Leven op Mars - vertrek naar nieuwe habitats

De hele mensheid wordt bedreigd met de vluchtelingenstatus. De term 'emigratie' - we tellen nu 7,2 miljard - krijgt een heel nieuwe dimensie. Infrastructureel, het kan zeker problemen veroorzaken. Eén ding is zeker: we kunnen onze chique, op fossiele brandstoffen gestookte auto's ten laatste laten staan ​​- de weg naar het nieuwe huis is nog niet gebouwd.

Natuurlijk moet er nog veel worden gedaan om het milieu te vernietigen, maar er moeten uitdagingen worden aangegaan. Ook die toekomstige exitstrategieën: welke opties blijven er over als de lucht dunner en dunner wordt? Optie één: we blijven en maken de eindjes aan elkaar dankzij nieuwe, technische prestaties - bijvoorbeeld onder grote glazen koepels. Optie twee: we pakken onze zeven dingen in en gaan op weg naar nieuwe, verre werelden.

Bereikbare werelden

"Ik denk dat onze tijd zal worden herinnerd als degene die we braken in nieuwe werelden zoals wijlen 15. Eeuw ten tijde van een Christoffel Columbus. We kunnen aannemen dat de persoon die de eerste stap op de planeet Mars zet, al is geboren, "astrofiloog Gernot Grömer verplaatst het officiële bericht op de 225 miljoen mijl verderop, de rode planeet binnen een tastbare tijd.

De voorzitter van de Oostenrijkse Space Forum OWF verkent de toekomst leefomstandigheden op Mars en kent ook de potentiële kandidaten voor de nieuwe hoofdverblijfplaats van de mensheid: "De twee momenteel meest toegankelijke hemellichamen zijn de Maan en Mars. In principe is het ijs werelden in de buitenste zonnestelsel van belang zijn voorbij, over de Saturnusmaan Enceladus en Jupiter's maan Europa. Momenteel kennen we acht plaatsen in het zonnestelsel waar vloeibaar water mogelijk is. "

settlement planet

maart
Mars is de vierde planeet van ons zonnestelsel gezien vanuit de zon. De diameter, net onder 6800 kilometers, is ongeveer de helft van de diameter van de aarde, het volume is een goede zeventien van de diameter van de aarde. Radarmetingen met de Mars Express-sonde toonden afzettingen van waterijs ingebed in het zuidelijke poolgebied, het Planum Australe.

Enceladus
Enceladus (ook Saturnus II) is de veertiende en zesde grootste van de 62 bekende manen van de planeet Saturnus. Het is een ijsmaan en vertoont een cryovolkanische activiteit waarvan de zeer hoge fonteinen van waterijsdeeltjes op het zuidelijk halfrond een dunne atmosfeer creëren. Deze fonteinen voeden waarschijnlijk de e-ring van Saturnus. Op het gebied van vulkanische activiteit is ook bewijs gevonden van vloeibaar water, waardoor Enceladus een van de mogelijke locaties in het zonnestelsel is met gunstige voorwaarden voor het creëren van leven.

Europa
Europa (ook bekend als Jupiter II), met een diameter van 3121 km, is de op een na kleinste en kleinste van de vier grote manen van de planeet Jupiter en de zesde grootste van het zonnestelsel. Europa is een ijsmaan. Hoewel de temperatuur op het oppervlak van Europa een maximum van -150 ° C bereikt, suggereren verschillende metingen dat er zich onder de enkele kilometers dikke scheepsromp een 100 km diepe oceaan van vloeibaar water bevindt.
Bron: Wikipedia

De ruimtekolonialisten

Als een visum voor menselijke vluchtelingen geldt vooral: technische knowhow en geduld. In de toekomst zullen volgens Grömer de eerste, kleine buitenposten - zoals een bemand, permanent Marsstation - steeds meer groeien en uiteindelijk kleine nederzettingen worden: "De technische inspanning om een ​​permanente basis op de maan te behouden, bijvoorbeeld, is aanzienlijk. De mensen daar zullen - zoals in het verleden, de eerste kolonisten in de Nieuwe Wereld - zich in de eerste plaats bezighouden met het behoud van infrastructuur en overleving. "En geconfronteerd met nieuwe risico's en gevaren: stralingsstormen, meteorietinslagen, technische gebreken. De astrobioloog: "Maar mensen zijn ongelooflijk aanpasbaar - een blik op de permanent bevolkte Antarktisstationen, of lange-termijn scheepsreizen.

"Net als in het verleden, zullen de eerste kolonisten in de Nieuwe Wereld zich in de eerste plaats bezighouden met het behoud van infrastructuur en overleving."
Gernot Grömer, Austrian Space Forum OWF

Als eerste stap verwachten we wetenschappelijke buitenposten, mogelijk gevolgd door industriële toepassingen zoals ertswinning in asteroïden. We hebben het echter over langetermijnprojecten die op zijn vroegst in de komende decennia zullen worden gerealiseerd. "Grotere koloniën zullen pas in de loop van de eeuwen mogelijk worden, mits verschillende technische uitdagingen, zoals de ontwikkeling van nieuwe productieprocessen en gesloten gebruik van hulpbronnen, onder de knie kunnen worden.

Vereisten voor planetaire vestiging

In tegenstelling tot een vlucht naar een ruimtestation of de maan duurt een reis naar Mars of andere binnen ons zonnestelsel enkele maanden. Dientengevolge, naast habitats (bewoonbare ruimtes) op de planeet en het transportsysteem en een orbitale habitat speelt een essentiële rol.

Afgezien van de juiste technologie en toegankelijkheid, zijn de overeenkomstige basisvereisten van toepassing om het leven op andere planeten mogelijk te maken. Ten eerste moet het aan fysiologische behoeften voldoen:

• Bescherming tegen schadelijke milieu-invloeden, zoals straling, UV-licht, extreme temperaturen ...
• Menselijke atmosfeer, zoals druk, zuurstof, vochtigheid, ...
• Zwaartekracht
• Middelen: voedsel, water, grondstoffen

Kosten van een Mars-station
Voor een Mars-basis in de orde van grootte van het internationale ruimtestation ISS (5.543-ton) over 264-lanceringen met Ariane 5 zijn nodig. De totale transportkosten bedragen dan naar schatting 30 miljard euro. Dit is tien keer de transportkosten van een ruimtestation. Rekening houdend met de theoretische transportkostendelen van het ISS zou een dergelijke missie tussen 250-714 miljard euro kosten.
Natuurlijk moet men ook rekening houden met een afgelegen positie van winstgevendheid, aangezien ruimtevaartonderzoek de bron is van ontelbare ontwikkelingen en technologische uitvindingen. Deze kostenanalyse dient alleen om de geschatte kosten te tonen.

Terraforming in Earth 2.0

Denkbaar is ook terraforming, de transformatie van een atmosfeer naar de levensomstandigheden van mensen. Iets dat al honderden jaren op aarde draait, is al ongecontroleerd. In technisch opzicht echter vereist terraforming enorm veel tijd, maar is in principe mogelijk. Zo verklaart Grömer dat de polaire ijskappen van Mars, wanneer ze smelten, kunnen leiden tot een toename van de atmosferische dichtheid. Of grootschalige algenbakken in de Venus-atmosfeer leiden tot een vermindering van het broeikaseffect in onze hete zusterplaneet. Maar dit zijn ook oefenscenario's voor de theoretische planetologie. Mammoetprojecten die mogelijk millennia lang ontworpen moeten zijn.

"Naast de technische uitdagingen vind ik het opwindend om te zien hoe bedrijven zich daar ooit zullen ontwikkelen. Veel van onze regels en conventies zijn gebaseerd op de omgevingsomstandigheden waarin we leven - dat wil zeggen, we kunnen hier nieuwe vormen van samenleving zien ontstaan, "zegt Grömer, kijkend naar de verre toekomst van de mensheid.
Maar de lange vestiging van verre werelden en manen is een duidelijke kwestie van het gebruik van hulpbronnen. Grömer: "Voor een uitbesteding van de mensheid zou dat niet zo logisch zijn, omdat de inspanning om de aarde als habitat te behouden gemakkelijker is dan om grootschalige emigratiebewegingen mogelijk te maken."

Leven in biospheres

Of het nu op verre planeten is of op een ecologisch beschadigde aarde - een cruciale behoefte aan de toekomst is het wetenschappelijke begrip van ecosystemen en het behoud ervan. In veel gevallen zijn er al grootschalige pogingen ondernomen, zoals het Biosphere II-project, om afzonderlijke, onafhankelijke ecosystemen te creëren en deze op de lange termijn te handhaven. Zelfs met het duidelijke doel om toekomstige habitat voor mensen mogelijk te maken onder een koepelconstructie. Zoveel van tevoren: tot nu toe zijn alle pogingen mislukt.

Biosfeer II (Infobox) - het grootste experiment tot nu toe - was zeer ambitieus. Talloze internationale wetenschappers hebben het project sinds 1984 voorbereid. De eerste testritten waren veelbelovend: John Allen werd de eerste mens die gedurende drie dagen in een volledig gesloten ecologisch systeem leefde - met lucht, water en voedsel geproduceerd in de bol. Het bewijs dat een koolstofcyclus kan worden vastgesteld resulteerde in een 21-verblijf voor Linda Leigh.
Op de 26. September 1991 was het tijd: acht mensen durfden het experiment twee jaar in het domeconstruct met een volume van 204.000 kubieke meters om te overleven - zonder enige invloed van buitenaf. Gedurende twee jaar hadden de deelnemers zich op deze enorme uitdaging voorbereid.
Een eerste technologisch succes, een wereldrecord dat al is vrijgegeven na een week: Met Biosphere II is ondanks uitgebreid beglazing in geslaagd om een ​​tot nu toe onvoorstelbaar dichte constructie te bouwen: met een jaarlijkse lekkage tarief van tien procent 30mal dichter dan een space shuttle.

Biosfeer II

Biosphere II Arizona was van 1987 om 1989 1,3 hectare in een gebied ten noorden van Tucson, gebouwd (USA) en was een poging om een ​​gesloten eco-systeem op te bouwen als lange termijn te verkrijgen. De koepel complex met een inhoud van 204.000 kubieke meters omvatten de volgende gebieden en bijbehorende flora en fauna: Savannah, oceaan, tropisch regenwoud, mangrovemoeras, woestijn, intensieve landbouw en huisvesting. Het project is gefinancierd door de Amerikaanse miljardair Edward Bass voor ongeveer 200 miljoen Amerikaanse dollars. Beide tests worden als mislukt beschouwd. Sinds 2007 is het gebouwencomplex door de Universiteit van Arizona gebruikt voor onderzoek en onderwijs. Overigens is de naam een ​​indicatie van de poging om een ​​tweede, kleiner ecosysteem te creëren, volgens dewelke de aarde Biosphere I zou zijn.

De eerste poging vond plaats van 1991 tot 1993 en duurde voort uit 26. September 1991 twee jaar en 20 minuten. Gedurende deze periode leefden acht mensen in het koepelcomplex - afgeschermd van de buitenwereld, zonder lucht en materiële uitwisseling. Alleen zonlicht en elektriciteit werd geleverd. Het project mislukte vanwege de wederzijdse aantasting van de meest uiteenlopende factoren en inwoners. Bodem-micro-organismen hebben bijvoorbeeld onverwacht de hoeveelheid stikstof verhoogd en insecten zijn extreem wijdverbreid geworden.

De tweede poging was 1994 voor zes maanden. Ook hier werden in wezen lucht, water en voedsel geproduceerd en opnieuw verwerkt in het ecosysteem.

Klimaat en balans

Maar toen was de eerste tegenslag: het ecologische fenomeen El Nino en de resulterende buitengewone wolkenbedekking zorgden voor een toename van het kooldioxidegehalte en sterk verminderde fotosynthese. Reeds een overbevolking van mijten en schimmels had grote delen van de oogst vernietigd, de voedselvoorziening was vanaf het begin matig: na een jaar hadden de deelnemers gemiddeld 16 procent van hun lichaamsgewicht verloren.
Eindelijk, in april 1992 de volgende vreselijke boodschap: Biosphere II verliest zuurstof. Niet veel, maar minstens 0,3 procent per maand. Kan het biosysteem dat goed maken? Maar de balans van de gesimuleerde natuur werd voorgoed uit de gezamenlijke: Het zuurstofgehalte werd al snel gedaald tot zorgwekkende 14,5 procent. In januari moest 2013 eindelijk van buitenaf van zuurstof worden voorzien - eigenlijk het voortijdige einde van het project. Desondanks eindigde het experiment: op de 26. September 1993, bij 8.20 pm, verlieten abonnees de biosfeer na twee jaar tekenen. De conclusie: Buiten adem probleem had overleefd gewervelde dieren die worden gebruikt door 25 slechts zes, hebben de meeste soorten insecten dood aangetroffen - vooral degenen die nodig zou zijn voor de bestuiving van planten bloemen, de andere populaties zoals mieren, kakkerlakken en sprinkhanen waren enorm toegenomen.

Ondanks alle eerste bevindingen: "Althans sinds de biosfeer II-experimentele reeks, beginnen we complexe ecologische relaties in de benadering te begrijpen. Waar het op neer komt, is dat zelfs een eenvoudige kas al verbazingwekkend complexe processen kent ", concludeert Gernot Grömer.
In die zin is het verbazingwekkend dat een enorm ecosysteem zoals de aarde werkt - ondanks de invloed van de mens. Hoe lang zal het aan zijn inwoners zijn? Eén ding is duidelijk: de nieuwe leefruimte zal er niet lang zijn, noch onder een glazen koepel noch op een verre ster.

Interview

Astrobioloog Gernot Grömer over de Mars-simulaties, de voorbereidingen voor toekomstige expedities naar de rode planeet, technische obstakels en waarom we helemaal naar Mars zouden moeten reizen.

"We hebben Marssimulation jarenlang uitgevoerd en dit in talloze publicaties en gespecialiseerde congressen gecommuniceerd - in Oostenrijk konden we een onderzoeksgebied innemen in een vroeg stadium, dat zich zeer snel ontwikkelt. De essentie is vrij eenvoudig: de duivel zit in het detail. Wat moet ik doen als een kritieke component op een printplaat in de ruimtepak faalt? Hoe ziet de energiebehoefte voor ruimtevaartuigen eruit en hoeveel mag je een astronaut verwachten? Voor toekomstige missies moeten we - zelfs voor ruimtevaart - uitzonderlijk hoge niveaus van redoute, kwaliteit en improvisatievermogen meenemen. Zo zullen 3D-printers zeker deel uitmaken van de standaarduitrusting van maanstations.

Simulatie op de Kaunertaler gletsjer
Momenteel werken we aan een Mars-simulatie in augustus 2015: op 3.000 meter boven de zeespiegel op de Kaunertaler Gletscher simuleren we de exploratie van een Mars-gletsjer onder ruimtevoorwaarden gedurende twee weken. We zijn momenteel de enige groep in Europa die hier onderzoek naar doen, dus de internationale belangstelling is overeenkomstig hoog.
We hebben talloze 'bouwlocaties' - van stralingsafscherming, efficiënte energieopslag, waterrecycling en vooral, hoe je een kleine set apparatuur en laboratoriuminstrumenten kunt gebruiken om wetenschap zo efficiënt mogelijk op Mars te doen. Wat hebben we tot nu toe geleerd: in een grootschalige Mars-simulatie in de Noord-Sahara konden we aantonen dat (fossiel, microbieel) leven onder ruimtecondities detecteerbaar is. Dat klinkt misschien niet zo veel, maar het laat zien dat we in essentie de gereedschappen en werkprocessen beginnen te begrijpen waaronder een veilige en wetenschappelijk succesvolle missie kan worden gericht.

"Omdat het er is".
Er zijn veel greens om rond te reizen naar Mars: de (wetenschappelijke) nieuwsgierigheid, voor sommige misschien economische overwegingen, technologische spin-offs, de mogelijkheid voor vreedzame internationale samenwerking (zoals het is beoefend in het International Space Station als een vredesproject sinds 17 jaar ). Het meest eerlijke antwoord is echter hoe ze Sir Mallory de vraag gaf waarom hij voor het eerst de Mount Everest beklom: "Omdat het daar is".
Ik denk dat wij mensen iets in ons hebben dat ons soms doet afvragen wat zich achter de horizon bevindt en dat tot onze verbazing heeft bijgedragen aan overleven als een samenleving. Wij mensen waren nooit bedoeld als 'regionale soorten', maar verspreid over de hele planeet. '

Foto / Video: Shutterstock, imgkid.com, Katja Zanella-Kux.