HUR KOLONISERAR VI SATURNUS MåNAR?

Send

Välkommen tillbaka till vår serie om kolonisering av solsystemet! Idag tittar vi på den största av Saturns månar - Titan, Rhea, Iapetus, Dione, Tethys, Enceladus och Mimas.

Från 1600-talet och framåt gjorde astronomer några djupa upptäckter runt planeten Saturnus, som de trodde var den mest avlägsna planeten i solsystemet vid den tiden. Christiaan Huygens och Giovanni Domenico Cassini var de första och upptäckte de största månarna från Saturn - Titan, Tethys, Dione, Rhea och Iapetus. Fler upptäckter följde; och idag inkluderar det som vi erkände som Saturn-systemet 62 bekräftade satelliter.

Det vi vet om detta system har vuxit avsevärt de senaste decennierna, tack vare uppdrag som Voyager och Cassini. Och med denna kunskap har flera förslag kommit som hävdar hur Saturnus månar en dag ska koloniseras. Förutom att vi kan skryta med den enda kroppen som inte är jorden med en tät, kväverik atmosfär, finns det också många resurser i detta system som kan utnyttjas.

I likhet med idén om att kolonisera månen, Mars, Jupiters månar och andra kroppar i solsystemet, har idén om att etablera kolonier på Saturnus månar utforskats mycket inom science fiction. Samtidigt har vetenskapliga förslag gjorts som betonar hur kolonier skulle gynna mänskligheten, vilket gör att vi kan montera uppdrag djupare i rymden och inleda en tid av överflöd!

Exempel på fiktion:

Koloniseringen av Saturnus har varit ett återkommande tema inom science fiction under årtionden. Till exempel i Arthur C. Clarkes roman från 1976 Imperial Earth, Titan är hem för en mänsklig koloni på 250 000 människor. Kolonin spelar en viktig roll i handeln, där väte tas från atmosfären i Saturn och används som bränsle för interplanetär resor.

I Piers Anthony's Bio of a Space Tyrant serie (1983-2001), har Saturnus månar koloniserats av olika nationer i en post-diaspora era. I den här historien har Titan koloniserats av japanerna, medan Saturnus har koloniserats av ryssarna, kineserna och andra tidigare asiatiska länder.

I romanen Titan (1997) av Stephen Baxter, centrerar tomten på ett NASA-uppdrag till Titan som måste kämpa för att överleva efter kraschlandning på ytan. I de första kapitlen i Stanislaw Lems Fiasko (1986), en karaktär hamnar frusen på ytan av Titan, där de sitter fast i flera hundra år.

I Kim Stanley Robinsons Mars Trilogy (1996) används kväve från Titan i terraformningen av Mars. I hans roman 2312 (2012) har mänskligheten koloniserat flera av Saturnus månar, som inkluderar Titan och Iapetus. Flera hänvisningar görs också till ”Enceladian biota” i berättelsen, som är mikroskopiska främmande organismer som vissa människor äter på grund av deras antagna medicinska värde.

Som en del av hans Grand Tour-serie, Ben Bovas romaner Saturn (2003) och Titan (2006) behandla det koloniska systemet av Cronian-systemet. I dessa berättelser utforskas Titan av en konstgjord intelligent intelligent rover som på mystiskt sätt börjar fungera, medan en mobil mänsklig rymdkoloni utforskar ringarna och andra månar.

Föreslagna metoder:

I sin bok Att komma in i rymden: Skapa en rymdfarande civilisation (1999) förespråkade Robert Zubrin att kolonisera det yttre solsystemet, en plan som inkluderade gruvdrift av de yttre planeternas atmosfärer och etablering av kolonier på deras månar. Förutom Uranus och Neptune utsågs Saturn som en av de största källorna till deuterium och helium-3, vilket kunde driva den pågående fusionsekonomin.

Han identifierade vidare Saturnus som den viktigaste och mest värdefulla av de tre, på grund av dess relativa närhet, låga strålning och utmärkta månar. Zubrin hävdade att Titan är en främsta kandidat för kolonisering eftersom det är den enda månen i solsystemet som har en tät atmosfär och är rik på kolbärande föreningar.

Den 9 mars 2006 fann NASA: s Cassini-rymdsond möjliga bevis på flytande vatten på Enceladus, vilket bekräftades av NASA 2014. Enligt uppgifter som härstammar från sonden, kommer detta vatten från strålarna runt Enceladus södra pol, och är inte mer än tiotals meter under ytan på vissa platser. Detta skulle göra insamling av vatten betydligt enklare än på en måne som Europa, där isarken är flera km tjock.

Data som erhållits av Cassini pekade också på närvaron av flyktiga och organiska molekyler. Och Enceladus har också en högre densitet än många av Saturnus månar, vilket indikerar att den har en större genomsnittlig silikatkärna. Alla dessa resurser skulle vara mycket användbara för att bygga en koloni och tillhandahålla grundläggande operationer.

I oktober 2012 avslöjade Elon Musk sitt koncept för en Mars Colonial Transporter (MCT), vilket var centralt för hans långsiktiga mål att kolonisera Mars. Då förklarade Musk att den första obemannade flygningen av Mars-transportfartyget skulle äga rum 2022, följt av det första bemannade MCT-uppdraget som lämnade 2024.

I september 2016, under den internationella astronautiska kongressen 2016, avslöjade Musk ytterligare detaljer om sin plan, som inkluderade designen för ett interplanetärt transportsystem (ITS) och uppskattade kostnader. Detta system, som ursprungligen var avsett att transportera nybyggare till Mars, hade utvecklats i sin roll att transportera människor till mer avlägsna platser i solsystemet - vilket kan inkludera joviska och Cronian månar.

Potentiella fördelar:

Jämfört med andra platser i solsystemet - som det joviska systemet - utsätts Saturns största månar för betydligt mindre strålning. Till exempel är Jupiters månar av Io, Ganymede och Europa alla utsatta för intensiv strålning från Jupiters magnetfält - från 3600 till 8 rems dag. Denna mängd exponering skulle vara dödlig (eller åtminstone mycket farlig) för människor, vilket kräver att betydande motåtgärder är på plats.

Däremot är Saturns strålningsbälten betydligt svagare än Jupiters - med en ekvatorial fältstyrka på 0,2 gauss (20 mikrotesla) jämfört med Jupiters 4,28 gauss (428 mikrotesla). Detta fält sträcker sig från cirka 139 000 km från Saturnus centrum till ett avstånd på cirka 362 000 km - jämfört med Jupiters, som sträcker sig till ett avstånd på cirka 3 miljoner km.

Av Saturns största månar faller Mimas och Enceladus inom detta bälte, medan Dione, Rhea, Titan och Iapetus alla har banor som placerar dem från precis utanför Saturns strålningsbälten till långt bortom det. Titan kretsar till exempel Saturnus på ett medelavstånd (halv-huvudaxel) på 1 211 870 km och sätter det säkert utanför räckvidden för gasgigantens energiska partiklar. Och dess tjocka atmosfär kan vara tillräckligt för att skydda invånarna från kosmiska strålar.

Dessutom kan frusna flyktiga ämnen och metan som skördats från Saturnes månar användas för att terraformera andra platser i solsystemet. När det gäller Mars har kväve, ammoniak och metan föreslagits som ett medel för att tjockna atmosfären och utlösa en växthuseffekt för att värma upp planeten. Detta skulle leda till att vattenis och fryst CO² vid polerna sublimerar - vilket skapar en självhärdande process av ekologisk förändring.

Kolonier på Saturnus månar kan också tjäna som baser för att skörda deuterium och helium-3 från Saturnus atmosfär. De rikliga källorna till vattenis på dessa månar kan också användas för att skapa raketbränsle och därmed fungera som mellanlandning och tankningspunkter. På detta sätt kan en kolonisering av Saturn-systemet driva jordens ekonomi och underlätta utforskningen djupare i det yttre solsystemet.

Utmaningar:

Naturligtvis finns det många utmaningar att kolonisera Saturnus månar. Dessa inkluderar det inblandade avståndet, de nödvändiga resurserna och infrastrukturen och de naturrisker som kolonierna på dessa månar skulle behöva hantera. Till att börja med, medan Saturnus kan vara rik på resurser och närmare jorden än antingen Uranus eller Neptunus, är det fortfarande mycket långt.

I genomsnitt är Saturnus cirka 1 429 miljarder km från jorden; eller ~ 8,5 AU, motsvarande åtta och en halv gånger det genomsnittliga avståndet mellan jorden och solen. För att sätta det i perspektiv tog det Voyager 1 sona ungefär trettonåtta månader för att nå Saturn-systemet från jorden. För bemannade rymdskepp, som transporterar kolonister och all utrustning som behövs för att kolonisera ytan, skulle det ta betydligt längre tid att komma dit.

Dessa fartyg, för att undvika att bli alltför stora och dyra, skulle behöva förlita sig på kryogenik eller viloläge-relaterad teknik för att spara utrymme på lagring och boende. Medan denna typ av teknik undersöks för besättningsuppdrag till Mars, är den fortfarande mycket i forsknings- och utvecklingsfasen.

Alla fartyg som är involverade i koloniseringsinsatserna eller som används för att skicka resurser till och från det croniska systemet, skulle också behöva ha avancerade framdrivningssystem för att säkerställa att de kunde göra resorna på en realistisk tid. Med tanke på de inblandade avstånden skulle detta troligtvis kräva raketer som använde kärnkraft-framdrivning, eller något ännu mer avancerat (som antimaterial-raketer).

Och även om det förstnämnda är tekniskt genomförbart har inga sådana framdrivningssystem byggts just nu. Allt mer avancerat skulle kräva många fler års forskning och utveckling och ett stort resursengagemang. Allt detta ger i sin tur den avgörande frågan om infrastruktur.

I princip skulle alla flottor som arbetar mellan Jorden och Saturn kräva ett nätverk av baser mellan hit och där för att hålla dem levererade och drivna. Så verkligen skulle alla planer för att kolonisera Saturnus månar behöva vänta på skapandet av permanenta baser på Månen, Mars, Asteroidbältet och troligen de joviska månarna. Denna process skulle vara straffbart dyr enligt gällande standarder och (igen) kräva en flotta av fartyg med avancerade drivsystem.

Och även om strålning inte är ett stort hot i det croniska systemet (till skillnad från runt Jupiter), har månarna varit utsatta för stora effekter under sin historia. Som ett resultat skulle alla bosättningar byggda på ytan troligtvis behöva ytterligare skydd i omloppsbana, som en rad defensiva satelliter som kan omdirigera kometer och asteroider innan de nådde bana.

Med tanke på dess överflödiga resurser, och de möjligheter som det skulle ge för att utforska djupare i solsystemet (och kanske till och med bortom det), är Saturnus och dess månesystem inget annat än ett stort pris. Dessutom är utsikterna att kolonisera där mycket mer tilltalande än andra platser som har större faror (dvs. Jupiters månar).

En sådan ansträngning skulle dock vara skrämmande och kräva ett stort multinationellt engagemang. Och alla sådana ansträngningar skulle troligen behöva vänta på byggandet av kolonier och / eller baser på platser närmare Jorden först - till exempel på Månen, Mars, Asteroidbältet och runt Jupiter. Men vi kan säkert hålla ut hoppet på lång sikt, eller hur?

Vi har skrivit många intressanta artiklar om kolonisering här på Space Magazine. Här är varför kolonisera månen först ?, Hur koloniserar vi kvicksilver ?, Hur koloniserar vi Venus?, Koloniserar Venus med flytande städer, kommer vi någonsin att kolonisera Mars?, Hur koloniserar vi Jupiters månar ?, och den definitiva guiden för terraformering.

Astronomy Cast har också många intressanta avsnitt om ämnet. Kolla in avsnitt 59: Saturn, avsnitt 61: Saturns månar, avsnitt 95: Humans to Mars, Part 2 - Colonists, Episode 115: The Moon, Part 3 - Return to the Moon, and Episode 381: Hollowing Asteroids in Science Fiction.

källor: