief moeilijk te bereiken.
Het lanceren van grote en zware objecten in de ruimte is kostbaar en moeilijk. Ruimtevaartuigen uit de tijd van de Apollo-missies, die bestonden uit verschillende modules die konden worden losgemaakt en gekoppeld, werden in stukken de ruimte in gestuurd en door astronauten geassembleerd. Gezien de indrukwekkende vooruitgang in autonome besturing, zullen onderdelen echter onafhankelijk kunnen worden geassembleerd. Tegenwoordig worden manoeuvres zoals de Apollo-docking volledig automatisch uitgevoerd.
Promotie video:
3D-behuizingen
Je kunt ook een kleine set gereedschappen van de aarde meenemen en een habitat creëren met lokaal geoogste bronnen. Met name 3D-printers kunnen worden gebruikt om mineralen uit lokale bodem om te zetten in fysieke structuren. Dit wordt overigens al als een mogelijkheid gezien. Het particuliere bedrijf Planetary Resources demonstreerde hoe 3D-printen werkt met behulp van een metaalrijke asteroïde die op de inslaglocatie op aarde werd gevonden. NASA installeerde een 3D-printer op het ISS om te laten zien dat deze kan worden gebruikt zonder zwaartekracht als een mogelijke methode voor het maken van componenten voor ruimtevaartuigen in de ruimte.
Water als een essentieel ingrediënt
Als de habitat eenmaal is gebouwd, heeft de kolonie een constante toevoer van water, zuurstof, energie en voedsel nodig om haar inwoners te onderhouden. Dit zal nodig zijn voor het geval de kolonie niet op een idyllische planeet als de aarde is gebouwd in termen van overvloed aan hulpbronnen. Water, zoals we weten, is de basis van het leven. Het kan ook worden gebruikt om brandstof te maken of te beschermen tegen radioactieve straling.
De eerste nederzetting zal een bepaalde hoeveelheid water moeten meenemen en vervolgens al het vloeibare afval moeten afvoeren. Dit wordt al toegepast op het ISS, waar geen enkele druppel vloeistof (water na het wassen, zweet, tranen of zelfs urine) wordt verspild. Het kan ook zijn dat de kolonie water moet onttrekken aan de grondwatervoorraden die mogelijk op Mars bestaan, of het ijs dat zich onder het oppervlak van sommige asteroïden bevindt.
Water dient ook als zuurstofbron. Op het ISS wordt zuurstof gegenereerd door een proces dat bekend staat als elektrolyse om zuurstof van waterstof in water te scheiden. NASA werkt ook aan de ontwikkeling van methoden om zuurstof uit de atmosfeer te halen door bijproducten zoals koolstofdioxide, die we uitademen als we inademen.
Energie productie
Energieproductie is waarschijnlijk het technologische aspect van koloniecreatie waarop we het beste voorbereid zijn dankzij fotovoltaïsche panelen (zonnepanelen). Afhankelijk van de locatie van de kolonie op de planeet, moeten we deze technologie mogelijk verbeteren. Op de afstand van de aarde kunnen we ongeveer 470V elektriciteit krijgen voor elke vierkante meter zonnepanelen. Dit aantal zal lager zijn op het oppervlak van Mars omdat het zich 50% verder van de zon bevindt dan de aarde en een dikke atmosfeer heeft die zonlicht gedeeltelijk afschermt.
In het bijzonder komen er periodiek zandstormen voor in de atmosfeer van Mars, waarvan bekend is dat ze problematisch zijn. Zand beperkt verder de hoeveelheid ontvangen licht en kan zich ook ophopen op de panelen en deze bedekken. De oplossing voor dit probleem wordt echter al aangepakt door de bestaande Mars-rovers die naar Mars worden gestuurd te upgraden. NASA's twee Mars-rovers Spirit en Opportunity zijn bijvoorbeeld ontworpen voor 90 dagen gebruik, maar meer dan 12 jaar later zijn ze nog steeds operationeel. Ook is gevonden dat de Marswind periodiek stof van de panelen verwijdert.
Hydrocultuur
De kolonie moet zelfvoorzienend zijn, zodat ook zonder de Star Trek Replicator landbouw van groot belang is voor de voedselproductie. Gewassen kunnen ook worden gebruikt om kooldioxide in de lucht om te zetten in ademende zuurstof. Planten kweken op aarde is niet zo moeilijk omdat ze zich al duizenden jaren aan deze omgeving hebben aangepast. Het verbouwen van groenten en fruit in de ruimte of op een andere planeet is echter niet zo eenvoudig.
Temperatuur, druk, vochtigheid, kooldioxidegehalte, bodemsamenstelling en zwaartekracht hebben allemaal invloed op het voortbestaan en de groei van planten, in verschillende mate bij een verscheidenheid aan soorten. Er zijn verschillende onderzoeken en experimenten gaande om planten te laten groeien in gecontroleerde kamers die de omgeving van een ruimtekolonie nabootsen. Hydrocultuur is een mogelijke oplossing voor dit probleem, zoals op aarde is aangetoond met radijs, sla en groene uien. Bij hydrocultuur worden planten gekweekt in een rijke voedingsvloeistof zonder aarde.
Verandering van het klimaat
De laatste vereiste voor een ruimtekolonie is een klimaat dat geschikt is voor leven. De samenstelling van de atmosfeer en het klimaat op andere hemellichamen is heel anders dan op aarde. Er is geen atmosfeer op de maan of asteroïden, en op Mars bestaat de atmosfeer voornamelijk uit kooldioxide. Hier variëren de oppervlaktetemperaturen van 20 ° C tot -153 ° C aan de polen tijdens de winter, en de luchtdruk is slechts 0,6% van die op aarde. In dergelijke omstandigheden zullen kolonisten worden gedwongen om in geïsoleerde habitats te leven, waarbuiten alleen mogelijk is met het gebruik van ruimtepakken.
Kunnen we leven creëren op Mars?
Als alternatief kunnen we het klimaat van de planeet op grote schaal veranderen. "Geo-engineering" wordt al bestudeerd als een manier om te reageren op de klimaatverandering op aarde. Dit vereist een enorme inspanning, maar vergelijkbare methoden kunnen worden uitgebreid en toegepast op bijvoorbeeld andere planeten zoals Mars.
Mogelijke oplossingen zijn ook biotechnologische organismen die kooldioxide in de atmosfeer kunnen omzetten in zuurstof, of de poolkappen van Mars donkerder maken om de hoeveelheid zonlicht die ze reflecteren te verminderen en daardoor de oppervlaktetemperaturen te verhogen. Bovendien helpt het creëren van een grote ronddraaiende zonnespiegel het zonlicht van de zon naar specifieke gebieden, zoals de polen, te reflecteren voor plaatselijke temperatuurstijgingen. Sommigen geloven dat dergelijke relatief kleine temperatuurveranderingen de klimaatverandering kunnen beïnvloeden, waardoor een veel hogere luchtdruk ontstaat. Dit zou de eerste stap kunnen zijn naar het vormen van Mars.
