Nauji namai kosmose: kokios būtų kosmoso kolonijos Mėnulyje, Marse ar net Veneroje

Prieš pradėdami kelionę, pagalvokime, kam apskritai mums jos reikia? Vien nuskristi į kosmosą yra sudėtinga, brangu ir pavojinga. Žmonių skrydis šias problemas tik padidina, o kolonizacija – išpučia tiek, kad kol kas apie tai galime tik pasvajoti. Iš kitos pusės, kosmoso kolonizacija gali apsimokėti dėl žmonijos išlikimo, naudingųjų iškasenų ar tiesiog dėl gyvenamosios erdvės.

Žmonijos išlikimas yra turbūt dažniausiai įvardijama priežastis: tėra tik laiko klausimas, kol į Žemę pataikys asteroidas, sukelsiantis masinę katastrofą. Panašių kataklizmų sukelti gali ir gamtiniai ar geologiniai procesai, nesuvaldytos technologijos ar dar kokie kiti pavojai. Jei žmonės gyventų ne vien Žemėje, mes išliktume kaip rūšis ir gal netgi kada nors galėtume iš naujo kolonizuoti gimtąją planetą.

Taip pat kosmoso kolonizavimas leistų įsisavinti daugybę naudingų išteklių – nuo paprasčiausio vandens iki visos periodinės lentelės cheminių elementų. Čia kalba eina ne vien apie išgavimą: asteroidus pjaustyti ir gryninti auksą ar platiną gali ir robotai. Tačiau norėdami panaudoti tuos išteklius, turime juos nugabenti į panaudojimo vietą. Saugiai nutupdyti krovinį ant Žemės yra panašiai sudėtinga, kaip ir pakelti jį į kosmosą, taigi daug patogiau ir lengviau būtų tuos išteklius ten pat kosmose ir panaudoti. Turėdami išvystytą kosminę infrastruktūrą, žmonių kolonijas kosmose ar kitose planetose, tą galėtume padaryti.

Galiausiai, žmonių skaičius Žemėje auga. Nors prognozės teigia, kad augimas pasibaigs pasiekus maždaug 11 milijardų gyventojų – trim milijardais daugiau, nei dabar – vietos mums čia darosi vis mažiau. Taip pat vis mažiau vietos šalia mūsų lieka kitoms gyvybės rūšims. Jei norime, kad tos gamtos kažkiek išliktų, mums reikia labai stipriai apriboti savo pramoninę veiklą ir Žemėje paliekamą pėdsaką. Galų gale, net jei ekologija mums nerūpi, vien psichologiškai daugeliui žmonių bent kartais norisi vienumos, ramumos ir atstumo nuo aplinkinių. Tą pasiekti Žemėje darosi vis sunkiau, o štai kosmose – įmanoma.

Palikę Žemę, iš esmės turime kelias galimybes, kur bandyti įsikurti. Galime keliauti į artimą Mėnulį, gretimas planetas Venerą ir Marsą. Galime bandyti skristi kažkur toliau – į asteroidus ar didžiųjų planetų palydovus. O gal geriau vieną kartą pakilus apskritai nebenusileisti ir gyventi tiesiog kosminėse stotyse? Arba išvis išsikraustyti iš Saulės sistemos? Kiekvienas variantas turi savų privalumų ir trūkumų, tad pakalbėkime apie juos atskirai. Šįkart – apie Mėnulį ir planetas, kitą kartą – apie labiau egzotiškas galimybes.

Mėnulis. Į Mėnulį, bent jau vaizduotėje, žmonės keliaudavo nuo neatmenamų laikų. Realybėje nuskridome tik 1969-aisiais – šiemet švenčiame penkiasdešimtmetį – bet ilgai neužsilikome: paskutinė žmonių misija į palydovą įvyko 1972 metais. NASA planuoja, kad žmonės į Mėnulį grįš 2024 metais; šįkart tai turėtų būti ilgalaikis projektas, su orbitine stotimi ir galbūt paviršiniais statiniais. Kitų šalių, ypač Kinijos, kosmoso programų vadovai taip pat vis tvirčiau šneka apie žmonių kelionę į Mėnulį.

Pagrindinis Mėnulio privalumas, lyginant su kitais galimais kelionės tikslais, yra atstumas. Skrydis iki Mėnulio užtrunka vos porą dienų, komunikacijos įmanomos beveik realiu laiku – signalui suvaikščioti nuo Žemės iki Mėnulio ir atgal užtruks tik kiek daugiau nei dvi sekundes.

Be to, komunikacijos įmanomos visą laiką, jei įsikuriame artimesnėje Žemei Mėnulio pusėje. Nematomoji pusė turi savų privalumų, tik ne kolonistams, bet astronomams. Mėnulis blokuoja visą iš Žemės sklindantį radijo bangų triukšmą, tad tolimoji jo pusė yra puiki vieta įrengti radijo observatorijoms.

Be to, prieš maždaug dešimt metų išsiaiškinome, kad Mėnulio paviršiuje yra nemažai vandens. Aišku, sustingusio į ledą, bet vis tiek pasiekiamo. Šis atradimas yra ypatingai svarbus galimiems kolonistams, nes vanduo yra labai sunkus, todėl atsigabenti jo iš Žemės būtų sudėtinga.

Iš kitos pusės, Mėnulio paviršius yra padengtas labai bjaurių savybių turinčiu regolitu. Tai – įvairios dulkelės, per milijardus metų susidariusios po meteoritų smūgių, kosminių spindulių smūgių ir taip toliau. Mėnulyje nėra skysto vandens ir atmosferos, kurie nugludintų dulkeles, taigi jos yra labai aštrios. Be to, jos lengvai įsielektrina, todėl kimba prie metalinių paviršių. Šios savybės kelia pavojų ir įrangai – ypač elektronikai – ir žmonėms, nes regolito dalelės gali pažeisti ir odą, ir plaučius, ir kitus organus. Jų kibumas daro daleles sunkiai nuvalomas, taigi problemos tik didėja. Bene vienintelis būdas išvengti dulkių patekimo į gyvenamąją kosminės stoties dalį – padaryti ją visiškai izoliuotą nuo aplinkos, net be šliuzų, tik su išorėje prijungtais skafandrais, į kuriuos astronautai įliptų iš stoties vidaus.

Dar viena Mėnulio problema – atmosferos nebuvimas. Tai reiškia, kad net ir mažiausi mikrometeoritai pasiekia paviršių ir kelia pavojų ten esantiems žmonėms ar įrangai. Nors meteoritai krenta neypatingai dažnai – vieno kvadratinio kilometro regione vidutiniškai įvyksta vienas smūgis per metus – pavojus išlieka. Daug didesnį pavojų kelia Saulės spinduliuotė ir kosminiai spinduliai, kurie irgi pasiekia paviršių nė kiek nesusilpnėję. Šie jau gali išvesti iš rikiuotės elektroninius prietaisus ar sukelti vėžį, taigi ir žmonėms, ir jautriems prietaisams reikėtų stiprios apsaugos.

Vienas galimas sprendimas – įrengti gyvenamąsias erdves po Mėnulio paviršiumi esančiuose lavos tuneliuose. Šie tuneliai kadaise buvo užpildyti minkštomis uolienomis, sustingusiomis iš palydove tekėjusios lavos. Laikui bėgant uolienos sunyko ir pavirto jau minėtų regolitu, o ertmės liko. Žinomų lavos tunelių skersmenys kartais siekia daugiau nei kilometrą, ilgiai – keletą ar net kelias dešimtis kilometrų, taigi ten įmanoma sutalpinti nedidelį miestelį. Tunelius dengiantis dešimčių ar šimtų metrų storio uolienų sluoksnis puikiai apsaugo ir nuo meteoritų, ir nuo Saulės ar kosminių spindulių. Be to, įrengus šliuzus ties tunelio angomis, jį visą galėtume pripumpuoti atmosferos ir viduje judėti be skafandrų.

Kad ir kokie būtų privalumai ar trūkumai, Mėnulis beveik neabejotinai bus pirmasis dangaus kūnas, neskaitant Žemės, kuriame žmonės praleis daugiau nei kelias dienas. Paprasčiausiai dėl to, kad įvykus nelaimei, galima pakankamai greitai gauti patarimų iš Žemės ar į ją sugrįžti. Prieš kelias dienas NASA oficialiai paskelbė apie pirmąjį užsakymą orbitinės stoties modulio gamybai, taigi darbai juda į priekį. Bet tai – tik pradžia. O štai ar pasiliksime Mėnulyje gyventi ilgam laikui, ar jis liks tik tyrimų poligonu, panašiu į šiandieninę Antarktidą, parodys laikas.

Marsas. Daugeliu savybių Marsas yra panašiausia į Žemę planeta Saulės sistemoje. Paviršiaus temperatūra šiek tiek žemesnė, bet gana panaši, yra kietas paviršius, tolimoje praeityje buvo daug skysto vandens… Dėl šių priežasčių Marsas yra daugiausiai tyrinėjama planeta (aišku, neskaitant Žemės). Nuo pirmo sėkmingo praskridimo 1965 metais Marsą tyrinėjo dešimtys misijų: praskrendančių, besisukančių orbitoje, nusileidžiančių ir važinėjančių. Šiuo metu Marse važinėja NASA marsaeigis Curiosity ir stovi zondas InSight, orbitoje skraido NASA, Europos ir Indijos zondai. Žmonės Marse kol kas nesilankė, bet yra planų tą pakeisti: NASA ketina nuskraidinti žmones iki 2034 metų, keletas kitų kosmoso agentūrų ir privačių kompanijų turi dar optimistiškesnes vizijas.

Pagrindiniai iššūkiai, kilsiantys Marso kolonistams, yra panašūs į Mėnulio: atmosfera ir žalinga spinduliuotė. Marsas turi atmosferą, bet ji yra daug retesnė, nei Žemės, ir sudaryta beveik vien iš anglies dvideginio. Nuo pavojingų Saulės bei kosminių spindulių, kaip ir nuo meteoritų, tokia atmosfera apsaugo nedaug. Globalaus magnetinio lauko Marsas taip pat neturi, nors egzistuoja lokaliai įmagnetintų regionų. Taigi Marso paviršius yra truputį saugesnis žmonėms, nei Mėnulio, bet ten gyventi vis tiek būtų pavojinga – reikėtų slėptis penkių metrų gylyje po paviršiumi arba statyti panašaus storio gaubtus. Sudėtinga, bet nėra neįmanoma.

Per pastaruosius dešimt metų padaryta ne viena tyrimų studija, sugalvota koncepcijų, kaip galėtų atrodyti pastatai žmonių gyvenimui ir kitoms būtinoms funkcijoms. Gali būti, kad gyvendami po paviršiumi, žmonės deguonį ir maistą gaminsis milžiniškuose šiltnamiuose virš galvų – augalams spinduliuotė ne tokia žalinga, taigi po stikliniais gaubtais jie galėtų augti gaudami daug Saulės spindulių. Gal gyvensime modulinėse stotyse, atspausdintose iš betono, kuris pagamintas naudojant Marso gruntą. O gal dar kažkaip kitaip; kol kas nei viena žmonių keliones planuojanti organizacija nepaskelbė oficialių planų, kaip atrodys gyvenamoji aplinka.

Kad ir kokia ta gyvenamoji aplinka būtų, ją pagaminti greičiausiai reikės anksčiau, nei į Raudonąją planetą nuvyks pirmieji žmonės. Daugybė būtinų išteklių bus nugabenti išankstiniais skrydžiais. Kartu su jais nukeliaus ir autonominiai aparatai, kurie sumontuos pirmąsias stotis. Žmonės, nuskridę iki Marso, net nebūtinai iškart jame nusileis – galbūt pirmiau jie gyvens kosminėje stotyje planetos orbitoje. Taip būtų galima iš arti, bet palyginus saugiai, prižiūrėti sudėtingus darbus paviršiuje, o nusileisti tik tada, kai paruošta reikalinga išgyvenimui aplinka.

Dar viena problema, kilsianti ir Marso, ir kitų dangaus kūnų kolonistams, yra psichologinė. Žmonės nėra pratę gyventi mažose uždarose patalpose su nedidele socialine grupe, be galimybės atsiskirti ir pabūti vienumoje. Todėl jau daugelį metų rengiamos netikros Marso misijos, kurių metu astronautai mokosi ir techninių įgūdžių, ir tiesiog išgyvenimo atskirtiems nuo Žemės. Kai kurios misijos būna sėkmingos, kitos – nelabai, bet jos visos duoda būtinų žinių, kurios padės išgyventi realiose misijose dalyvausiantiems žmonėms.

Visos atsargumo priemonės reikalingos todėl, kad kelionė į Marsą trunka ganėtinai ilgai – 6-9 mėnesius, priklausomai nuo planetų išsidėstymo. Ir apskritai, į Marsą skristi įmanoma ne visada – „paleidimo langai“ atsidaro kas maždaug dvejus metus ir du mėnesius, kai Žemė ir Marsas yra toje pačioje pusėje nuo Saulės. Taigi nutikus nelaimei misijos metu, greitai grįžti į Žemę ar sulaukti materialios pagalbos būtų neįmanoma. Ši komplikacija yra viena iš priežasčių, kodėl daugelis specialistų ragina pirmiau įsikurti Mėnulyje, o tik tada bandyti skristi į Marsą. Technologijų abiem misijoms reikės panašių, o jų išbandymas šalia Žemės leis išvengti daugybės galimų pavojų ir tragedijų.

Venera. Apie kitą kaimyninę Žemei planetą, kaip apie žmonių skrydžių taikinį, kalbama gana retai. Iš vienos pusės, tai suprantama: Veneros paviršiaus temperatūra viršija 450 laipsnių, o atmosferos slėgis – 90 kartų didesnis, nei Žemėje. Pačią atmosferą daugiausiai sudaro anglies dvideginis, šiek tiek azoto, sieros dioksido ir kitų mums labai nuodingų molekulių. Tokiomis sąlygomis neišgyvena net robotiniai zondai, ką jau kalbėti apie žmones. Nors prieš keletą metų NASA pradėjo vystyti mechaninio zondo, galinčio ištverti Veneros paviršiaus sąlygas, planus, žmonių kolonijoms įsikurti „planetoje-dvynėje“ šansų kol kas nėra.

Iš kitos pusės, maždaug 50 kilometrų aukštyje virš Veneros paviršiaus atmosferos slėgis ir temperatūra yra labai panašūs į žemiškuosius. Dar prie to pridėkime labai panašią gravitaciją ir pasidaro aišku, kodėl ši Veneros atmosferos dalis kartais vadinama panašiausia į Žemę vieta Saulės sistemoje. Kolonija Veneros debesyse skamba tikrai fantastiškai, bet tai nėra iš principo neįmanoma: tankioje atmosferoje puikiai veiktų oro balionai ar dirižabliai. Būtent tokią idėją NASA pristatė dar 2015 metais – nuskraidinti į Venerą dirižablių, po kuriais galėtų kyboti tyrimų stotys, o jose dirbtų žmonės. Kybojimas Veneros atmosferoje turi daug privalumų: mažiau energijos sąnaudų stoties šildymui ar šaldymui, mažiau pavojaus dėl galimų įtrūkimų (vienodas slėgis viduje ir išorėje reiškia, kad įtrūkimas nesukelia sprogimo, o tiesiog leidžia nuodingai atmosferai po truputį skverbtis į vidų.

Skraidanti tyrimų stotis kelia ir savitų iššūkių. Pavyzdžiui, Veneroje pučiantys ypatingai stiprūs vėjai gali blaškyti dirižablį ir pačią stotį, todėl kontroliuoti jos padėtį gali būti ne tik sunku, bet apskritai neįmanoma. Sudėtinga gali būti ir komunikacija: Veneroje debesys susidaro net 50-70 km aukštyje, taigi 50 km aukštyje esančioje tyrimų stotyje nesimatytų giedro dangaus. Sieros rūgštis atmosferoje kelia pavojų ir dirižabliams, ir ypač jų Saulės baterijoms. Sugrįžti iš stoties į orbitą reikėtų praktiškai tokios pačios galios raketos, kaip ir pakilti iš Žemės, o tai – taip pat sunkiai įgyvendinama užduotis. Bet nei vienas iš šių iššūkių nėra fundamentalus, taigi tokių ar panašių skraidančių miestų Veneroje egzistavimas yra daugiau laiko klausimas.

Pabaigai. Artimiausi mums dangaus kūnai – Mėnulis, Venera ir Marsas – yra ir tikėtiniausios vietos, kur žmonės įsikurs ilgalaikiam gyvenimui už Žemės ribų. Bet laikui bėgant vien šių vietų neužteks: ar ekonominės priežastys, ar tiesiog nuotykių troškimas skatins keliauti vis toliau ir plėstis vis sparčiau. Neabejoju, kad kažkada pasieksime ir asteroidus, didžiąsias planetas, ir net kitas žvaigždžių sistemas. Bet apie gyvenimą tose vietose – kitą kartą.