Rumkolonisering

Transportmidler, der bruger ressourcer uden for jorden til fremdrift, vil reducere omkostningerne betydeligt. Brændstoffer, der sendes fra jorden, ville koste alt for meget selv med de innovationer, der er skitseret ovenfor. Andre teknologier såsom rumbinding , VASIMR , ionmotoren , den termiske solstråle , solsejlet og den nukleare termiske raket kan alle potentielt reducere omkostningerne og transporttiden en gang i rummet. VASIMR-fremdriften kunne reducere transporttiden mellem Jorden og Mars , som i øjeblikket er to år, til kun 39 dage.

På månen er en mulighed, som NASA udforsker, at bygge en elektromagnetisk katapult til lancering af råmaterialer til kredsløbsfaciliteter til en meget lavere pris end råmaterialer afsendt fra Jorden. Ifølge teoretiske undersøgelser af Jerome Pearson, konsulent for NASA, kunne en måneluftelevator bruges. I modsætning til Jorden Space Elevator , kan det bygges med eksisterende teknologier, men ingen byggeprogram er endnu ikke fastsat.

Materialer

At levere orbitalkolonierne ville lanceringsmaterialer fra Jorden være meget dyre, også forskere, som Robert Zubrin , tænker på at bringe råmaterialerne fra Månen, Ceres , jordnære asteroider , Phobos eller Deimos , hvor tyngdekræfterne er meget ringere og hvor der hverken er atmosfære eller skadelig biosfære . Kolonier på Månen og Mars vil være i stand til at bruge lokale ressourcer, selvom Månen ikke har tilstrækkelige mængder brint , kulstof og kvælstof, men masser af ilt , silicium og metaller. Nærjordiske asteroider indeholder store mængder metaller, ilt, brint og kulstof samt noget kvælstof, men ikke nok til at undgå en forsyning fra jorden. Længere væk ser de trojanske asteroider ud til at være høje i vandis og andre flygtige materialer.

Energi

Den solenergi , rigelige og pålidelig i kredsløb om Jorden, er almindeligt anvendt af satellitter og internationale rumstation i dag. Der er ingen nat i rummet, ingen skyer eller nogen atmosfære til at blokere lyset fra solen . Den tilgængelige solenergi i watt pr. Kvadratmeter i en hvilken som helst afstand d fra Solen kan beregnes med formlen E = 1366 / d 2  ; d måles i en astronomisk enhed .

Store strukturer er nødvendige for at omdanne solenergi til elektricitet for pionererne. På jorden er det gennemsnitlige forbrug i de udviklede lande 2 til 6 kilowattimer pr. Person (eller 10 megawatt timer pr. Person pr. År), behovene i rummet vil utvivlsomt være meget større, to solpaneler fra den internationale rumstation ud af otte kan opfylder allerede behovene for tredive gennemsnitlige jordbaserede boliger. Mellem 1978 og 1981 godkendte den amerikanske kongres NASA og DOE til at studere konceptet. De organiserer programmet for evaluering og udvikling af satellitbaseret energiproduktion, som stadig er den mest omfattende undersøgelse, der nogensinde er udført om emnet. Især i nul tyngdekraft kan sollys bruges direkte med solovne fremstillet af ultralette trådklude, der kan generere temperaturer på flere tusinde grader eller til at reflektere sollys på afgrøder, alt sammen næsten uden omkostninger. Energien kunne endda være et eksportprodukt til rumkolonier ved hjælp af transmission af trådløs energi ved hjælp af mikrobølgestråler fra solens kredsløb til Månen eller Jorden.

Månen har nætter på to uger, men områderne ved månestængerne har permanent solskin. Mars er længere væk fra solen og lider undertiden af støvstorme, der svagt styrker intensiteten. Imidlertid filtrerer dens atmosfære solstråling mindre end Jordens, hvilket gør det muligt at håbe på brugen af ​​solenergi med en effektivitet af samme rækkefølge med derudover en større regelmæssighed af solskin.

Den atomenergi vil derfor fortsat være et alternativ til kontinuerlig energi på disse himmellegemer, men ingen malm uran er endnu ikke opdaget, at det ville give den rå materiale fra Jorden, jf Mars-missioner af NASA. Udviklingen af nuklear fusion ville være en fordel for kolonierne, helium 3 væsen til stede på mange organer Solsystemet herunder Moon, i overfladen regolith og gaskæmper . En af de store vanskeligheder ved at bruge solvarme eller nuklear energi i miljøer med ringe eller ingen atmosfære vil være at sprede den uundgåelige varme, der genereres fra Carnot-cyklussen . Dette ville kræve store strålende overflader for at sprede varme ved infrarød stråling .

Kommunikation

Sammenlignet med andre behov er kommunikation let for jorden eller månens bane, idet de fleste aktuelle kommunikationer allerede går via satellit . Kommunikation med Mars og videre vil dog lide af forsinkelser på grund af formering af lys og andre bølgefænomener . For Mars repræsenterer dette 3 til 22 minutter afhængigt af dets nærhed til Jorden (til simpel ubesvaret kommunikation) og længere for fjernere kolonier. Kommunikation med kolonier placeret omkring andre stjerner ville beløbe sig til år for de nærmeste.

Tilgængelighed

Et overlevelsesforhold mellem organismer, deres habitat og et udenjordisk miljø kan udføres på tre forskellige måder eller ved en kombination af disse:

• organismer og levesteder helt isoleret fra omgivelserne med en kunstig biosfæren , såsom Biosphere II eller anden livsunderstøttelsessystem  ;
• ændre miljøet, så det bliver en levedygtig levested med terraforming  ;
• skiftende organismer, så de bliver tilpasset deres nye miljø ved hjælp af genteknologi eller gennem oprettelse af cyborgs , som fremkaldt af transhumanisme .

Da de to sidste løsninger stadig er inden for science fiction eller teori, er livsstøttesystemet den umiddelbare løsning. Bosætterne har faktisk brug for luft , vand , mad , tyngdekraft og tilstrækkelig temperatur for at overleve lange perioder. På jorden giver biosfæren alt dette. I ruminstallationer bliver et relativt lille og lukket kredsløbssystem nødt til at genbruge alle de elementer, der er nødvendige for livet uden nogen mulig fejl. NASA og ESA undersøger de forskellige muligheder for livsstøttesystemer, der går meget længere med hensyn til genbrug af affald end hvad der i øjeblikket er i brug på den internationale rumstation.

Det nærmeste nuværende livsstøttesystem er helt sikkert atomubådens . Det bruger mekaniske systemer til at dække menneskelige behov i flere måneder uden overfladebehandling. Disse ubåde frigiver imidlertid kuldioxid, selvom de genbruger ilt . Genbrug af CO 2 er blevet overvejet i litteraturen ved hjælp af Sabatier- reaktionen eller Bosch-reaktionen .

Til Mars-missioner leverer NASA tre overflødige livsstøttesystemer for at undgå kritisk fejl . To er baseret på oprensnings- og kemiske transformationssystemer som dem, der bruges i rumfærgen . Den tredje bruger lokalt dyrkede planter til at producere vand og ilt til astronauter, men sidstnævnte teknologi er endnu ikke valideret.

Biosphere II- projektet i Arizona viste, at en lille, kompleks, begrænset og menneskeskabt biosfære kunne støtte 8 personer i mindst et år, selvom der var mange problemer. Efter et år, da missionen skulle vare to år, måtte Biosphere II genopfyldes med ilt.

Ud over biosfæren II kan forskningsstationer i fjendtlige miljøer, såsom Amundsen-Scott- basen i Antarktis eller Flashline Mars Arctic Research Station på Devon Island , også give erfaring med konstruktion og drift af forpost i andre verdener. Den Mars Desert Research Station , vedligeholdes af Mars Society , er et formål bygget levested i Utah ørkenen . For sidstnævnte, hvis terrænet ligner Mars's , er temperaturerne meget varmere, og det omgivende klima er ikke det mest ugæstfrie på Jorden.

Risici og begrænsninger for sundheden

Den NASA har identificeret 45 risici - i 16 discipliner - i forbindelse med sundhed, sikkerhed og udførelsen af en besætning under en rummission, og derfor også påvirke bosættere i rummet eller på en lav-tyngdekraft planet kræver levested. De vigtigste risici, der er anført, vedrører:

• den osteoporose , herunder en fremskyndet risiko for tab og knoglebrud, forringet knogleheling,  etc.  ;
• kardiovaskulær skade, hjerterytmeforstyrrelser og nedsat kardiovaskulær funktion;
• immunologiske og infektiøse risici, immun dysfunktion; allergier og autoimmunitet modifikation af interaktionerne mellem mikrober og værten;
• ændringer i skeletmuskler, reduktion i muskelmasse, styrke og udholdenhed øget modtagelighed for muskelskader;
• sensoriske og motoriske tilpasningsproblemer, nedsat kapacitet til at udføre operationelle opgaver under flyvning, indrejse, landing og rehabilitering køresyge;
• ernæringsmæssige problemer, utilstrækkelig ernæring ...;
• adfærdsmæssige og menneskelige problemer, psykisk fejljustering; neuro-adfærdsmæssige problemer uoverensstemmelse mellem besætningens kognitive evner og de krævede opgaver mangel på søvn og uorganiserede døgnrytmer;
• problemer relateret til rumstråling, kræftfremkaldende egenskaber; risici for centralnervesystemet kroniske og degenerative vævsrisici ...;
• og miljømæssige risici, luft- og vandforurening opretholdelse af en acceptabel atmosfære, drikkevand, termisk ligevægt i beboelsesområder og affaldshåndtering.

Levetid med lav tyngdekraft

De skadelige virkninger for en menneskelig organisme, der lever i vægtløshed over lang tid, er blevet demonstreret takket være de lange ophold i Salyut , Mir og ISS orbitale stationer af kosmonauter som Valeri Polyakov (14 måneder i træk ombord på Mir og 678 dage kumuleret i rummet), Sergei Avdeyev (748 dage) eller Sergei Krikaliov (803 dage).

Mens rumsygdom forårsager kortsigtede effekter som desorientering eller milde fordøjelsesforstyrrelser, er menneskelig tilpasning til rummet og fravær af tyngdekraft under længerevarende ophold mere problematisk. Især er der et tab af muskelmasse, udbrud af osteoporose og et fald i immunsystemets effektivitet .

I en situation med mikrogravitation eller vægtløshed er bevægeapparatet ikke længere underlagt de begrænsninger, som tyngdekraften på jorden påfører det og forårsager dets gradvise forringelse. Efter en rumflyvning observeres ændringer i calciumbalancen, som bliver negativ som følge af en reduktion i intestinal absorption af calcium og en stigning i fordøjelses- og urinudskillelsen. Virkningerne på knoglemineraltæthed er meget varierende, men osteoporose er mere vigtig på knoglerne i den nedre del af kroppen, som normalt i belastning, bækkenet, lændehvirvlerne og lårhalsen. Fysisk træning alene synes ikke at være tilstrækkelig til at opretholde konstant knoglemasse, og farmakologiske tiltag vurderes.

Ligeledes er skeletmusklerne , mindre stressede, også svækket med udseendet af muskelatrofi , et fald i maksimal styrke og kraft, hvilket fører til et fald i funktionel kapacitet og en stigning i træthed i lemmernes muskler. For at begrænse muskelskader ser det ud til, at den mest effektive metode er fysiske øvelser med høj intensitet, der udføres i korte perioder, men gentagne gange hele dagen.

Den ideelle løsning til kolonier, der befinder sig i rumtyper, er etablering af kunstig tyngdekraft ved hjælp af rotation eller acceleration. Den fysiologiske effekt er på den anden side ukendt for kolonister, der befinder sig i verdener med en tyngdekraft, der er lavere end Jordens, som Månen eller Mars, og problemet kan ikke løses så let som for en installation i rummet. Midlerne til at undgå ethvert helbredsproblem ville være intensiv træning eller brug af centrifuger . En fysiologisk udvikling af astronauter udsat for vægtløshed på meget lang sigt, selv hele deres liv siden deres fødsel eller i flere generationer, kunne ifølge ESA være en atrofi af benene, der ville have mistet deres mobilitet, men af ​​armene som vil holde en muskulatur, der kan sammenlignes med et menneske, der stadig er underlagt jordens tiltrækningskraft. ESA-biologer og neurofysiologer påpegede, at langvarig overlevelse i nul tyngdekraft var mindre et problem end at vende tilbage til Jorden efter et meget langt ophold.

Rumstråling

En af de farligste naturlige farer for astronauter er eksponering for rumstråling , som er en af ​​de største hindringer for menneskelig udforskning af solsystemet. Denne stråling kommer hovedsageligt fra partikler, der udsendes af solstråling , kosmiske stråler og Van Allen-bæltet, der omgiver jorden. Den negative effekt af stråling på astronauternes sundhed vil være desto vigtigere, da lange rumflyvninger bevæger sig væk fra en lav jordbane, der giver en vis beskyttelse.

De partikler der udsendes af denne stråling send ud tilstrækkelig energi til at modificere DNA -molekyler , som kan forårsage forskellige skader afhængig af intensiteten og varigheden af eksponeringen. Ved lave doser er der ingen fare, idet de døde celler naturligt erstattes af nye celler. På den anden side overskrides DNA-reparationskapaciteten under særlig lang eller intens eksponering, og cellerne vil blive beskadiget eller dræbt, hvilket fører til kortvarige eller langvarige helbredsproblemer.

Eksponering for rumstråling afhænger af faktorer som højde, astronautens beskyttelsesgrad, varigheden af ​​hans mission, varigheden og intensiteten af ​​eksponeringen og typen af ​​stråling. En persons sårbarhed over for stråling afhænger af deres følsomhed over for stråling, deres alder, køn og generelle helbred. andre variabler, såsom vægtløshed eller kropstemperatur, kan også være involveret.

Nogle akutte tilstande som ændringer i blodet eller fordøjelsesproblemer (diarré, kvalme, opkastning) kan være milde og helbrede spontant. Andre kan være meget mere alvorlige og forårsage død. Strålingseksponering forårsager normalt ikke akutte effekter, undtagen når de udsættes for store solstråler, der producerer meget høje niveauer af stråling, og som kan være dødelige. Hovedproblemet er kronisk eksponering for rumstråling, der fører til langtidsvirkninger som grå stær , infertilitet , kræft og endda for tidlig aldring . En bemærket effekt, men endnu ikke videnskabeligt undersøgt, er, at 80% af børnene til astronauter, uanset nationalitet, er piger. Denne effekt var allerede blevet observeret hos jagerpiloter, og den ville være forbundet med stråling eller mikrobølger. Astronauternes børn havde dog ingen alvorlige helbredsproblemer.

Etablering af standarder for dosisgrænser for stråling, som astronauter kan blive udsat for, er genstand for undersøgelse af den internationale komité, der beskæftiger sig med medicinske spørgsmål vedrørende astronauter på den internationale rumstation , der består af den multilaterale gruppe af medicinske aktiviteter og dens gruppe. strålingsarbejde. Standarder fastlægges efter anbefalinger oprettet af Den Internationale Kommission for Radiologisk Beskyttelse og Det Nationale Råd for Strålingsbeskyttelse og -målinger . Hvis en astronaut overstiger den dosisgrænse, der er fastsat i løbet af sin karriere, er rumflyvninger forbudt. Strålingseksponeringsgrænser for intervaller på tredive dage og et år har til formål at forhindre akutte effekter, mens grænser for hele karrieren er beregnet til at beskytte mod langtidseffekter.

Rumorganisationer skal undersøge de involverede risici og udvikle passende beskyttelsesteknologier.

Faciliteterne skal være omgivet af skjolde for at absorbere stråling. Dette kan gøres på Månen, Mars eller asteroider ved hjælp af lokal regolit eller ved at bygge underjordiske faciliteter. Den rustning af interplanetariske skibe og rumstationer vil udgøre flere problemer, fordi det repræsenterer en betydelig ekstra vægt og dermed koste, og skal være både effektiv og lys. Selvom afskærmning et par centimeter tyk kan begrænse eksponeringen for partikler fra solstråler, ville det kræve afskærmninger, der er flere meter tykke for at stoppe de meget mere energiske kosmiske stråler, en løsning, der i øjeblikket virker urealistisk. Der findes mere eksotiske begreber, såsom at skabe en slags miniature magnetosfære i stand til afskærmning astronauter fra stråling.

Ernæring

For at sikre en tilpasset diæt til fremtidige kolonister, der er afgørende for langvarige rummissioner, skal specialister først undersøge de miljømæssige ændringer, der skyldes rumflyvninger, og bestemme de specifikke behov, der er påvirket af de mange fysiologiske ændringer, der observeres under ophold i rummet. Det er nu tydeligt, at ernæringsstatus ændres under og efter rumfart med lang varighed. I de fleste astronauter er der særlig lavt energiindtag forbundet med utilstrækkeligt indtag af vitaminer og mineraler . Der er også et fald i hæmoglobin , MVV og røde blodlegemer, hvilket kan skyldes en forstyrrelse af jernmetabolisme forbundet med mikrogravitation. Ernæringstilskud kan bruges til at begrænse disse effekter, men der er behov for mere forskning. Tilførslen af ​​makronæringsstoffer kan sikres tilfredsstillende om bord på skibene, men en tilstrækkelig forsyning af mikronæringsstoffer er stadig et problem, der skal løses. Problemet vil blive forværret i de fjerneste rumkolonier på Jorden, og en fødevareuafhængighed, der er i stand til at imødekomme alle indbyggernes ernæringsbehov, vil helt sikkert være et spørgsmål om overlevelse i tilfælde af et importproblem. Da de langsigtede virkninger af svage tyngdekrafter som Månen eller Mars ikke er ukendte, er de nøjagtige ernæringsmæssige behov for mennesker på disse verdener også teoretiske og kan kun ekstrapoleres fra eksperimenter udført i jordens bane.

Psykologi

Livet i en koloni vil kræve stress og psykologisk tilpasning til nye levevilkår. NASA mener, at besætningens sikkerhed og en problemfri kørsel af en langvarig mission kunne være alvorligt truet i tilfælde af menneskelig psykologisk fiasko, såsom fejl i udførelsen af ​​vigtige opgaver, kommunikationsproblemer og flydynamik. Gruppe inden for besætningen, kritisk psykologisk stress efter ophold i et lukket rum eller kroniske søvnforstyrrelser . Tilfælde af besætninger, der har haft problemer med at samarbejde og arbejde sammen eller med jordkontroller, er mange, hvad enten det er i amerikanske eller russiske rumprogrammer. Forholdsproblemer og dårlig kommunikation har allerede resulteret i potentielt farlige situationer, såsom at besætningsmedlemmer nægter at tale med hinanden eller kommunikere med jorden, når de udfører kritiske operationer.

Risikofaktorerne er psykologisk fejltilpasning, problemer med søvn og døgnrytme , problemer med grænsefladen mellem menneske og system, neuropsykiatriske tilstande såsom angstdepressivt syndrom .

Denne fiasko i menneskelig præstation kan skyldes en psykologisk fejltilpasning i forhold til den spænding, der er forbundet med rumflyvning. Årsagerne til denne stress er de potentielle risici forbundet med missionen og at leve i et begrænset og isoleret miljø. Denne stress kan øges ved monotoni og kedsomhed, især på madniveau, ved problemer med autonomi og afhængighed af andre, ved promiskuitet , ved adskillelse med familie og venner, ved flyvningens varighed, ved interpersonel uforenelighed og spændinger, ved mekanisk fejl i skibet, ved dårlig kommunikation, ved søvnforstyrrelser eller social isolation.

Forstyrrelse af cirkadiske cyklusser , akut og kronisk nedbrydning af søvnkvaliteten og kvantiteten er en velkendt risiko for, at rumflyvninger fører til træthed, nedsat ydeevne og øget stress. Alle studier af søvn i rummet har vist, at den gennemsnitlige søvnvarighed reduceres til 6 timer om dagen eller endnu mindre, når der udføres større indgreb eller i en nødsituation. Søvnkvaliteten for astronauter i rummet påvirkes også. De hyppigst administrerede lægemidler er hypnotika . Disse problemer kan alvorligt mindske besætningens kognitive ydeevne og udgøre risici for deres sikkerhed og missionens succes.

De løsninger, der skal overvejes for at begrænse denne risiko, er implementeringen af ​​strenge udvælgelseskriterier for besætningen inden en mission. Når du er i farten, er diskret overvågning af stressniveauer, justerings- og mestringsstrategier, ydeevne og søvn med en præcis protokol til diagnose og behandling af psykiske og adfærdsmæssige sygdomme, der kan opstå, afgørende for at sikre kvalitetssøvn, oprette en præcis fordeling og planlægning af arbejdsbelastninger.

Langsigtet levedygtighed

Love

Den plads traktat allerede begrænser brugen af rummet og himmellegemer til militære formål eller bevilling af en verdens ressourcer. Månen betragtes for eksempel som res communis .

Rum og planeter er underlagt denne traktat under international offentlig ret (artikel II), mens kolonister er underlagt lovgivningen i den nation, der ejer skibet eller basen, hvor de bor (artikel VIII), som det er tilfældet på skibe i internationale farvande . Den plads lov , reguleret af Generalforsamling FN , regulerer mange aspekter af brugen af rummet og ressourcer, såsom resolution 47/68 om principperne om brugen af kilder atomenergi i det ydre rum, eller om det internationale samarbejde udforskning og brug af det ydre rum til gavn for alle stater.

Den 17. december 2020 underskrev NASA og FN gennem UNOOSA et aftalememorandum med henblik på en fredelig og samarbejdsvillig anvendelse af rummet.

Reproduktion

Reproduktion af mennesker i rummet er stadig et tabu-emne for rumagenturer, men det rejser også mange fysiske og biologiske begrænsninger og vil være afgørende for koloniernes langsigtede overlevelse. Reproduktion i rummet har allerede været oplevet mange gange på en lang række arter af insekter, fisk, padder og pattedyr med succes, men også med nogle fiaskoer, der har afsløret, at tyngdekraften er en vigtig faktor i reproduktion.

Eksempelvis har eksperimenter vist, at en tyngdeperiode 3 timer efter befrugtning var nødvendig for at sikre bilateral symmetri på frølarver. Kyllingæg kunne ikke befrugtes i kredsløb, og eksperimenter med salamander, Waltls Pleurodèle , udført i 1996 og 1998 af astronauterne Claudie Haigneré og derefter Léopold Eyharts om bord på Mir- stationen under de fransk-russiske CASSIOPEE-missioner og derefter PEGASE, viste udseendet af abnormiteter under befrugtning og embryonal udvikling. I et sovjetisk eksperiment forblev "5 hunrotter og 2 hanrotter i kredsløb i 19 dage uden at føde efter deres tilbagevenden til Jorden. Men det er ikke sikkert, at de kopierede ”, idet tyngdekraften kunne forhindre koblingen i de sædvanlige positioner for dyrene.

På den anden side blev fisken Oryzias latipes reproduceret med succes i 1994 med fødsel af 8 yngel på trods af nogle fejl på grund af dyrenes vanskeligheder med at placere sig under parring. En kunstig tyngdekraft, der blev produceret "i en centrifuge om bord på rumfærgen i september 1992", var NASA i stand til at opnå "fødslen af ​​440 perfekt dannede haletudser".

Forsøget på at blive gravid naturligt blev forsøgt i 1982 ombord på Salyut 7 ved samleje mellem kosmonaut Svetlana Savitskaya og en af ​​de to andre mandlige beboere på stationen, men ingen børn blev undfanget. Selve muligheden for at være i stand til at udføre samleje i rummet er også blevet undersøgt uformelt af NASA, som altid har benægtet fakta under en flyvning med 1996-shuttle ifølge en videnskabsmand fra agenturet, der afslørede, at eksperimentet ville have været en succes.

Befolkningsstørrelse

I 2002 , antropolog John H. Moore anslået, at en befolkning på 150 til 180 individer ville tillade normal reproduktion i 60 til 80 generationer, eller om 2.000 år.

En meget mindre befolkning, for eksempel på to kvinder, ville være levedygtig, så længe menneskelige embryoner bragt fra Jorden var tilgængelige. Brug af en sædbank ville også muliggøre en lavere oprindelig population med ubetydelig indavl . Der kan alligevel opstå nogle etiske problemer .

Forskere inden for biologi har tendens til at vedtage "50/500" reglen udstedt af Franklin og Soulé . Denne regel siger, at en base befolkning (N e ) på 50 personer er nødvendig på kort sigt for at undgå et uacceptabelt niveau af indavl , mens en befolkning N på sigt e er på 500 personer er nødvendige for at opretholde en god genetiske mangfoldighed . Anbefalingen svarer til en indavl på 1% pr. Generation, hvilket er halvdelen af ​​det maksimale tolereret af nutidige kæledyrsavlere . Værdien forsøger at afbalancere stigningen i genetisk variation på grund af mutationer med tabet på grund af genetisk drift . IKKEe=50{\ displaystyle N_ {e} = 50}IKKEe=500{\ displaystyle N_ {e} = 500}

Den effektive størrelse af befolkningen N e afhænger af antallet af mænd N m og kvinder N f i befolkningen efter formlen:

IKKEe=4×IKKEm×IKKEfIKKEm+IKKEf{\ displaystyle N_ {e} = {\ frac {4 \ times N_ {m} \ times N_ {f}} {N_ {m} + N_ {f}}}}

NASA vurderede, at en koloni på mindre end 100.000 ikke kunne være uafhængig og ville have brug for fortsat støtte fra Jorden.

Selvreproduktion af kolonier

Den selv-reproduktion er valgfrit, men det kan give en meget hurtigere udvikling af bosættelser, og samtidig fjerne de omkostninger og afhængighed i forhold til Jorden. Det kunne endda bestemmes, at oprettelsen af ​​en sådan koloni ville være den første handling af selvreproduktion af det jordiske liv.

Mellemformler inkluderer kolonier, der kun har brug for information fra Jorden (videnskab, teknik, underholdning osv.) Eller kolonier, som kun har brug for lysforsyninger som integrerede kredsløb , stoffer , energi, DNA eller specifikke værktøjer.

Oprettelsen af ​​selvreplikerende robotteskibe til at fremskynde afviklingen blev også diskuteret fra et teoretisk synspunkt ved at genbruge den universelle konstruktør af John von Neumann i Daedalus-projektet .

Projekter i solsystemet

Strategi

Placeringen af ​​de første rumkolonier i solsystemet er et punkt med hyppig kontrovers blandt tilhængere af rumkolonisering. Placeringerne af kolonier kan være på jorden eller undergrunden på en planet , en naturlig satellit eller en asteroide, men også i kredsløb omkring Jorden , Solen , et andet himmellegeme eller placeret på et Lagrange-punkt . Den nuværende udforsknings- og koloniseringsstrategi er for USA oprettelse af en permanent base på Månen for at eksperimentere med nye astronautiske systemer og teknologier, men også for at bruge ressourcerne fra den naturlige satellit fra Jorden for at lette den udforskning af Mars ved bemandede missioner, hvilket ville være et første skridt. Den internationale rumstation vil blive brugt til at undersøge de skadelige virkninger af astronauter i lange rumophold og til at udvikle foranstaltninger til at bekæmpe dem. Søgningen efter beboelige ekstrasolare planeter er også blevet et officielt mål. Et af de erklærede mål for den amerikanske regering er at søge nye ressourcer på andre planeter for at lette udforskningen af ​​solsystemet, men også for at fremme dets videnskabelige, sikkerhedsmæssige og økonomiske interesser og samtidig fremme internationalt samarbejde. Den Europæiske Union og Rusland planlægger den samme strategi, begge favoriserer også internationalt samarbejde i lyset af de enorme ressourcer, der kræves.

Løbende eller finansierede projekter

Den internationale rumstation, hvis konstruktion begyndte i 1998, har tilladt en permanent menneskelig tilstedeværelse i rummet siden 2. november 2000, datoen for den første ekspedition . Det er placeret i en lav jordbane i en højde af 350  km . Bygningen af ​​stationen afsluttes i 2015 og vil blive opretholdt i drift indtil mindst 2020. Stationen, der har et besætning på tre, vil huse seks personer for fuldt ud at udnytte dens videnskabelige forskningskapacitet. Byggeri udføres gennem internationalt samarbejde mellem 16 nationer inklusive USA , Rusland , Japan , Canada , de elleve europæiske lande, der udgør ESA og Brasilien . I juni 2008 havde 163 personer fra 16 lande besøgt rumstationen, herunder 107 fra NASA, 27 fra det russiske føderale rumfartsagentur , 12 fra ESA og 5 rumturister .

Et af stationens hovedmål er videnskabelig forskning ved hjælp af de specifikke forhold, der hersker om bord, herunder biologi ( medicinsk forskning og bioteknologi ), fysik ( væskemekanik , materialevidenskab , kvantemekanik ), astronomi (inklusive kosmologi ), meteorologi og nanoteknologi . Ud over den programmerede forskning gjorde det daglige liv ombord stationen det muligt at lære meget om dagligdagen for astronauter i et sådant miljø. For eksempel bruger stationbesætningen Coordinated Universal Time placeret lige langt mellem sine to kontrolcentre i Houston og Moskva og skaber kunstige nætter ved at dække vinduerne på stationen, hvor solen stiger og går ned 16 gange om dagen eller hviler eller eksperimenterer i den mest støjsvage del af stationen, der ikke er beregnet til dette formål, det europæiske automatiske overførselskøretøj Jules-Verne .

Den medicinske del af forskningen vedrører i vid udstrækning menneskelig tilpasning til rummet og undersøgelsen af ​​virkningerne af langvarig fravær af tyngdekraft på menneskekroppen til fremtidige langvarige missioner. NASAs officielle plan er at bruge den internationale rumstation som en støtte til sine kommende missioner til Månen og Mars . Nicolai Sevastyanov, præsident for Energia Space Corporation , foreslår at bruge stationen som en samlingsplatform for fremtidige måneskibe, men også som en modtagebro til helium 3 udvundet på Månen som en del af internationalt samarbejde.

Hver flyvning med rumfærgen koster $ 1,3 mia. Inklusive udviklingsomkostninger eller $ 173 mia. I alt for hele programmet fra 1981 til 2010 for 131 flyvninger, inklusive 29 til opførelse af den internationale rumstation, som ESA estimerede omkostningerne til 100 milliarder euro eller 157 milliarder dollars.

Projekter undersøgt af rumagenturer eller private virksomheder

På grund af sin nærhed er Månen det sted, hvor menneskelig kolonisering er tættest på tidsskalaen. Det drager også fordel af en meget lav frigivelseshastighed, som muliggør en lettere udveksling af materialer med Jorden eller andre rumkolonier og endda den meget langvarige installation af en måneluftelevator . Hvis månen ikke har tilstrækkelige mængder brint , kulstof og kvælstof , har den meget ilt , silicium og metaller. Som med Mars vil den lave månekraft, der repræsenterer en sjettedel af Jordens, udgøre problemer for tilbagevenden til Jorden eller fremtidige bosætters helbred. Da det synlige ansigt delvist er beskyttet mod solvinden af Jorden, antages det, at det er i havene på den anden side, at de højeste koncentrationer af helium 3 findes på Månen. Denne isotop er meget sjælden på jorden, men har et stort potentiale som brændstof i kernefusionsreaktorer. Det kunne derfor være et nyt fremdrivningsværktøj.

Den NASA fulgt projektet blev lanceret af præsident George W. Bush for en måne forpost placeret på en af polerne i 2024, med midler fastgjort til dato, men det blev aflyst af præsident Barack Obama i februar 2010 i sin 2011-budgettet anmodning. Den forpost ville have huset 4 astronauter, der ville have skiftet over en periode på 6 måneder, og som ville have brugt lokale ressourcer. Rumorganisationen ønskede at "udvide Jordens økonomiske sfære".

Den Europæiske Rumorganisation planlægger en fast base i 2025 med byggeriet starter omkring 2020. russiske føderale Rumorganisation planlægger en base på Månen kort efter 2025 og det Japan Aerospace Exploration Agency , efter at annoncere en base bygget med det. Robot bistand til 2025 har udsat opførelsen af ​​denne til 2030. Nicolai Sevastyanov, præsident for Energia Space Corporation planlagde installationen af ​​en russisk månebase i 2015 for at udvinde helium 3 industrielt i 2020, til trods for at det ville kræve et meget stort minedrift ; i 2019 havde dette projekt ikke fået nogen opstart. Det Kinesiske Videnskabsakademi i en udviklingsstrategirapport til politikere har foreslået oprettelse af en base på Månen inden 2030. Kina har også planer om udnyttelse af månens helium 3.

Mars er det foretrukne mål sammen med Månen for fremtidige koloniserings- og efterforskningsprojekter af rumagenturer med menneskelige missioner fra 2020'erne af NASA og Mars-baseprojekter flere gange undersøgt. Idéen om en base på Mars blev udviklet af Apollo-astronaut og senator Harrison Schmitt og NASA så tidligt som i slutningen af ​​1970'erne med en etableringsdato, der var planlagt før 2000'erne, som et øjeblik havde interesseret præsident Jimmy Carter . Projektet var blevet forladt af politiske årsager, og den prioritet, der blev givet til rumfærgen , blev derefter genoptaget og forladt flere gange i løbet af de følgende årtier og endda tacklet det meget langsigtede og meget teoretiske projekt med en terformation af Mars . Det nuværende rumagenturprogram taler ikke længere om en Mars-base, men kun om menneskelig udforskning med brug af lokale ressourcer til at støtte missionen.

Overfladen på Mars er lig med overfladen på jordens kontinentale overflade, og den indeholder store reserver af vand ved dens poler og muligvis i permafrost eller endda bløddyr , hvilket ville lette dets kolonisering for nogle forskere grupperet i Mars Society . Mars indeholder kuldioxid i mængden i sin atmosfære og mange mineraler, herunder jern . Mars betragtes af Mars Society som det primære mål for kolonisering af den menneskelige art, og den økonomiske uafhængighed, der er nødvendig for kolonisering, kan ifølge dem komme fra det faktum, at det ville være et perfekt udgangspunkt for udnyttelse . Tiltrækningen af Mars er også videnskabelig, fordi forskere mener, at udenjordisk liv kan have eksisteret på et eller andet tidspunkt i dets historie som mistænkt på Mars-meteoritten ALH 84001, og at det stadig kan være til stede på planeten som i form blandt andre sorte prikker opdaget i nærheden af ​​polerne, der vises hvert forår, en hypotese afvist af andre forskere og NASA.

Den meget tynde atmosfære på Mars , lave temperaturer og høj stråling vil imidlertid pålægge livsstøttende systemer svarende til dem til rummet med den fordel, at de kan bruge lokale ressourcer til at udvikle dem. Derudover er de langsigtede virkninger af den lave tyngdekraft på Mars, der repræsenterer en tredjedel af jordens tyngdekraft, ukendte og kunne gøre det umuligt for mennesker født på Mars eller som har brugt lang tid der på at vende tilbage til Jorden, som det er tilfældet. i vægtløshed.

I 2012 sigter iværksætteren og milliardæren Elon Musk , grundlægger af SpaceX , med at grundlægge en koloni på 80.000 mennesker på Mars med en første base i 2040. Musk vurderer, at denne koloni i sidste ende vil ”have brug for en million mennesker” for at være autonom.