Добре дошли отново в нашата поредица за Колонизиране на Слънчевата система! Днес ще разгледаме най-големите от луните на Юпитер – Йо, Европа, Ганимед и Калисто!
През 1610 г. Галилео Галилей стана първият астроном, открил големите спътници на Юпитер с помощта на телескоп по собствен дизайн . С течение на времето тези луни - Йо, Европа, Ганимед и Калисто – колективно ще се наричат Галилеевите луни в чест на техния откривател. И с раждането на изследването на космоса, това, което научихме за тези спътници, ни очарова и вдъхнови.
Например, още от Пионер и Да пътувам сонди, преминали през системата преди десетилетия, учените подозират, че луни като Европа може да са най-добрият ни залог за намиране на живот в нашата Слънчева система отвъд Земята. И поради наличието на воден лед, вътрешни океани, минерали и органични молекули, се спекулира, че човечеството може да създаде колонии в един или повече от тези светове някой ден.
Примери в художествената литература:
Концепцията за колонизирана система на Юпитер е представена в много научнофантастични публикации. Например романът на Робърт А. Хайнлайн Фермер в небето (1953) се фокусира върху тийнейджър и семейството му, които се преместват в Ганимед. Луната е в процес на тераформиране в историята и фермерите са наети, за да помогнат за превръщането й в селскостопанска колония.
Корица на романа на Артър К. Кларк от 1982 г., 2010 г.: Одисея втора. Кредит: Public Domain
В хода на историята се споменава, че има и усилия да се въведе атмосфера на Калисто. Много от другите му романи на Хайнлайн включват мимолетни споменавания на колония на Ганимед, включително Ролинг Стоунс (1952), Двойна звезда (1956), Няма да се страхувам от зло (1970) и посмъртно написаните Променлива звезда (2006).
През 1954 г. Пол Андерсън публикува новела, озаглавена Снеговете на Ганимед (1954). В тази история група тераформатори посещават селище на Ганимед, наречено X, което е създадено два века по-рано от група американски религиозни фанатици.
В Артър К. Кларк Космическа одисея сериал, луната на Европа играе централна роля. В 2010: Одисея втора (1982) древна раса от напреднали извънземни превръща луната в обитаемо тяло, като превръща Юпитер във второ слънце. Топлината на тази звезда джудже (Луцифер) кара повърхностния лед на Европа да се стопи и формите на живот, които се развиват отдолу, могат да се появят.
В 2061: Одисея три , Кларк също така споменава как топлината на Луцифер е накарала повърхността на Ганимед да се сублимира частично, създавайки голямо екваториално езеро. Айзък Азимов също използва луните на Юпитер в своите разкази. В разказите “Не е окончателен!”(1941) и “Победа „Неволна““(1942), възниква конфликт между хората, живеещи на Ганимед, и жителите на Юпитер.
В късия разказ на Филип К. Дик Мухълът на Янси (1955), Калисто е дом на колония, където хората се съобразяват с диктата на Янси, обществен коментатор, който говори с тях чрез обществени предавания. В Брус Стърлинг Схизматрикс (1985), Европа е населена от фракция от генно-инженерни постчовеци, които се борят за контрол над Слънчевата система.
Кратката история на Алистър Рейнолдс “Шпионин в Европа” изобразява колонии, построени от долната страна на ледената повърхност на Европа. Междувременно раса от генетично променени хора (наречени „Жители“) са създадени да живеят в подземния океан, близо до границата на ядрото и мантията, където хидротермалните отвори поддържат водата топла и местните форми на живот живеят.
Романите на Ким Стенли Робинсън Мечтата на Галилей (2009) и 2312 (2012) представят колонии на Йо, където селищата са адаптирани да се справят с вулканично активната, враждебна повърхност. Предишният роман се развива отчасти в Калисто, където огромен град, наречен Валхала, е построен около концентричните пръстени на гигантския кратер на Луната (също споменат в2312).
В Робинсън Споменът за белотата (1985), главните герои посещават Европа, която е домакин на големи човешки колонии, които живеят около басейни от разтопен лед. И в неговия роман Син Марс (1996), Робинсън прави мимолетно описание на процъфтяваща колония на Калисто.
„Семеен портрет“ на четирите галилееви спътника (Йо Европа, Ганимед и Калисто) около Юпитер, заснет от космическия кораб New Horizons и пуснат през 2007 г. Кредит: НАСА/Лаборатория по приложна физика на университета Джон Хопкинс/Югозападен изследователски институт
Предложени методи:
Тъй катоДа пътувамсонди, преминали през системата на Юпитер, бяха направени няколко предложения за мисии с екипаж до луните на Юпитер и дори за създаване на селища. Например през 1994 г. частното предприятие за космически полети, известно като Проект Артемида е създадена с намерението да колонизира Луната през 21-ви век.
Въпреки това, през 1997 г. те също са настроени планира да колонизира Европа , което призова за установяване на иглута на повърхността. Те ще послужат като основа за учени, които след това пробиват в ледената кора на Европа и изследват подземния океан. Този план също така обсъжда възможното използване на „въздушни джобове“ в ледената покривка за дългосрочно обитаване на хората.
През 2003 г. НАСА направи проучване, наречено Революционни концепции заХчовекИЛИматкаПпроклятиеИxploration (НАДЕЖДА), който е насочен към бъдещото изследване на Слънчевата система. Поради разстоянието му от Юпитер и следователно ниското излагане на радиация, целевата дестинация в това изследване беше луната Калисто.
Планът предвиждаше операциите да започнат през 2045 г. Те ще започнат със създаването на база на Калисто, където научните екипи ще могат да управляват дистанционно роботизирана подводница, която ще се използва за изследване на вътрешния океан на Европа. Тези научни екипи също ще изкопават повърхностни проби близо до мястото им за кацане на Калисто.
И накрая, но не на последно място, експедицията до Калисто ще създаде повърхностно местообитание за многократна употреба, където водният лед може да се събира и превръща в ракетно гориво. Следователно тази база може да служи като база за снабдяване за всички бъдещи експлоатационни мисии в системата Jovian.
Също през 2003 г. НАСА съобщи, че пилотирана мисия до Калисто може да бъде възможна през 40-те години. Според съвместно проучване издадена от изследователския център Glenn и Аерокосмическия институт в Охайо, тази мисия ще разчита на кораб, оборудван с ядрено-електрическо задвижване (NEP) и изкуствена гравитация, който ще транспортира екипаж на 5-годишна мисия до Калисто, за да създаде база.
В неговата книга Навлизане в космоса: Създаване на космическа цивилизация (1999), Робърт Зубрин се застъпва за копаене на атмосферите на външните планети – включително Юпитер – за получаване на гориво от хелий-3. За това ще е необходима база на една или повече от галилеевите луни. НАСА също има спекулира с това , цитирайки как може да осигури неограничени запаси от гориво за термоядрен реактори тук на Земята и навсякъде другаде в Слънчевата система, където съществуват колонии.
През 2000-те, Фондация 'Спасителна лодка'. – създадена е организация с нестопанска цел, посветена на опазването на човечеството. През 2012 г. те пуснаха проучване, озаглавено „ Колонизиране на луните на Юпитер: оценка на нашите възможности и алтернативи “, който разглежда колонизацията на галилеевите луни като потенциална алтернатива на колониите на Луната или Марс.
В октомври 2012 г , Илон Мъск разкри концепцията си за Марс колониален транспортер (MCT), което беше централно за дългосрочната му цел да колонизира Марс. По това време Мъск заяви, че първият безпилотен полет на транспортния космически кораб на Марс ще се осъществи през 2022 г., последван от първата пилотирана мисия MCT, заминаваща през 2024 г.
През септември 2016 г., през 2016 г Международен астронавтичен конгрес , Мъск разкри допълнителни подробности за плана си, който включваше дизайна на Междупланетна транспортна система (ITS) и прогнозни разходи. Тази система, която първоначално е била предназначена да транспортира заселници до Марс, се е развила в ролята си за транспортиране на човешки същества до по-отдалечени места в Слънчевата система - включително Европа и други луни на Юпитер.
Потенциални ползи:
Създаването на колонии на Галилеевите луни има много потенциални ползи за човечеството. От една страна, системата на Юпитер е невероятно богата на летливи вещества – които включват вода, въглероден диоксид и амонячен лед – както и органични молекули. Освен това се смята, че луните на Юпитер също съдържат огромни количества течна вода.
Например оценките за обема, поставени на Вътрешният океан на Европа предполагат, че може да съдържа до 3 × 1018м3– три квадрилиона кубически километра, или 719,7 трилиона кубически мили – вода. Това е малко повече от два пъти общия обем на всички земни океани. В допълнение, колониите на луните на Юпитер биха могли да позволят мисии до самия Юпитер, където водород и хелий-3 могат да бъдат събрани като ядрено гориво.
Илюстрация на Европа (преден план), Юпитер (вдясно) и Йо (в средата), показващи водни струи, които достигат повърхността. Кредит: NASA/JPL-Caltech
Колониите, създадени на Европа и Ганимед, също биха позволили да се монтират множество изследователски мисии във вътрешните океани, за които се смята, че тези луни имат. Като се има предвид, че тези океани също се смятат за едни от най-вероятните места за извънземен живот в нашата Слънчева система, възможността да ги изследваме отблизо би била благодат за научни изследвания.
Колониите на луните на Йо, Европа, Ганимед и Калисто също биха улеснили мисиите по-далеч в Слънчевата система. Тези колонии биха могли да служат като точки за спирка и бази за снабдяване за мисии, насочващи към и от системата на Крониан ( Системата от луни на Сатурн ), където могат да бъдат събрани допълнителни ресурси.
Накратко, колониите в системата на Юпитер ще осигурят на човечеството достъп до изобилни ресурси и огромни възможности за изследване. Шансът да расте като вид и при това да се превърне в такъв след недостиг, съществува; приемайки, че всички предизвикателства могат да бъдат преодолени.
предизвикателства:
И разбира се, тези предизвикателства са големи по размер и много на брой. Те включват, но не се ограничават до радиация, дългосрочните ефекти от по-ниската гравитация, проблеми с транспорта, липса на инфраструктура и, разбира се, чистите разходи. Като се има предвид опасността, която радиацията представлява за проучването, е подходящо първо да се справим с този аспект.
Магнитното поле на Юпитер и съвместно въртящи се токове. Кредит: Wikipedia Commons
Йо и Европа, които са най-близките галилеяни до Юпитер, получават най-много радиация от която и да е от тези луни. Това се влошава от факта, че нито един от тях няма защитно магнитно поле и много слаба атмосфера. Като такава повърхността на Йо получава средно около 3600 рем на ден, докато Европа получава около 540 на ден.
За сравнение, хората тук на Земята са изложени на по-малко от 1 rem на ден ( 0,62 за живеещите в развитите страни ). Излагането на 500 rems на ден вероятно ще бъде фатално, а излагането на приблизително 75 rems за период от няколко дни е достатъчно, за да причини сериозни здравословни проблеми и радиационно отравяне.
Ганимед е единствената галилеева луна (и единственото негазово гигантско тяло, различно от Земята), което има магнитосфера. Въпреки това, той все още е завладян от мощното магнитно поле на Юпитер. Средно луната получава около 8 рада радиация на ден, което е еквивалент на повърхността на Марс е изложен на в средна година.
Само Калисто е достатъчно далеч от Юпитер, за да не бъде доминиран от неговата магнитна среда. Тук нивата на радиация достигат само около 0,01 rems на ден, само част от това, на което сме изложени тук, на Земята. Въпреки това, разстоянието му от Юпитер означава, че той също изпитва справедлив дял от проблеми (не на последно място е липсата на приливно отопление във вътрешността му).
Впечатлението на художника за база върху Калисто. Кредит: НАСА
Друг основен проблем са дългосрочните ефекти, които по-ниската гравитация върху тези луни би имала върху човешкото здраве. На галилеевите луни повърхностната гравитация варира от 0,126ж(за Калисто) до 0,183ж(за Io). Това е сравнимо с Луната (0,1654ж), но значително по-малко от Марс (0,376 g). И докато ефектите от ниското g не са добре разбрани, известно е, че дългосрочен ефект на микрогравитацията включват загуба на костна плътност и мускулна дегенерация.
В сравнение с други потенциални места за колонизация, системата на Юпитер също е такава много далеч от Земята . Като такъв транспортирането на екипажите и цялото тежко оборудване, необходимо за изграждането на колония, ще отнеме много време, както и мисиите, при които ресурсите се транспортират до и от луните на Юпитер.
За да ви дадем представа колко време ще отнеме, нека разгледаме някои реални мисии до Юпитер. Първият космически кораб, който пътува от Земята до Юпитер, беше НАСА Пионер 10 сонда, която стартира на 3 март 1972 г. и достигна системата Юпитер на 3 декември 1973 г. – 640 дни (1,75 или години) полетно време.
Пионер 11 направи пътуването за 606 дни, но като своя предшественик, той просто минаваше през системата на път към Външните планети. По същия начин, наПътуване 1и2сондите, които също минаваха през системата, отнеха съответно 546 дни и 688 дни. За директни мисии, катоГалилейсонда и последните Юнона аз сесия , времето за пътуване беше още по-дълго.
Концепцията на художника за бимодална ядрена термична ракета в ниска земна орбита. Кредит: НАСА
В случай чеГалилей, сондата напусна Земята на 18 октомври 1989 г. и пристигна в Юпитер на 7 декември 1995 г. С други думи, отне 6 години, 1 месец и 19 дни, за да стигне до Юпитер от Земята, без да прелети.Юнона, от друга страна, стартира от Земята на 5 август 2011 г. и постигна орбита около Юпитер на 5 юли 2016 г. – 1796 дни, или малко под 5 години.
И трябва да се отбележи, че това бяха мисии без екипаж, които включват само роботизирана сонда, а не кораб, достатъчно голям, за да побере големи екипажи, консумативи и тежко оборудване. В резултат на това колониалните кораби ще трябва да бъдат много по-големи и по-тежки и ще изискват усъвършенствани задвижващи системи – като ядрено-термични/ядрено-електрически двигатели – да гарантират, че са направили пътуването за разумен период от време.
Мисиите до и от луните на Юпитер също ще изискват бази между Земята и Юпитер, за да осигурят зареждане и снабдяване и да намалят разходите за отделни мисии. Това би означавало, че ще трябва да бъдат създадени постоянни постове на Луната, Марс и най-вероятно в Астероидния пояс, преди каквито и да било мисии до луните на Юпитер да бъдат счетени за осъществими или рентабилни.
Тези последните две предизвикателства повдигат въпроса за разходите. Между изграждането на кораби, които имат способността да направят пътуването до Юпитер за доста време, установени базите, необходими за тяхното поддържане,иразходите за създаване на самите колонии, колонизацията на луните на Юпитер би била невероятно скъпа! В комбинация с опасностите от това, човек трябва да се чуди дали изобщо си струва.
Новоразкритата междупланетна транзитна система на SpaceX ще направи възможно пътуването до Марс и други дестинации в нашата Слънчева система. Кредит: SpaceX
От друга страна, в контекста на изследването и колонизацията на космоса, идеята за създаване на постоянни човешки постове на луните на Юпитер има смисъл. Всички предизвикателства могат да бъдат разрешени, при условие че се вземат подходящи предпазни мерки и са ангажирани правилния вид ресурси. И макар че ще трябва да изчака, докато се установят подобни колонии/бази на Луната и Марс, не е лоша идея що се отнася до „следващите стъпки“.
С колонии на някоя от галилеевите луни, човечеството ще има опора във външната Слънчева система, спирка за бъдещи мисии до Сатурн и извън него, както и достъп до изобилни ресурси. Отново всичко се свежда до това колко сме готови да похарчим.
Написахме много интересни статии за колонизацията тук във Universe Today. Ето Защо първо да колонизираме Луната? , Как да колонизираме Меркурий? , Как да колонизираме Венера? , Колонизиране на Венера с плаващи градове , Ще колонизираме ли някога Марс? , и Окончателното ръководство за тераформиране .
Astronomy Cast също има някои интересни епизоди по темата. Разгледайте Епизод 95: Хората на Марс, част 2 – Колонисти , Епизод 115: Луната, част 3 – Завръщане на Луната , Епизод 381: Вдлъбнати астероиди в научната фантастика .
Източници:
