Jak skolonizować Merkurego?

Ludzkość od dawna marzyła o osiedleniu się na innych światach, jeszcze zanim zaczęliśmy wyruszać w kosmos. Mówiliśmy o kolonizacji Księżyca, Marsa, a nawet o osiedleniu się na egzoplanetach w odległych układach gwiezdnych. Ale co z innymi planetami na naszym własnym podwórku? Jeśli chodzi o Układ Słoneczny, jest tam wiele potencjalnych nieruchomości, których tak naprawdę nie bierzemy pod uwagę.

Dobrze rozważ Merkurego. Choć większość ludzi by tego nie podejrzewała, ta najbliższa naszemu Słońcu planeta jest potencjalnym kandydatem do zasiedlenia. Podczas gdy doświadcza ona skrajnych temperatur – grawitując pomiędzy ciepłem, które mogłoby natychmiast ugotować człowieka, a zimnem, które mogłoby błyskawicznie zamrozić ciało w ciągu kilku sekund – ma potencjał jako kolonia startowa.

Przykłady w fikcji:

Pomysł skolonizowania Merkurego był badany przez pisarzy science fiction od prawie wieku. Jednakże, dopiero od połowy XX wieku kolonizacja została potraktowana w sposób naukowy. Niektóre z najwcześniejszych znanych przykładów tego obejmują opowiadania Leigh Brackett i Isaaca Asimova w latach 40-tych i 50-tych.

W pracy pierwszego z nich, Merkury jest planetą zablokowaną sprzężeniem zwrotnym (co było tym, w co wierzyli astronomowie w tamtym czasie), która ma „Pas Zmierzchu” charakteryzujący się ekstremami ciepła, zimna i burz słonecznych. Niektóre z wczesnych prac Asimova zawarte krótkie historie, gdzie podobnie tidally-locked Merkury był ustawienie, lub znaki pochodziły z kolonii znajduje się na planecie.

These włączone „Runaround” (napisany w 1942 roku, a później zawarte w I, Robot), który koncentruje się na robota, który jest specjalnie zaprojektowany, aby poradzić sobie z intensywnym promieniowaniem Merkurego. W opowiadaniu Asimova o morderstwie „The Dying Night” (1956) – w którym trzej podejrzani pochodzą z Merkurego, Księżyca i Ceres – warunki panujące w każdym miejscu są kluczem do odkrycia, kto jest mordercą.

W 1946 roku Ray Bradbury opublikował „Frost and Fire”, opowiadanie, którego akcja rozgrywa się na planecie opisanej jako leżąca obok Słońca. Warunki panujące na tym świecie nawiązują do Merkurego, gdzie dni są ekstremalnie gorące, noce ekstremalnie zimne, a ludzie żyją tylko osiem dni. Islands in the Sky Arthura C. Clarke’a (1952) zawiera opis stworzenia, które żyje na tym, co w tamtym czasie uważano za stale ciemną stronę Merkurego i od czasu do czasu odwiedza region zmierzchu.

W swojej późniejszej powieści, Rendezvous with Rama (1973), Clarke opisuje skolonizowany system słoneczny, który obejmuje Hermianów, zahartowaną gałąź ludzkości, która żyje na Merkurym i utrzymuje się z eksportu metali i energii. Ta sama sceneria i tożsamość planetarna jest wykorzystana w jego powieści Imperial Earth z 1976 roku.

W powieści Kurta Vonneguta Syreny z Tytana (1959), część historii rozgrywa się w jaskiniach znajdujących się po ciemnej stronie planety. Krótkie opowiadanie Larry’ego Nivena „The Coldest Place” (1964) drażni czytelnika, przedstawiając świat, o którym mówi się, że jest najzimniejszym miejscem w Układzie Słonecznym, tylko po to, aby ujawnić, że jest to ciemna strona Merkurego (a nie Plutona, jak się powszechnie zakłada).

Merkury służy również jako miejsce w wielu powieściach i opowiadaniach Kima Stanleya Robinsona. Należą do nich The Memory of Whiteness (1985), Blue Mars (1996) i 2312 (2012), w którym Merkury jest domem dla ogromnego miasta o nazwie Terminator. Aby uniknąć szkodliwego promieniowania i ciepła, miasto toczy się wokół równika planety na torach, dotrzymując kroku obrotowi planety tak, że pozostaje przed sun.

W 2005 roku Ben Bova opublikował Merkurego (część jego serii Grand Tour), który dotyczy eksploracji Merkurego i kolonizacji go w celu wykorzystania energii słonecznej. Powieść Charlesa Strossa z 2008 roku Dzieci Saturna zawiera podobną koncepcję do 2312 Robinsona, gdzie miasto zwane Terminatorem przemierza powierzchnię na szynach, dotrzymując kroku obrotowi planety.

Proponowane metody:

Istnieje wiele możliwości dla kolonii na Merkurym, ze względu na charakter jego rotacji, orbity, składu i historii geologicznej. Na przykład, powolny okres rotacji Merkurego oznacza, że jedna strona planety jest zwrócona w stronę Słońca przez dłuższe okresy czasu – osiągając temperatury wysokie do 427 °C (800 °F) – podczas gdy strona odwrócona doświadcza ekstremalnego zimna (-193 °C; -315 °F).

In addition, the planet’s rapid orbital period of 88 days, combined with its sidereal rotation period of 58.6 days, means that it takes roughly 176 Earth days for the sun to return to the same place in the sky (i.e. a solar day). Zasadniczo oznacza to, że jeden dzień na Merkurym trwa tyle, co dwa jego lata. Gdyby więc miasto zostało umieszczone po stronie nocy i miało koła gąsienicowe, aby mogło się poruszać, by wyprzedzać Słońce, ludzie mogliby żyć bez obawy, że się spalą.

W dodatku, bardzo małe pochylenie osiowe Merkurego (0,034°) oznacza, że jego regiony polarne są stale zacienione i wystarczająco zimne, by zawierać lód wodny. W północnym regionie sonda NASA MESSENGER zaobserwowała w 2012 roku szereg kraterów, które potwierdziły istnienie lodu wodnego i cząsteczek organicznych. Naukowcy uważają, że południowy biegun Merkurego może również zawierać lód i twierdzą, że szacunkowo od 100 miliardów do 1 biliona ton lodu wodnego może istnieć na obu biegunach, który może mieć miejscami grubość do 20 metrów.

W tych regionach kolonia mogłaby zostać zbudowana przy użyciu procesu zwanego „paraterraformingiem” – koncepcji wymyślonej przez brytyjskiego matematyka Richarda Taylora w 1992 roku. W pracy zatytułowanej „Paraterraforming – The Worldhouse Concept”, Taylor opisał jak ciśnieniowa obudowa może być umieszczona nad użytkowym obszarem planety, aby stworzyć samowystarczalną atmosferę. Z czasem ekologia wewnątrz tej kopuły mogłaby zostać zmieniona, aby zaspokoić ludzkie potrzeby.

W przypadku Merkurego obejmowałoby to wpompowanie oddychającej atmosfery, a następnie stopienie lodu w celu wytworzenia pary wodnej i naturalnego nawadniania. Ostatecznie, region wewnątrz kopuły stałby się nadającym się do życia siedliskiem, wraz z własnym obiegiem wody i obiegiem węgla. Alternatywnie, woda mogłaby zostać odparowana, a gaz tlenowy stworzony przez poddanie go promieniowaniu słonecznemu (proces znany jako fotoliza).

Inną możliwością byłoby budowanie pod ziemią. Przez lata NASA rozważała pomysł budowy kolonii w stabilnych, podziemnych rurach lawowych, o których wiadomo, że istnieją na Księżycu. A dane geologiczne uzyskane przez sondę MESSENGER podczas przelotów, które przeprowadziła między 2008 a 2012 rokiem, doprowadziły do spekulacji, że stabilne rury lawowe mogą istnieć również na Merkurym.

Obejmuje to informacje uzyskane podczas przelotu sondy przez Merkurego w 2009 roku, które ujawniły, że planeta była o wiele bardziej aktywna geologicznie w przeszłości, niż wcześniej sądzono. Ponadto, w 2011 roku MESSENGER zaczął dostrzegać dziwne, przypominające ser szwajcarski, otwory na powierzchni planety. Te dziury, znane jako „zagłębienia”, mogą wskazywać, że podziemne rury istnieją również na Merkurym.

Kolonie zbudowane wewnątrz stabilnych rur lawowych byłyby naturalnie osłonięte przed promieniowaniem kosmicznym i słonecznym, ekstremalnymi temperaturami i mogłyby być pod ciśnieniem, aby stworzyć oddychające atmosfery. Dodatkowo, na tej głębokości Merkury doświadcza znacznie mniejszych wahań temperatury i byłby wystarczająco ciepły, by nadawać się do zamieszkania.

Potencjalne korzyści:

Na pierwszy rzut oka Merkury wygląda podobnie do ziemskiego Księżyca, więc osiedlenie się na nim polegałoby na wielu z tych samych strategii zakładania bazy księżycowej. Ma również do zaoferowania obfite zasoby minerałów, co może pomóc ludzkości w przejściu na gospodarkę opartą na niedoborach. Podobnie jak Ziemia, jest planetą lądową, co oznacza, że składa się ze skał krzemianowych i metali, które są zróżnicowane pomiędzy żelaznym jądrem a krzemianową skorupą i płaszczem.

Jednakże Merkury składa się w 70% z metali, podczas gdy’ skład Ziemi to 40% metali. Co więcej, Merkury ma szczególnie duży rdzeń z żelaza i niklu, który stanowi 42% jego objętości. Dla porównania, jądro Ziemi stanowi tylko 17% jej objętości. W rezultacie, gdyby Merkury był wydobywany, można by wyprodukować wystarczającą ilość minerałów, aby starczyło ich dla ludzkości na czas nieokreślony.

Jego bliskość do Słońca oznacza również, że mógłby on wykorzystać ogromną ilość energii. Mogłaby ona być gromadzona przez orbitalne baterie słoneczne, które byłyby w stanie stale gromadzić energię i przesyłać ją na powierzchnię. Energia ta mogłaby być następnie przesyłana do innych planet w Układzie Słonecznym za pomocą serii stacji przesyłowych umieszczonych w punktach Lagrange’a.

Jest też kwestia grawitacji Merkurego, która wynosi 38% normalnej ziemskiej. Jest to ponad dwa razy więcej niż na Księżycu, co oznacza, że kolonistom łatwiej byłoby się do niej przystosować. Jednocześnie jest ona również wystarczająco niska, aby przynieść korzyści w zakresie eksportu minerałów, ponieważ statki startujące z jego powierzchni potrzebowałyby mniej energii, aby osiągnąć prędkość ucieczki.

Na koniec pozostaje jeszcze odległość do samego Merkurego. Przy średniej odległości około 93 milionów km (58 milionów mil), Merkury waha się od 77,3 milionów km (48 milionów mil) do 222 milionów km (138 milionów mil) od Ziemi. To stawia go o wiele bliżej niż inne możliwe obszary bogate w zasoby, takie jak Pas Asteroid (329 – 478 mln km), Jowisz i jego system księżyców (628,7 – 928 mln km) lub Saturn (1,2 – 1,67 mld km).

Również Merkury osiąga koniunkcję podrzędną – punkt, w którym jest najbliżej Ziemi – co 116 dni, co jest znacznie krótsze niż Wenus czy Mars. Zasadniczo, misje przeznaczone do Merkurego mogłyby startować prawie co cztery lata, podczas gdy okna startowe do Wenus i Merkurego musiałyby mieć miejsce odpowiednio co 1,6 roku i 26 miesięcy.

W kategoriach czasu podróży, kilka misji zostało zamontowanych do Merkurego, które mogą dać nam przybliżone oszacowanie jak długo może to potrwać. Na przykład, pierwszy statek kosmiczny, który podróżował do Merkurego, należący do NASA Mariner 10 (który wystartował w 1973 roku), zajął około 147 dni, aby się tam dostać.

Ostatnio, należący do NASA statek kosmiczny MESSENGER wystartował 3 sierpnia 2004 roku, aby zbadać Merkurego na orbicie i wykonał swój pierwszy przelot 14 stycznia 2008 roku. To w sumie 1,260 dni, aby dostać się z Ziemi na Merkurego. Wydłużony czas podróży był spowodowany tym, że inżynierowie chcieli umieścić sondę na orbicie wokół planety, więc musiała ona poruszać się z mniejszą prędkością.

Wyzwania:

Oczywiście, kolonia na Merkurym nadal byłaby ogromnym wyzwaniem, zarówno pod względem ekonomicznym, jak i technologicznym. Koszty założenia kolonii w dowolnym miejscu na planecie byłyby ogromne i wymagałyby dużej ilości materiałów, które musiałyby być transportowane z Ziemi lub wydobywane na miejscu. Tak czy inaczej, taka operacja wymagałaby dużej floty statków kosmicznych zdolnych do odbycia podróży w rozsądnym czasie.

Taka flota jeszcze nie istnieje, a koszt jej rozwoju (i związana z tym infrastruktura do dostarczenia wszystkich niezbędnych zasobów i dostaw na Merkurego) byłby ogromny. Poleganie na robotach i wykorzystaniu zasobów in-situ (ISRU) z pewnością obniżyłoby koszty i zmniejszyło ilość materiałów, które trzeba by wysłać. Ale te roboty i ich operacje musiałyby być osłonięte przed promieniowaniem i rozbłyskami słonecznymi, dopóki nie wykonają swojej pracy.

Podstawowo, sytuacja jest jak próba ustanowienia schronu w środku burzy. Kiedy to się zakończy, możesz się schronić. Ale w międzyczasie, prawdopodobnie zmokniesz i pobrudzisz się! A nawet gdy kolonia zostanie ukończona, sami koloniści będą musieli radzić sobie z wszechobecnymi zagrożeniami związanymi z promieniowaniem, dekompresją oraz ekstremalnymi temperaturami i zimnem.

Jako takie, gdyby kolonia została założona na Merkurym, byłaby w dużym stopniu zależna od jego technologii (która musiałaby być dość zaawansowana). Ponadto, do czasu, gdy kolonia stanie się samowystarczalna, osoby tam mieszkające będą zależne od dostaw, które będą musiały regularnie przybywać z Ziemi (znowu koszty transportu!)

Jednakże, gdy niezbędna technologia zostanie opracowana, a my będziemy w stanie wymyślić opłacalny sposób stworzenia jednej lub więcej osad i wysłania ich na Merkurego, będziemy mogli cieszyć się z posiadania kolonii, która może dostarczyć nam nieograniczoną ilość energii i minerałów. I mielibyśmy grupę ludzkich sąsiadów znanych jako Hermianie!

Jak ze wszystkim innym odnoszącym się do kolonizacji i terraformowania, kiedy już ustalimy, że jest to w rzeczywistości możliwe, pozostaje tylko pytanie „ile jesteśmy skłonni wydać?”.