Kolonizace Titanu

Titan  , největší měsíc Saturnu  , je jedním z kandidátů na kolonizaci ve vnější sluneční soustavě [1] . Jedním z důvodů zájmu o kolonizaci družice je přítomnost uhlovodíků na ní , na kterých v současnosti funguje většina pozemské techniky. V procesu kolonizace Titanu je třeba vzít v úvahu i možnost kapalných organických sloučenin a dokonce i nekyslíkatého života [2] . Současné plány vlajkového programu NASA ( Ouer Planet Flagship ) potvrzují, že Titan spolu s Enceladem jsou nejvyššími prioritními cíli pro další průzkumnou misi (předběžně v polovině roku 2020 ), po níž bude následovat výhledově možný let lidské posádky. [3] .

Odhady vyhlídek na kolonizaci Titanu

Evropská kosmická agentura odhadla , že na povrchu Titanu je stokrát více kapalných uhlovodíků než ropy a zemního plynu na Zemi. Prokázané zásoby zemního plynu na Zemi jsou asi 130 miliard tun, což stačí na zásobování elektřinou pro celé Spojené státy americké pro domácí vytápění, chlazení a osvětlovací systémy na 300 let. To je ekvivalentní množství paliva v každém z desítek metan-ethanových jezer na Titanu [4] .

Jak poznamenává Michael Anisimov, futurista a zakladatel hnutí Accelerating Future , Titan má všechny základní prvky nezbytné pro život – uhlík , vodík , dusík a kyslík . Jeho kolosální zásoby uhlovodíků by sloužily jako vynikající zdroj energie pro případné kolonisty, kteří by se díky husté atmosféře nemuseli bát kosmického záření . Záření z radiačního pásu Saturnu je mnohem měkčí než záření Jupitera . Atmosféra Titanu je tak hustá, že létání nad Titanem se stane hlavním způsobem cestování. Jeho tlak se rovná tlaku, který zažívají potápěči v hloubce 5 metrů pod vodou. Spolu s její teplotou to vyžaduje použití skafandrů . Dalším problémem je přítomnost kyanovodíku v něm , který může i při tak nízkých koncentracích zabít člověka během několika minut. To však nebrání tomu, aby byl Titan považován za nejslibnější kolonizační cíl ve vnější sluneční soustavě [5] .

Vědecká recenze The Space Monitor uvádí, že Titan je ideálním místem pro přežití lidstva. Voda a metan, které jsou na Titanu k dispozici, mohou být použity jako palivo pro rakety a pro podporu života kolonie. Dusík , metan a čpavek lze použít jako zdroj hnojiva pro pěstování potravin. Voda může být použita k pití a výrobě kyslíku. Ve světle omezených zásob ropy na Zemi a nevyhnutelnosti nalezení jiného zdroje energie se Titan může stát hlavním cílem budoucí světové ekonomiky . Pokud někdy dojde k průlomu ve fúzní energii, lidstvo bude potřebovat dvě věci, které jsou na Zemi vzácné: helium-3 a deuterium . Saturn má relativně velké množství těchto zdrojů a Titan může sloužit jako mezilehlý bod pro začátek výroby a dalšího transportu hélia-3 a deuteria ze Saturnu [6] .

Americký vědec, Dr. Robert Bussard vypočítal, že 400členná mise na Titan, jejímž cílem bylo založit tamní kolonii s 24 tisíci tunami nákladu na palubě (včetně všech nezbytných obytných modulů a zdrojů nezbytných pro podporu života, za předpokladu jejich vypuštění pomocí technologie QED ) a zásobování této kolonie vozidly a palivem pro ně bude stát americký rozpočet přibližně 16,21 miliard dolarů ročně [7] . Jak však Bassard pokračuje v dalším díle, k tomu, aby byla mise dokončena i za deset let, jsou potřeba výkonnější proudové motory , které dokážou Titan dorazit během týdnů či měsíců, nikoli let [8] .

Vyhlídky na kolonizaci Titanu zvažují američtí vědci nerozlučně s kolonizací dalšího satelitu Saturnu  - Enceladus , protože Titan i Enceladus mají obrovský potenciál pro kolonizaci a tisíce míst k vytvoření osad, které se mohou stát trvalým prostředím pro kolonisty. Pro tyto účely bude zahájena TSSM  – mise ke studiu vyhlídek na kolonizaci Titanu i Enceladu [9] . Vědecká rada NASA Institute of Astrobiology ve svém usnesení ze dne 22. září 2008 zařadila Titan na seznam astrobiologických objektů s nejvyšší prioritou ve sluneční soustavě a doporučila, aby federální vláda financovala misi Titan-Enceladus během příštího roku. desetiletí a vědecký a technický rozvoj jeho organizace by měl začít již nyní [9] . Jak poznamenal Julian Nott , letu lidské posádky bude s největší pravděpodobností předcházet robotická posádka, aby bylo možné lépe prozkoumat možnost vytváření obydlených osad [10] .

Podobnost se Zemí

Díky výzkumu Hubbleova vesmírného dalekohledu a letům AMS Pioneer , Voyager a především Cassini s přistáním sondy Huygens na Titanu byla získána významná data o Titanu. Titan je v některých ohledech podobný Zemi : [2] [11]

• má hustou atmosféru, sestávající převážně z dusíku (asi 95 %); [12] . Atmosféra Titanu je nejlepším typem atmosféry pro syntézu prebiotických sloučenin. Organické sloučeniny obsahující dusík jsou výchozím materiálem pro syntézu prebiotických organických sloučenin. Titan je unikátní těleso ve Sluneční soustavě, jehož prebiotická chemie se vyznačuje absencí kapalné fáze [13] [14] .
• Na jeho povrchu jsou jezera kapalného etanu a metanu. [11] [15]
• Kondenzace metanu vytváří samobuzení klimatu a hydrologický cyklus Titanu s chaotickým polem různých metanových a etanových mraků a deště, podobným vodnímu cyklu Země, ale s extrémně dlouhými katastrofickými lijáky vyvolanými staletími sucha .[ upřesnit ] . Další podobnost mezi atmosférami Titanu a Zemí je stratosféra Titanu, kde specifické místní podmínky vytvářejí něco jako ozónovou vrstvu Země , která tvoří tyto charakteristické mraky a mlhu na Titanu [16] .
• Gravitační síla na Titanu je pouze 1/7 síly Země, což může výrazně přispět ke kolonizaci sedminásobným zvýšením počtu a hmotnosti nositelného vybavení [10] .
• Atmosférický tlak na povrchu Titanu je 1,45 atmosféry , což zase eliminuje potřebu drahých a objemných skafandrů [10] .
• Možnost využití supravodičů v „každodenním životě kolonie“ – díky nízké okolní teplotě nebudou některé vysokoteplotní vodiče vyžadovat dodatečné chlazení.

Přírodní zdroje

Podle sondy Cassini , která byla přenesena v roce 2008, je na Titanu stokrát více kapalných uhlovodíků než všechny známé zásoby ropy a zemního plynu na Zemi. Tyto uhlovodíky padají jako déšť a tvoří jezera. [čtyři]

Radarové snímky pořízené 21. července 2006 ukazují, že Titan má jezera kapalných uhlovodíků (jako je metan a ethan ) v severních zeměpisných šířkách [17] [18] . Jedná se v současnosti o jediná známá mimozemská povrchová jezera. Jejich velikost dosahuje stovky kilometrů .

Vzhledem k tomu, že uhlovodíky na Titan padají jako déšť a shromažďují se na jeho povrchu v celých nádržích [17] [18] [19] , bude jejich těžba značně zjednodušena, protože to nebude vyžadovat stavbu speciálních vrtných zařízení nebo dolů. Jejich přeprava na Zemi však dnes není z ekonomických důvodů proveditelná.

Potíže s kolonizací

Existuje několik důvodů, které mohou komplikovat kolonizaci Titanu [20] :

• Titan má velmi nízkou gravitaci (asi 7krát menší než zemská), [21] což může způsobit svalová onemocnění a usazování vápníku v lidském těle .
• Velmi nízká teplota Titanu (minus 170–180 °C) [1] [22] nedovolí být na něm bez ochranného obleku . Vysoká hustota atmosféry a zvýšený tlak komplikují úkol tepelné izolace u hypotetických skafandrů.
• Je třeba vzít v úvahu přítomnost jedovaté atmosféry na satelitu, která je hmotnější a hustší než atmosféra Země [21] .
• Je důležité si všimnout úplné nepřítomnosti kapalné vody a téměř úplné absence kyslíku v atmosféře Titanu. Těžba těchto zdrojů z vodního ledu bude vyžadovat značné energetické výdaje, což si pravděpodobně vyžádá velký počet jaderných reaktorů ( JE ).
• Data z kosmického výzkumu svědčí o kryovulkanismu , nestabilitě a další geologické aktivitě mladého povrchu Titanu [11] .

Létání na Titanu

Horkovzdušný balón

Jedním z prvních konstrukčních projektů letadla pro atmosféru Titanu je horkovzdušný balón . Kresby jednotlivých vzorků se začaly objevovat již v 70. letech 20. století . Takže vzorek navržený vědci NASA v roce 1976 (viz schematický náčrt výše) měl letovou hmotnost 29 kg s průměrem 9,7 ma objemem koule 482 m³, bylo plánováno použít jako palivo oxid dusný . Za zmínku však stojí, že tento raný projekt nebyl určen pro dlouhé lety – jeho letová doba podle propočtů neměla přesáhnout 2 hodiny 30 minut [23] . V současné době koncept neztratil na aktuálnosti. Mezi důvody přijatelnosti horkovzdušného balónu pro lety na Titanu jsou následující [24] :

• Atmosféra Titanu má relativně vysokou hustotu (5 kg/m³ na povrchu oproti 1 kg/m³ na Zemi) a nízkou teplotu, takže účinek teplotního rozdílu se výrazně zvýší ve srovnání se Zemí;
• sluneční záření je slabé (10 −2 hodnoty na Zemi), a proto není velký rozdíl mezi dnem a nocí. Absence cyklické změny vztlaku zařízení vede k možnosti mnohem delších letů v důsledku snížení zatížení materiálů;
• vzhledem ke zvláštnostem atmosférického tlaku na Titanu (výšková stupnice) je proces čerpání balónu plynem při výstupu mnohem pomalejší, např. lze jej spustit rychlostí výstupu 5 m/s ve výšce 30 km (tlak 20 mbar) a pokračovat několik hodin rychlostí letu 30 m/s[ upřesnit ] .

Zeppelin

Velmi vysoká hustota atmosféry Titanu [25] naznačuje, že velikost křídel pro letadla by měla být menší než na Zemi. Již v roce 2005 provedli pracovníci Výzkumného centra NASA srovnávací teoretickou analýzu atmosférických ukazatelů Titanu a Země a dospěli k závěru, že konstrukce moderních letadel pro atmosféru Titanu není vhodná. Navrhli vozidlo pod pracovním názvem Titan Explorer  - letoun podobný zeppelinům s celkovou hmotností 378,2 kg (s maximálním zatížením 490,6 kg). Loď má být ovládána na dálku, ale kvůli potížím s přenosem rádiového signálu v atmosféře Titanu vidí ti nejrealističtější vědci předem stanovenou trasu, která bude autu dána před začátkem letu. Navigační zařízení instalované na palubě lodi umožní korigovat směr letu, aby se předešlo případným odchylkám od trasy v případě nepředvídaných okolností, a také udržovat konstantní výšku (maximální výška letu na Titanu je přibližně 5 km). Maximální rychlost zařízení za letu podle vědců nepřesáhne 4 m/s, ale výkonová rezerva mu umožní obletět celou družici [26] .

Kolonizace Titanu ve sci-fi

Kolonizace Titanu je poměrně populární téma v literární, filmové sci-fi, stejně jako v počítačových hrách. První díla tohoto žánru se objevila ve 30.  - 40. letech 20. století . Někteří z nich doslova předjímali následné vědecké objevy. Například Stanley Weinbaum v roce 1935 předpověděl, že atmosféra Titanu je studená, a Isaac Asimov ve svém románu První zákon, vydaném již v roce 1956, předvídal absenci magnetického pole na Titanu.

Poznámky

Zdroje

1. ↑ 1 2 Galetich Y. Kolonizace Titanu . Astronomie pro amatéry (7. března 2011). Získáno 11. srpna 2011. Archivováno z originálu 15. srpna 2012. (neurčitý)
2. ↑ 1 2 Vědci objevili známky života na Titanu . Rosbalt (5. června 2010). Získáno 11. srpna 2011. Archivováno z originálu 15. srpna 2012. (Ruština)
3. ↑ McKinnon, William B. Strategie průzkumu pro vnější planety 2013-2022: Cíle a priority   ( HTML). Dekádový průzkum planetární vědy . NASA . Skupina pro hodnocení vnější planety (15. září 2009). Získáno 13. října 2011. Archivováno z originálu 15. srpna 2012. (neurčitý)
4. ↑ 1 2 Organické látky na povrchu Titanu převyšují zásoby ropy na Zemi   (anglicky) (HTML). Evropská kosmická agentura (13. února 2008). Získáno 8. srpna 2011. Archivováno z originálu 15. srpna 2012. (neurčitý)
5. ↑ Anissimov, Michael. Jaké jsou vyhlídky kolonizace Titanu?  (anglicky) . WiseGEEK . Získáno 8. srpna 2011. Archivováno z originálu 15. srpna 2012. (neurčitý)
6. ↑ Kolonizace Titanu – budoucí Perský záliv? . The Space Monitor (15. července 2007). Získáno 8. srpna 2011. Archivováno z originálu 15. srpna 2012. (neurčitý)
7. ↑ Bussard, Robert W. Titan Colony Mission // Systémové technické a ekonomické vlastnosti vesmírné přepravy poháněné motorem QED   . — Revize vydání z roku 1997. - Seattle, WA: Joint Propulsion Conference, 2009. - S. 10. - 11 s. Archivovaná kopie (nedostupný odkaz) . Získáno 12. srpna 2011. Archivováno z originálu dne 4. září 2012. (neurčitý) 
8. ↑ Bussard, Robert W. Titan Colony Mission // Pokročilý fúzní energetický systém pro vesmírný pohon vnější planety . — Revize vydání z roku 2002. - Albuquerque, Nové Mexiko: STAIF-2002, 2009. - Sv. 608. - 9. - 11. str. - (Mezinárodní fórum pro vesmírné technologie a aplikace).  (nedostupný odkaz)
9. ↑ 1 2 Ruka, Kevin P.; Beauchamp, Patricia M.; Des Marais, David; Grinspoon, David; Meech, Karen J.; Raymond, Sean N.; Pilcher, Carl B. Systém Saturn // Priority astrobiologie pro planetární vědecké letové mise (DOC). Dekádový průzkum planetární vědy . NASA Astrobiology Institute, NASA Ames Research Center (2009). — str. 5. Získáno 10. října 2011. Archivováno z originálu 15. srpna 2012. (neurčitý)
10. ↑ 1 2 3 Nott, Juliane. Jedinečná atrakce Titanu: je to ideální destinace pro lidi . Dekádový průzkum planetární vědy . Santa Barbara, Kalifornie: Národní akademie věd (15. září 2009). Získáno 13. října 2011. Archivováno z originálu 15. srpna 2012. (neurčitý)
11. ↑ 1 2 3 O Saturnu a jeho měsících. Titan . NASA. Získáno 8. srpna 2011. Archivováno z originálu 15. srpna 2012. (neurčitý)
12. ↑ Titan vytvořil atmosféru během bombardování kometou (HTML). Lenta.ru _ Vydalo nakladatelství Rambler Media Group (9. května 2011). Získáno 11. srpna 2011. Archivováno z originálu dne 20. srpna 2011. (neurčitý)
13. ↑ Raulin F., Bossard A. (1984 ) Organické syntézy v plynné fázi a chemická evoluce v planetárních atmosférách   Pokroky ve výzkumu vesmíru IV , č. 12, S.75-82
14. ↑ Obecná problematika astronomie: Planety a jejich satelity // Státní výbor pro vědu a techniku, Akademie věd SSSR Astronomie: Abstraktní časopis / Editor - N. P. Slovokhotová. - M. : Celosvazový ústav vědeckých a technických informací , 1986. - Vydání. 1 . - S. 32. Náklad - 862 výtisků .
15. ↑ Astronomové určili chemické složení jezer na Titanu (HTML). Lenta.ru _ Vydalo Rambler Media Group (12. listopadu 2009). Získáno 11. srpna 2011. Archivováno z originálu 11. října 2011. (neurčitý)
16. ↑ Proceedings of the International Space Technology and Applications Forum   ( STAIF 2008). 6. mezinárodní sympozium o kolonizaci vesmíru. Melville, New York: American Institute of Physics , 2008. - s. 381 - 1174 s. ISBN 978-0-735400-528
17. ↑ 1 2 Vorobieva V. Titan . planetární systémy. Získáno 11. srpna 2011. Archivováno z originálu 23. června 2012. (neurčitý)
18. ↑ 1 2 Satelity Saturnu - Titan. Složitý reliéf a povrch Titanu . Projekt průzkumu sluneční soustavy. Získáno 11. srpna 2011. Archivováno z originálu 6. července 2012. (neurčitý)
19. ↑ Martinez, Carolina. Zprávy o misi: Obrázky Cassini Mammoth Cloud pohlcující severní pól Titanu   (anglicky) (HTML). NASA (2. ledna 2007). Získáno 11. srpna 2011. Archivováno z originálu 15. srpna 2012. (neurčitý)
20. ↑ Dr. Marianne Rudisill. NASA Destination Tomorrow - Episode 15 (MPEG) [dokumentární]. Hampton, Virginia: NASA LaRC Office of Education. (1. června 2005).
21. ↑ 1 2 Kuskov O. L., Dorofeeva V. A., Kronrod V. A., Makalkin A. B. Předmluva // Systémy Jupiteru a Saturnu: Vznik, složení a vnitřní struktura velkých satelitů / M. Ya. Marov . - M. : LKI, 2009. - 576 s. - ISBN 978-5-382-00986-5 .
22. ↑ Titan je tajemný měsíc Saturnu (HTML). WorldmMystery - Tajemství světa. Získáno 11. srpna 2011. Archivováno z originálu 15. srpna 2012. (neurčitý)
23. ↑ Carroll, PC; Hollenbeck, G. R.; Tobey, WH Průzkumná studie Titan: Možnosti plánování vědy, technologie a mise. sv. 2   (anglicky) . technická zpráva . NASA (květen 1976). — Strana III-76. Získáno 13. října 2011. Archivováno z originálu 15. srpna 2012. (neurčitý)
24. ↑ Coustenis, Athéna. Budoucí in situ balónový průzkum atmosféry a povrchu Titanu   (anglicky) (HTML). Dekádový průzkum planetární vědy. NASA Techdocs . NASA (2009). Získáno 13. října 2011. Archivováno z originálu 15. srpna 2012. (neurčitý)
25. ↑ Kalanov V. Satelity Saturnu. Titan (HTML). Znalosti jsou moc (webové stránky). Získáno 11. srpna 2011. Archivováno z originálu dne 22. září 2012. (neurčitý)
26. ↑ Gasbarre, Joseph F.; Wright, Henry S.; Lewis, Mark J. Design Comparison of Atmospheric Flight Vehicles for Exploration of Titan   (anglicky) (HTML). NASA Techdocs . NASA , Langley Research Center (2005). Získáno 10. října 2011. Archivováno z originálu 15. srpna 2012. (neurčitý)

Odkazy

• NASA. Cíl: zítra (epizoda 15  )

Kolonizace vesmíru
Kolonizace sluneční soustavy	Rtuť Venuše Měsíc Lagrangeovy body Mars asteroidy Ceres plynové obři Měsíce Jupiteru Evropa Ganymede Callisto Satelity Saturnu Titan Enceladus Měsíce Neptunu Triton Měsíce Uranu Objekty vnější sluneční soustavy Pluto a transneptunské objekty Oortův oblak
Teraformování	Teraformování Marsu Teraformující Venuše
Kolonizace mimo sluneční soustavu	mezihvězdný let Životaschopné planety seznam Index obyvatelnosti planety Index podobnosti Země
Vesmírné osady	Prostor a přežití Astroinženýrské struktury Dysonova koule Bernalova koule O'Neillova kolonie Stanfordský torus Toroid
Zdroje a energie	Průmyslový vývoj asteroidů vesmírná energie Vesmírná ekonomika Vesmírná politika