Колонизация астероидов - Colonization of the asteroids

Астероиды, в том числе находящиеся в поясе астероидов , были предложены в качестве возможного места колонизации человека. Некоторые из движущих сил этих усилий по колонизации астероидов включают выживание человечества, а также экономические стимулы, связанные с добычей астероидов . Процесс колонизации астероидов действительно имеет множество препятствий, которые необходимо преодолеть для проживания людей, включая расстояние транспортировки, отсутствие гравитации, температуры, радиации и психологические проблемы.

Движущие силы

Выживание человечества

Основная статья: Космос и выживание

Один из основных аргументов в пользу колонизации астероидов - обеспечение долгосрочного выживания человеческого вида. В случае реальной угрозы на Земле, такой как ядерный холокост и последующая ядерная зима или извержение супервулкана , колония на астероиде позволит человеческому виду продолжить свое существование. Майкл Гриффин, администратор НАСА в 2006 году, заявил о важности космической колонизации следующим образом:

«... цель не только в научных исследованиях ... она также в расширении ареала обитания человека от Земли до Солнечной системы по мере продвижения вперед во времени ... В долгосрочной перспективе вид на одной планете будет не выжить ... Если мы, люди, хотим выжить в течение сотен тысяч или миллионов лет, мы должны в конечном итоге заселить другие планеты ».

Еще один аргумент в пользу колонизации - потенциальная экономическая выгода от добычи астероидов . Астероиды содержат значительное количество ценных материалов, включая редкие минералы и драгоценные металлы , которые можно добывать и транспортировать обратно на Землю для продажи. Имея примерно столько же железа, сколько мир производит за 100 000 лет, 16 Psyche является одним из таких астероидов, стоимость которого составляет около 10 квинтиллионов долларов в металлическом железе и никеле. По оценкам НАСА, в поясе астероидов более 1 километра в диаметре находится от 1,1 до 1,9 миллиона астероидов, а также миллионы астероидов меньшего размера. Примерно 8% этих астероидов похожи по составу на 16 Psyche. Одна компания, Planetary Resources, уже стремится разработать технологии с целью использования их для добычи астероидов. По оценкам Planetary Resources, около 30-метровых астероидов содержат платину на сумму от 25 до 50 миллиардов долларов.

Транспорт

Основная проблема транспортировки к поясу астероидов - это расстояние от Земли 204,43 миллиона миль. Отправка людей на Марс , который находится в 57,6 миллиона км (35,8 миллиона миль) от Земли, также является сложной задачей. Поездка на Марс заняла 253 дня, исходя из миссии марсохода . В период с 2007 по 2011 год Россия, Китай и Европейское космическое агентство провели эксперимент под названием MARS-500 , чтобы оценить физические и психологические ограничения космических полетов с экипажем. Эксперимент пришел к выводу, что 18 месяцев одиночества были пределом для космической миссии с экипажем. При нынешних технологиях путешествие к поясу астероидов займет более 18 месяцев, что позволяет предположить, что миссия с экипажем может выходить за рамки наших нынешних технологических возможностей.

Посадка

Список малых планет, посещенных космическими кораблями

Астероиды недостаточно велики, чтобы создавать значительную гравитацию, что затрудняет посадку космического корабля. Людям еще предстоит посадить космический корабль на астероид в поясе астероидов, но они временно приземлились на нескольких астероидах, первым из которых в 2001 году был 433_Eros , NEA из группы Amor, а совсем недавно - 162173 Ryugu , еще одно NEA из группы Amor. Группа Аполлон. Это было частью миссии Hayabusa2, которую проводило Японское космическое агентство . Посадка стала возможной благодаря использованию четырех солнечных ионных двигателей и четырех реактивных колес для движения. Эта технология позволяла управлять ориентацией и орбитой космического корабля, который направил его на посадку на Рюгу. Эти технологии могут быть применены для успешной подобной посадки в поясе астероидов.

Вызовы для человеческого жилья

Сила тяжести

Недостаток силы тяжести имеет множество неблагоприятных последствий для биологии человека. Переход гравитационных полей имеет потенциал для воздействия на пространственную ориентацию , координации, баланса, локомоции , и вызывать болезнь движения . Астероиды без искусственной гравитации не имеют силы тяжести по сравнению с Землей. Без гравитации, воздействующей на человеческое тело, кости теряют минералы, и плотность костей уменьшается на 1% ежемесячно. Для сравнения, скорость потери костной массы у пожилых людей составляет 1–1,5% в год. Выведение кальция из костей в космосе также повышает риск образования камней в почках у людей с низкой гравитацией . Кроме того, недостаток силы тяжести заставляет жидкости в теле смещаться к голове, что может вызвать давление в голове и проблемы со зрением.

Общая физическая форма также имеет тенденцию к снижению, и правильное питание становится гораздо более важным. Без силы тяжести мышцы задействованы меньше, и общее движение легче. Без целенаправленных тренировок мышечная масса, состояние сердечно-сосудистой системы и выносливость уменьшатся.

Искусственная гравитация

Искусственная гравитация предлагает решение отрицательного воздействия невесомости на человеческий организм. Одно из предложений по внедрению искусственной гравитации на астероидах, исследованное в исследовании, проведенном учеными из Венского университета, включает выдолбление и вращение небесного тела . Колонисты тогда будут жить внутри астероида, а центробежная сила будет имитировать гравитацию Земли. Исследователи обнаружили, что, хотя может быть неясно, будут ли астероиды достаточно сильными для поддержания необходимой скорости вращения, они не могли исключить такой проект, если бы размеры и состав астероида находились в допустимых пределах.

В настоящее время нет практических крупномасштабных применений искусственной гравитации для космических полетов или усилий по колонизации из-за проблем с размерами и стоимостью. Тем не менее, различные исследовательские лаборатории и организации выполнили ряд испытаний с использованием человеческих центрифуг для изучения воздействия длительной устойчивой или периодической искусственной гравитации на тело в попытке определить выполнимость будущих миссий, таких как долгосрочные космические полеты и колонизация космоса. . Исследовательская группа из Университета Колорадо в Боулдере обнаружила, что они смогли заставить всех участников своего исследования чувствовать себя комфортно при примерно 17 оборотах в минуту в центрифуге для людей без укачивания, которое имеет тенденцию мешать большинству испытаний небольших приложений. искусственная гравитация. Это предлагает альтернативный метод, который может быть более осуществимым, учитывая значительно меньшую стоимость по сравнению с более крупными конструкциями.

Температура

Большинство астероидов расположено в поясе астероидов , между Марсом и Юпитером . Это холодный регион с температурой от -73 до -103 градусов по Цельсию. Человеческая жизнь потребует постоянного источника энергии для тепла.

Радиация

В космосе космические лучи и солнечные вспышки создают смертельную радиационную среду. Космическое излучение может увеличить риск сердечных заболеваний , рака , расстройства центральной нервной системы и острого лучевого синдрома . На Земле мы защищены магнитным полем и нашей атмосферой , но астероиды лишены этой защиты.

Одна из возможностей защиты от этого излучения - жизнь внутри астероида. Подсчитано, что люди будут достаточно защищены от радиации, зарывшись в астероид на глубину 100 метров. Однако состав астероидов создает проблему для этого решения. Многие астероиды представляют собой свободно организованные груды обломков с очень небольшой структурной целостностью .

Психология

Космические путешествия имеют огромное влияние на психологию человека, включая изменения в структуре мозга, нейронных взаимосвязях и поведении.

Космическое излучение обладает способностью воздействовать на мозг и широко изучается на крысах и мышах. Эти исследования показывают, что животные страдают от снижения пространственной памяти , нейронной взаимосвязи и памяти. Кроме того, у животных усилилось беспокойство и страх.

Изоляция пространства и трудности со сном в окружающей среде также способствуют психологическому воздействию. Сложность разговора с людьми на земле может способствовать одиночеству, тревоге и депрессии . Российское исследование имитировало психологические последствия длительных космических путешествий. В 2010-11 годах шесть здоровых мужчин из разных стран, но с аналогичным образованием, что и у космонавтов, прожили в закрытом модуле 520 дней. Участники опроса сообщили о симптомах умеренной депрессии, аномальных циклов сна, бессонницы и физического истощения.

Кроме того, НАСА сообщает, что миссии в глобальном масштабе закончились или были остановлены из-за психических проблем. Некоторые из этих проблем включают общие умственные заблуждения, депрессию и расстройство из-за неудачных экспериментов.

Тем не менее, у многих космонавтов космические путешествия действительно могут иметь положительный психологический эффект. Многие астронавты сообщают о росте признательности к планете, цели и духовности . В основном это связано с видом на Землю из космоса.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ a b c d e Эллисон, Питер Рэй. «Как мы могли выжить на астероиде» . bbc.com . Проверено 8 ноября 2019 года .
  2. ↑ Каку, Мичио (2018). Будущее человечества: терраформирование Марса, межзвездные путешествия, бессмертие и наша судьба за пределами Земли (Первое изд.). Нью-Йорк. ISBN 9780385542760. OCLC  1013774445 .
  3. ↑ «Гриффин НАСА:« Люди колонизируют Солнечную систему » » . 25 сентября 2005 г. ISSN  0190-8286 . Проверено 8 ноября 2019 года .
  4. ^ Парнелл, Брид-Эйн. «НАСА достигнет уникального металлического астероида стоимостью 10 000 квадриллионов долларов на четыре года раньше» . Forbes . Проверено 9 ноября 2019 года .
  5. ^ "Что такое астероиды?" . Phys.org . Проверено 9 ноября 2019 года .
  6. ^ «В глубине | Астероиды» . НАСА Исследование Солнечной системы . Проверено 9 ноября 2019 года .
  7. ^ "Технологические миллиардеры финансируют золотую лихорадку, чтобы добывать астероиды" . Рейтер . 24 апреля 2012 . Проверено 9 ноября 2019 года .
  8. ^ a b Уильямс, Мэтт (10 августа 2016 г.). «Сколько времени нужно, чтобы добраться до пояса астероидов?» . Вселенная сегодня . Проверено 8 ноября 2019 года .
  9. ^ a b mars.nasa.gov. "Близкий подход к Марсу | Марс в нашем ночном небе" . Программа НАСА по исследованию Марса . Проверено 8 ноября 2019 года .
  10. ^ а б «Длительные космические путешествия» . iop.org . Проверено 8 ноября 2019 года .
  11. ^ "Что рассказал нам астероид Рюгу | EarthSky.org" . earthsky.org . Проверено 8 ноября 2019 года .
  12. ^ a b c "Глубоко | Хаябуса 2" . НАСА Исследование Солнечной системы . Проверено 8 ноября 2019 года .
  13. ^ a b c d e f Перес, Джейсон (30 марта 2016 г.). «Человеческое тело в космосе» . НАСА . Проверено 8 ноября 2019 года .
  14. ^ "По номерам | Церера" . НАСА Исследование Солнечной системы . Проверено 8 ноября 2019 года .
  15. ^ Maindl, Томас I .; Микш, Роман; Лойбнеггер, Биргит (2019). «Устойчивость вращающегося астероида, в котором находится космическая станция» . Границы астрономии и космических наук . 6 : 37. arXiv : 1812.10436 . Bibcode : 2019FrASS ... 6 ... 37M . DOI : 10.3389 / fspas.2019.00037 . ISSN  2296-987X .
  16. ^ Feltman, Рэйчел (3 мая 2013). «Почему у нас нет искусственной гравитации?» . Популярная механика . Проверено 8 ноября 2019 года .
  17. Рианна Клеман, Жиль (24 ноября 2017 г.). «Международная дорожная карта исследований искусственной гравитации» . NPJ Microgravity . 3 (1): 29. DOI : 10.1038 / s41526-017-0034-8 . ISSN  2373-8065 . PMC  5701204 . PMID  29184903 .
  18. ^ «Искусственная гравитация - без укачивания» . CU Боулдер сегодня . 2 июля 2019 . Проверено 8 ноября 2019 года .
  19. ^ "Что такое пояс астероидов?" . Phys.org . Проверено 8 ноября 2019 года .
  20. ^ а б Глобус, Ал. «Основы космического расселения» . НАСА . Архивировано 5 ноября 2009 года.
  21. ^ a b c d e Боланд, Стефани. «Это ваш мозг на Марсе: как космические путешествия влияют на нашу психологию» . Проверено 8 ноября 2019 года .
  22. ^ a b c d e «Миссия на Марс» . apa.org . Проверено 8 ноября 2019 года .
  23. ^ a b Моррис, Натаниэль П. «Психическое здоровье в космическом пространстве» . Сеть блогов Scientific American . Проверено 8 ноября 2019 года .
  24. ^ Голдхилл, Оливия. «Астронавты сообщают об« обзорном эффекте »от трепета космических путешествий - и вы можете воспроизвести его здесь, на Земле» . Кварц . Проверено 8 ноября 2019 года .