Jatkamalla ”lopullista opastustamme maanmuokkaamiseen”, Space Magazine esittelee mielellään opastustamme maastomuotoiseen Venukseen. Voi olla mahdollista tehdä tämä joskus, kun tekniikkamme kehittyy tarpeeksi pitkälle. Haasteet ovat kuitenkin lukuisia ja melko erityisiä.
Venus-planeetalle viitataan usein maapallon ”sisar planeetalla”, ja perustellusti. Sen lisäksi, että Venus ja Maa ovat melkein samankokoisia, ovat samankaltaisia ja niiden koostumus on hyvin samanlainen (molemmat ovat maanpäällisiä planeettoja). Naapurimaapallona maapallolle Venus kiertää myös aurinkoa “Goldilocks-vyöhykkeellä” (alias. Asuttava alue). Mutta tietenkin, planeettojen välillä on monia keskeisiä eroja, jotka tekevät Venuksesta käyttökelvottoman.
Ensinnäkin sen ilmapiiri on yli 90 kertaa paksumpi kuin maan, sen keskimääräinen pintalämpötila on tarpeeksi kuuma sulamaan lyijyä ja ilma on myrkyllinen höyry, joka koostuu hiilidioksidista ja rikkihaposta. Sinänsä, jos ihmiset haluavat asua siellä, jotain vakavaa ekologista tekniikkaa - aka. maanmuokkaus - tarvitaan ensin. Ja ottaen huomioon sen samankaltaisuudet maan kanssa, monet tutkijat ajattelevat, että Venus olisi tärkein ehdokas maanmuokkaukseen, jopa enemmän kuin Mars!
Kuluneen vuosisadan aikana Venuksen maastomuotoilun käsite on esiintynyt useita kertoja, sekä tieteellisen kaunokirjallisuuden että tieteellisen tutkimuksen kohteena. Kun kohteen käsittelyt olivat suurelta osin fantastisia 1900-luvun alkupuolella, siirtyminen tapahtui avaruusajan alkaessa. Kun tietojemme Venusesta parani, samoin myös ehdotukset maiseman muuttamiseksi ihmisten asumiseen sopivammaksi.
Esimerkkejä kaunokirjallisuudesta:
1900-luvun alusta lähtien ajatusta Venuksen ekologisesta muuttamisesta on tutkittu fiktioissa. Varhaisin tunnettu esimerkki on Olaf Stapletonin Viimeinen ja ensimmäinen mies (1930), joista kaksi lukua on omistettu kuvaamaan kuinka ihmiskunnan jälkeläiset muotoavat Venuksen sen jälkeen, kun maapallosta tulee asumiskelvoton; ja suorittaa prosessissa kansanmurhaa luonnollista vesielämää vastaan.
1950- ja 60-luvuille mennessä, avaruuskauden alkamisesta johtuen, maanmuokkaus alkoi näkyä monissa tieteiskirjallisuuksissa. Poul Anderson kirjoitti myös laajasti maanmuokkauksesta 1950-luvulla. Hänen romaanissaan 1954 Iso sadeVenus muuttuu planeettatekniikan tekniikoilla erittäin pitkän ajanjakson ajan. Kirja oli niin vaikutusvaltainen, että termi "Big Rain" on sittemmin tullut synonyymi Venuksen maisemointiin.
Vuonna 1991 kirjailija G. David Nordley ehdotti novellissaan (”Venuksen lumet”), että Venus voitaisiin kehrätä 30 maapäivän päiväpituuteen viemällä Venuksen ilmapiiri massan kuljettajien kautta. Kirjailija Kim Stanley Robinson tuli kuuluisaksi realistisesta kuvauksestaan maanmuokkaamiseen Marsin trilogia - joka sisälsi Punainen marssi, vihreä marssi ja Sininen Mars.
Vuonna 2012 hän seurasi tätä sarjaa julkaisemalla 2312, tieteiskirjallisuus, joka käsitteli koko aurinkokunnan kolonisaatiota - mukaan lukien Venus. Romaanissa tutkittiin myös monia tapoja, joilla Venus voidaan muotoilla, globaalista jäähdytyksestä hiilen sitomiseen, jotka kaikki perustuivat tieteellisiin tutkimuksiin ja ehdotuksiin.
Ehdotetut menetelmät:
Ensimmäisen ehdotetun menetelmän Venuksen maisemointiin teki Carl Sagan vuonna 1961. Hänen nimeltään ”Planet Venus” nimitetyssä lehdessä hän väitti muuntogeenisten bakteerien käytön ilmakehän hiilen muuttamiseksi orgaanisiksi molekyyleiksi. Tämä tehtiin kuitenkin epäkäytännölliseksi, koska myöhemmin löydettiin rikkihappoa Venuksen pilvistä ja auringon tuulen vaikutuksia.
Brittiläinen tiedemies Paul Birch ehdotti vuonna 1991 tutkimuksessaan “Terraforming Venus nopeasti”, Venuksen ilmakehän pommittamista vedyllä. Tuloksena oleva reaktio tuottaisi grafiittia ja vettä, joista jälkimmäinen putoaa pintaan ja peittää noin 80% valtameren pinta-alasta. Tarvittavan vedyn määrän vuoksi sen olisi kerättävä suoraan yhdestä kaasu jättiläisen tai heidän kuun jään joukosta.
Ehdotuksessa vaaditaan myös rauta-aerosolin lisäämistä ilmakehään, joka voitaisiin saada monista lähteistä (ts. Kuu, asteroidit, elohopea). Jäljelle jäävä ilmakehä, jonka arvioidaan olevan noin 3 baaria (kolme kertaa maapallon vastaava), koostuisi pääasiassa typestä, josta osa liukenee uusiin valtameriin, vähentäen ilmanpainetta edelleen.
Toinen idea on pommittaa Venus hienostuneella magnesiumilla ja kalsiumilla, jotka sietävät hiiltä kalsiumin ja magnesiumkarbonaattien muodossa. Marul Bullock ja David H. Grinspoon Boulderin Coloradon yliopistosta osoittivat vuonna 1996 julkaisussaan ”Venuksen ilmastonvakaus”, että Venuksen omia kalsium- ja magnesiumoksidiesiintymiä voitaisiin käyttää tähän prosessiin. Kaivostoiminnan kautta nämä mineraalit voivat altistua pinnalle, toimien siten hiilinieluina.
Bullock ja Grinspoon väittävät kuitenkin myös, että sillä olisi rajoitettu jäähdytysvaikutus - noin 400 K (126,85 ° C; 260,33 ° F) ja ne vähentäisivät ilmanpainetta vain arviolta 43 baariin. Siksi 8x10: n saavuttamiseksi tarvittaisiin lisävarusteita kalsiumia ja magnesiumia20 kg kalsiumia tai 5 × 1020 Tarvitaan kiloa magnesiumia, joka todennäköisesti olisi louhittava asteroideista.
Auringonsävyjen käsitettä on myös tutkittu, mikä tarkoittaisi joko pienten avaruusalusten tai yhden suuren linssin käyttämistä auringonvalon ohjaamiseksi planeetan pinnalta, mikä vähentää maailmanlaajuisia lämpötiloja. Venuksen, joka absorboi kaksi kertaa niin paljon auringonvaloa kuin maapallon, auringonsäteilyllä uskotaan olevan merkittävä rooli karkaavassa kasvihuoneilmiössä, joka on tehnyt siitä nykyisen.
Tällainen varjo voi olla avaruuspohjainen, joka sijaitsee Sun – Venus L1 Lagrangian pisteessä, missä se estäisi jotakin auringonvaloa pääsemästä Venukseen. Lisäksi tämä varjo auttaisi myös estämään auringon tuulen vähentäen siten Venuksen pinnan altistaman säteilyn määrää (toinen tärkeä kysymys asuttavuudesta). Tämä jäähdytys johtaisi ilmakehän hiilidioksidin nesteytymiseen tai jäätymiseen, joka sitten poistuisi pinnasta kuivana jäänä (joka voidaan kuljettaa maailman ulkopuolelle tai sekvestroida maan alle).
Vaihtoehtoisesti aurinkoheijastimet voitiin sijoittaa ilmakehään tai pinnalle. Tämä voi koostua suurista heijastavista ilmapalloista, hiilinanoputkien tai grafeeniarkkien tai matala-albedoisesta materiaalista. Entinen mahdollisuus tarjoaa kaksi etua: yhdestä ilmakehän heijastimet voitaisiin rakentaa paikan päällä käyttäen paikallisesti tuotettua hiiltä. Toiseksi, Venuksen ilmapiiri on riittävän tiheä, että sellaiset rakenteet voisivat helposti kellua pilvien yläpuolella.
NASA: n tutkija Geoffrey A. Landis on myös ehdottanut, että kaupungit voitaisiin rakentaa Venuksen pilvien yläpuolelle, mikä puolestaan voisi toimia sekä aurinkosuojana että prosessointiasemina. Ne tarjoaisivat ensimmäiset asuintilat kolonisteille ja toimisivat maanmuotoilijoina, muuttaen Venuksen ilmakehän vähitellen jotain elävää, jotta kolonistit voisivat siirtyä pintaan.
Toinen ehdotus liittyy Venuksen pyörimisnopeuteen. Venus pyörii 243 päivän välein, mikä on ylivoimaisesti hitain pyörimisjakso suurimmalle planeetalle. Sinänsä Venuksen kokemukset ovat erittäin pitkiä päiviä ja yötä, mikä saattaa osoittautua vaikeimmaksi tunnetuimpien maan kasvi- ja eläinlajien kanssa. Hidas pyöriminen johtuu todennäköisesti myös merkittävän magneettikentän puuttumisesta.
Britannian välisen planeettayhteisön jäsen Paul Birch ehdotti tämän ratkaisemiseksi orbitaalisten aurinkopeilien järjestelmän luomista lähellä L1 Lagrange -kohtaa Venuksen ja Auringon välille. Yhdessä polaarisella kiertoradalla sijaitsevan solettapeilin kanssa nämä tuottavat 24 tunnin valosyklin.
On myös ehdotettu, että Venuksen pyörimisnopeutta voitaisiin kehrätä joko lyömällä pintaa iskulaitteilla tai johtamalla läheisiä lentomatkoja käyttämällä kappaleita, joiden halkaisija on suurempi kuin 96,5 km (60 mailia). On myös ehdotus käyttää massaohjaimia ja dynaamisia puristusosia tuottamaan kiertovoimaa, jota tarvitaan Venuksen nopeuttamiseen siihen pisteeseen, jossa se kokenut maapallon kanssa samanlaisen päivä-yöjakson (katso yllä).
Sitten on mahdollisuus poistaa osa Venuksen ilmakehästä, mikä voidaan toteuttaa monin tavoin. Ensinnäkin pinnalle suunnatut iskulaitteet puhaltaisivat osan ilmakehästä avaruuteen. Muita menetelmiä ovat avaruushissit ja massakiihdyttimet (mieluiten sijoitetut ilmapalloihin tai laituriin pilvien yläpuolella), jotka voisivat vähitellen poimia kaasua ilmakehästä ja poistaa sen avaruuteen.
Mahdolliset hyödyt:
Yksi tärkeimmistä syistä Venuksen kolonisoimiseen ja sen ilmapiirin muuttamiseen inhimilliseen asutukseen on mahdollisuus luoda "varmuuskopio sijainti" ihmiskunnalle. Ja kun otetaan huomioon valinnanvara - Mars, Kuu ja Ulkoinen aurinkojärjestelmä -, Venuksella on useita asioita, joita muut eivät tee. Kaikki nämä korostavat sitä, miksi Venus tunnetaan maan "sisarplaneettana".
Ensinnäkin Venus on maanpäällinen planeetta, jonka koko, massa ja koostumus ovat samanlaiset kuin Maassa. Tästä syystä Venuksen painovoima on samanlainen kuin maan, mikä on suunnilleen sitä, mitä koemme 90% (tai 0,904g, tarkkaan. Tämän seurauksena Venuksessa elävillä ihmisillä on paljon pienempi riski kehittää terveysongelmia, jotka liittyvät painottomuuteen ja mikropainoon liittyvissä ympäristöissä vietettyyn aikaan - kuten osteoporoosi ja lihasten rappeutuminen.
Venuksen suhteellinen läheisyys Maahan myös helpottaisi kuljetusta ja viestintää kuin useimmissa muissa aurinkokunnan kohteissa. Nykyisissä propulsiojärjestelmissä ikkunoita Venukseen tapahtuu 584 päivän välein, verrattuna Marsin 780 vuorokauteen. Lentoaika on myös jonkin verran lyhyempi, koska Venus on maapallolle lähin planeetta. Lähin lähestymistapa on 40 miljoonan km etäisyyden verrattuna Marsin 55 miljoonaan km.
Toinen syy liittyy Venuksen karkaavaan kasvihuoneilmiöön, mikä on syy planeetan äärimmäiselle kuumuudelle ja ilmakehän tiheydelle. Testaamalla erilaisia ekologisen tekniikan tekniikoita tutkijat oppivat paljon niiden tehokkuudesta. Nämä tiedot ovat puolestaan erittäin hyödyllisiä ilmastomuutoksen vastaisessa taistelussa täällä maan päällä.
Ja tulevina vuosikymmeninä tämä taistelu on todennäköisesti melko kovaa. Kuten NOAA raportoi maaliskuussa 2015, ilmakehän hiilidioksiditasot ovat nyt ylittäneet 400 ppm, tasoa, jota ei ole nähty plioseenikauden jälkeen - jolloin maailman lämpötilat ja merenpinta olivat huomattavasti korkeammat. Ja kuten NASA: n laskemat skenaariot osoittavat, tämä suuntaus jatkuu todennäköisesti vuoteen 2100 saakka vakavilla seurauksilla.
Yhdessä skenaariossa hiilidioksidipäästöt tasoittuvat noin 550 ppm: llä vuosisadan loppua kohti, mikä johtaa keskimääräisen lämpötilan nousuun 2,5 ° C (4,5 ° F). Toisessa skenaariossa hiilidioksidipäästöt nousevat noin 800 ppm, mikä johtaa keskimäärin noin 4,5 ° C (8 ° F) nousuun. Kun ensimmäisessä skenaariossa ennustetut lisäykset ovat kestäviä, jälkimmäisessä skenaariossa elämästä tulee kestämätöntä monilla planeetan osilla.
Joten ihmiskunnan toisen kodin luomisen lisäksi, maanmuotoiltu Venus voisi myös auttaa varmistamaan, että Maa pysyy lajeillemme elinkelpoisena kodina. Ja tietenkin se, että Venus on maanpäällinen planeetta, tarkoittaa sitä, että sillä on runsaasti luonnonvaroja, jotka voitaisiin korjata, mikä auttaa ihmiskuntaa saavuttamaan pulan jälkeisen talouden.
Haasteet:
Sen lisäksi, että Venuksella on suhteita maahan (ts. Koko, massa ja koostumus), on olemassa lukuisia eroja, jotka tekevät siitä maanmuokkaamisen ja kolonisaation suuren haasteen. Ensinnäkin Venuksen ilmakehän lämmön ja paineen vähentäminen vaatisi valtavasti energiaa ja resursseja. Se vaatisi myös infrastruktuuria, jota ei vielä ole ja jonka rakentaminen olisi erittäin kallista.
Esimerkiksi se vaatisi valtavia määriä metallia ja edistyneitä materiaaleja rakentaakseen kiertoradan varjostimen, joka on riittävän suuri jäähdyttämään Venuksen ilmapiiri siihen pisteeseen, että sen kasvihuoneilmiö pysäytetään. Tällaisen rakenteen, jos se sijoitetaan kohtaan L1, olisi myös oltava neljä kertaa itse Venuksen halkaisija. Se olisi koottava avaruuteen, mikä vaatii valtavan joukon robottikokoonpanoja.
Sen sijaan Venuksen pyörimisnopeuden lisääminen vaatisi valtavaa energiaa, puhumattakaan huomattavasta määrästä iskulaitteita, jotka joutuvat kartioimaan ulkoisesta aurinkokunnasta - pääasiassa Kuiperin vyöstä. Kaikissa näissä tapauksissa tarvitaan suuri avaruusalusten laivasto tarvittavan materiaalin kuljettamiseksi, ja ne olisi varustettava edistyneillä käyttöjärjestelmillä, jotka voisivat tehdä matkan kohtuullisessa ajassa.
Tällä hetkellä sellaisia käyttöjärjestelmiä ei ole, ja tavanomaiset menetelmät - aina ionimoottorista kemiallisiin ponneaineisiin - eivät ole riittävän nopeita tai taloudellisia. Havainnollistaakseni NASA: n Uusia näköaloja Tehtävä kesti yli 11 vuotta saadakseen historiallisen tapaamisensa Pluton kanssa Kuiper-vyöhykkeellä käyttäen tavanomaisia raketteja ja painovoima-avustusmenetelmää.
Samaan aikaan valjeta operaatio, joka luotti ioniseen työntövoimaan, kesti melkein neljä vuotta saavuttaakseen Vestaan asteroidihihnalla. Kumpikaan menetelmä ei ole käytännöllinen toistuvien matkojen tekemiseksi Kuiperin vyölle ja jäisten komeetojen ja asteroidien vetämiseksi takaisin, ja ihmiskunnalla ei ole missään määrin laivoja, joita meidän tarvitsisi tehdä tähän.
Sama resurssien ongelma pätee myös ajatukseen sijoittaa aurinkoheijastimet pilvien yläpuolelle. Materiaalimäärän olisi oltava suuri ja sen olisi pysyttävä paikoillaan kauan sen jälkeen, kun ilmapiiri on muuttunut, koska Venuksen pinta on tällä hetkellä täysin pilvien varassa. Myös Venuksessa on jo heijastavia pilviä, joten minkä tahansa lähestymistavan olisi ylitettävä huomattavasti nykyinen albedo (0,65), jotta ero saadaan aikaan.
Ja kun kyse on Venuksen ilmapiirin poistamisesta, asiat ovat yhtä haastavia. Vuonna 1994 James B. Pollack ja Carl Sagan suorittivat laskelmat, jotka osoittivat, että 700 km halkaisijaltaan oleva iskulaite, joka iskee Venusta suurella nopeudella, olisi alle tuhannesosa ilmakehän kokonaismäärästä. Lisäksi tuotot vähenevät, kun ilmakehän tiheys vähenee, mikä tarkoittaa, että tarvittaisiin tuhansia jättiläismäisiä iskulaitteita.
Lisäksi suurin osa poistuneesta ilmakehästä menisi aurinko kiertoradalla lähellä Venusta, ja - ilman lisätoimia - voitaisiin vangita Venuksen gravitaatiokentällä ja tulla jälleen osaksi ilmapiiriä. Ilmakehän kaasun poistaminen avaruushisseillä olisi vaikeaa, koska maapallon geostacionaarinen kiertorata on epäkäytännöllinen etäisyys pinnan yläpuolella, missä massan kiihdyttimien poistaminen olisi aikaa vievää ja erittäin kallista.
Johtopäätös:
Yhteenvetona voidaan todeta, että maastomuotoisen Venuksen mahdolliset hyödyt ovat selvät. Ihmiskunnalla olisi toinen koti, voisimme lisätä sen resursseja omaan, ja opiskelisimme arvokkaita tekniikoita, jotka voivat auttaa estämään kataklysmisen muutoksen täällä maan päällä. On kuitenkin vaikeaa päästä pisteeseen, jossa nämä edut voitaisiin toteuttaa.
Kuten useimmat ehdotetut maastomuotoiset hankkeet, myös monet esteet on käsiteltävä etukäteen. Näistä tärkeimpiä ovat kuljetus ja logistiikka, massiivisen robottihenkilökunnan mobilisointi ja veneiden nostaminen tarvittavien resurssien hyödyntämiseksi. Sen jälkeen olisi tehtävä monen sukupolven sitoutuminen tarjoamalla taloudellisia resursseja työn näkemiseksi loppuun saakka. Ei helppo tehtävä ihanteellisimmissa olosuhteissa.
Riittää, kun sanotaan, että tämä on asia, jota ihmiskunta ei voi tehdä lyhyellä aikavälillä. Tulevaisuuden näkökulmasta ajatus siitä, että Venuksesta tulee "sisar-planeettamme" kaikin mahdollisin tavoin - valtamerten, peltomaan, villieläinten ja kaupunkien kanssa - näyttää varmasti kauniilta ja toteutettavalta tavoitteelta. Ainoa kysymys on, kuinka kauan meidän on odotettava?
Olemme kirjoittaneet monia mielenkiintoisia artikkeleita maastomuotoilusta täällä Space Magazine -lehdessä. Tässä on lopullinen opas maanmuokkaamiseen. Voisimmeko muovata kuun ?, Pitäisikö meidän muotoilla Mars ?, Kuinka voimme muotoilla Marsia? ja opiskelijajoukkue haluaa marsioida Marsin sinileväbakteereilla.
Meillä on myös artikkeleita, joissa tutkitaan maastomuodon radikaalimpaa puolta, kuten esimerkiksi Could We Terraform Jupiter ?, Can We We Terraform The Sun? Ja Voisimmeko Terraform A Black Hole?
Katso lisätietoja Terraforming Marsista NASA Quest -tapahtumassa! ja NASAn matka Marsiin.
Ja jos pidit yllä olevasta videosta, tule tutustumaan Patreon-sivullemme ja selvittämään, kuinka voit saada nämä videot aikaisin ja auttamaan meitä tuottamaan sinulle upeaa sisältöä!
Podcast (ääni): Lataa (kesto: 3:58 - 3,6 Mt)
Tilaa: Apple Podcastit | Android | RSS
Podcast (video): Lataa (47,0 Mt)
Tilaa: Apple Podcastit | Android | RSS
