Se l'umanità deve vivere a lungo, potremmo dover colonizzare altri pianeti. O noi stessi renderemo la Terra inabitabile, o semplicemente arriverà a una fine naturale e non saremo in grado di sostenere la vita - un giorno saremo costretti a cercare una nuova casa.
Film di Hollywood come The Martian e Interstellar ci danno un'idea di ciò che potrebbe essere in serbo per noi. Marte è di gran lunga il pianeta più abitabile del nostro sistema solare. Tuttavia, ci sono altre migliaia di esopianeti in orbita attorno ad altre stelle che potrebbero sostituire la nostra Terra. Di quali tecnologie abbiamo bisogno per renderlo possibile?
Abbiamo già una colonia spaziale: la Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Tuttavia, si trova a soli 350 km dalla Terra e l'equipaggio di sei persone, che è lì, ha bisogno di fornire costantemente risorse. La maggior parte delle tecnologie sviluppate per la ISS, come la schermatura dalle radiazioni, il riciclaggio di acqua e aria e la raccolta di energia solare, saranno sicuramente disponibili per futuri insediamenti spaziali. Tuttavia, la creazione di una colonia spaziale permanente sulla superficie di un altro pianeta o luna potrebbe causare molti nuovi problemi.
Habitat innaturale
Il requisito principale per un insediamento umano è un habitat, un ambiente isolato in grado di mantenere la pressione dell'aria, la sua composizione (quantità di ossigeno) e la temperatura e proteggere i residenti dalle radiazioni. È probabile che sia relativamente difficile da ottenere.
Il lancio di oggetti grandi e pesanti nello spazio è costoso e difficile. I veicoli spaziali dei giorni delle missioni Apollo, che consistevano in diversi moduli in grado di staccarsi e attraccare, furono inviati nello spazio a pezzi e assemblati dagli astronauti. Tuttavia, visti i progressi impressionanti nel controllo autonomo, le parti potranno essere assemblate in modo indipendente. Oggi manovre come l'attracco dell'Apollo vengono eseguite in modo completamente automatico.
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Contenitori 3D
In alternativa, puoi portare con te un piccolo set di strumenti dalla Terra e creare un habitat utilizzando risorse raccolte localmente. In particolare, le stampanti 3D possono essere utilizzate per trasformare i minerali del suolo locale in strutture fisiche. Per inciso, questo ha già iniziato a essere visto come una possibilità. L'azienda privata Planetary Resources ha dimostrato come funziona la stampa 3D utilizzando un asteroide ricco di metalli che è stato trovato sulla Terra nel sito dell'impatto. La NASA ha installato una stampante 3D sulla ISS per dimostrare che può essere utilizzata in assenza di gravità come potenziale metodo per realizzare componenti per veicoli spaziali nello spazio.
L'acqua come ingrediente vitale
Una volta costruito l'habitat, la colonia richiederà un rifornimento costante di acqua, ossigeno, energia e cibo per sostenere i suoi abitanti. Ciò sarà necessario nel caso in cui la colonia non sia costruita su un pianeta idilliaco come la Terra in termini di abbondanza di risorse. L'acqua, come sappiamo, è la base della vita. Può anche essere utilizzato per produrre carburante o proteggere dalle radiazioni radioattive.
Il primo insediamento dovrà portare con sé una certa quantità di acqua e quindi smaltire tutti i rifiuti liquidi. Questo è già praticato sulla ISS, dove non viene sprecata una singola goccia di liquido (acqua dopo il lavaggio, sudore, lacrime o persino urina). Inoltre, la colonia potrebbe dover estrarre l'acqua dalle riserve di acque sotterranee che potrebbero esistere su Marte, o il ghiaccio che può essere trovato sotto la superficie di alcuni asteroidi.
L'acqua serve anche come fonte di ossigeno. Sulla ISS, l'ossigeno viene generato da un processo noto come elettrolisi per separare l'ossigeno dall'idrogeno nell'acqua. La NASA sta anche lavorando allo sviluppo di metodi per recuperare l'ossigeno dall'atmosfera mediante sottoprodotti come l'anidride carbonica, che espiriamo quando respiriamo.
Produzione di energia
La produzione di energia è probabilmente l'aspetto tecnologico della creazione di colonie per cui siamo meglio preparati grazie ai pannelli fotovoltaici (pannelli solari). Tuttavia, a seconda della posizione della colonia sul pianeta, potrebbe essere necessario migliorare questa tecnologia. Alla distanza della Terra, possiamo ottenere circa 470 V di elettricità per ogni metro quadrato di pannelli solari. Questo numero sarà inferiore sulla superficie di Marte perché si trova il 50% più lontano dal Sole rispetto alla Terra e ha un'atmosfera densa che scherma parzialmente la luce solare.
In particolare, periodicamente si verificano tempeste di sabbia nell'atmosfera di Marte, che sono note per essere problematiche. La sabbia limita ulteriormente la quantità di luce ricevuta e può anche accumularsi e coprire i pannelli. Tuttavia, la soluzione a questo problema viene già affrontata aggiornando i rover Mars esistenti che vengono inviati su Marte. Ad esempio, i due rover della NASA Spirit e Opportunity sono stati progettati per 90 giorni di operatività, ma più di 12 anni dopo sono ancora operativi. È stato anche riscontrato che il vento marziano spazza periodicamente la polvere dai pannelli.
Idroponica
La colonia deve essere autosufficiente in modo che, anche senza Star Trek Replicator, l'agricoltura sia di grande importanza per la produzione alimentare. Le colture possono anche essere utilizzate per convertire l'anidride carbonica nell'aria in ossigeno respirabile. Coltivare piante sulla Terra non è così difficile perché si sono adattate a questo ambiente per migliaia di anni. Tuttavia, coltivare frutta e verdura nello spazio o su un altro pianeta non è così facile.
Temperatura, pressione, umidità, livelli di anidride carbonica, composizione del suolo e gravità influenzano tutti la sopravvivenza e la crescita delle piante, a vari livelli in una varietà di specie. Sono in corso diversi studi ed esperimenti per coltivare piante in camere controllate che imitano l'ambiente di una colonia spaziale. L'idroponica è una possibile soluzione a questo problema, come è stato dimostrato sulla Terra con ravanelli, lattuga e cipolle verdi. L'idroponica comporta la coltivazione di piante in un ricco fluido nutriente senza suolo.
Cambiamento del clima
Il requisito finale per una colonia spaziale è un clima adatto alla vita. La composizione dell'atmosfera e del clima su altri corpi celesti è molto diversa dalla Terra. Non c'è atmosfera sulla Luna o asteroidi, e su Marte l'atmosfera è principalmente anidride carbonica. Qui, le temperature superficiali variano da 20 ° C fino a -153 ° C ai poli durante l'inverno e la pressione dell'aria è solo lo 0,6% di quella sulla Terra. In tali condizioni, i coloni saranno costretti a vivere in habitat isolati, al di fuori dei quali sarà possibile solo con l'uso di tute spaziali.
Possiamo creare la vita su Marte?
In alternativa, possiamo cambiare il clima del pianeta su larga scala. La "geoingegneria" è già allo studio come un modo per rispondere ai cambiamenti climatici della Terra. Ciò richiede un enorme sforzo, ma metodi simili possono essere estesi e applicati, ad esempio, ad altri pianeti come Marte.
Le potenziali soluzioni sono anche organismi bioingegnerizzati in grado di convertire l'anidride carbonica nell'atmosfera in ossigeno o oscurare le calotte polari di Marte per ridurre la quantità di luce solare che riflettono e quindi aumentare le temperature superficiali. Inoltre, la creazione di un grande specchio solare orbitante aiuterà a riflettere la luce del sole in regioni specifiche, come i poli, per aumenti di temperatura localizzati. Alcuni credono che cambiamenti di temperatura così relativamente piccoli potrebbero influenzare il cambiamento climatico, creando una pressione dell'aria molto più alta. Questo potrebbe essere il primo passo verso la terraformazione di Marte.
