Μια αποικία στην Αφροδίτη

Δεν είναι τόσο μακρινό όσο νομίζετε.

Μια υπέροχη εικόνα της Αφροδίτης από το ιαπωνικό διαστημόπλοιο Akatsuki.

Γιατί η Αφροδίτη;

Κάθε ενθουσιώδης διαστημικός αποικισμός είναι γρήγορος να αναδείξει τις δυνατότητες εγκατάστασης στον Άρη. Έχει μια περιστροφική περίοδο που μοιάζει με τη Γη, κάπως θερμοκρασίες σαν τη Γη και πιθανώς ακόμη και μια ιστορία που μοιάζει με τη Γη. Ο Άρης είναι επίσης ελκυστικός λόγω της μεγάλης αφθονίας του υπογείου νερού-πάγου, τόσο για ανθρώπινη κατανάλωση όσο και για τη δυνατότητα διάσπασής του σε οξυγόνο και υδρογόνο για χρήση ως πηγή καυσίμου. Ο Άρης παρέχει επίσης άφθονο CO2 για τη ζωή των φυτών, καθώς και κρατήρες επιφανείας για στοιχειακή προστασία για βάσεις του Άρη.

Όταν ρίχνουμε το βλέμμα μας στο κακό δίδυμο της Γης, η Αφροδίτη φαίνεται να είναι το τελευταίο μέρος που πρέπει να σκεφτεί η ανθρωπότητα για ένα μόνιμο φυλάκιο. Η ατμόσφαιρα είναι τοξική και πυκνή, η επιφάνειά της είναι λιωμένη και ξηρή, και η έλλειψη μαγνητόσφαιρας δεν βοηθά στο θανατηφόρο ντους φορτισμένων σωματιδίων και στην υπεριώδη ακτινοβολία από τον ήλιο. Οι θερμοκρασίες στην Αφροδίτη ισχυρίζονται ότι η μπλε κορδέλα είναι η υψηλότερη στο Ηλιακό Σύστημα λόγω του αχαλίνωτου φαινομένου του θερμοκηπίου του πλανήτη και η ατμοσφαιρική πίεση στην επιφάνεια ισοδυναμεί με ένα χιλιόμετρο υποβρύχια στη Γη.

Μια πραγματική εικόνα της επιφάνειας της Αφροδίτης που τραβήχτηκε από τον Ρώσο Venera 13, το σπασμένο καπάκι του φακού στο προσκήνιο. Διασκεδαστικό γεγονός: η ατμόσφαιρα της Βενετίας είναι τόσο πυκνή που πραγματικά λυγίζει το εισερχόμενο φως που μοιάζει με το να κοιτάς μέσα από μια δεξαμενή νερού, γι 'αυτό όλες οι εικόνες της επιφάνειας της Αφροδίτης φαίνονται «καμπύλες».

Αλλά η Αφροδίτη λαμβάνει έναν ζωτικό πόρο στον οποίο ο Άρης δεν διαθέτει: το φως του ήλιου. Η ενεργοποίηση μιας διαπλανητικής αποικίας απαιτεί τεράστιες ποσότητες ισχύος. Τα Fission RTGs είναι ογκώδη και επικίνδυνα για επανδρωμένες διαστημικές εφαρμογές και η ισχύς σύντηξης μπορεί να αποδειχθεί ανέφικτη ή αδύνατη να διατηρηθεί σε διαπλανητική κλίμακα, αλλά η ηλιακή ενέργεια έχει αποδειχθεί ότι είναι φθηνή και αξιόπιστη για μια μεγάλη γκάμα διαστημικών εφαρμογών. Επιπλέον, η ηλιακή ενέργεια αυξάνεται κοντά στον ήλιο, καθιστώντας τον αποικισμό της Αφροδίτης ακόμη πιο πρακτικό.

Η Αφροδίτη διαθέτει επίσης άλλα οφέλη αποικισμού τα οποία δεν μπορεί να αξιώσει ο Άρης. Η βαρύτητα της Αφροδίτης είναι 90% αυτής της Γης, η οποία είναι αρκετά ισχυρή για να καταπολεμήσει τις επιπτώσεις του εκφυλισμού των οστών και των μυών που θα αντιμετώπιζαν οι Άρη αποίκους. Επιπλέον, ο χρόνος διέλευσης για να φτάσετε στη Venus είναι σχεδόν δύο φορές μικρότερος από τον χρόνο διέλευσης προς τον Άρη και η Venus έχει δύο φορές περισσότερα παράθυρα εκκίνησης για να φτάσετε εκεί. Τέλος, η ατμόσφαιρα υψηλής περιεκτικότητας σε κορεσμένο CO2 της Αφροδίτης και τα υψηλά επίπεδα ηλιακής έντασης είναι ιδανικά για τη δημιουργία φυτών γεμάτων φυτών για την παραγωγή τροφίμων και οξυγόνου για τους αποίκους.

Η ιδέα

Η επιφάνεια της Αφροδίτης μπορεί να είναι αδύνατη να εγκατασταθεί με τεχνολογία στο μέλλον, αλλά μπορεί να υπάρχει ένας άλλος τρόπος για να χτίσετε έναν μόνιμο οικισμό στην Αφροδίτη χωρίς να περπατήσετε κάτω από τη λειωμένη κόλαση παρακάτω. Με τον ίδιο τρόπο που ένας αυτοδιαγνωστής μένει ψηλά στην ατμόσφαιρα της Γης, μια αποικία της Αφροδίτης μπορεί να είναι σε θέση να λειτουργεί με παρόμοιες αρχές, παρασύροντας κατά μήκος ατμοσφαιρικών ρευμάτων ψηλά πάνω από την επιφάνεια όπου οι συνθήκες μοιάζουν περισσότερο με τη Γη. Μια τέτοια αποικία θα είχε πρόσβαση στην ηλιακή ροή παροχής ενέργειας από ψηλά, αποφεύγοντας τις τεράστιες θερμοκρασίες και πιέσεις πολύ κάτω.

Η αντίληψη του καλλιτέχνη για έναν πλωτό, ηλιακό οικισμό της Βενετίας.

Μια κυμαινόμενη διαπλανητική αποικία προσφέρει μερικά ενδιαφέροντα οφέλη που μπορεί να μην προσφέρει μια σταθερή βάση. Ενώ ένας σταθερός οικισμός συνδέεται με ένα συγκεκριμένο σύνολο συντεταγμένων, η κίνηση ενός κινούμενου οικισμού θα διέπεται από την κίνηση της ατμόσφαιρας. Αυτό σημαίνει ότι ακόμη και χωρίς καμία εισροή ώθησης, μια αποικία που αιωρείται θα καλύπτει περισσότερη γη για έρευνα από έναν σταθερό οικισμό, δεδομένου ενός συγκεκριμένου χρονικού πλαισίου. Ένας αιωρούμενος οικισμός θα έχει επίσης τη δυνατότητα να ελιγμούς εύκολα σε διάφορες τοποθεσίες, τόσο για σκοπούς επιστημονικής έρευνας όσο και για αποφυγή κινδύνων. Τέλος, ένας αιωρούμενος οικισμός όχι μόνο θα έχει τη δυνατότητα να εξερευνήσει τους άξονες «Χ» και «Υ» του περιβάλλοντός του, αλλά θα διατηρούσε επίσης την επιλογή να αλλάξει το υψόμετρό του στην κατεύθυνση «Ζ». Μια αποικία στον Άρη δεν θα είχε τέτοιες πολυτέλειες.

Ο σχεδιασμός

Το πρώτο βήμα στο σχεδιασμό μιας πλωτής αποικίας στην Αφροδίτη είναι να αποφασίσετε πού θα το τοποθετήσετε στην ατμόσφαιρα. Θέλουμε να είμαστε αρκετά υψηλοί για να λαμβάνουμε σωστό φως του ήλιου μέσω της ατμόσφαιρας, αλλά ακόμα αρκετά χαμηλός ώστε οι εξωτερικές πιέσεις και οι θερμοκρασίες να είναι διαχειρίσιμες ώστε να αντέχουν το κύτος και τα υποσυστήματα του σκάφους μας. Στα 50 χιλιόμετρα, η ατμόσφαιρα της Βενετίας έχει εντυπωσιακές συνθήκες στη Γη, με πιέσεις και θερμοκρασίες περίπου 1 ατμόσφαιρα και 70⁰ C (158⁰ F) αντίστοιχα. Αν και εξακολουθεί να καλύπτεται από ατμοσφαιρική ομίχλη, μια πλωτή αποικία σε αυτό το υψόμετρο θα δέχεται περίπου 500 Watts / m², συγκρίσιμη με την ηλιακή ένταση που προσφέρεται στη Γη μια κυρίως ηλιόλουστη ημέρα.

Θερμοκρασίες και πιέσεις στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης. Η μαύρη γραμμή δηλώνει τη θερμοκρασία και την πίεση σε ένα δεδομένο υψόμετρο.

Για να παραμείνει ένα αντικείμενο ψηλά σε ένα υγρό χωρίς να αλλάζει υψόμετρο, η μέση πυκνότητά του πρέπει να είναι η ίδια με το υγρό στο οποίο βυθίζεται. Για παράδειγμα, ένα υποβρύχιο που επιθυμεί να βυθιστεί υποβρύχια στη Γη πρέπει να επιτύχει μέση πυκνότητα 1 g / cm³; η πυκνότητα του νερού των ωκεανών. Τα υποβρύχια έχουν σχεδιαστεί με μέση πυκνότητα χαμηλότερη από εκείνη του ωκεανού όταν είναι επιφανειακά και γεμάτα αέρα. Ωστόσο, χρησιμοποιώντας θαλάμους που έχουν σχεδιαστεί για να λαμβάνουν νερό, αυτά τα δοχεία έχουν τη δυνατότητα να κερδίσουν μάζα χωρίς να αλλάζουν τον όγκο τους αυξάνοντας αποτελεσματικά την πυκνότητά τους αρκετά ώστε να βουτήξουν κάτω από την επιφάνεια.

Αν και αρκετά πυκνή, η ατμόσφαιρα της Βενετίας είναι πολύ πιο αδύναμη από το νερό των ωκεανών. Θα χρειαζόταν μια πολύ μεγάλη δομή γεμάτη αέρα της Γης για να παραμείνει ψηλά στα σύννεφα της Αφροδίτης, κάτι που θα ήταν δύσκολο να μεταφερθεί εκεί και να κατασκευαστεί. Αντ 'αυτού, μπορούμε να σχεδιάσουμε το πλοίο αποικίας μας περισσότερο σαν ένα διαχωριστικό, με ένα ξεχωριστό φουσκωτό εξάρτημα γεμάτο με υδρογόνο. Σε αντίθεση με τη Γη, η ατμόσφαιρα της Αφροδίτης δεν περιέχει οξυγόνο, επομένως μια γεμάτη με υδρογόνο δομή δεν δημιουργεί μικρή απειλή για πυρκαγιές ή εκρήξεις. Επιπλέον, το υδρογόνο διατίθεται εύκολα στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης. Αυτή η δομή γεμάτη με υδρογόνο θα προσθέσει τεράστιο όγκο στο σκάφος με πολύ μικρή μάζα, μειώνοντας τη συνολική πυκνότητα ώστε να ταιριάζει με εκείνη της ατμόσφαιρας της Αφροδίτης στα 50 χλμ.

Μια υποθετική αποικία της Αφροδίτης που κρατήθηκε ψηλά από έναν δακτύλιο γεμάτο με υδρογόνο.

Ένας βενετσιάνικος οικισμός 100 ατόμων θα απαιτήσει πολλούς πόρους για να κρατήσει τους κατοίκους του ζωντανούς. Μια τέτοια αποικία πρέπει να είναι αυτάρκης, έχοντας την ικανότητα να παρέχει στους κατοίκους της νερό, οξυγόνο, τροφή, δύναμη και χώρο διαβίωσης χωρίς να στηρίζεται στη Γη για υποστήριξη. Τα σύννεφα της Αφροδίτης αποτελούνται από θειικό οξύ, αποτελούμενο από υδρογόνο, οξυγόνο και θείο. Εκτελώντας ηλεκτρόλυση σε αυτό το τοξικό μόριο, μπορούμε να το χωρίσουμε σε αυτά τα λιγότερο επιβλαβή συστατικά. Τα άτομα οξυγόνου και υδρογόνου θα μπορούσαν να ανασυνδυαστούν για να σχηματίσουν νερό, ενώ το απόβλητο θείο θα επέστρεφε στην ατμόσφαιρα.

Το οξυγόνο και η τροφή μπορούν να παρέχονται και από τα φυτά, τα οποία θα μπορούσαν να επιβιώσουν από το φως του ήλιου, τα ανθρώπινα απόβλητα και το παραγόμενο νερό μας. Σε ένα από τα προηγούμενα άρθρα μου, «Τα πρώτα μας φυτά του Άρη», συζήτησα τι θα χρειαζόταν για να στηρίξω μια αποικία 100 ατόμων στον Άρη με φυτά. Τροποποιώντας αυτές τις εξισώσεις για να λάβω υπόψη την ένταση του ηλιακού φωτός της Αφροδίτης, κατέληξα στο συμπέρασμα ότι θα χρειαζόταν διάφανος θόλος διαμέτρου 50 μέτρων για να εφοδιάσω 100 Ενετούς αποίκους με αρκετά φυτά για να καλύψει όλες τις ανάγκες τους σε οξυγόνο και τροφή.

Τώρα οι άποικοι χρειάζονται εξουσία. Ο μέσος άνθρωπος στις ΗΠΑ αναπνέει σήμερα 897 κιλοβατώρες το μήνα για να καλύψει τις ανάγκες του σε ενέργεια. Για μια βάση που εξαρτάται από την ηλιακή ενέργεια, τα πάνελ μας θα πρέπει να συλλέγουν έναν ελάχιστο μέσο όρο 307 Watt ανά αποίκιο, ή περίπου 31 κιλοβάτ, για να καλύψουν αυτήν την ανάγκη. Η βάση θα απαιτήσει πράγματι περισσότερη ισχύ από αυτήν τόσο για τις τακτικές εργασίες πλοίων όσο και για την επιστημονική έρευνα, αλλά όσο το σκάφος φτάνει σε αυτήν την απαίτηση ισχύος, η βάση μπορεί να διατηρηθεί. Για ηλιακούς συλλέκτες που είναι 40% αποδοτικοί στον ήλιο μέσω της ατμόσφαιρας της Αφροδίτης, η βάση μας θα απαιτήσει τουλάχιστον 241 m² ηλιακών συλλεκτών. ελαφρώς μεγαλύτερο από τις διαστάσεις ενός γηπέδου τένις.

Ένα ηλιακό κελί Fraunhofer ISE. το πρώτο του είδους του για να σπάσει την απόδοση 40%. Αν και εξακολουθούν να είναι ακριβά, αυτά τα ηλιακά κύτταρα δείχνουν μεγάλες δυνατότητες για το εγγύς μέλλον.

Για τους χώρους διαβίωσης, κάθε άποικος θα μπορούσε να κατοικεί σε μικρά δωμάτια με εμβαδόν περίπου 25 m² (270 ft²). το μέγεθος ενός μέτριου στούντιο διαμερίσματος. Αυτά τα δωμάτια θα υπήρχαν σε μια ξεχωριστή μονάδα πληρώματος, σχεδιασμένη ως κύλινδρος και εγκατεστημένη κάτω από το βιο-θόλο του φυτού για να κρατήσει το κάτω μέρος του σκάφους βαρύ για να διασφαλίσει ότι δεν θα ανατραπεί στην ταραχώδη βενετσιάνικη ατμόσφαιρα.

Τα (πολύ προκαταρκτικά) σχέδια μου. Η ενότητα κατοίκησης εμφανίζεται από τις «μπροστινές» και «κορυφαίες» προβολές αντίστοιχα.

Πάνω είναι το σχέδιό μου για 100 άτομα, ηλιακή, πλωτή αποικία της Βενετίας. Ο δακτύλιος υδρογόνου, εάν αποτελείται από ανθρακονήματα, έχει τη δομική ακεραιότητα να ταξιδεύει μεταξύ των υψομέτρων 46 km και 54 km πριν από την έκρηξη ή την έκρηξη λόγω διαφορών πίεσης. Οι δύο έλικες προσφέρουν την επιδεξιότητα να ελιχτεί το σκάφος προς οποιαδήποτε κατεύθυνση κατά μήκος του επιπέδου «X-Y», ταξιδεύοντας προς την κατεύθυνση «Z» εισπνεύοντας ή εκπνεύοντας την πυκνή ατμόσφαιρα της Αφροδίτης σε εξειδικευμένους θαλάμους. Το σκάφος τραβά σε μέγιστο 160 κιλοβάτ, υπερβαίνοντας την ελάχιστη απαίτηση ισχύος περίπου 6 φορές. Αυτό μπορεί να είναι απαραίτητο, ωστόσο, δεδομένου ότι η ατμόσφαιρα του πλανήτη περιστρέφεται γύρω από την επιφάνεια μία φορά κάθε 8 ημέρες, προκαλώντας περιόδους 4 ημερών τη νύχτα για μια πλωτή αποικία. Η σωστή αποθήκευση μπαταρίας θα πρέπει να εξοπλιστεί στην αποικία για να διατηρηθεί η ισχύς σε αυτές τις περιόδους.

Πιθανά ζητήματα

Οι ισχυροί άνεμοι μαστίζουν την ανώτερη βενετσιάνικη ατμόσφαιρα. Αυτοί οι άνεμοι θα μπορούσαν να ελαχιστοποιηθούν πετώντας στρατηγικά κατά μήκος της ισημερινής περιοχής όπου συναντώνται τα δύο κελιά Hadley του πλανήτη. Ωστόσο, άλλα φαινόμενα όπως ριπές και καταιγίδες δεν είναι τόσο προβλέψιμα. Η τεχνολογία πρόβλεψης του καιρού, όπως το ραντάρ, θα είναι απαραίτητη για να προειδοποιήσει την αποικία για παραβίαση των καιρικών συμβάντων, ώστε να μπορεί να ελιχθεί ανάλογα.

Αποκορύφωμα της ατμόσφαιρας της Αφροδίτης, τονίζοντας την ατμοσφαιρική κυκλοφορία του πλανήτη. Ο ισημερινός έχει ουσιαστικά λιγότερη ατμοσφαιρική δραστηριότητα από τον υπόλοιπο πλανήτη, παρόμοιο με τα ατμοσφαιρικά

Ένα άλλο πιθανό ζήτημα είναι τα τοξικά θειικά οξέα της Αφροδίτης. Αν και είναι χρήσιμο για την εξαγωγή νερού, το θειικό οξύ είναι πολύ διαβρωτικό και θα αποτελούσε σοβαρή απειλή για εξωτερικά συστατικά μιας αποικίας της Αφροδίτης. Θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ειδικά ανθεκτικά στα οξέα επικαλύψεις, όπως το πολυτετραφθοροαιθυλένιο (PTFE) για την προστασία αυτών των συστατικών από τη διάβρωση.

Πρώτες ύλες όπως μέταλλα θα ήταν εξαιρετικά δύσκολο να βρεθούν στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης. Αν και η επιφάνεια είναι γνωστό ότι περιέχει ορισμένα χρήσιμα ωμά ορυκτά, η εξαγωγή και ο εξευγενισμός αυτών των υλικών θα ήταν δύσκολο να πραγματοποιηθούν στο περιβάλλον της Αφροδίτης. Η αποικία μπορεί να είναι αυτοσυντηρούμενη κατά τη λειτουργία, αλλά μπορεί να απαιτήσει αποστολές από τη Γη για ανταλλακτικά όταν έχουν υποστεί ζημιά μεγάλα υποσυστήματα.

Τέλος, η έλλειψη μαγνητόσφαιρας της Αφροδίτης θέτει το μικρό ζήτημα του αυξημένου ηλιακού ανέμου, το οποίο θα μπορούσε να ξεπεραστεί με τη στρατηγική θωράκιση των χώρων διαβίωσης και των εξαρτημάτων του υπολογιστή. Εάν αυτό αποδειχθεί αναποτελεσματικό, μια τεχνητή μαγνητόσφαιρα θα μπορούσε να κατασκευαστεί σε τροχιά υψηλής Αφροδίτης.

συμπέρασμα

Εκατό εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά, ένας πλανήτης που δεν είναι τόσο διαφορετικός από τη Γη περιστρέφεται γύρω από το ίδιο αστέρι που ανοίγουμε τα blinds κάθε πρωί. Αν και η επιφάνεια της Αφροδίτης είναι καυτή και κορεσμένη, η ατμόσφαιρά της παρέχει την κατάλληλη τοποθεσία για να δημιουργήσει μια μόνιμη ανθρώπινη παρουσία, ανεξάρτητη από τους πόρους της Γης. Ένας τέτοιος διακανονισμός θα μπορούσε να προσφέρει απεριόριστη πρόσβαση στην επιστημονική μελέτη του πλησιέστερου πλανητικού γείτονά μας, ενός σώματος που γνωρίζουμε σήμερα λίγα. Αυτές οι πλωτές αποικίες έχουν τη δυνατότητα να επεκταθούν σε τεράστιες πόλεις για να βοηθήσουν στη διάδοση του πληθυσμού μας σχετικά με το ηλιακό σύστημα για να αποφευχθεί ο αφανισμός των ειδών μας. Από πολλές απόψεις, η ατμόσφαιρα της Αφροδίτης μπορεί να είναι ακόμη πιο κατάλληλη για αποικισμό από τις κρύες ερήμους του Άρη.

Μόνο ο χρόνος θα δείξει πού θα διαδοθούν τα είδη μας τις επόμενες δεκαετίες. Μπορούμε να καταλήξουμε στα σύννεφα της Αφροδίτης, στα φαράγγια του Άρη, στις παγωμένες πεδιάδες της Ευρώπης, ή στους θερμοπίδακες του Εγκέλαδου. Αλλά ένα πράγμα είναι σίγουρο. είμαστε συνδεδεμένοι προς τα πάνω, και η ατμόσφαιρα της Αφροδίτης είναι τόσο ψηλά όσο θα μπορούσαμε!