Willkommen zurück zu unserer Serie zur Kolonisierung des Sonnensystems! Heute werfen wir einen Blick auf den größten der Jupitermonde – Io, Europa, Ganymed und Callisto!
1610, Galileo Galilei entdeckte als erster Astronom die großen Jupitermonde mit einem Teleskop nach eigenem Design . Im Laufe der Zeit wurden diese Monde – Io, Europa, Ganymed und Callisto – zu Ehren ihres Entdeckers zusammenfassend als Galileische Monde bezeichnet. Und mit der Geburt der Weltraumforschung hat uns das, was wir über diese Satelliten wissen, fasziniert und inspiriert.
Zum Beispiel seit dem Pionier und Reisen Sonden, die das System vor Jahrzehnten passierten, vermuteten Wissenschaftler, dass Monde wie Europa unsere beste Wahl sein könnten, um Leben in unserem Sonnensystem jenseits der Erde zu finden. Und wegen des Vorhandenseins von Wassereis, inneren Ozeanen, Mineralien und organischen Molekülen wurde spekuliert, dass die Menschheit eines Tages Kolonien auf einer oder mehreren dieser Welten errichten könnte.
Beispiele in der Belletristik:
Das Konzept eines kolonisierten Jupitersystems wird in vielen Science-Fiction-Publikationen vorgestellt. Zum Beispiel der Roman von Robert A. Heinlein Bauer im Himmel (1953) dreht sich um einen Teenager, der mit seiner Familie nach Ganymed zieht. Der Mond wird in der Geschichte gerade terraformiert und Bauern werden rekrutiert, um ihn in eine landwirtschaftliche Kolonie zu verwandeln.
Cover von Arthur C. Clarkes 1982er Roman, 2010: Odyssey Two. Kredit: Gemeinfrei
Im Verlauf der Geschichte wird erwähnt, dass es auch Bestrebungen gibt, auf Callisto eine Atmosphäre einzuführen. Viele seiner anderen Romane von Heinlein enthalten vorübergehende Erwähnungen einer Kolonie auf Ganymed, einschließlich Die Rolling Stones (1952), Doppelstern (1956), Ich werde nichts Böses fürchten (1970) und das posthum geschriebene Variabler Stern (2006).
1954 veröffentlichte Poul Anderson eine Novelle mit dem Titel Der Schnee von Ganymed (1954). In dieser Geschichte besucht eine Gruppe von Terraformern eine Siedlung namens X auf Ganymed, die zwei Jahrhunderte zuvor von einer Gruppe amerikanischer religiöser Fanatiker gegründet wurde.
In Arthur C. Clarkes Odyssee im Weltraum Serie spielt der Mond von Europa eine zentrale Rolle. In 2010: Odyssee Zwei (1982) verwandelt eine uralte Rasse fortschrittlicher Außerirdischer den Mond in einen bewohnbaren Körper, indem sie Jupiter in eine zweite Sonne umwandelt. Die Wärme dieses Zwergsterns (Luzifer) lässt das Oberflächeneis auf Europa schmelzen und die sich darunter entwickelnden Lebensformen können entstehen.
In 2061: Odyssee Drei , Clarke erwähnt auch, wie Luzifers Wärme die Oberfläche von Ganymed teilweise sublimiert hat, wodurch ein großer äquatorialer See entstand. Isaac Asimov verwendete in seinen Geschichten auch die Monde des Jupiter. In den Kurzgeschichten“Nicht final!'(1941) und „Sieg ‚unbeabsichtigt‘“(1942) kommt es zu einem Konflikt zwischen den auf Ganymed lebenden Menschen und den Bewohnern des Jupiter.
In Philip K. Dicks Kurzgeschichte Die Form von Yancy (1955) beheimatet Callisto eine Kolonie, in der sich die Menschen dem Diktat von Yancy, einem öffentlichen Kommentator, der über öffentliche Sendungen zu ihnen spricht, anpassen. In Bruce Sterlings Schismatrix (1985) wird Europa von einer Fraktion gentechnisch veränderter Posthumaner bewohnt, die um die Kontrolle über das Sonnensystem wetteifern.
Kurzgeschichte von Alastair Reynolds „Ein Spion in Europa“ zeigt Kolonien, die auf der Unterseite der eisigen Oberfläche Europas gebaut wurden. In der Zwischenzeit wird eine Rasse genetisch veränderter Menschen (genannt die „Bewohner“) geschaffen, um im unterirdischen Ozean nahe der Kern-Mantel-Grenze zu leben, wo hydrothermale Quellen das Wasser warm halten und die einheimischen Lebensformen leben.
Romane von Kim Stanley Robinson Galileis Traum (2009) und 2312 (2012) weisen Kolonien auf Io auf, deren Siedlungen an die vulkanisch aktive, lebensfeindliche Oberfläche angepasst sind. Der ehemalige Roman spielt teilweise auf Callisto, wo eine riesige Stadt namens Valhalla um die konzentrischen Ringe des Riesenkraters des Mondes gebaut wurde (auch in erwähnt).2312).
In Robinsons Die Erinnerung an das Weißsein (1985) besuchen die Protagonisten Europa, wo große menschliche Kolonien leben, die um Tümpel aus geschmolzenem Eis herum leben. Und in seinem Roman Blauer Mars (1996) beschreibt Robinson beiläufig eine blühende Kolonie auf Callisto.
Ein „Familienporträt“ der vier Galileischen Satelliten (Io Europa, Ganymed und Callisto) um Jupiter, aufgenommen von der Raumsonde New Horizons und veröffentlicht im Jahr 2007. Bildnachweis: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute
Vorgeschlagene Methoden:
Seit derReisenSonden, die das Jupiter-System passierten, wurden mehrere Vorschläge für bemannte Missionen zu den Jupitermonden und sogar die Errichtung von Siedlungen gemacht. 1994 wurde beispielsweise das private Raumfahrtunternehmen The Artemis-Projekt wurde mit der Absicht gegründet, den Mond im 21. Jahrhundert zu kolonisieren.
1997 entwarfen sie jedoch auch plant, Europa zu kolonisieren , die die Errichtung von Iglus an der Oberfläche forderte. Diese würden als Basis für Wissenschaftler dienen, die dann in die europäische Eiskruste bohren und den unterirdischen Ozean erkunden. In diesem Plan wurde auch die mögliche Nutzung von „Lufteinschlüssen“ im Eisschild für die langfristige Besiedlung durch den Menschen diskutiert.
Im Jahr 2003 erstellte die NASA eine Studie mit dem Titel Revolutionäre Konzepte fürhMenschODERUterusPFluchUNDErkundung (HOPE), die sich mit der zukünftigen Erforschung des Sonnensystems befasste. Aufgrund seiner Entfernung zum Jupiter und der damit geringen Strahlenbelastung war das Zielziel dieser Studie der Mond Callisto.
Der Plan sah vor, dass die Operationen im Jahr 2045 beginnen sollten. Diese würden mit der Schaffung einer Basis auf Callisto beginnen, wo Wissenschaftsteams ein Roboter-U-Boot teleoperieren könnten, das zur Erforschung des inneren Ozeans Europas verwendet werden sollte. Diese Wissenschaftsteams würden auch Oberflächenproben in der Nähe ihres Landeplatzes auf Callisto ausheben.
Zu guter Letzt würde die Expedition nach Callisto einen wiederverwendbaren Oberflächenlebensraum schaffen, in dem Wassereis geerntet und in Raketentreibstoff umgewandelt werden könnte. Diese Basis könnte daher als Nachschubbasis für alle zukünftigen Ausbeutungsmissionen im Jupitersystem dienen.
Ebenfalls 2003 berichtete die NASA, dass in den 2040er Jahren eine bemannte Mission nach Callisto möglich sein könnte. Entsprechend ein gemeinsames studium Diese Mission, die vom Glenn Research Center und dem Ohio Aerospace Institute veröffentlicht wurde, würde sich auf ein Schiff verlassen, das mit nuklearelektrischem Antrieb (NEP) und künstlicher Schwerkraft ausgestattet ist und eine Besatzung auf einer 5-Jahres-Mission nach Callisto transportieren würde, um eine Basis zu errichten.
In seinem Buch Betreten des Weltraums: Schaffung einer Raumfahrt-Zivilisation (1999) befürwortete Robert Zubrin den Abbau der Atmosphären der äußeren Planeten – einschließlich Jupiters – um Helium-3-Brennstoff zu gewinnen. Dazu wäre eine Basis auf einem oder mehreren der Galileischen Monde notwendig. Die NASA hat auch darüber spekuliert , unter Berufung darauf, wie es hier auf der Erde und überall im Sonnensystem, wo Kolonien existieren, grenzenlose Brennstoffvorräte für Fusionsreaktoren liefern könnte.
In den 2000er Jahren wurde die Rettungsboot-Stiftung – eine gemeinnützige Organisation, die sich der Bewahrung der Menschlichkeit verschrieben hat – gegründet. Im Jahr 2012 veröffentlichten sie eine Studie mit dem Titel „ Kolonisierung der Jupitermonde: Eine Bewertung unserer Optionen und Alternativen “, der die Besiedlung der Galileischen Monde als mögliche Alternative zu Kolonien auf dem Mond oder Mars betrachtete.
In Oktober 2012 , enthüllte Elon Musk sein Konzept für eine Mars-Kolonialtransporter (MCT), die für sein langfristiges Ziel, den Mars zu kolonisieren, von zentraler Bedeutung war. Damals erklärte Musk, dass der erste unbemannte Flug der Mars-Transportraumsonde 2022 stattfinden würde, gefolgt von der ersten bemannten MCT-Mission, die 2024 starten würde.
Im September 2016, während der 2016 Internationaler Raumfahrtkongress , enthüllte Musk weitere Details seines Plans, der den Entwurf für eine Interplanetares Transportsystem (ITS) und geschätzte Kosten. Dieses System, das ursprünglich Siedler zum Mars transportieren sollte, hatte sich in seiner Rolle entwickelt, um Menschen zu weiter entfernten Orten im Sonnensystem zu transportieren – darunter Europa und andere Jupitermonde.
Mögliche Vorteile:
Die Errichtung von Kolonien auf den Galileischen Monden hat viele potenzielle Vorteile für die Menschheit. Zum einen ist das Jovian-System unglaublich reich an flüchtigen Stoffen – darunter Wasser, Kohlendioxid und Ammoniakeis – sowie an organischen Molekülen. Darüber hinaus wird angenommen, dass die Monde des Jupiter auch riesige Mengen an flüssigem Wasser enthalten.
Zum Beispiel Volumenschätzungen auf Europas Binnenmeer schlagen vor, dass es bis zu 3 × 10 . enthalten kann18m3– drei Billiarden Kubikkilometer oder 719,7 Billionen Kubikmeilen – Wasser. Dies ist etwas mehr als das Doppelte des Gesamtvolumens aller Ozeane der Erde. Außerdem könnten Kolonien auf den Jupitermonden Missionen zum Jupiter selbst ermöglichen, wo Wasserstoff und Helium-3 als Kernbrennstoff gewonnen werden könnten.
Illustration von Europa (Vordergrund), Jupiter (rechts) und Io (Mitte) mit Wasserwolken, die die Oberfläche erreichen. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Kolonien auf Europa und Ganymed würden auch die Durchführung mehrerer Erkundungsmissionen in den inneren Ozeanen ermöglichen, von denen angenommen wird, dass sie diese Monde haben. Angesichts der Tatsache, dass diese Ozeane auch als einige der wahrscheinlichsten Orte für außerirdisches Leben in unserem Sonnensystem gelten, wäre die Möglichkeit, sie aus der Nähe zu untersuchen, ein Segen für die wissenschaftliche Forschung.
Kolonien auf den Monden Io, Europa, Ganymed und Callisto würden auch Missionen weiter draußen ins Sonnensystem erleichtern. Diese Kolonien könnten als Zwischenstopps und Nachschubstützpunkte für Missionen zum und vom Cronian-System dienen ( Das Mondsystem des Saturn ), wo zusätzliche Ressourcen gewonnen werden könnten.
Kurz gesagt, Kolonien im Jupitersystem würden der Menschheit Zugang zu reichlich vorhandenen Ressourcen und immensen Forschungsmöglichkeiten verschaffen. Die Chance, als Spezies zu wachsen und noch dazu eine nach der Knappheit zu werden, ist da; Vorausgesetzt, dass alle Herausforderungen bewältigt werden können.
Herausforderungen:
Und natürlich sind diese Herausforderungen groß und zahlreich. Dazu gehören unter anderem Strahlung, die langfristigen Auswirkungen einer geringeren Schwerkraft, Transportprobleme, fehlende Infrastruktur und natürlich die damit verbundenen Kosten. Angesichts der Gefährdung durch Strahlung bei der Exploration ist es angebracht, sich zunächst mit diesem Aspekt zu befassen.
Das Magnetfeld des Jupiter und die gleichstromerzeugenden Ströme. Quelle: Wikipedia Commons
Io und Europa, die dem Jupiter am nächsten gelegenen Galiläer sind, erhalten von allen diesen Monden die meiste Strahlung. Dies wird noch dadurch verschlimmert, dass beide kein schützendes Magnetfeld und sehr schwache Atmosphären haben. Als solche erhält die Oberfläche von Io durchschnittlich etwa 3.600 Rems pro Tag, während Europa etwa 540 pro Tag erhält.
Zum Vergleich: Die Menschen hier auf der Erde sind weniger als 1 rem pro Tag ausgesetzt ( 0,62 für Menschen, die in entwickelten Ländern leben ). Eine Exposition gegenüber 500 Rem pro Tag ist wahrscheinlich tödlich, und eine Exposition gegenüber etwa 75 innerhalb weniger Tage reicht aus, um schwere Gesundheitsprobleme und eine Strahlenvergiftung zu verursachen.
Ganymed ist der einzige galiläische Mond (und der einzige Nicht-Gas-Riesenkörper außer der Erde), der eine Magnetosphäre hat. Es wird jedoch immer noch vom starken Magnetfeld des Jupiter überwältigt. Im Durchschnitt erhält der Mond etwa 8 Rad Strahlung pro Tag, was dem Äquivalent der Oberfläche von . entspricht Mars ist ausgesetzt in einem durchschnittlichen Jahr.
Nur Callisto ist weit genug vom Jupiter entfernt, um nicht von seiner magnetischen Umgebung dominiert zu werden. Hier erreichen die Strahlungswerte nur etwa 0,01 Rem pro Tag, nur ein Bruchteil dessen, was wir hier auf der Erde ausgesetzt sind. Aufgrund seiner Entfernung zum Jupiter hat er jedoch auch einige Probleme (nicht zuletzt die fehlende Gezeitenheizung in seinem Inneren).
Künstlerische Darstellung eines Sockels auf Callisto. Bildnachweis: NASA
Ein weiteres wichtiges Thema sind die langfristigen Auswirkungen der geringeren Schwerkraft auf diesen Monden auf die menschliche Gesundheit. Auf den Galileischen Monden reicht die Oberflächengravitation von 0,126g(für Callisto) bis 0,183g(für Io). Dies ist vergleichbar mit dem Mond (0,1654g), aber wesentlich weniger als der Mars (0,376 g). Und obwohl die Auswirkungen von niedrigem g nicht gut verstanden sind, ist bekannt, dass die Langzeitwirkung der Schwerelosigkeit Dazu gehören der Verlust der Knochendichte und der Muskelabbau.
Im Vergleich zu anderen potenziellen Kolonisationsstandorten ist das Jupitersystem auch sehr weit von der Erde entfernt . Daher wäre der Transport von Besatzungen und der gesamten schweren Ausrüstung, die zum Aufbau einer Kolonie erforderlich sind, sehr zeitaufwendig, ebenso wie Missionen, bei denen Ressourcen zu und von den Jupitermonden transportiert wurden.
Um Ihnen ein Gefühl dafür zu geben, wie lange es dauern würde, betrachten wir einige tatsächliche Missionen zum Jupiter. Die erste Raumsonde, die von der Erde zum Jupiter flog, war die NASA Pionier 10 Sonde, die am 3. März 1972 startete und am 3. Dezember 1973 das Jupiter-System erreichte – 640 Tage (1,75 oder Jahre) Flugzeit.
Pionier 11 machte die Reise in 606 Tagen, aber wie sein Vorgänger durchquerte es einfach das System auf dem Weg zu den Äußeren Planeten. Ebenso dieReisen 1und2Sonden, die ebenfalls das System passierten, dauerten 546 Tage bzw. 688 Tage. Für direkte Missionen, wie dieGalileiSonde und die letzten Juno mich ssion , die Reisezeit war noch länger.
Künstlerisches Konzept einer bimodalen nuklearen thermischen Rakete in einer erdnahen Umlaufbahn. Bildnachweis: NASA
Im Falle desGalilei, die Sonde verließ die Erde am 18. Oktober 1989 und erreichte Jupiter am 7. Dezember 1995. Mit anderen Worten, es dauerte 6 Jahre, 1 Monat und 19 Tage, um von der Erde zum Jupiter zu gelangen, ohne vorbeizufliegen.Juno, auf der anderen Seite startete am 5. August 2011 von der Erde und erreichte am 5. Juli 2016 eine Umlaufbahn um den Jupiter – 1796 Tage oder knapp 5 Jahre.
Und es sollte beachtet werden, dass dies unbemannte Missionen waren, bei denen nur eine Robotersonde und kein Schiff beteiligt waren, das groß genug war, um große Besatzungen, Vorräte und schwere Ausrüstung aufzunehmen. Infolgedessen müssten Kolonieschiffe viel größer und schwerer sein und würden fortschrittliche Antriebssysteme erfordern – wie nuklear-thermische/nuklear-elektrische Antriebe – um sicherzustellen, dass sie die Reise in angemessener Zeit antreten.
Missionen zu und von den Jupitermonden würden auch Basen zwischen Erde und Jupiter erfordern, um Auftanken und Nachschub zu gewährleisten und die Kosten einzelner Missionen zu senken. Dies würde bedeuten, dass dauerhafte Außenposten auf dem Mond, dem Mars und höchstwahrscheinlich im Asteroidengürtel errichtet werden müssten, bevor Missionen zu den Jupitermonden als machbar oder kostengünstig angesehen würden.
Diese letzten beiden Herausforderungen werfen die Kostenfrage auf. Zwischen dem Bau von Schiffen, die in der Lage sind, die Reise zum Jupiter in angemessener Zeit zu unternehmen, dem Aufbau der Stützpunkte, die zu ihrer Unterstützung erforderlich sind,unddie Kosten für die Gründung der Kolonien selbst, die Kolonisierung der Jupitermonde wäre unglaublich teuer! In Kombination mit den damit verbundenen Gefahren muss man sich fragen, ob es sich überhaupt lohnt.
Das neu enthüllte interplanetare Transitsystem von SpaceX wird Reisen zum Mars und zu anderen Zielen in unserem Sonnensystem ermöglichen. Bildnachweis: SpaceX
Andererseits macht die Idee, dauerhafte menschliche Außenposten auf den Jupitermonden zu errichten, im Kontext der Weltraumforschung und Kolonisation Sinn. Alle Herausforderungen können bewältigt werden, sofern die richtigen Vorkehrungen getroffen und die richtigen Ressourcen eingesetzt werden. Und obwohl es warten muss, bis ähnliche Kolonien / Basen auf Mond und Mars eingerichtet sind, ist es keine schlechte Idee, was die „nächsten Schritte“ angeht.
Mit Kolonien auf einem der galiläischen Monde wird die Menschheit im äußeren Sonnensystem Fuß fassen, einen Zwischenstopp für zukünftige Missionen zum Saturn und darüber hinaus und Zugang zu reichlich vorhandenen Ressourcen haben. Auch hier kommt es darauf an, wie viel wir bereit sind auszugeben.
Wir haben hier bei Universe Today viele interessante Artikel zum Thema Kolonisation geschrieben. Hier ist Warum zuerst den Mond besiedeln? , Wie kolonisieren wir Merkur? , Wie kolonisieren wir Venus? , Kolonisierung der Venus mit schwimmenden Städten , Werden wir den Mars jemals kolonisieren? , und Der endgültige Leitfaden für Terraforming .
Astronomy Cast hat auch einige interessante Episoden zu diesem Thema. Kasse Folge 95: Vom Menschen zum Mars, Teil 2 – Kolonisten , Folge 115: Der Mond, Teil 3 – Rückkehr zum Mond , Folge 381: Aushöhlen von Asteroiden in Science Fiction .
Quellen: