For nylig dukkede den gamle ide om rumkolonier igen op i pressen, da Pekka Janhunen fra det finske meteorologiske institut kom frem med en ny ide:
At anbringe rumkolonier ude ved dværgplaneten Ceres.
Forslaget viser, at kolonisering af rummet stadig ses som en vigtig opgave for rumfarten.
Kolonisering betyder at vi kan få en fremtid, hvor millioner af mennesker bor ude i rummet, enten på Solsystemets andre planeter og måner eller på rumkolonier. Rumkolonier er kunstige verdener, hvor man har søgt at skabe forhold, der er så tæt som muligt på dem, vi kender her fra Jorden.
Normalt anføres to grunde til, at det er en god ide at kolonisere Solsystemet:
- Kolonier i Solsystemet er forudsætningen for at skabe en civilisation, som kan hente råstoffer og energi fra hele Solsystemet og ikke bare fra Jorden.
En sådan civilisation kan udvikle sig langt videre, end det er muligt, hvis vi bliver på Jorden. Ved at flytte store dele af industriproduktionen ud i rummet kan man desuden undgå at ødelægge Jorden med forurening og rovdrift på naturen.
- Hvis der skulle ske noget med Jorden, som i kortere eller længere tid gør store dele af vores hjemplanet ubeboelig, vil kolonier uden for Jorden kunne sikre menneskets overlevelse.
Der er flere muligheder for sådanne katastrofer: Asteroidenedslag, klimaændringer, løbsk forurening, udbrud af supervulkan eller en solstorm.
En kolonisering af rummet ses altså som noget, der vil få betydning for den lidt fjernere fremtid.
I bedste fald kan vi opleve de første forsøg på at oprette kolonier i rummet, hvor mennesker kan bo hele deres liv, i slutningen af dette århundrede.
Mere realistisk er det nok, at rumkolonier først vil blive en vigtig del af rumfarten i det 22. århundrede – men så har vi da det at se frem til.
\ Om artiklens forfattere
Helle og Henrik Stub er begge cand.scient’er fra Københavns Universitet i astronomi, fysik og matematik.
I snart 50 år har parret beskæftiget sig med at formidle astronomi og rumfart gennem radio, fjernsyn, bøger og foredrag og kurser.
De står bag bogen ‘Det levende Univers‘ og skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet ‘Stubberne’.
Drøm og virkelighed
Vi har altid drømt om en fremtid, hvor de tekniske fremskridt har skabt en verden, rigere og bedre end den vi kender.
I 1950’erne var en af de populære ideer undersøiske byer, hvor man skulle høste tang, drive minedrift og have fabrikker, altsammen under havets overflade i anlæg, der skulle huse tusinder, hvis ikke millioner, af mennesker.
Det er ikke sket – på trods af at havmiljøet under vand er meget mere tilgængeligt for mennesker end rummet eller Mars. Vi har heller ikke forvandlet Sahara til et frugtbart landskab, eller koloniseret Antarktis – selv om begge dele er langt lettere end at bygge kolonier ude i rummet.
Tilsvarende er det slet ikke sikkert, at vi en dag vælger at bygge kolonier ude i rummet. For der bliver ikke bygget kolonier ude i rummet, hvis ikke to betingelser er opfyldt:
- Vi skal have en teknik, der gør det muligt for mennesker at bo ude i rummet et helt liv under så gode forhold, at det er muligt at fortsætte slægten – altså, hvor man både kan føde børn, give dem mulighed for en god opvækst og endelig en uddannelse, som nok kommer til at omfatte en studietur til Jorden. Eller flytte til Jorden, hvis det er det, den unge ønsker.
- Der skal være mulighed for, at en koloni kan skabe et så stort økonomisk overskud, at det er muligt at tiltrække investorer som er villige til at skyde penge i et projekt, som måske først vil give overskud efter meget lang tid.
Langsigtede investeringer vil nok møde modstand
Der er virkelig tale om langsigtede investeringer, for det vil sandsynligvis vil tage årtier eller måske århundreder, før vi for alvor kan mærke de mulige økonomiske og sociale fordele ved at have kolonier ude i Solsystemet.
Indtil da vil rumkolonisering bare være en enorm udgift, uden at der er er nogen sikkerhed for, at investeringerne kan betale sig.
Så langsigtede investeringer er svære at skaffe, og sandsynligvis vil planerne om en kolonisering af Solsystemet også nok møde stor modstand hos alle dem, der ikke har andet valg end at blive her på Jorden, og som sandsynligvis har nok af problemer at slås med.
Opstartsfasen vil helt sikkert blive meget vanskelig for enhver plan om kolonisering af rummet. For hvor sikre kan vi være på, at ideen er så god, som fortalerne siger?
Koloniseringen af rummet kræver først og fremmest investorer. Elon Musk fra SpaceX og Jeff Bezos fra rumfirmaet Blue Origin har visionerne og enorme pengemidler.
Men en kolonisering af rummet er et så omfattende og dyrt projekt, at det er usandsynligt, at private midler alene kan klare opgaven – der bliver også brug for støtte fra stater.
To muligheder
Som nævnt er der to meget forskellige muligheder for at kolonisere Solsystemet:
- Vi kan kolonisere planeterne
- Vi kan bygge rumkolonier
Vi vil omtale begge muligheder, men som vi skal se, er det mest sandsynlige nok, at det ikke bliver planeterne, vi kommer til at kolonisere.
For at trives skal vi nemlig finde et sted at bo, der minder så meget som muligt om Jorden, og det vil kræve, at vi må indrette os, så vi helt kan styre både klima og tyngdekraft.
Vi begynder med at se på, hvilke muligheder der er i Solsystemet.
Den grønne Mars
Mange drømmer om at kolonisere Mars, men forsøger vi at kolonisere Mars i dag, så må vi tage Mars som den er:
En meget kold og støvet ørken med en yderst tynd atmosfære og et så svagt magnetfelt, at stråling fra rummet er et problem.
På grund af stråling og temperatur bliver det nok nødvendigt at grave kolonien ned. Desuden skal man være iført rumdragt, hver gang man vil gå eller køre en tur for at studere landskabet. Udflugterne må dog helst ikke være alt for lange på grund af strålingen fra rummet.
Og så vil det nok blive nødvendigt med mindst en times fysisk træning hver dag, for at forhindre at muskler og knogler svækkes for meget, i en tyngdekraft der kun er en tredjedel af Jordens. Om det kan tiltrække kolonister i stort tal er nok et åbent spørgsmål.
\ Læs mere
En seriøs kolonisering kræver nok, at vi må ‘terraforme’ Mars. Det vil sige, at man ændrer klimaet og atmosfæren, så Mars kommer til at minde om Jorden og dermed bliver egnet til kolonisering. Vi skal altså forvandle Mars fra en kold, rød ørkenplanet til en grøn planet med skove og have.
Skridt for skridt: Sådan terraformes Mars
Det første skridt bliver at hæve gennemsnitstemperaturen på Mars fra -60 til +15 grader. Det er den lette del – forudsat, at vi på en eller anden måde kan give Mars en tæt atmosfære med masser af CO2 til at skabe en kraftig drivhuseffekt.
Der er masser af frossen CO2 i pol-kalotterne på Mars – men de skal jo så bringes til at fordampe, så den frosne CO2 ender i atmosfæren.
Mulighederne er at drysse mørkt støv ud over de hvide pol-kalotter, så de absorberer mere sollys, eller øge solindstrålingen med spejle ude i rummet.
Selv i bedste tilfælde vil det nok tage et par hundrede år at give Mars en atmosfære så tæt som Jordens.
Det andet skridt går ud på at ændre atmosfærens sammensætning, så vi kan trække vejret.
Lige nu er koncentrationen af ilt i en uhyre tynde marsatmosfære på kun 0,15 procent og den skal nok op på de 20 procent, vi kender her fra Jorden, før vi kan bo der.
Til det formål bliver det nok nødvendigt at sende masser af cyanobakterier og grønne (måske genmanipulerede) planter til Mars.
At skabe en grøn Mars med store skove og måske endda blå have er ikke helt umuligt, men det vil tage mange tusinde år, og det er længe at vente.
Solsystemets måner giver andre problemer
Heldigvis indeholder Solsystemet andet end planeter. Der er også et stort antal måner, især vores egen Måne og de mange måner omkring Jupiter og Saturn, men her er udsigterne nu ikke meget bedre.
Vores egen Måne er bare død og kraterdækket og kun egnet til videnskabelige baser.
Jupiters fire store måner er badede i en meget intens og absolut dødbringende stråling fra Jupiters strålingsbælter. Her skal vi for alvor grave os dybt ned for bare at overleve. Temperaturen er lav, omkring -150 grader.
Saturns måner er meget fjerne og med en temperatur på -180 grader endnu koldere. Den bedste mulighed er Saturns store måne Titan, som både har en tæt atmosfære og have af flydende metan, men det er da et problem, at atmosfæren består af kvælstof og metan uden spor af ilt.
Desværre har Jupiters og Saturns måner en ting til fælles med Mars, nemlig en lav tyngdekraft. På Mars er tyngdekraften som nævnt 1/3 af Jordens, men på selv de store måner er tyngdekraften nede på bare 1/6 – 1/7 af Jordens tyngdekraft. Denne lave tyngdekraft kan give problemer, som kan gøre en kolonisering umulig.
Hvordan påvirker meget lav tyngdekraft en graviditet?
Vi ved simpelthen ikke, hvordan en meget lav tyngdekraft gennem et helt liv vil påvirke den menneskelige organisme.
En kolonisering betyder jo, at det skal være muligt at få børn – og det er et stort spørgsmål, om en graviditet overhovedet kan forløbe normalt under sådanne forhold.
Bare for at nævne et enkelt eksempel. I det, som hedder tredje trimester, hvor fosteret er over 28 uger gammelt, skal det jo til at overveje, hvordan man nu kommer ud.
På det tidspunkt er det vestibulære system i øret blevet så udviklet, at det kan sanse tyngdekraften og dermed skelne mellem op og ned. Den viden udnyttes så til at vende hovedet nedad inden fødslen.
Vil det også ske i et meget svagere tyngdefelt? Det er noget, vi i dag overhovedet ikke kan svare på.
Der er udført forsøg med dyr – således har russerne opsendt rotter med satellitten Kosmos 1129. De parrede sig ude i rummet, men der kom ikke en eneste rotteunge ud af forsøget. Der har været andre forsøg, men resultaterne er ofte uklare og viser et enormt behov for forskning.
Men selv om det skulle vise sig, at det er muligt at føde normalt i svag tyngdekraft, så er det jo et meget stort spørgsmål, om børn, som er født under en svag tyngdekraft, vil kunne overleve i Jordens stærke tyngdekraft. Måske vil de kun kunne se på vores blå planet, men aldrig lande på den…
Den anden mulighed – O’Neills rumkolonier
Meget tyder altså på, at hvis vi vil kolonisere rummet, så er det nok ikke Solsystemets planeter og måner, vi skal satse på.
Men heldigvis er der en helt anden vej, nemlig at vi i stedet bygger kunstige verdener, hvor vi helt kan genskabe de forhold, vi kender her fra Jorden.
Når der tales om rumkolonier, er det normalt disse kunstige verdener, der menes.
Selv om det ikke var den amerikanske fysiker Gerard O’Neill (1927-1992), der opfandt ideen, så forbindes rumkolonier ofte med hans navn. Han udviklede nemlig begrebet rumkoloni så meget, at man nu kunne se rumkolonier som andet og mere end fjern drøm, men noget, man i princippet kunne bygge og bo i.
I 1976 udgav han den meget berømte bog ’The High Frontier – Human Colonies in Space’, som i 1978 blev oversat til dansk under titlen ’Rumkolonier- en udfordring til fremtiden’.
Særligt berømt for beboelig cylinder-konstruktion
Gerard O’Neills mest berømte konstruktion er nogle op til 32 km lange cylindre med en diameter på 8 kilometer, som roterer for at skabe en kunstig tyngdekraft svarende til Jordens tyngdekraft. Vi vil i en senere artikel fortælle om, hvordan det er at bo på en rumstation eller rumkoloni, hvor tyngdekraften skabes ved rotation.
Ved at gøre væggene tilstrækkeligt tykke – måske med materiale fra asteroider – kan man skabe en meget effektiv beskyttelse mod stråling.
I princippet kan tusinder af mennesker leve en meget behagelig tilværelse i en sådan cylinder. Man bor på den indvendige side i et grønt landskab afbrudt af små byer og måske et lille hav, der går hele vejen rundt. Et utal af tegninger har populariseret ideen – men hvor realistisk er den egentlig?
For at gøre en lang historie kort, så er forudsætningen for at bygge den slags rumkolonier, at vi har udviklet en så avanceret rumteknologi, at vi uden de store problemer kan hente byggematerialerne fra asteroider, eller måske fra Månen.
At hente materialer fra Jorden er udelukket, da det koster alt for meget energi at sende noget ud i rummet fra Jorden på grund af den stærke tyngdekraft.
O’Neill var selv inde på, at man på Månen og asteroiderne kunne bygge ’Massdrivers’ – en slags magnetiske katapulter, som kunne sende tusinder af ton materiale ud i rummet alene med elektromagneter drevet af solenergi, og altså uden brug af brændstof.
Hvor skal vi placere rumkolonier?
Man kan i princippet placere en O’Neill koloni hvor som helst i Solsystemet, men i praksis er det nødvendigt at placere den et sted, hvor der er mulighed for at tjene penge.
Det vil koste en formue at bygge en rumkoloni, som er måske 300 gange større end den internationale rumstation ISS, og pengene kan kun skaffes, hvis man er sikker på, at kolonien vil give et økonomisk overskud.
Vi har altså brug for en eksportindustri, og her har man diskuteret to muligheder:
- Rumkolonier kan virke som store fabrikker, hvor man udnytter den lette adgang til råmaterialer fra Månen eller asteroiderne til bygning af store satellitter eller rumskibe. Især har man talt om bygning af enorme energisatellitter, der opfanger sollyset ude i rummet og så sender energien ned til Jorden med mikrobølger. Så er vi sikret solenergi, også når det er overskyet.
- Eksport af sjældne metaller og mineraler til Jorden. Vand, der kan spaltes i ilt og brint og bruges som raketbrændstof, kan også blive en vigtig eksportvare.
Råstofferne kan hentes på Månen
Hvis det økonomiske grundlag skal være energisatellitter, vil det være naturligt at hente råstofferne på Månen og placere rumkolonierne i baner forholdsvis tæt på Jorden.
Gerne ude i nærheden af Månens bane, fordi det færdige produkt er mange tusinde ton tunge og kilometer store satellitter, der skal anbringes i den geostationære bane 36.000 km over ækvator.
\ Læs mere
Det vil være en stor fordel at producere så store satellitter ikke alt for langt borte fra, hvor de skal anbringes.
Hvis det økonomiske grundlag i stedet mest er sjældne metaller eller mineraler, så vil det være en fordel at anbringe rumkolonierne tæt på, hvor man kan finde disse metaller og mineraler – og her kan det godt være, at asteroider er en bedre kilde end Månen.
At man så skal sende varerne mange millioner km til Jorden, betyder ikke så meget, da det er billigt at sende noget afsted fra en rumkoloni.
Det er dog ikke sikkert, at en rumbaseret industri vil skabe et behov for, at mennesker kan bo permanent ude i rummet. Det er jo muligt, at fremskridt inden for robotteknologi og kunstig intelligens bliver så store, at der slet ikke vil være det store behov at bygge rumkolonier.
Er Ceres fremtiden?
Det har nu ikke hindret enkelte forskere i at bygge videre på O’Neills oprindelige ide, og en af dem er, som tidligere nævnt, finnen Pekka Janhunen.
Han foreslår, at vi simpelthen bygger vores rumkolonier ude ved dværgplaneten Ceres, der ligger midt i asteroidebæltet mellem Mars og Jupiter.
Umiddelbart er det et mærkeligt sted at søge hen. Med en diameter på bare 940 kilometer er Ceres en meget lille dværgplanet – mindre en halvt så stor som dværgplaneten Pluto.
Ceres er desuden dækket af kratere, og har hverken magnetfelt eller atmosfære.
Til gengæld indeholder Ceres ret sikkert store mængder is og måske også et underjordisk hav af stærkt saltholdigt vand. I hvert fald har man fundet en såkaldt cryovulkan, som har bragt koldt og meget saltholdigt vand op til overfladen. Der er også fundet lyse pletter, som sandsynligvis består af saltaflejringer.
Tyngdekraften er kun tre procent af Jordens tyngdekraft, så en astronaut vil nok snarere svæve end gå på overfladen. Desuden er der koldt, med temperaturer mellem -160 og -120 grader.
Jahunen er optimistisk, selvom forholdene ikke er ideelle
Alt i alt ikke noget oplagt sted at søge hen, men Jahunen ser på fordelene frem for ulemperne.
Og den største fordel er, at Ceres indeholder alle de byggematerialer, man kan ønske sig til at bygge en rumkoloni. Det er endda fristende at forestille sig en rumelevator, som går fra overfladen og op til rumkolonierne.
Jahunen tænker sig at samle et stort antal rumkolonier, hver med plads til 57.000 indbyggere, i en enkelt stor satellit, som skal kredse om Ceres. To enorme spejle skal sende sollys ned til rumkolonierne, hvad de nok kan få brug for, for ude ved Ceres er sollyset næsten 8 gange svagere end her på Jorden.
Så hvis vi kun tænker på bygning af rumkolonier, så er Ceres skam et fint sted.
Problemet er bare, om Ceres nu også indeholder nok af metaller og mineraler, som kan eksporteres. Økonomi vil altid være en helt afgørende faktor for, hvor man vil bygge en eller flere rumkolonier.
Rumfarten kan udvikle sig i mange retninger
Hvis der ikke er rigdomme nok på Ceres, så skal man på jagt ude i asteroidebæltet.
Trods Hollywoods forsøg på at vise asteroidebæltet som et sted, der vrimler med asteroider, så er det i virkeligheden ret øde.
Der er så meget plads derude, at selv med en million store (og mest meget små) asteroider, så vil der i gennemsnit være millioner af kilometer mellem asteroiderne.
Det er noget af en vej at rejse, selv om man i forvejen er ude ved Ceres.
Når alt dette er sagt, så er O’Neills type rumkolonier bestemt en mulighed for rumfartens fremtid – enten nær Ceres eller Jorden.
Men det er selvfølgelig kun en blandt mange muligheder. Rumfarten kan udvikle sig i mange retninger, som ikke indeholder rumkolonier – lige som vi i dag jo stadig ikke har byer under havet.
