Considérese un tomador de decisiones para un proyecto de infraestructura espacial incipiente. Se le ha encomendado la tarea de establecer las primeras colonias extraterrestres para su especie.
¿Qué aspectos de las lunas del Sistema Solar las hacen más (o menos) atractivas que otros cuerpos (como cometas, asteroides y/o planetas sin aire)?
¿Alguno de estos factores decisivos (razones que hacen que sea obvio establecer o evitar colonias en las lunas)?
30/09/2015 edición/adición: Puedo imaginar varias razones y/o restricciones para una colonia espacial:
Como muchos de ustedes ya se han dado cuenta, algunos de estos se superponen. Una colonia exitosa poseería múltiples aspectos de estos hasta cierto punto.
Pero permítanme desarrollar algunas consideraciones.
Los viajes espaciales están más restringidos por el presupuesto de propelente (delta V) que por la escala de tiempo. Además de estar a salvo de los grandes eventos solares, un lugar es como otro en el espacio. Las ubicaciones muy distantes de la Tierra (Deimos, asteroides que cruzan la Tierra, etc.) pueden estar "muy cerca" desde la perspectiva del presupuesto delta V y, sin embargo, estar muy distantes de la Tierra.
La distancia no es la restricción, delta-V es la restricción
Todas las colonias requerirán un amplio reabastecimiento de la Tierra al principio. Sin embargo, las colonias ubicadas en sitios con recursos esenciales tienen la esperanza de volverse autosuficientes para las necesidades a granel (propulsor, agua, oxígeno y materiales de construcción) en un plazo bastante corto.
Además, un asentamiento permanente en la mayoría de los lugares del Sistema Solar requerirá protección contra la radiación y la protección contra la radiación requiere masa. Por lo tanto, un asentamiento hecho por el hombre en la órbita media de la Tierra probablemente no pueda competir con otras ideas a menos que un asteroide que cruce la Tierra se ponga en órbita y se use como material.
Algunos recursos son más valiosos para la colonia que otros. Una nueva colonia necesitará grandes cantidades de agua, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno para comenzar sus ecologías de ciclo cerrado.
Una colonia autosuficiente requiere recursos a granel.
Obviamente, los intentos iniciales de colonias de la humanidad tenderán a ser más pequeños para que podamos aprender sin poner en peligro la vida de millones. Pero la cantidad de personas que tenemos la intención de asentar hace una gran diferencia en qué cuerpos serían sitios viables. Por ejemplo, si el objetivo es reasentar a una gran parte de la población de la Tierra, Marte tendría que ser el principal sitio de colonias. Ningún otro lugar del Sistema Solar tiene tantos bienes raíces "hospitalarios" como Marte.
Si la colonia se establece fuera de la órbita de Marte, necesariamente utilizará un reactor de fisión (a menos que supongamos que la fusión está disponible para entonces). Desde una perspectiva masiva, es probable que cueste más masa de lanzamiento alimentar a la colonia con energía solar que con fisión (a menos que se use algo como un método de concentración solar).
Cuanto más lejos esté la colonia de la Tierra, más lenta será la comunicación (tanto en latencia como en ancho de banda).
En última instancia, una colonia que intente convertirse en una empresa comercial viable deberá producir algo para la Tierra y hacerlo de manera más económica de lo que se puede hacer en la Tierra. La realidad es que compite con los mercados terrestres, va a fracasar. La única ubicación en la que su colonia tiene una ventaja/barrera para la competencia es en el espacio.
Así que mi pensamiento es que la colonia inicialmente construirá y dará servicio a los satélites de la Tierra. Junto con esto, se puede contratar una colonia con acceso a muchos volátiles (por ejemplo, agua) para limpiar toda la basura de la órbita terrestre. Por cierto, proporcionará a la colonia un montón de valiosos materiales ya refinados.
Como negocio secundario, hará muchas otras cosas (por ejemplo, construir instalaciones astronómicas fantásticas, realizar sobrevuelos de sondas, servir como destino turístico y realizar misiones de retorno de muestras para la Tierra) y estas pueden ser muy rentables, pero no las considero negocio de alto volumen.
A menos que haya una razón convincente por la que tenga más sentido hacerlo en el espacio que en la Tierra, inicialmente la colonia no estará en el negocio de la fabricación. Entiendo que algunos procesos funcionan mejor en el espacio (es posible hacer mejores cojinetes de bolas en el espacio, ¿quizás para maquinaria de alta precisión muy cara? He oído que también es más fácil controlar el crecimiento de cristales), pero los primeros objetivos de la colonia serán proporcionar sus propios materiales a granel. Las cosas de baja masa que requieren mucha infraestructura vendrán más tarde.
Lo que quiero es una ubicación que proporcione:
FYI, mis McGuffites favoritos (razones para ir al espacio) son los superconductores eléctricos a temperatura ambiente, el vacío puro requerido para hacer nanotubos de carbono muy largos (más de km) y artefactos alienígenas.
Depende de tus objetivos de colonización. Tenga en cuenta que esta respuesta es específica de la luna de la Tierra (Luna). No veo mucho sentido en colonizar otras lunas.
Voy a contrastar principalmente con este enlace de la NASA que publicó Frostfyre. Yo preferiría la luna por las siguientes razones:
Para resumir (TLDR):
Los hábitats orbitales son demasiado vulnerables a los ataques y es probable que nunca sean autosuficientes.
La Luna está lo suficientemente cerca de la Tierra para construir una colonia de manera eficiente, pero tiene los recursos y está lo suficientemente lejos como para que eventualmente puedas independizarte.
Factores que favorecen a las lunas sobre los planetas:
Las lunas son de menor tamaño por lo que es más fácil terraformarlas.
La mayoría de los planetas que hemos descubierto hasta ahora son mucho más grandes que la Tierra. Esto significa que su gravedad es demasiado para nosotros (los organismos terrestres) para soportarla. Las lunas, al ser más pequeñas no plantean este problema.
Las lunas sin aire son más fáciles de llenar con una atmósfera porque son más pequeñas y necesitan menos cantidad de atmósfera para formar la misma cantidad de presión atmosférica.
De manera similar, las lunas necesitan volúmenes menores de agua para formar un cuerpo de agua panlunar (océano) para regular las temperaturas.
Las lunas tienen una variación de terreno menor que los planetas, lo que facilita la habilitación.
Los planetas son más grandes que las lunas y, por lo tanto, tienen una atracción gravitacional mucho mayor. Esto significa que la mayoría de los asteroides entrantes se desvían hacia los planetas, salvo las lunas.
Factores que desfavorecen a las lunas:
La mayoría de las lunas tienen una gravedad demasiado débil, por lo que el movimiento es mucho más difícil que en los planetas.
La mayoría de los planetas tienen un fuerte campo magnético, mientras que sus lunas tienen casi nada (en comparación con los planetas), por lo que el viento solar devasta la luna y tiene poco impacto en un planeta.
Si bien la alta gravedad de un planeta atrae a la mayoría de los asteroides hacia sí mismo, el daño por impacto de un asteroide que golpea una luna sería docenas de veces mayor que si ese asteroide hubiera golpeado el planeta.
Los vórtices y los tifones son mucho más severos en las lunas que en los planetas debido a la mayor diferencia de temperatura y la menor superficie de las lunas.
Las lunas rara vez tienen una variedad elemental lo suficientemente alta como para sustentar vida compleja. Mientras que el sodio, el potasio, el oxígeno, el nitrógeno, el carbono, el azufre, el calcio, el fósforo y el cloro son absolutamente vitales para la vida compleja terrestre, también son necesarias para la salud cantidades más pequeñas de vanadio, titanio, aluminio y magnesio, etc. Una variedad tan alta de elementos es extremadamente rara de esperar en una luna, pero bastante común en los planetas.
El efecto de marea del planeta cercano crearía enormes mareas en los océanos y también podría despojar gradualmente a una luna de su atmósfera.
"Una vez que llegas a la órbita terrestre, estás a medio camino de cualquier parte del sistema solar". ~ Robert A. Heinlein
Al principio de la colonización, la mecánica orbital y el abastecimiento de combustible serán el factor decisivo en la forma en que se expanden sus colonias. Aunque la Tierra tiene cantidades inimaginables de recursos, la atmósfera y la gravedad impiden que esos recursos lleguen a lugares. En particular, no es práctico obtener combustible para cohetes de la superficie de la Tierra para proyectos de colonización a largo plazo porque se necesita mucho combustible para levantar el combustible, y el combustible necesario para levantar el combustible necesita más combustible para levantarlo, y así sucesivamente. Se conoce como la tiranía de la ecuación del cohete.
Una de las razones por las que la NASA ve a la Luna como un trampolín hacia el universo es porque hay hielo en sus polos, que puede hidrolizarse en oxígeno e hidrógeno, proporcionando una masa de reacción que puede transportarse fácilmente fuera de la superficie de la Luna.
Idealmente, desea un cuerpo celeste sólido que tenga material que pueda usarse como masa de reacción para motores de cohetes, que tenga poca o ninguna atmósfera para impedir los lanzamientos de cohetes, pero que tenga mucha gravedad para que las naves espaciales puedan alcanzar órbitas bajas y rápidas. La razón por la que desea órbitas bajas y rápidas es por eficiencia. La energía almacenada en el combustible del cohete se convierte mucho más eficientemente en un cambio de velocidad útil (delta v) cuando un cohete viaja a altas velocidades. Al realizar transferencias interplanetarias, el cohete debe escapar de la esfera de influencia gravitatoria del cuerpo cercano Y debe tener un exceso de velocidad para realizar el viaje al cuerpo distante. Tener una velocidad orbital alta para empezar hace que sea más fácil lograr estas velocidades excesivas.
"¿Por qué no simplemente despegar de Marte?" podrías preguntar. Marte es en realidad un buen candidato, debido a su delgada atmósfera. Pero Marte es un planeta, y a los planetas les falta algo: velocidad. La ventaja de las lunas es que las naves espaciales que despegan de una luna ya están dando la vuelta al planeta a la velocidad de esa luna. Para la luna de la Tierra, Luna, eso equivale a un promedio de alrededor de 1 km/s ( http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/moonfact.html ) de velocidad gratis.
"¿Por qué no usar un cometa?" Los cometas están locos. La característica definitoria de un cometa es que tiene una órbita muy excéntrica alrededor del sol. Esto hace que sea extremadamente difícil llegar y regresar de los cometas porque los cambios que debe realizar en la órbita de su nave espacial requieren grandes cambios en la velocidad. Una vez que llegas al cometa, ya casi terminas porque no hay mucho material allí de todos modos.
"¿Asteroides?" Los cinturones de asteroides son densos según los estándares cósmicos, pero sorprendentemente escasos en términos prácticos. Los asteroides individuales son bastante pequeños y están separados por millones y millones de kilómetros. Todavía no está tan mal si tienes combustible y tiempo para moverte entre ellos. Pero nuevamente, llegar y salir de los asteroides es difícil porque no tienen mucha gravedad para capturar una nave entrante.
Entonces, las lunas son buenos lugares para comenzar porque son lo suficientemente grandes para capturar naves que se aproximan, lo suficientemente grandes para hacer grandes cambios orbitales de manera eficiente (órbitas rápidas), son lo suficientemente pequeñas para tener muy poca atmósfera, lo suficientemente pequeñas para que no se necesite una gran cantidad de combustible para salir de la superficie, y lo suficientemente grande como para colonizar y fabricar combustible durante mucho tiempo.
Se ha teorizado que el cráter Tycho cerca del polo sur de la Luna es un buen lugar para comenzar la colonización espacial porque está cerca de la capa de hielo, puede recibir luz solar durante todo el año, pero tiene sombra disponible debido al borde del cráter y tiene todas las ventajas orbitales. Acabo de mencionar (excepto por estar fuera del plano orbital Tierra-Luna, lo que aumenta ligeramente los costos de combustible).
Entonces, si la órbita terrestre baja está a medio camino de cualquier lugar, estar posado en la Luna es aproximadamente tres cuartas partes.
La gente puede pagar $ 200,000 por noche por una habitación de hotel para ver un EarthRise bajo un biodomo de vidrio iluminado por estrellas mientras disfruta apasionadamente de la gravedad de 1/6 de la Tierra con la persona que ama.
El mejor lugar para construir una colonia no es en la superficie o dentro de un cuerpo celeste, sino en órbita. La NASA tiene una buena sesión informativa sobre los conceptos básicos de la colonización espacial . En un breve resumen del artículo:
Porque la órbita es muy superior a la de la Luna y Marte para la colonización, y otros planetas y lunas son demasiado calientes, están demasiado lejos y/o no tienen una superficie sólida.
Si bien podríamos construir instalaciones en otros mundos, sospecho que el primer paso para la colonización será en órbita alrededor de un cuerpo, en lugar de inmediatamente en el cuerpo. Hay una gran cantidad de problemas relacionados con la construcción de una colonia en un cuerpo: dificultad para llegar o salir del espacio, clima local, atmósfera local (o falta de ella), geografía local, geología local, etc. Construir en el espacio tiene menos variables.
Nota: Este es un tema muy extenso y no es realmente adecuado para la naturaleza de preguntas y respuestas de SE. Para un examen más profundo, lea el informe vinculado.
TJL