Colonizarea Titanului

Titan  , cea mai mare lună a lui Saturn  , este unul dintre candidații pentru colonizare în sistemul solar exterior [1] . Unul dintre motivele interesului pentru colonizarea satelitului este prezența hidrocarburilor pe acesta , pe care funcționează în prezent cea mai mare parte a tehnologiei pământului. În procesul de colonizare a Titanului ar trebui să se țină cont și de posibilitatea de apariție a compușilor organici lichizi și chiar a vieții neoxigene [2] . Planurile actuale ale programului emblematic al NASA ( Outer Planet Flagship ) confirmă că Titan, împreună cu Enceladus , sunt ținte cu cea mai mare prioritate pentru o misiune de recunoaștere ulterioară (provizoriu la mijlocul anilor 2020 ), urmată de un zbor posibil al unui echipaj uman. [3] .

Estimări ale perspectivelor de colonizare a Titanului

Agenția Spațială Europeană a estimat că pe suprafața Titanului există de sute de ori mai multe hidrocarburi lichide decât petrol și gaze naturale pe Pământ. Rezervele dovedite de gaze naturale de pe Pământ sunt de aproximativ 130 de miliarde de tone, ceea ce este suficient pentru a furniza energie electrică întregii Statelor Unite pentru sistemele casnice de încălzire, răcire și iluminat timp de 300 de ani. Aceasta este echivalentă cu cantitatea de combustibil din fiecare dintre zecile de lacuri metan-etan de pe Titan [4] .

După cum notează Michael Anisimov, futurist și fondator al mișcării Accelerating Future , Titan are toate elementele de bază necesare vieții - carbon , hidrogen , azot și oxigen . Rezervele sale colosale de hidrocarburi ar servi ca o sursă excelentă de energie pentru viitorii coloniști, care nu ar trebui să-și facă griji cu privire la razele cosmice datorită atmosferei dense. Radiația din centura de radiații a lui Saturn este mult mai blândă decât cea a lui Jupiter . Atmosfera lui Titan este atât de densă încât zborul deasupra Titanului va deveni principalul mod de călătorie. Presiunea sa este egală cu cea experimentată de scafandri la o adâncime de 5 metri sub apă. Împreună cu temperatura ei, acest lucru necesită utilizarea de costume spațiale . O altă problemă este prezența cianurii de hidrogen în ea , care poate ucide o persoană în câteva minute chiar și la concentrații atât de mici. Cu toate acestea, acest lucru nu împiedică Titan să fie considerat cea mai promițătoare țintă de colonizare din sistemul solar exterior [5] .

Revista științifică The Space Monitor notează că Titan este un loc ideal pentru supraviețuirea umană. Apa și metanul disponibile pe Titan pot fi folosite atât ca combustibil pentru rachete , cât și pentru a susține viața coloniei. Azotul , metanul și amoniacul pot fi folosite ca sursă de îngrășământ pentru cultivarea alimentelor. Apa poate fi folosită pentru a bea și a genera oxigen. Având în vedere caracterul limitat al rezervelor de petrol ale Pământului și inevitabilitatea găsirii unei alte surse de energie, Titan ar putea deveni ținta principală a viitoarei economii mondiale . Dacă se va face vreodată o descoperire în puterea de fuziune, omenirea va avea nevoie de două lucruri care sunt rare pe Pământ: heliu-3 și deuteriu . Saturn are cantități relativ mari din aceste resurse, iar Titan poate servi ca punct intermediar pentru începerea producției și transportul ulterioar de heliu-3 și deuteriu din Saturn [6] .

Omul de știință american, Dr. Robert Bussard a calculat că o misiune de 400 de oameni pe Titan, care avea ca scop stabilirea unei colonii acolo cu 24 de mii de tone de încărcătură utilă la bord (inclusiv toate modulele de locuit necesare și resursele necesare pentru susținerea vieții, cu condiția lansării acestora). folosind tehnologia QED ), iar furnizarea acestei colonii cu vehicule și combustibil pentru acestea va costa bugetul SUA aproximativ 16,21 miliarde USD pe an [7] . Totuși, întrucât Bassard continuă într-o altă lucrare, pentru ca misiunea să fie finalizată chiar și într-o perioadă de zece ani, sunt necesare motoare cu reacție mai puternice, care să poată ajunge la Titan în câteva săptămâni sau luni, nu ani [8] .

Perspectivele colonizării Titanului sunt considerate de oamenii de știință americani indisolubil cu colonizarea unui alt satelit al lui Saturn  - Enceladus , deoarece atât Titan, cât și Enceladus au un potențial enorm de colonizare și mii de locuri pentru a crea așezări care pot deveni un habitat permanent pentru coloniști. În aceste scopuri, va fi lansată TSSM  - o misiune de studiere a perspectivelor de colonizare atât a Titanului, cât și a lui Enceladus [9] . Consiliul științific al Institutului de Astrobiologie NASA , în rezoluția sa din 22 septembrie 2008, a inclus pe Titan pe lista obiectelor astrobiologice cu cea mai mare prioritate din sistemul solar , recomandând ca guvernul federal să finanțeze misiunea Titan-Enceladus în perioada următoare. deceniu, iar dezvoltările științifice și tehnice pentru organizarea sa ar trebui să înceapă deja acum [9] . După cum a remarcat Julian Nott , zborul unui echipaj uman va fi cel mai probabil precedat de un echipaj robotizat, pentru a explora mai bine posibilitatea creării de așezări locuite [10] .

Asemănarea cu Pământul

Datorită cercetărilor telescopului spațial Hubble și zborurilor AMS Pioneer , Voyager și în special Cassini cu aterizarea sondei Huygens pe Titan , s-au obținut date semnificative despre Titan. Titan este similar cu Pământul în unele privințe : [2] [11]

• are o atmosferă densă, formată în principal din azot (aproximativ 95%); [12] . Atmosfera lui Titan este cel mai bun tip de atmosferă pentru sinteza compușilor prebiotici. Compușii organici care conțin azot sunt materia primă pentru sinteza compușilor organici prebiotici. Titanul este un corp unic în Sistemul Solar, a cărui chimie prebiotică se caracterizează prin absența unei faze lichide [13] [14] .
• Pe suprafața sa există lacuri de etan lichid și metan. [11] [15]
• Condensarea metanului creează autoexcitarea climatică și ciclul hidrologic al Titanului, cu o serie haotică de nori și ploaie diferite de metan și etan, similar cu ciclul apei Pământului, dar cu averse extrem de lungi și catastrofale provocate de secole de secetă .[ clarifica ] . O altă similitudine între atmosferele lui Titan și Pământul este stratosfera lui Titan, unde condițiile locale specifice creează ceva asemănător stratului de ozon al Pământului , care formează acești nori și ceață caracteristice pe Titan [16] .
• Forța gravitațională pe Titan este doar 1/7 din cea a pământului, ceea ce poate contribui semnificativ la colonizare prin creșterea numărului și a masei de echipamente portabile de 7 ori [10] .
• Presiunea atmosferică pe suprafața Titanului este de 1,45 atmosfere , ceea ce, la rândul său, elimină nevoia de costume spațiale scumpe și voluminoase [10] .
• Posibilitatea de a utiliza supraconductori în „viața de zi cu zi a coloniei” - din cauza temperaturii ambientale scăzute, unii conductori de temperatură înaltă nu vor necesita răcire suplimentară.

Resurse naturale

Potrivit lui Cassini , care a fost transmisă în 2008, pe Titan există de sute de ori mai multe hidrocarburi lichide decât toate rezervele cunoscute de petrol și gaze naturale de pe Pământ. Aceste hidrocarburi cad sub formă de ploaie și formează lacuri. [patru]

Imaginile radar luate pe 21 iulie 2006 arată că Titan are lacuri de hidrocarburi lichide (cum ar fi metanul și etanul ) la latitudinile nordice [17] [18] . Acestea sunt în prezent singurele lacuri de suprafață extraterestre cunoscute. Dimensiunea lor ajunge la o sută de kilometri .

Deoarece hidrocarburile de pe Titan cad sub formă de ploaie și se adună la suprafața sa în rezervoare întregi [17] [18] [19] , extracția lor va fi mult simplificată, deoarece acest lucru nu va necesita construirea unor dispozitive speciale de foraj sau mine. Cu toate acestea, astăzi transportul lor pe Pământ nu este fezabil din motive economice.

Dificultăți în colonizare

Există mai multe motive care pot complica colonizarea Titanului [20] :

• Titanul are o gravitate foarte scăzută (de aproximativ 7 ori mai mică decât cea a Pământului), [21] care poate provoca boli musculare și depozite de calciu în corpul uman .
• Temperatura foarte scăzută a lui Titan (minus 170–180 °C) [1] [22] nu va permite să fie pe el fără un costum de protecție . Densitatea mare a atmosferei și presiunea crescută complică sarcina de izolare termică în costumele spațiale ipotetice.
• Ar trebui să se țină cont de prezența unei atmosfere otrăvitoare pe satelit, care este mai masivă și mai densă decât atmosfera Pământului [21] .
• Este important de remarcat absența completă a apei lichide și absența aproape completă a oxigenului în atmosfera lui Titan. Extragerea acestor resurse din gheața de apă va necesita o cheltuială semnificativă de energie, ceea ce va necesita probabil un număr mare de reactoare nucleare ( CNE ).
• Datele cercetării spațiale mărturisesc criovulcanismul , instabilitatea și alte activități geologice ale suprafeței tinere a lui Titan [11] .

Zburând pe Titan

balon cu aer cald

Unul dintre cele mai vechi proiecte de design pentru o aeronavă pentru atmosfera Titanului este un balon cu aer cald . Desene ale mostrelor individuale au început să apară încă din anii 1970 . Deci, eșantionul propus de oamenii de știință de la NASA în 1976 (a se vedea schița schematică de mai sus) avea o greutate de zbor de 29 kg cu un diametru de 9,7 m și un volum al bilei de 482 m³, s-a planificat să se utilizeze tetroxid de dinazot ca combustibil . De remarcat, totuși, acest proiect timpuriu nu a fost destinat zborurilor lungi - timpul său de zbor, conform calculelor, nu ar fi trebuit să depășească 2 ore și 30 de minute [23] . În prezent, conceptul nu și-a pierdut actualitatea. Printre motivele pentru acceptarea unui balon cu aer cald pentru zborurile pe Titan se numără următoarele [24] :

• Atmosfera lui Titan are o densitate relativ mare (5 kg/m³ la suprafață față de 1 kg/m³ pe Pământ) și o temperatură scăzută, astfel că efectul diferenței de temperatură va crește semnificativ în comparație cu Pământul;
• radiația solară este slabă (10 −2 din valoarea de pe Pământ) și, în consecință, nu există prea multă diferență între zi și noapte. Absența unei modificări ciclice a flotabilității aparatului duce la posibilitatea unor zboruri mult mai lungi datorită scăderii sarcinii asupra materialelor;
• datorită particularităților presiunii atmosferice pe Titan (scara de altitudine), procesul de pompare a balonului cu gaz în timpul ascensiunii este mult mai lent, de exemplu, poate fi pornit la o viteză de urcare de 5 m/s la o înălțime de 30 km (presiune 20 mbar) și continuați câteva ore la o viteză de zbor de 30 m/s[ clarifica ] .

Zeppelin

Densitatea foarte mare a atmosferei lui Titan [25] sugerează că dimensiunea aripilor pentru aeronave ar trebui să fie mai mică decât pe Pământ. Încă din 2005, angajații Centrului de Cercetare NASA au efectuat o analiză teoretică comparativă a indicatorilor atmosferici ai Titanului și ai Pământului și au ajuns la concluzia că proiectarea aeronavelor moderne pentru atmosfera lui Titan nu este potrivită. Ei au propus un vehicul sub titlul de lucru Titan Explorer  - o aeronavă asemănătoare zeppelinului , cu o masă totală de 378,2 kg (cu o sarcină maximă de 490,6 kg). Nava ar trebui să fie controlată de la distanță, dar din cauza dificultăților de a transmite un semnal radio în atmosfera lui Titan, cei mai realiști oameni de știință văd o rută predeterminată care va fi dată mașinii înainte de începerea zborului. Echipamentele de navigație instalate la bord vor permite navei să corecteze direcția de zbor pentru a preveni eventualele abateri de la rută în cazul unor circumstanțe neprevăzute, precum și să mențină o altitudine constantă (altitudinea maximă de zbor pe Titan este de aproximativ 5 km). Viteza maximă a dispozitivului în zbor, conform oamenilor de știință, nu va depăși 4 m/s, dar rezerva de putere îi va permite să zboare în jurul întregului satelit [26] .

Colonizarea Titanului în science fiction

Colonizarea Titanului este un subiect destul de popular în literatura științifico-fantastică, cinematografică, precum și în jocurile pe calculator. Primele lucrări din acest gen au apărut în  anii 1930-1940 . Unii dintre ei au anticipat literalmente descoperiri științifice ulterioare. De exemplu, Stanley Weinbaum a prezis în 1935 că atmosfera lui Titan era rece, iar Isaac Asimov în romanul său Prima lege, publicat încă din 1956, a prevăzut absența unui câmp magnetic pe Titan.

Note

Surse

1. ↑ 1 2 Galetich Y. Colonization of Titan . Astronomie pentru amatori (7 martie 2011). Preluat la 11 august 2011. Arhivat din original la 15 august 2012. (nedefinit)
2. ↑ 1 2 Oamenii de știință au descoperit semne de viață pe Titan . Rosbalt (5 iunie 2010). Preluat la 11 august 2011. Arhivat din original la 15 august 2012. (Rusă)
3. ↑ McKinnon, William B. Strategia de explorare pentru planetele exterioare 2013-2022: Obiective și priorități   ( HTML). Studiu decenal al științei planetare . NASA . Grupul de evaluare a planetei exterioare (15 septembrie 2009). Consultat la 13 octombrie 2011. Arhivat din original la 15 august 2012. (nedefinit)
4. ↑ 1 2 Organele de suprafață ale Titanului depășesc rezervele de petrol de pe Pământ   (engleză) (HTML). Agenția Spațială Europeană (13 februarie 2008). Preluat la 8 august 2011. Arhivat din original la 15 august 2012. (nedefinit)
5. ↑ Anissimov, Michael. Care sunt perspectivele pentru colonizarea Titanului?  (engleză) . WiseGEEK . Preluat la 8 august 2011. Arhivat din original la 15 august 2012. (nedefinit)
6. ↑ Colonizarea Titanului - Viitorul Golf Persic? . The Space Monitor (15 iulie 2007). Preluat la 8 august 2011. Arhivat din original la 15 august 2012. (nedefinit)
7. ↑ Bussard, Robert W. Titan Colony Mission // System Technical and Economic Features of QED-Engine Driven Space   Transportation . — Revizuirea ediției „1997”. - Seattle, WA: Joint Propulsion Conference, 2009. - P. 10. - 11 p. Copie arhivată (link indisponibil) . Preluat la 12 august 2011. Arhivat din original la 4 septembrie 2012. (nedefinit) 
8. ↑ Bussard, Robert W. Titan Colony Mission // Un Advanced Fusion Energy System For Outer-Planet Space Propulsion . — Revizuirea ediției din 2002. - Albuquerque, New Mexico: STAIF-2002, 2009. - Vol. 608. - p. 9. - 11 p. - (Forumul Internațional de Tehnologie și Aplicații Spațiale).  (link indisponibil)
9. ↑ 1 2 Hand, Kevin P.; Beauchamp, Patricia M.; Des Marais, David; Grinspoon, David; Meech, Karen J.; Raymond, Sean N.; Pilcher, Carl B. Sistemul Saturn // Priorități de astrobiologie pentru misiunile de zbor științifice planetare (DOC). Studiu decenal al științei planetare . Institutul de Astrobiologie NASA, Centrul de Cercetare Ames NASA (2009). — P.5. Preluat la 10 octombrie 2011. Arhivat din original la 15 august 2012. (nedefinit)
10. ↑ 1 2 3 Nott, Julian. Atracția unică a lui Titan: este o destinație ideală pentru oameni . Studiu decenal al științei planetare . Santa Barbara, California: Academia Națională de Științe (15 septembrie 2009). Consultat la 13 octombrie 2011. Arhivat din original la 15 august 2012. (nedefinit)
11. ↑ 1 2 3 Despre Saturn și lunile sale. Titan . NASA. Preluat la 8 august 2011. Arhivat din original la 15 august 2012. (nedefinit)
12. ↑ Titan a creat atmosfera în timpul unui bombardament cu comete (HTML). Lenta.ru . Publicat de Rambler Media Group (9 mai 2011). Preluat la 11 august 2011. Arhivat din original la 20 august 2011. (nedefinit)
13. ↑ Raulin F., Bossard A. (1984 ) Sinteze organice în fază gazoasă și evoluție chimică în atmosfere planetare   Advances in Space Research IV , No 12, P.75-82
14. ↑ Probleme generale ale astronomiei: Planetele și sateliții lor // Comitetul de stat pentru știință și tehnologie, Academia de Științe din URSS Astronomie: Rezumat Jurnal / Editor - N. P. Slovokhotova. - M. : Institutul de Informaţii Ştiinţifice şi Tehnice All-Union , 1986. - Ediţia. 1 . - S. 32. Tiraj - 862 exemplare .
15. ↑ Astronomii au determinat compoziția chimică a lacurilor de pe Titan (HTML). Lenta.ru . Publicat de Rambler Media Group (12 noiembrie 2009). Preluat la 11 august 2011. Arhivat din original la 11 octombrie 2011. (nedefinit)
16. ↑ Proceedings of the International Space Technology and Applications Forum   ( STAIF 2008). Al 6-lea Simpozion Internațional de Colonizare Spațială. Melville, New York: Institutul American de Fizică , 2008. - p. 381 - 1174 p. ISBN 978-0-735400-528
17. ↑ 1 2 Vorobieva V. Titan . sisteme planetare. Preluat la 11 august 2011. Arhivat din original la 23 iunie 2012. (nedefinit)
18. ↑ 1 2 Sateliții lui Saturn - Titan. Relief și suprafață complicate a lui Titan . Proiect de explorare a sistemului solar. Preluat la 11 august 2011. Arhivat din original la 6 iulie 2012. (nedefinit)
19. ↑ Martinez, Carolina. Noutăți despre misiune: Imagini Cassini Norul mamut care învăluie Polul Nord al Titanului   (engleză) (HTML). NASA (2 ianuarie 2007). Preluat la 11 august 2011. Arhivat din original la 15 august 2012. (nedefinit)
20. ↑ Dr. Marianne Rudisill. NASA Destination Tomorrow - Episodul 15 (MPEG) [Documentar]. Hampton, Virginia: NASA LaRC Office of Education. (1 iunie 2005).
21. ↑ 1 2 Kuskov O. L., Dorofeeva V. A., Kronrod V. A., Makalkin A. B. Cuvânt înainte // Systems of Jupiter and Saturn: Formation, composition and internal structure of large satellites / M. Ya. Marov . - M. : LKI, 2009. - 576 p. - ISBN 978-5-382-00986-5 .
22. ↑ Titan este o lună misterioasă a lui Saturn (HTML). WorldmMystery - Secretele lumii. Preluat la 11 august 2011. Arhivat din original la 15 august 2012. (nedefinit)
23. ↑ Carroll, PC; Hollenbeck, G. R.; Tobey, WH Un studiu de explorare Titan: Știință, tehnologie și opțiuni de planificare a misiunii. Vol. 2   (engleză) . raport tehnic . NASA (mai 1976). — Pagina III-76. Consultat la 13 octombrie 2011. Arhivat din original la 15 august 2012. (nedefinit)
24. ↑ Coustenis, Athena. Explorarea viitoare cu balonul in situ a atmosferei și suprafeței lui Titan   (engleză) (HTML). Studiu decenal al științei planetare. NASA Techdocs . NASA (2009). Consultat la 13 octombrie 2011. Arhivat din original la 15 august 2012. (nedefinit)
25. ↑ Kalanov V. Sateliții lui Saturn. Titan (HTML). Cunoașterea este putere (site-ul web). Preluat la 11 august 2011. Arhivat din original la 22 septembrie 2012. (nedefinit)
26. ↑ Gasbarre, Joseph F.; Wright, Henry S.; Lewis, Mark J. A Design Comparison of Atmospheric Flight Vehicles for the Exploration of Titan   (Engleză) (HTML). NASA Techdocs . NASA , Centrul de Cercetare Langley (2005). Preluat la 10 octombrie 2011. Arhivat din original la 15 august 2012. (nedefinit)

Link -uri

• NASA. Țintă: mâine (Episodul 15  )

Colonizarea spațiului
Colonizarea sistemului solar	Mercur Venus Luna puncte Lagrange Marte asteroizi Ceres giganții gazoși Lunii lui Jupiter Europa Ganimede Callisto Sateliții lui Saturn Titan Enceladus Lunii lui Neptun Triton Lunii lui Uranus Obiecte ale sistemului solar exterior Pluto și obiecte trans-neptuniene nor Oort
Terraformarea	Terraformarea lui Marte Terraformarea lui Venus
Colonizarea în afara sistemului solar	zborul interstelar Planete viabile listă Indicele de locuire a planetei Indicele de similaritate cu Pământul
Așezări spațiale	Spațiu și supraviețuire Structuri de astro-inginerie Sfera Dyson Sfera Bernal Colonia O'Neill Torul Stanford Toroid
Resurse și energie	Dezvoltarea industrială a asteroizilor energie spațială Economia spațială Politica spațială