¿Cuál es un marco de tiempo realista (pesimista) para la colonización del Sistema Solar interior?

¿Una respuesta pesimista? Yo diría que nunca es .

La Ecuación de Drake describe el número de civilizaciones extraterrestres que esperamos detectar mediante comunicaciones por radio.

N es igual al producto matemático de

(i) la tasa promedio de formación de estrellas,$R_*$, en nuestra galaxia,

(ii) la fracción de estrellas formadas,$f_p$, que tienen planetas,

(iii) el número promedio de planetas por estrella que tiene planetas,$n_e$, que potencialmente puede sustentar la vida,

(iv) la fracción de esos planetas,$f_l$, que en realidad desarrollan la vida,

(v) la fracción de planetas que albergan vida en los que vida inteligente y civilizada,$f_i$, Ha desarrollado,

(vi) la fracción de estas civilizaciones que han desarrollado las comunicaciones,$f_c$, es decir, tecnologías que liberan señales detectables en el espacio, y

(vii) la duración del tiempo,$L$, sobre el cual tales civilizaciones emiten señales detectables.

El hecho de que nunca hayamos observado ninguna otra civilización transmitiendo al espacio implica que el valor esperado de$N$está debajo de uno. Suponiendo que existan capacidades espaciales y que sea posible que las civilizaciones se extiendan por los planetas, ya deberíamos haber sido visitados por extraterrestres. Esto se conoce como la paradoja de Fermi .

Teniendo en cuenta que una civilización que logra salir de un planeta y logra no destruirse a sí misma antes debería lograr transmitir cantidades significativas de información al espacio (y por lo tanto ser detectada), así como visitar físicamente la mayoría de los planetas dentro del espacio conocido, una explicación para la razón por la que nadie ha recibido nunca una transmisión extraterrestre es que todas las civilizaciones se destruyen a sí mismas antes de lograr expandirse a nuevos planetas.

Esta es una forma pesimista pero plausible de resolver la paradoja.

Desde una perspectiva técnica, esto podría haberse hecho hace mucho tiempo. "Das Marsprojekt" fue una visión ficticia de un viaje marciano escrita a principios de la década de 1950 basada en el conocimiento técnico y astrofísico de la época, escrita por Wernher von Braun. Las imágenes de la película "2001: A Space Odyssey" se basaron en una extrapolación relativamente sencilla del programa espacial de la era de 1960. Incluso hoy en día, la ISS podría considerarse una nave espacial de larga duración a la que le falta un motor.

Lo que en realidad falta es la justificación económica para colonizar el espacio. Si bien existen razones convincentes no económicas para ir (escapar de la persecución y establecerse en nuevos mundos para llevar a cabo sus ideales sociales, culturales o religiosos son motivadores bien conocidos), incluso los peregrinos del Mayflower navegaban en un barco comercial (y el diseño se perfeccionó con el paso del tiempo). siglos para permitir el comercio a larga distancia). Sin una motivación comercial, la construcción de las embarcaciones y el perfeccionamiento de los diseños para crear transportes rentables no se realizarán.

Desafortunadamente, si bien hay recursos en el espacio, hay una especie de efecto del huevo y la gallina. Es más barato recolectar agua de un asteroide para reabastecer su nave, pero a menos que planee viajar a un asteroide, no hay justificación para desarrollar minería de asteroides para recolectar agua para reabastecer su nave. Y si su nave es la única (como una misión Apolo), entonces los costos asociados con la minería y la extracción de agua no tienen ningún sentido. Otras soluciones de Mcguffinite como 3He (Helio 3) para reactores de fusión solo funcionan si tiene reactores de fusión aneutrónicos en funcionamiento para alimentar, y extraer hidrocarburos de Titán para exportarlos a la Tierra no tiene ningún sentido desde ningún punto de vista económico o energético.

Entonces, a menos que haya algún tipo de justificación económica para ir al espacio de manera regular para desarrollar naves espaciales confiables y reducir los costos hasta el punto en que sea práctico y económico enviar personas a colonizar lugares (y permitir que otras personas se monten en ellos). para experimentar con sistemas religiosos, sociales o económicos, o para fundar negocios al servicio y apoyo de los negocios de la colonia, entonces la fecha de fundación estará muy lejana, ya que no hay forma de determinar qué será McGuffinite o cuándo se descubrirá, podría establecer una fecha arbitraria. Por otro lado, dado que hay múltiples razones para ir una vez que sea práctico hacerlo , y tenemos una reserva de tecnología para construir, el asentamiento será bastante rápido una vez puede empezar.

El pesimismo nunca fue mi fuerte.
Creo que estaremos colonizando la órbita terrestre con estaciones permanentes y múltiples transbordadores diarios en el próximo siglo. A partir de ahí, creo que los muchos tentáculos de la ambición humana llegarán a nuestro sistema solar simultáneamente. Los asentamientos/bases en nuestra luna y Marte serán lo primero, pero la minería de asteroides y las colonias libres de planetas ocurrirán aproximadamente en el mismo lapso de tiempo.

La codicia es un poderoso motivador. Así que veamos a los humanos extendiéndose por todo este lado de Júpiter dentro de trescientos años.

Será duro allá afuera, y hará que todas las hazañas humanas anteriores parezcan mansas en comparación. Nos olvidaremos del Lejano Oeste de nuestro pasado y, en su lugar, enseñaremos a nuestros hijos sobre la Extensión Salvaje actual. La vida sobre la atmósfera estará donde está la acción, y las fortunas nacidas en esa oscuridad empequeñecerán la suma de todas las empresas terrestres.

Las colonias permanentes en los planetas que has enumerado llevarán un poco de tiempo, pero la colonización profunda seguirá al dinero. Venus probablemente se convertirá en un productor de combustible, extrayendo la atmósfera rica en amoníaco en busca de compuestos volátiles y energizando baterías con abundante energía solar. Marte podría ser un productor de alimentos, cultivar la superficie en estructuras abovedadas e impulsar fácilmente el producto en órbita para venderlo en toda la extensión. La libertad ambiental y el bajo costo resultante para orbitar también harán de Marte un centro de fabricación y población, donde se pueden producir productos y los trabajadores espaciales pueden obtener un poco de tiempo en tierra. Los asteroides, por supuesto, proporcionarán agua y metales, brindando el camino más directo hacia la riqueza personal que la humanidad jamás haya conocido.Al igual que con los esfuerzos pioneros históricos, los planetas y otras ubicaciones del sistema solar serán colonizados en el orden que sirva a los intereses económicos de los colonos, y cada nueva colonia aprovechará algún atributo de su ubicación elegida.

En algún lugar entre quinientos y mil quinientos años a partir de ahora, el sistema solar debería parecerse a lo que estás describiendo.

Eso no es muy pesimista, ya que no preveo que todos los caballos se tropiecen durante esta única carrera. Ciertamente, algunos países flaquearán a medida que saltemos al espacio, pero la belleza de vivir en un mundo multinacional y multicorporativo es que otras potencias tomarán el relevo cada vez que tropiece un favorito. Hay demasiado tesoro esperando en la línea de meta para pensar que alguna vez, colectivamente, abandonaremos la carrera.

Editado después de leer varias de las respuestas más nuevas.

Chico, ¡ustedes son mejores en el pesimismo que yo!

@Thucydides ha presentado un fuerte argumento en el sentido de que la prosperidad económica que veo en el espacio va a ser económicamente inviable debido a los altos costos iniciales y la idea de que realmente no necesitamos la riqueza del sistema solar hasta salimos al sistema solar. No estoy seguro de que eso sea cierto, pero añadiré un pequeño incentivo para superar ese obstáculo...

Imaginemos que los partidarios del calentamiento global tienen razón y vemos un cambio climático dramático durante el próximo siglo. ¿Es irrazonable creer que la humanidad, finalmente respetando el frágil planeta que la sostiene, podría optar por trasladar toda la producción y fabricación de energía contaminante al espacio? Para restaurar nuestro planeta a un funcionamiento adecuado, debemos renunciar a todas nuestras prácticas dañinas para el planeta o encontrar otro lugar para practicarlas. El espacio y los planetas cercanos son ese lugar.

Muchas gracias a @MikeScott por ayudarme a corregir algunos errores en mi respuesta original.

Tenemos 3 obstáculos principales que superar, en cuanto a tecnología.

Blindaje contra la radiación

Este es actualmente el gran tema del que se habla para futuras misiones espaciales tripuladas. Se están lanzando muchas ideas, pero nadie tiene una opción totalmente buena todavía. Con viajes lentos de meses a años en el espacio, eso es un montón de radiaciones que podrías estar absorbiendo. Tal vez, si tenemos suerte con todo el impulso de las ciencias de los materiales, podríamos encontrar algún tipo de nanomaterial o algo que funcione muy bien como protección contra la radiación sin ser demasiado pesado.

Soporte vital autosuficiente

Esos meses y años de viaje sin reabastecimiento significan que los alimentos, el agua y el oxígeno son problemas con los que lidiar. Nuestros intentos de crear ecosistemas cerrados rara vez han durado más de unos pocos meses antes de fracasar. Soy distantemente optimista, tendremos una mejor oportunidad en esto con plantas genéticamente modificadas. (Dado que, de todos modos, probablemente tendremos que hacer mucho de eso por la Tierra, en los próximos 100 años entre el agotamiento de la capa superior del suelo, la desertificación, el aumento de los niveles de agua y la reducción de carbono...)

Ascensor barato

El mayor obstáculo es escapar de la gravedad. Necesitamos poder obtener suficientes cosas en el espacio que nos permitan llegar a cualquier otra cosa, para cultivar esos recursos. El problema es que es costoso en términos de dinero, mano de obra y recursos materiales.

O necesitamos encontrar una manera de hacer combustible para cohetes sintéticamente, a bajo costo, o encontrar alguna forma de cambiar la física para llegar al espacio. Tiene que ser lo suficientemente barato, y tenemos que tener todo el proceso de lanzamiento, hasta donde podamos hacer varios lanzamientos uno tras otro, para obtener suficiente tonelaje de equipos, barcos, personas, recursos, etc. en el espacio para empezar a ir a otros lugares.

¿Mejor conjetura?

Entonces... suponiendo que logremos mantener nuestros niveles tecnológicos y no caer en el colapso ecológico (lo cual... es sinceramente optimista dadas las proyecciones tanto científicas como militares...), digamos 100 años para OBTENER la ciencia y la infraestructura para comience a subir al espacio constantemente con suficiente equipo. Podríamos tener una base lunar mucho antes, pero probablemente ocupará la misma posición que la ISS ahora: bueno para la investigación, pero aún necesita muchos reabastecimientos regulares y no es ni cerca de ser autosuficiente.

¿Tal vez otros 200-300 años para colonizar realmente muchos otros planetas? Parte del problema es que, colectivamente, es más probable que nos concentremos en trabajar en un planeta/recurso espacial a la vez. Cada entorno tiene problemas tan diferentes que abordar, y es más fácil seguir construyendo sobre las lecciones aprendidas que tratar de abordar problemas completamente nuevos.

Colonizar el espacio NO es en absoluto como colonizar otras partes de la Tierra: en lugar de mudarse a una nueva tierra o a un continente, es como cavar el pozo de una mina e intentar vivir en él. No tienes comida, quedarte sin aire es un problema y las únicas cosas que puedes obtener son valiosas pero no necesariamente te mantienen con vida. (sí, podríamos extraer hielo, lo que nos da agua, y podemos romperlo para obtener oxígeno e hidrógeno, pero ¿hasta dónde vamos a llegar por eso? Tampoco te da suelo cultivable...)

Sin embargo, de manera realista, supongo que los próximos 200 años de la vida humana serán realmente difíciles a medida que nuestros ecosistemas de alimentos y agua se descontrolen y los recursos no sostenibles que empujan a que se agote gran parte de nuestra tecnología. Los ecologistas predicen esto. Los científicos que trabajan para las grandes petroleras predicen esto. Los científicos que trabajan para el ejército estadounidense predicen esto. Eso va a ponernos en aprietos al hacer casi cualquier otra cosa cuando las necesidades básicas comiencen a fallar.

Respuesta pesimista: nunca. Chocamos nuestra civilización y la ecología de la Tierra con el calentamiento global que desencadena un derretimiento del permafrost y un ciclo de retroalimentación positiva impulsado por el metano. El optimista dice que algunos humanos sobrevivirán. Pessimist dice que nunca recuperaron la tecnología C20 debido al agotamiento de los recursos la primera vez.

Un mayor optimismo implica una singularidad tecnológica. Los primates enlatados en el espacio no funcionarán. Los robots que contienen inteligencias derivadas de seres humanos cargados podrían hacerlo. No necesitan respirar y los paneles solares funcionan mejor lejos de una atmósfera oxidante húmeda. Alternativamente, los humanos migran a realidades virtuales en sustratos de computadora en órbitas solares.

Ponga cualquier escala de tiempo que desee en eso. Como dice Della Lu, la única forma de entender una singularidad es crearla y vivirla.