TEMA BROJA

Dragan Lazarević

Život u budućnosti

Naseljavanje Merkura, Venere i prirodnih satelita gasovitih planeta

Kosmička civilizacija zvezdanog tipa

Razvoj civilizacije tekao je kroz neprekidno povećanje potrošnje energije, pri čemu su nauka i tehnologija prilagođavale izvore energije na Zemlji za ljudsku upotrebu. Od početka industrijske civilizacije,potrošnja energije naglo je rasla i opisuje se eksponencijalnom funkcijom u zavisnosti od vremena.
Sadašnja potrošnja energije dobijene iz svih raspoloživih izvora na Zemlji - sagorevanjem fosilnih goriva, korišćenjem hidroenergije i energije vetra, geotermalne i nukleane energije - tek je desetohiljaditi deo energije koju Zemlja prima od Sunca a već dovodi do poremećaja klime, globalnog zagrevanja i ugrožavanja biodiverziteta. Šta bi tek bilo da se potrošnja energije poveća npr.deset puta? Da li bi došlo do nepopravljive ekološke katastrofe?

Kontrolisana termo-nuklearna energija još uvek je u eksperimentalnoj fazi a ako u budućnosti dođe do njene šire primene, to bi predstavljalo uvođenje dodatne toplote u već narušeni ekosistem Zemlje. Korišćenje solarne energije na Zemlji ne bi tako ugrozilo životnu sredinu ali to znači pokrivanje miliona km2 u pustinjskim područjima, sa relativno malom efikasnošću u odnosu na druge izvore.

Dalje širenje čovečanstva po Sunčevom sistemu zahtevalo bi i veću potrošnju energije, i za potrebe kosmičkog transporta i za izgradnju naseobina i oblasti sa zemaljskim uslovima na drugim nebeskim telima. Za sada se ne može predvideti kada bi termo-nuklearna energija mogla da dostigne stepen praktične primenljivosti, tj.da se fuzioni reaktori dovoljno smanje da bi mogli da se primene  na kosmičkim brodovima.
Sa sadašnjeg tehnološkog nivoa, daleko je lakše zamisliti korišćenje na susednim nebeskim telima energije prirodnog fuzionog reaktora, tj.našeg Sunca - ali solarna energija slabi sa kvadratom udaljenosti od njega i granica njene efikasnosti bi bila do asteroidnog pojasa.
U cilju većeg korišćenja energije Sunca, nužno je da se krene bliže ka njemu, iako bi takav let bio veći rizik za kosmičke putnike nego let ka spoljnim područjima Sunčevog sistema.

Energetska baza čovečanstva u daljoj budućnosti

Prva i najmanja planeta Sunčevog sistema, Merkur nije mesto koje bi ljudi rado posetili. Udaljen je od Sunca 46-70 mil. km a obiđe ga za 88 dana. Masa mu je 18,5 puta manja od Zemljine a prečnik iznosi 4880 km. To je svet bez atmosfere, jednolične površine izrovašene kraterima. Potpuno je kartografisan zahvaljujući snimcima kosmičkih sondi „mariner 10“ i „mesindžer“. Trajanje dana i noći na njemu je 176 naših dana, pri čemu najveća dnevna temperatura u ekvatorijalnoj oblasti iznosi +435º C da bi, nailaskom noći, pala na -170º C. Intenzitet Sunčevog zračenja na Merkurovoj površini je 4,6-10,6 puta veći nego na Zemlji (varira zbog izrazito eliptične putanje) pa, iako je manje površine od Zemlje, prima gotovo istu količinu energije od Sunca.
Putovanje kosmičke letelice sa ljudskom posadom ka Merkuru najlakše bi se  obavilo solarno-jonskim pogonom (sličnom onom koji je primenjen na sondi „dawn“). Brod bi bio izbačen sa Zemljine ili Mesečeve orbite klasičnim raketama na hemijski pogon, bliskim prolaskom pored Venere donekle bi  uštedeo energiju i skratio vreme putovanja (uobičajeno bi trajalo oko 105 dana). Najveći problem bio bi ulazak u Merkurovu putanju oko Sunca a potom i u orbitu oko samog Merkura, što bi zahtevalo smanjenje brzine za oko 9,6 km/s. To bi se efikasno obavilo solarno-jonskim pogonom zahvaljući i intenzivnom zračenju bliskog Sunca. Kabina sa posadom kosmičkog broda bi morala da bude višestruko toplotno zaštićena a prva zaštita bi bio isturen štit - „suncobran“ slično onom na sondi „mesindžer“. Zaštita od intenzivnijeg jonizujućeg zračenja bliskog Sunca, tzv.solarnog vetra možda bi se morala obezbediti i jakim elektromagnetnim poljem koje bi se stvaralo u provodnicima oko kosmičkog broda.
Prilaskom Merkuru, njegovo magnetno polje bi donekle zaštitilo brod sa posadom. Spuštanje na njegovu površinu bi se obavilo slično spuštanju na Mesec, ali bi lender morao da nosi daleko veće količine goriva s obzirom na Merkurovu gravitaciju (0,37 ge) i njeno ubrzanje koje mora da poništi i obavi smanjenje brzine za preko 3 km/s. Spuštanje bi se obavilo na noćnoj strani, u oblasti Merkurovog severnog ili južnog pola.

Kiseonik iz stena

Posadu bi čekala naseobina ispod površine Merkura koja bi bila izgrađena mašinama-robotima koje bi, prethodnim letovima bez posada, bile donešene sa Zemlje. Cilj svih misija bio bi uspostavljanje tehnološke baze koja bi preradom stena i ruda na Merkuru dobijala sve neophodne materijale. Izdvajao bi se silicijum iz silikata i primenjivao za proizvodnju solarnih panela, metali za konstrukcije (Al, Mg, Ti) kao i gvožđe i srodni metali. Izdvajao bi se i kiseonik iz stena, nephodan za pogon raketa za povratak na Zemlju.
Proizvedeni solarni paneli bi postepeno prekrivali sve veću površinu Merkura, što bi davalo sve veću količinu energije i ubrzavalo izgradnju novih tehnoloških baza. Za sada se ne može predvideti da li se ovakve tehološke baze mogu uspostaviti i bez ljudske posade. Ali, s obzirom na dosadašnji napredak robotike i verovatan budući, možda će ljudi tamo otići kada znatan deo Merkurove površine bude prekriven solarnim elektranama? Možda će se naći efikasniji načini pretvaranja energije Sunčeve svetlosti i toplote u električnu od postojećih?

Energija dobijena na Merkuru bi se, pomoću gigantskih lasera i stvaranjem svetlosnih zraka velike snage, mogla odašiljati na udaljenosti od više stotina miliona km, do korisnika u bazama na asteroidima kao i za pogon kosmičkih brodova. To bi bili laseri sa slobodnim elektronima (FEL - Free Electrons Laser) i mogli bi da direktno pokreću svetlosne jedrilice (svetlost vrši pritisak na površinu tela koje obasjava) ili da daju energiju za jonski pogon.
Glavni problem naseljenika na Merkuru bi bio nedostatak vode. Morala bi se donositi sa Ceresa ili asteroida koji su u spoljnom delu asteroidnog pojasa, bliže Jupiterovoj putanji a možda i sa još  daljih objekata.

Milion ogledala

Da bi se Venera naselila, moralo bi da se prvo obavi teraformiranje. S obzirom da Venera prima gotovo dvostruko više energije sa Sunca od Zemlje, prvi korak je da se od njega zakloni nekakvim „suncobranom“ postavljenim u Venerinu Lagranževu tačku L.1, između nje i Sunca. Dimenzije takvog štita bi trebalo da budu bar dvostruko veće od same Venere i verovatno neće biti moguće da se napravi takva jednodelna mega-mašina već bi se postavio roj miliona manjih, prečnika oko 25 km kosmičkih ogledala ili, kao još bolje rešenje, solarnih centrala. One bi se mogle izgraditi materijalom sa nekog asteroida veličine oko 150 km, koji bi se korišćenjem energije emitovane sa Merkura doveo iz asteroidnog pojasa u oblast L.1. Energija koja bi se dobila iz tog mnoštva solarnih centrala bila bi oko 10 hiljada puta veća od one koju sada koristi čovečanstvo i bila bi korišćena za dalje teraformiranje Venere, dopremanje vode sa ledenih patuljaka iz spoljnih delova Sunčevog sistema i ubrzavanje njene vrlo spore rotacije.
Konačno teraformiranje Venere svakako pripada daljoj budućnosti. Ali, koliko god da bude trajalo, to je jedini način da čovečanstvo dobije drugu Zemlju u Sučevom sistemu.

Putovanja ka prirodnim satelitima gasovitih planeta

Misije na prirodne satelite Jupitera i drugih gasovitih planeta zahtevaće rešavanje niza problema, od kojih je najveći dužina trajanja putovanja. Putovanje do Jupitera sa minimalnim utroškom energije trajalo bi oko 2,8 godina a do Saturna oko 6,5 godina, što je teško prihvatljivo za let sa posadom.
Ako bi se kosmička letelica kretala dvostruko većom prosečnom brzinom i toliko puta smanjilo vreme trajanja leta, bila bi potrebna četiri puta veća energija za ubrzanje. Zbog viška brzine, u blizini cilja morala bi da obavi reaktivno kočenje, što je oko 7 puta veća energija (jedan deo bi anulirala Sunčeva gravitacija). Veće skraćivanje trajanja leta do Jupitera, npr. 6  meseci, značilo bi oko 63 puta veću energiju potrebnu za ubrzavanje i kočenje kosmičkog broda.
Ulazak u orbitu oko Jupitera, na udaljenosti njegovog najdostupnijeg prirodnog satelita Kalista, zahtevalo bi „delta v“ manevar od 4,72 km/s. Spuštanje na površinu Kalista ne bi predstavljalo veći tehnički problem. Bio bi potreban malo veči modul lender od lunarnog modula iz programa „Apolo“. Problem energije za let ka Jupiteru bi se mogao rešiti korišćenjem energije fisionog reaktora koji bi pokretao jonski motor, ili bi energija bila slata na kosmički brod laserima iz baza sa Meseca, sa asteroida ili sa Merkura. A možda i kombinacijom ovih izvora?
Za ubrzanje bi se koristio laserski izvor energije. Obzirom da bi se svetlosni zrak širio sa daljinom, kočenje bi se obavilo energijom iz nuklearnog reaktora. Termonuklearni pogon u impulsnom režimu sa mikroeksplozijama vodoničnih bombi (projekat „Orion“) je bio samo teoretski razmatran 60-tih godina prošlog veka. Ako bi se on ostvario, putovanje u prihvatljivom roku do prirodnih satelita spoljnih planeta bilo bi rešeno.
Ako bi se, konačno, i spustili na Kalisto ili Ganimed, naseljenici bi se suočili sa vrlo hladnom okolinom. Udaljeno Sunce sija 27 puta slabije nego na Zemlji a najveće dnevna temperatura iznosila bi oko -120º C. U početku bi koristili energiju nuklearnog reaktora donešenog sa Zemlje, ali bi kasnije morali da nađu lokalne izvore energije. Ne bi oskudevali u vodi jer je ledena kora Kalista ili Ganimeda debela oko 400 km  i u njoj bi se morao naći deuterijum, neophodan za termo-nuklearne reaktore koji su za sada stvar budućnosti - ali bez kojih ne bi bilo moguće tamo opstati. Osnivanje, opstanak i razvoj baza na Kalistu i Ganimedu zavise od razvoja termo-nuklearnih reaktora ili od razvoja lasera veoma koherentnog zračenja koji bi slali energiju sa Meseca ili Merkura.

Rupa do endookeana

Naseljenici na Kalistu ili Ganimedu bi morali da proizvode sve potrebne materijale iz površinskog sloja prašine a možda bi morali i da buše ledenu koru sve do tečnog sloja, tzv. endookeana u slučaju Ganimeda, ili sve do kameno-gvozdenog jezgra. Naseobine bi morali da ukopaju ispod površine ili da grade bar 10 m debele kupole od leda, što im ne bi bio veći tehnički problem. Unutar tih naseobina mogli bi se ostvariti zemaljski uslovi u pogledu atmosfere i temperature a delovala bi gravitacija slična Mesečevoj pa bi i boravak bio sličan onom u naseobinama na Mesecu. Možda će Jupiterove satelite da nasele ljudi rodjeni na Mesecu?
Izlasci na površinu ovih tela omogućavali bi naseljenicima da uživaju u prizoru neba kojim dominira Jupiter, desetostruko veći nego Mesec posmatran sa Zemlje, a videli bi i njegove bliže satelite, Evropu i Io.
Pošto su ovi sateliti teže dostupni a boravak na njima riskantnji, s obzirom da je Io veoma vulkanski aktivan a na Evropi puca ledena kora i izbijaju gejziri, pitanje je: da li bi se ljudi tamo naseljavali? Evropa je posebno zanimljiva zbog pretpostavki o mogućem postojanju života u endookeanu ispod ledene kore; naučna baza koja bi to istražila mogla bi da se uspostavi ali bi problemi boravka bili veći nego na Ganimedu i Kalistu.

Širenje do Saturnovuih satelita

Putovanja u prihvatljivom trajanju ka Saturnovim satelitima od jedne godine zahtevalo bi 6,5 veću brzinu i gotovo sto puta veću kinetičku energiju od one kojom je raspolagala sonda „kasini“ i pitanje je kada bi se ona mogla ostvariti. Od svih Saturnovih satelita posebno je zanimljiv Titan sa atmosferom azota i metana i površinskim pritiskom od 1,5 bara, u kojoj nastaju složena organska jedinjenja; možda se tu krije odgovor na pitanje nastanka života na Zemlji. Temperatura na površini Titana je oko -180º C pa bi naseobine morale da budu veoma dobro toplotno izolovane,i zbog manje potrošnje energije a i da ne bi emitovanjem toplote zagrevale svoju okolinu i narušavale lokalne uslove.
Putovanja do satelita Urana (Ariel, Umbriel, Titanija...), Neptunovog Tritona i ledenih patuljaka, objekata Kajperovog pojasa, na udaljenosti od preko 6 milijardi km, trajala bi znatno duže ili bi zahtevala vrlo velike početne brzine. Ako bi kosmički brod krenuo iz Zemljine orbite brzinom od 100 km/s, stigao bi do Plutona za 1,9 godina. A ako ne bi uspeo da ukoči nadomak cilja, odlutao bi u međuzvezdani prostor.

Pitanje je i da li bi neko živeo u sredini u kojoj je temperatura ispod -200ºC a Sunce samo bljesak na večito tamnom nebu?
Kosmičke sonde i robotizovane letelice će ipak još dugo biti jedini izaslanici ljudske civilizacije u prostoru oko spoljnih gasovitih planeta.

Kosmička civilizacija drugog energetskog tipa

Sovjetski astrofizičar N.S.Kardašev je, pre gotovo pola veka, napravio podelu civilizacija prema tome koliko koja troši energiju: prvi tip civilizacije troši energiju reda veličine energiji sopstvene planete a ta energija potiče uglavnom sa matične zvezde. (To ne znači da ona postoji samo na jednoj planeti). Naša civilizacija troši tek desetohiljaditi deo energije koju Zemlja prima od Sunca pa još dugo neće dostići ni prvi nivo.
Drugi tip kosmičke civilizacije troši energiju reda veličine energije sopstvene zvezde. Pošto je ukupna energija Sunca 2 miljarde puta veća od one koja sa njega stiže na Zemlju, teško je zamisliti kako bi se ta energija makar i delimično prikupila i na šta bi se koristila.
Treći tip kosmičke civilizacije koristi energiju čitave galaksije. U našoj galaksiji ima oko 200 milijardi zvezda, pa bi približno za taj red veličine takva civilizacija bila energetski moćnija od prethodne.

Kad je u pitanju naša civilizacija, mogli bismo da zamislimo veći stepen korišćenja Sunčeve energije od onog koji primaju Zemlja i ostala tela Sunčevog sistema. Velike solarne elektrane bi se proizvodile na Merkuru pa bi se, u sklopljenom stanju ili u delovima, lansirale „masdrajverom“ u orbitu oko Sunca, približnu Merkurovoj, da bi se tamo sastavile ili raširili do pune veličine od npr. 100 km. Potom bi se postavile tako da reflektuju Sunčevu svetlost u smeru kretanja oko Sunca, što bi dovelo do toga da počnu da „padaju“ ka Suncu.
Približavale bi se Suncu do granice do koje njihova struktura može da izdrži a da se ne istopi. Moguća bi bila i primena nekih drugih načina pretvaranja solarne energije u električnu, prema znatno većoj temperaturi od npr. 1300º C, na oko 6 mil.km od Sunca.
Na toj razdaljini, intenzitet Sunčeve energije je oko 100 puta veći nego na površini Merkura. Ako bi se hiljaditi deo Merkurove mase iskoristio za proizvodnju ovih solarnih elektrana, čovečanstvo bi raspolagalo sa energijom 70 miliona puta većom od sadašnje, što je gotovo nezamislivo; a opet, to bi bio tek jedan tristahiljaditi deo energije Sunca! Sunce bi dobilo veštački prsten a ta energija bi mogla da se koristi za konačno zagrevanje i teraformiranje Marsa, možda i Jupiterovih satelita, ubrzavanje rotacije Venere, kao i za pogon međuzvezdanih kosmičkih brodova. Ali, to pripada znatno daljoj budućnosti.

Pogled na Zemlju kao na prakolevku

Lakše zamisliva budućnost bile bi naseobine na Mesecu, Marsu, asteroidima, Merkuru i možda Jupiterovim satelitima. Te naseobine bi se međusobno pomagale i vršile razmenu proizvoda i energije a verovatno bi bilo i astronauta koji bi menjali mesto boravka i promenili više nasebina u toku života. Vremenom bi postajale nezavisne od snabdevanja sa Zemlje a ukupan broj njihovih stanovnika bi u nekom trenutku prešao brojnost ljudske populacije na Zemlji.
S obzirom da bi kosmičke naseobine raspolagale sa daleko većim energetskim resursima i ne bi bile ekološki ograničene u svom industrijskom razvoju, postepeno bi preuzele ekonomski i naučno-tehnološki primat od dela čovečanstva koje bi ostalo na Zemlji. Centri napretka čovekove  civilizacije bili bi Mesec, Mars, Ceres i hiljade naseobina na drugim asteroidima, Merkur a ,vremenom, i dalja tela Sunčevog sistema.
Kako bi kosmički naseljenici gledali na Zemlju? Ona bi za njih bila samo mesto zajedničkog porekla koje su ljudi morali da napuste u interesu daljeg razvoja čovečanstva, kao dete kolevku, kako je to pre više od veka predvideo i emotivno opisao veliki vizionar K.E.Ciolkovski.

Dragan Lazarević

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"