Nauji namai kosmose: ar galima gyventi dar toliau nei Marsas? Kolonijos asteroiduose, kosminėse stotyse ir kelionės į kitas žvaigždes (II dalis)

Taigi, Mėnulio, Marso ir Veneros mums neužtenka. Galbūt juos jau kolonizavome ir ieškome, kur keliauti toliau. O gal tiesiog nepatiko sąlygos juose. Tai nebūtų netikėta – žalinga Saulės spinduliuotė, mažai atmosferos ir silpna gravitacija daro Mėnulį ir Marsą sudėtingomis vietomis įrengti kolonijoms. Venera irgi pikta – ant paviršiaus nenusileisi, kybojimas debesyse turi savų pavojų. Deja, kitur Saulės sistemoje daug geresnių sąlygų nerasime, tad daugiau ar mažiau jas kurtis teks patiems.

Didžiųjų planetų palydovai. Atmetus Žemę, Mėnulį, Marsą ir Venerą, artimiausias didelis – reikšmingą gravitaciją turintis – objektas, ant kurio galėtume nutūpti, yra Merkurijus. Tik bėda, kad dieninėje jo pusėje temperatūros yra panašios, kaip Veneroje, tad ten jokie mūsų prietaisai, o juo labiau žmonės, neišgyventų. O naktinėje pusėje yra taip šalta, kad nelabai pajėgtume išlaikyti prietaisus nesustingusius.

Vienintelė išeitis būtų visą laiką judėti kartu su tekančia Saule, taip gaunant energijos Saulės baterijoms, bet nepatenkant į pragarišką karštį. Tai būtų įdomus iššūkis, tačiau tikrai ne toks, kurį įveiktume su dabartinėmis ar kokio šimto metų ateities technologijomis. Taigi tenka traukti tolyn, kur randame Jupiterio palydovus. Prie jų galime pridėti ir Saturno, Urano bei Neptūno palydovus, nes visi jie yra gana panašūs.

Didžiųjų planetų palydovai turi daugelį tų pačių trūkumų, kaip ir Mėnulis ar Marsas: gravitacija jų paviršiuje silpna – net ir didžiausiuose Jupiterio palydovuose ji nesiekia Mėnulio gravitacijos. Atmosferos irgi nėra, išskyrus Titane. Ir dar, be to, labai šalta, nes atstumas nuo Saulės daug didesnis, nei Žemės ar Marso.

Iš kitos pusės, kai kuriuose iš jų yra labai daug vandens. Pavyzdžiui, Europoje jo yra netgi daugiau, nei Žemėje; panašiai daug vandens turėtų būti ir Ganimede bei Kalistoje. Saturno sistemoje irgi yra vandeningų palydovų – Enceladas, Rėja, Dionė, Titanas; vandenynus greičiausiai turi ir aplink Uraną besisukantys Titanija ir Oberonas bei didžiausias Neptūno palydovas Tritonas. Pasiekti šį vandenį būtų sudėtinga, nes jį nuo paviršiaus skiria keliasdešimt ar keli šimtai kilometrų ledo, bet prasiskverbus jis būtų kuo puikiausia paskata ir pagalba kolonizavimui.

Vanduo naudingas ne tik pats savaime, bet ir kaip žaliava deguoniui ir vandeniliui. Deguonimi galime kvėpuoti, o sujungę šias dujas gauname raketinį kurą. Be to, bent iš principo galėtume panaudoti temperatūrų skirtumą tarp skysto vandens ir labai šalto paviršiaus ledo ir taip generuoti energiją.

Dar vieną didelę problemą kelia pačios planetos, aplink kurias palydovai sukasi, tiksliau jų magnetosferos. Nors planetos magnetosfera gali kažkiek apsaugoti palydovus nuo Saulės vėjo ar kosminių spindulių, bet pačioje magnetosferoje judančios elektringos dalelės kai kuriuos palydovus talžo daug stipriau, nei Saulės vėjas Žemę ar Mėnulį. Pavyzdžiui, Europos paviršiuje žalingos spinduliuotės intensyvumas yra daugiau nei 600 tūkstančių kartų didesnis, nei Žemės paviršiuje.

Tolimesniuose Jupiterio palydovuose situacija kiek geresnė – Ganimede santykis yra 10 tūkstančių, Kalistoje – 12 (ne tūkstančių). Taigi iš Jupiterio palydovų šiuo atžvilgiu palankiausiai atrodo Kalista. Šio amžiaus pradžioje NASA atliko tokio kolonizavimo galimybių studiją ir nustatė, kad šis palydovas kada nors galėtų tapti gera „kuro stotele“ pakeliui į dar tolimesnius Saulės sistemos kūnus. Netgi buvo apsvarstyta galimybė išsiųsti ten žmones kažkada tarp 2041 ir 2045 metų. Tiesa, toje studijoje daryta prielaida, kad tuo metu – amžiaus viduryje – jau vyks reguliarūs žmonių skrydžiai į Mėnulį ir Marsą. Kol kas, bent jau Marso atveju, tai neatrodo labai realistiška prognozė.

Saturno aplinkoje radiacijos pavojus daug mažesnis. Saturno magnetosfera yra dvidešimt kartų silpnesnė ir aštuonis kartus kompaktiškesnė, nei Jupiterio, taigi iš didesnių planetos palydovų tik Mimas ir Enceladas gauna reikšmingą spinduliuotės kiekį. Tuo tarpu kiti, tarp jų ir įdomusis Titanas, skrieja už spinduliuotės žiedų. Tad jei galėtume nuskristi iki jų, būtent Saturno palydovai gali tapti geriausiomis vietomis įkurti kolonijas išorinėje Saulės sistemos dalyje.

Kiti du pavojai, kylantys lediniuose mėnuliuose su popaviršiniais vandenynais, yra paviršiaus stabilumas ir gyvybė. Ledas, net ir labai šaltas, visgi yra minkštesnis už akmenį, tad ir šių palydovų paviršius gali nuolatos kisti. Europoje greičiausiai egzistuoja ledinės tektoninės plokštės.

Kažko panašaus gali būti ir kitur. Bet koks nukritęs meteoritas gali suformuoti trumpalaikį ežerą. Netgi žmonių veiklos nori-nenori išskiriama šiluma gali suminkštinti paviršių tiek, kad jis taps netinkamas kaip pagrindas statyboms ar judėjimui. O giliai po paviršiumi esančiame vandenyne gali būti gyvybės – daugiausiai kalbama apie galimą jos egzistavimą Encelade ir Europoje, bet tas pat galioja ir kitiems vandeningiems palydovams. Tai – labiau ne techninė, bet etinė problema. Ar tikrai galime sau leisti užimti dangaus kūną, kuriame egzistuoja vietinės gyvybės formos? Ar ne geriau būtų palikti jas vystytis savaime? O jeigu jas atrasime tik tada, kai tame kūne jau ne vieną dešimtmetį gyvena ir žmonės – kur patrauksime juos?

Asteroidai. Visų anksčiau minėtų galimų kolonizacijos vietų problemas galima apibendrinti taip: kosmosas gyvybei nedraugiškas, o planetos ir palydovai dažniausiai nesuteikia pakankamai apsaugos nuo jo. Tuomet natūraliai kyla klausimas: kur galėtume nuo kosmoso apsisaugoti? Ir atsakymas yra gana aiškus – asteroiduose.

Asteroidai yra tokie maži, kad ant jų paviršiaus gyventi būtų nelabai prasminga – sąlygos praktiškai nesiskirtų nuo gyvenimo tiesiog kosminėje stotyje, bet būtų daug sunkiau keisti orbitą. Tačiau asteroidų vidus – visai kitas reikalas. Ten mus nuo žalingos spinduliuotės saugo paties asteroido medžiaga – kai kuriuose asteroiduose randamos molingos uolienos tą daro geriau, nei aliuminis. Vos keleto metrų storio luobo užtektų, kad kolonistams kosminiai spinduliai ir Saulės vėjas pavojaus nebekeltų. Kiek storesnis kiautas apsaugotų ir nuo meteoritų smūgių.

Gyvenimas asteroidų viduje turi dar tris privalumus. Pirmasis – naudingi ištekliai. Daugybėje asteroidų yra labai daug geležies, aukso, vandens ledo bei kitų metalų ar naudingų medžiagų. Jas išgavę ir panaudodami vietoje, galėtume sutaupyti daugybę lėšų, reikalingų kolonijai įrengti. Žinoma, tai vis tiek būtų titaniškas darbas, bet bent jau žaliavos (ar nemaža jų dalis) gali būti čia pat, vietoje.

Palyginimui, Mėnulyje ar Marse metalų taip lengvai nepasieksime, nes jie nusėdę šių kūnų gelmėse, tuo tarpu asteroidai nėra išsisluoksniavę. Antrasis privalumas – atmosfera. Patys asteroidai, žinoma, atmosferos neturi, bet išskobę beveik uždarą erdvę viduje, su paviršiumi susisiekiančią tik per vieną at kelis šliuzus, galėtume ją užpildyti dujomis ir taip susikurti gyvybei tinkamą atmosferą. Uolinės sienos kartu veiktų ir kaip šiluminė izoliacija ir palengvintų komfortabilios temperatūros palaikymą. Tokia situacija panaši į praeitoje dalyje minėtus lavos tunelius Mėnulyje.

Trečiasis privalumas – dirbtinė gravitacija. Asteroidą galima būtų įsukti aplink kažkurią ašį; tada viduje esantys objektai, nutolę nuo ašies, jaustų išcentrinę jėgą, kuri sudarytų gravitacijos įspūdį. Augalai žinotų, kuria kryptimi auginti šaknis, žmonės gautų pakankamai apkrovos kaulams ir raumenims, ir gyvenimas galėtų atrodyti visai panašus į žemišką. Tik tiek, kad danguje matytume ne Saulę, o kitą gyvenvietės pusę.

Žinoma, visi šie darbai reikalauja milžiniškų pastangų, gerokai didesnių, nei pastatyti kupolus Mėnulyje ar Marse. Visgi asteroidų tyrimai ir kasinėjimas po truputį stumiasi į priekį. Per artimiausius dešimt metų greičiausiai tai taps realybe. Ir nors žmonės kol kas į asteroidus neskris, kasinėjant sukauptos žinios gali labai pasitarnauti ateityje, kai nuspręsime juose apsigyventi.

Kosminės stotys. Norėdami gyventi asteroide, turėtume transformuoti praktiškai visą jo tūrį. Gal tuomet paprasčiau būtų gyvenamąją erdvę tiesiog pasigaminti? Galbūt. Kosminės stotys, kaip pirmas žingsnis į kosmoso kolonizavimą, yra nagrinėjamos ne vieną dešimtmetį. Netgi vienas pirmųjų fantastinių kūrinių apie gyvenimą už Žemės ribų buvo 1869-1870 metais publikuotas Edwardo Everetto Hale`o „The Brick Moon“ apie gyvenimą dirbtiniame Žemės palydove. Vėliau pasiūlymų – rimtų ir visiškai spekuliatyvių – buvo ne vienas. Iš dalies ir Tarptautinė kosminė stotis (TKS) bei ankstesnės – Mir ir Skylab – yra šio proceso dalis. Bet joms iki gyvenamų kolonijų dar gana daug ko trūksta.

Pagrindinės problemos, gyvenant kosminėje stotyje, būtų tokios pat, kaip ir Mėnulyje ar palydovuose: nykstamai maža gravitacija bei žalinga spinduliuotė. Taip pat pavojų kelią ir meteoritai – vos vienas didesnis akmenukas gali kiaurai pramušti patalpą ir ją išhermetizuoti. Gali nereikėti net akmenuko – štai pernai TKS aptiktas atmosferos nuotėkis pasirodė sukeltas prastai sutvarkyto Sojuz modulio, kuris tuo metu buvo prijungtas prie stoties.

Išspręsti šias problemas tikrai įmanoma. Nuo spinduliuotės apsisaugoti galima ekranavimu – tam užtektų paprasčiausio vandens, nes vandenilis puikiai sugeria kosminius spindulius. Maždaug metro storio vandens sluoksnis, užpildantis stoties sienas, būtų pakankamas. Tokį kiekį vandens pakelti nuo Žemės į orbitą gali būti labai sudėtinga, bet galbūt pavyktų prisirinkti jo iš kometų ar asteroidų. Be to, vandens vis tiek reikės stoties gyventojams, taigi jis gali atlikti dvejopą vaidmenį. Taip pat ekranuoti būtų galima metalo plokštėmis ar uolienomis; jos kartu pasitarnautų ir kaip apsauga nuo meteoritų smūgių.

Gravitaciją, tiksliau jos iliuziją, kosminėje stotyje sukurti būtų galima taip pat, kaip ir asteroide: įsukant ją aplink savo ašį. Tik tokiu atveju reikėtų dviejų cilindrų, besisukančių priešingomis kryptimis, nes vienas cilindras imtų precesuoti, kaip vilkelis, ir būtų sunku jį išlaikyti stabilų. Tokia besisukančios kosminės stoties idėja yra beveik pusšimčio metų senumo ir vadinama O’Neillo cilindru, ją pasiūliusio mokslininko garbei. Amazon įkūrėjas ir Blue Origin kompanijos vadovas Jeffas Bezosas prieš mėnesį pristatė kosminių kolonijų viziją, paremtą būtent tokiomis stotimis.

Gyvenimas kosminėse stotyse gali būti arčiau realybės, nei įsivaizduojame. Net kelios kompanijos šiuo metu vysto kosminių viešbučių planus ir ketina iškelti pirmuosius modulius jau po poros metų. Tarptautinė kosminė stotis greičiausiai baigs darbą 2024-aisiais, bet tai nebūtinai reiškia jos gyvenimo pabaigą: NASA svarsto galimybę stotį perduoti privatiems investuotojams, kurie ir ją galėtų paversti turistų atrakcija. Nors šie planai dar neskamba kaip nuolat gyvenamos kolonijos kosmose, viešbučiai gali būti pirmas žingsnis jų link. Ypač turint omeny, kad asteroidų kasinėjimas, nors didžiąja dalimi automatizuotas, gali reikalauti priežiūros orbitoje, taigi gali atsirasti poreikis žmonėms būti kosmose ne vien vykdant mokslinius tyrimus ar pramogaujant.

Kitos žvaigždės. Gyvenimas asteroiduose ar kosminėse stotyse suteikia dar vieną įdomią galimybę: keliones į kitas žvaigždes. Asteroidą, o juo labiau stotį, galime pajudinti iš orbitos ir pakreipti kur nors kitur – pavyzdžiui, tolyn nuo Saulės į kitos žvaigždės sistemą. Tokia kelionė, žinoma, kelia naujų iššūkių. Vienas iš jų – energija. Kol esame vidinėje Saulės sistemos dalyje, energijos galime pasisemti iš Saulės šviesos, bet tolstant nuo žvaigždės, jos ims nebeužtekti. Koks kuras galėtų palaikyti koloniją tokioje ilgoje kelionėje? Greičiausiai reikės naudoti termobranduolinės sintezės reaktorius, varomus iš tarpžvaigždinės terpės surinktu vandeniliu.

Taip pat absoliučiai visas reikalingas medžiagas reikės be galo kruopščiai perdirbti ir panaudoti vis iš naujo, nes jų pasipildyti tiesiog nebus iš kur. Ar tai įmanoma – nežinia, greičiausiai tokiai kelionei reikės pasiruošti ir milžiniškas atsargas. Nes kelionės trukmė bus didžiulė: į ją išsiruošę žmonės tikslo tikrai nepamatys, nebent visi bus kriogeniškai užmigdyti ir pažadinti tik kelionės pabaigoje. Bet galimai toks erdvėlaivis, stotis ar asteroidas bus kartų laivas (angl. generation ship), kitaip tariant, jame gyvenimus nugyvens ne viena žmonių karta.

Tokios idėjos atrodo kaip visiškai fantastinė spekuliacija, tačiau yra daugybė žmonių, jas nagrinėjančių rimtai. Pavyzdžiui, bendras NASA ir įvairių kitų organizacijų projektas „Šimtmečio erdvėlaivis“ turi tikslą iki XXII amžiaus pradžios realybe paversti tarpžvaigždines keliones. Europos kosmoso agentūra irgi tiria įvairias uždarų ekosistemų idėjas, kurios gali pasitarnauti panašioms misijoms. Net jei šie planai niekada netaps realybe (visgi reikia pripažinti, kad jie labai ambicingi), juos kuriant išrastos naujos technologijos gali pasitarnauti žmonijai kitose srityse, arčiau namų.

Pabaigai

Prieš šimtą metų net skrydis į Mėnulį atrodė kaip svajonė. Šiandien tai – jau praeitis. Mūsų robotiniai tarnai tyrinėja visą Saulės sistemą, keli net ją paliko. Ar mes paseksime jų pėdomis, manau, yra tik laiko klausimas. Ar kada nors žmonės masiškai kraustysis gyventi už Žemės ribų? Manau, kad tai yra tikrai įmanoma. Gal ne per artimiausią šimtą metų; bet argi protinga apriboti savo svajones vienu šimtmečiu?