Colonização de Marte - Colonization of Mars

A hipotética colonização de Marte atraiu o interesse de agências espaciais públicas e corporações privadas, e recebeu amplo tratamento na literatura, no cinema e na arte de ficção científica.

Organizações propuseram planos para uma missão humana a Marte , o primeiro passo para qualquer esforço de colonização , mas ninguém pôs os pés no planeta. No entanto, os landers e rovers exploraram com sucesso a superfície planetária e forneceram informações sobre as condições do solo.

As razões para a colonização de Marte incluem a curiosidade, o potencial para os humanos fornecerem pesquisas observacionais mais aprofundadas do que os robôs não tripulados, o interesse econômico em seus recursos e a possibilidade de que a colonização de outros planetas diminua a probabilidade de extinção humana . As dificuldades e perigos incluem a exposição à radiação durante uma viagem a Marte e em sua superfície, solo tóxico , baixa gravidade , o isolamento que acompanha a distância de Marte da Terra, falta de água e baixas temperaturas.

Os compromissos mais recentes para pesquisar assentamentos permanentes incluem os de agências espaciais públicas - NASA , ESA , Roscosmos , ISRO , o CNSA e os Emirados Árabes Unidos - e organizações privadas - SpaceX , Lockheed Martin e Boeing .

Conceitos de missão e cronogramas

Desde o século 20, tem havido várias propostas de missões humanas a Marte, tanto por agências governamentais quanto por empresas privadas.

A maioria dos conceitos de missão humana atualmente concebidos por programas espaciais governamentais nacionais não seriam precursores diretos da colonização. Programas como os que estão sendo planejados provisoriamente pela NASA , Roscosmos e ESA são destinados apenas como missões de exploração, com o estabelecimento de uma base permanente possível, mas ainda não o objetivo principal.

A colonização requer o estabelecimento de habitats permanentes com potencial para autoexpansão e autossustentação. Duas propostas iniciais para a construção de habitats em Marte são os conceitos Mars Direct e Semi-Direct , defendidos por Robert Zubrin , um defensor da colonização de Marte.

Na Cúpula do Governo Mundial de fevereiro de 2017, os Emirados Árabes Unidos anunciaram um plano para estabelecer um acordo em Marte até 2117, liderado pelo Centro Espacial Mohammed bin Rashid .

A SpaceX propôs o desenvolvimento da infraestrutura de transporte de Marte para facilitar a eventual colonização de Marte. A arquitetura da missão inclui veículos de lançamento totalmente reutilizáveis , espaçonaves com capacidade humana , tanques de propulsão em órbita , montagens de lançamento / aterrissagem de retorno rápido e produção local de combustível de foguete em Marte via utilização de recursos in situ (ISRU). A meta aspiracional da SpaceX em 2017 era pousar suas naves estelares de carga em Marte até 2024 e as duas primeiras naves com tripulação até 2026.

Comparações entre a Terra e Marte

Comparação da pressão atmosférica

Localização	Pressão
Cimeira Olympus Mons	72  Pa (0,0104  psi ) (0,0007 atm )
Média de Marte	610 Pa (0,088 psi) (0,006 atm)
Hellas Planitia inferior	1,16 kPa (0,168 psi) (0,0114 atm)
Limite de Armstrong	6,25 kPa (0,906 psi) (0,0617 atm)
Cume do Monte Everest	33,7 kPa (4,89 psi) (0,3326 atm)
Nível do mar terrestre	101,3 kPa (14,69 psi) (1 atm)

Gravidade e tamanho

A gravidade da superfície de Marte é apenas 38% da Terra. Embora a microgravidade seja conhecida por causar problemas de saúde, como perda de músculo e desmineralização óssea , não se sabe se a gravidade marciana teria um efeito semelhante. O Biossatélite de gravidade de Marte foi um projeto proposto para aprender mais sobre o efeito que a gravidade da superfície inferior de Marte teria sobre os humanos, mas foi cancelado devido à falta de financiamento.

Marte tem uma área de superfície de 28,4% da da Terra, que é apenas um pouco menor do que a quantidade de terra seca da Terra (que é 29,2% da superfície da Terra). Marte tem metade do raio da Terra e apenas um décimo da massa. Isso significa que tem um volume menor (~ 15%) e densidade média menor que a da Terra.

Magnetosfera

Devido à falta de uma magnetosfera , eventos de partículas solares e raios cósmicos podem facilmente atingir a superfície marciana.

A atmosfera

A pressão atmosférica em Marte está muito abaixo do limite de Armstrong em que as pessoas podem sobreviver sem roupas de pressão . Uma vez que a terraformação não pode ser esperada como uma solução de curto prazo, as estruturas habitáveis ​​em Marte precisariam ser construídas com vasos de pressão semelhantes a espaçonaves, capazes de conter uma pressão entre 30 e 100 kPa. A atmosfera também é tóxica, pois a maior parte consiste em dióxido de carbono (95%  dióxido de carbono , 3% nitrogênio, 1,6% argônio e vestígios totalizando menos de 0,4% de outros gases, incluindo oxigênio).

Essa fina atmosfera não filtra a luz ultravioleta , o que causa instabilidade nas ligações moleculares entre os átomos. Por exemplo, a amônia (NH ₃ ) não é estável na atmosfera marciana e se decompõe após algumas horas. Também devido à espessura da atmosfera, a diferença de temperatura entre o dia e a noite é muito maior do que na Terra, normalmente em torno de 70 ° C (125 ° F). No entanto, a variação de temperatura dia / noite é muito menor durante as tempestades de poeira, quando muito pouca luz chega à superfície mesmo durante o dia e, em vez disso, aquece a atmosfera intermediária.

Água e clima

A água em Marte é escassa, com os robôs Spirit e Opportunity encontrando menos do que no deserto mais seco da Terra.

O clima é muito mais frio que o da Terra, com temperaturas médias de superfície entre 186 e 268 K (−87 e −5 ° C; −125 e 23 ° F) (dependendo da estação e da latitude). A temperatura mais baixa já registrada na Terra foi de 184 K (−89,2 ° C, −128,6 ° F) na Antártica .

Como Marte está cerca de 52% mais distante do Sol , a quantidade de energia solar que entra em sua atmosfera superior por unidade de área (a constante solar ) é apenas cerca de 43,3% do que chega à atmosfera superior da Terra. No entanto, devido à atmosfera muito mais fina, uma fração maior da energia solar atinge a superfície. A irradiância solar máxima em Marte é cerca de 590 W / m ^{2 em} comparação com cerca de 1000 W / m ² na superfície da Terra; as condições ideais no equador marciano podem ser comparadas às da Ilha Devon, no Ártico canadense, em junho.

Tempestades de poeira globais são comuns ao longo do ano e podem cobrir todo o planeta por semanas, impedindo que a luz solar alcance a superfície. Observou-se que isso causa quedas de temperatura de 4 ° C (7 ° F) por vários meses após a tempestade. Em contraste, os únicos eventos comparáveis ​​na Terra são grandes erupções vulcânicas raras, como o Krakatoa, que jogou grandes quantidades de cinzas na atmosfera em 1883, causando uma queda da temperatura global de cerca de 1 ° C (2 ° F). Talvez mais importante, essas tempestades afetam a produção de eletricidade a partir de painéis solares por longos períodos, além de interferir nas comunicações com a Terra.

Marte não tem chuva e praticamente nenhuma nuvem, portanto, embora frio, é permanentemente ensolarado (exceto durante tempestades de poeira ). Isso significa que os painéis solares sempre podem operar com eficiência máxima em dias sem poeira. E a órbita de Marte é mais excêntrica do que a da Terra, aumentando a temperatura e as variações da constante solar ao longo do ano marciano.

Temperatura e estações

Marte tem uma inclinação axial de 25,19 °, semelhante aos 23,44 ° da Terra. Como resultado, Marte tem estações muito parecidas com a da Terra, embora em média durem quase o dobro porque o ano marciano é de cerca de 1,88 anos terrestres. O regime de temperatura de Marte é mais semelhante ao da Terra do que todos os outros planetas do sistema solar. Embora geralmente mais frio que a Terra, Marte pode ter temperaturas semelhantes às da Terra em algumas áreas e em determinados momentos.

Solo

O solo marciano é tóxico devido às concentrações relativamente altas de cloro e compostos associados que são perigosos para todas as formas de vida conhecidas.

Capacidade de sobrevivência

Plantas e animais não podem sobreviver às condições ambientais na superfície de Marte. No entanto, alguns organismos extremófilos que sobrevivem em condições hostis na Terra suportaram períodos de exposição a ambientes que se aproximam de algumas das condições encontradas em Marte.

Duração do dia

O dia (ou sol ) marciano tem uma duração muito próxima da da Terra. Um dia solar em Marte dura 24 horas, 39 minutos e 35,244 segundos.

Condições para habitação humana

As condições na superfície de Marte estão mais próximas das condições na Terra em termos de temperatura e luz solar do que em qualquer outro planeta ou lua, exceto no topo das nuvens de Vênus . No entanto, a superfície não é hospitaleira para os humanos ou para a maioria das formas de vida conhecidas devido à radiação, pressão atmosférica muito reduzida e uma atmosfera com apenas 0,16% de oxigênio.

Em 2012, foi relatado que alguns líquen e cianobactérias sobreviveram e mostraram notável capacidade de adaptação para fotossíntese após 34 dias em condições marcianas simuladas no Laboratório de Simulação de Marte (MSL) mantido pelo Centro Aeroespacial Alemão (DLR). Alguns cientistas pensam que as cianobactérias podem desempenhar um papel no desenvolvimento de postos avançados autossustentáveis ​​em Marte. Eles propõem que as cianobactérias podem ser usadas diretamente para várias aplicações, incluindo a produção de alimentos, combustível e oxigênio, mas também indiretamente: produtos de sua cultura podem apoiar o crescimento de outros organismos, abrindo caminho para uma ampla gama de suporte biológico processos baseados em recursos marcianos.

Os humanos exploraram partes da Terra que correspondem a algumas condições em Marte. Com base nos dados do rover da NASA, as temperaturas em Marte (em latitudes baixas) são semelhantes às da Antártica . A pressão atmosférica nas altitudes mais elevadas alcançadas por subidas de balão pilotadas (35 km (114.000 pés) em 1961, 38 km em 2012) é semelhante à da superfície de Marte. No entanto, os pilotos não foram expostos à pressão extremamente baixa, pois ela os teria matado, mas sentados em uma cápsula pressurizada.

A sobrevivência humana em Marte exigiria viver em habitats artificiais de Marte com sistemas complexos de suporte de vida. Um aspecto fundamental disso seriam os sistemas de processamento de água. Sendo feito principalmente de água, um ser humano morreria em questão de dias sem ela. Mesmo uma diminuição de 5 a 8% na água corporal total causa fadiga e tontura e uma diminuição de 10% em deficiência física e mental (ver Desidratação ). Uma pessoa no Reino Unido usa em média 70-140 litros de água por dia. Por meio de experiência e treinamento, os astronautas da ISS mostraram que é possível usar muito menos e que cerca de 70% do que é usado pode ser reciclado usando os sistemas de recuperação de água da ISS . Metade de toda a água é usada durante os chuveiros. Sistemas semelhantes seriam necessários em Marte, mas precisariam ser muito mais eficientes, uma vez que o fornecimento regular de água por robôs a Marte seria proibitivamente caro (a ISS recebe água quatro vezes por ano). O acesso potencial à água in situ (congelada ou não) por meio de perfuração foi investigado pela NASA.

Efeitos na saúde humana

Marte apresenta um ambiente hostil para habitação humana. Diferentes tecnologias foram desenvolvidas para auxiliar a exploração espacial de longo prazo e podem ser adaptadas para habitação em Marte. O recorde existente para o vôo espacial consecutivo mais longo é de 438 dias pelo cosmonauta Valeri Polyakov , e o tempo mais acumulado no espaço é de 878 dias por Gennady Padalka . O tempo mais longo gasto fora da proteção do cinturão de radiação Van Allen da Terra é de cerca de 12 dias para o pouso da Apollo 17 na lua. Isso é mínimo em comparação com a viagem de 1100 dias planejada pela NASA já no ano de 2028. Os cientistas também levantaram a hipótese de que muitas funções biológicas diferentes podem ser afetadas negativamente pelo ambiente das colônias de Marte. Devido aos níveis mais altos de radiação, há uma infinidade de efeitos colaterais físicos que devem ser mitigados. Além disso, o solo marciano contém altos níveis de toxinas que são perigosas para a saúde humana.

Efeitos físicos

A diferença de gravidade pode afetar negativamente a saúde humana, enfraquecendo ossos e músculos . Também existe o risco de osteoporose e problemas cardiovasculares . As rotações atuais na Estação Espacial Internacional colocaram os astronautas em gravidade zero por seis meses, um período de tempo comparável a uma viagem de ida a Marte. Isso dá aos pesquisadores a capacidade de compreender melhor o estado físico em que chegariam os astronautas que vão a Marte. Uma vez em Marte, a gravidade da superfície é de apenas 38% da da Terra. A microgravidade afeta os sistemas cardiovascular, musculoesquelético e neurovestibular (nervoso central). Os efeitos cardiovasculares são complexos. Na terra, o sangue dentro do corpo fica 70% abaixo do coração, e na microgravidade isso não acontece porque nada puxa o sangue para baixo. Isso pode ter vários efeitos negativos. Depois de entrar na microgravidade, a pressão sanguínea na parte inferior do corpo e nas pernas é reduzida significativamente. Isso faz com que as pernas fiquem fracas devido à perda de massa muscular e óssea. Os astronautas apresentam sinais de rosto inchado e síndrome das pernas de frango. Após o primeiro dia de reentrada de volta à Terra, as amostras de sangue mostraram uma perda de 17% do plasma sanguíneo, o que contribuiu para o declínio da secreção de eritropoietina. No sistema esquelético, importante para sustentar a postura corporal, os longos voos espaciais e a exposição à microgravidade causam desmineralização e atrofia dos músculos. Durante a re-aclimatação, os astronautas foram observados com uma miríade de sintomas, incluindo suores frios, náuseas, vômitos e enjôo. Os astronautas que voltaram também se sentiram desorientados. As viagens de e para Marte levando seis meses é o tempo médio gasto na ISS. Uma vez em Marte com sua menor gravidade superficial (38% por cento da Terra), esses efeitos na saúde seriam uma preocupação séria. No retorno à Terra, a recuperação da perda óssea e atrofia é um processo longo e os efeitos da microgravidade podem nunca ser totalmente revertidos.

Radiação

Marte tem uma magnetosfera global mais fraca do que a Terra, pois perdeu seu dínamo interno, o que enfraqueceu significativamente a magnetosfera - a causa de tanta radiação que atinge a superfície, apesar de sua distância do Sol em comparação com a Terra. Combinado com uma fina atmosfera, isso permite que uma quantidade significativa de radiação ionizante atinja a superfície marciana. Existem dois tipos principais de riscos de radiação para viajar para fora da proteção da atmosfera da Terra e da magnetosfera: os raios cósmicos galácticos (GCR) e as partículas energéticas solares (SEP). A magnetosfera da Terra protege de partículas carregadas do Sol, e a atmosfera protege contra GCRs descarregados e altamente energéticos. Existem maneiras de mitigar a radiação solar, mas sem muita atmosfera, a única solução para o fluxo de GCR é uma blindagem pesada totalizando cerca de 15 centímetros de aço, 1 metro de rocha ou 3 metros de água, limitando a vida dos colonos humanos subterrâneo na maior parte do tempo.

A espaçonave Mars Odyssey carrega um instrumento, o Mars Radiation Environment Experiment (MARIE), para medir a radiação. MARIE descobriu que os níveis de radiação em órbita acima de Marte são 2,5 vezes maiores do que na Estação Espacial Internacional . A dose diária média foi de cerca de 220 μGy (22 mrad) - equivalente a 0,08 Gy por ano. Uma exposição de três anos a esses níveis excederia os limites de segurança atualmente adotados pela NASA, e o risco de desenvolver câncer devido à exposição à radiação após uma missão a Marte pode ser duas vezes maior do que os cientistas pensavam anteriormente. Eventos ocasionais de prótons solares (SPEs) produzem doses muito mais altas, conforme observado em setembro de 2017, quando a NASA relatou que os níveis de radiação na superfície de Marte foram temporariamente duplicados e associados a uma aurora 25 vezes mais brilhante do que qualquer observada anteriormente, devido a um tempestade solar enorme e inesperada . Construir alojamentos no subsolo (possivelmente em tubos de lava marcianos ) reduziria significativamente a exposição dos colonos à radiação.

Ainda há muito a ser aprendido sobre a radiação espacial. Em 2003, o Centro Espacial Lyndon B. Johnson da NASA abriu uma instalação, o Laboratório de Radiação Espacial da NASA , no Laboratório Nacional de Brookhaven , que emprega aceleradores de partículas para simular a radiação espacial. A instalação estuda seus efeitos em organismos vivos, bem como faz experiências com técnicas de blindagem. Inicialmente, havia algumas evidências de que esse tipo de radiação crônica de baixo nível não é tão perigosa quanto se pensava; e essa hormesis de radiação ocorre. No entanto, os resultados de um estudo de 2006 indicaram que os prótons da radiação cósmica podem causar duas vezes mais danos graves ao DNA do que os estimados anteriormente, expondo os astronautas a um risco maior de câncer e outras doenças. Como resultado da maior radiação no ambiente marciano, o relatório resumido do Comitê de Planos de Voo Espacial Humano dos EUA divulgado em 2009 relatou que "Marte não é um lugar fácil de se visitar com a tecnologia existente e sem um investimento substancial de recursos. " A NASA está explorando uma variedade de técnicas e tecnologias alternativas, como escudos defletores de plasma para proteger astronautas e espaçonaves da radiação.

Efeitos psicológicos

Devido aos atrasos na comunicação, novos protocolos precisam ser desenvolvidos para avaliar a saúde psicológica dos tripulantes. Os pesquisadores desenvolveram uma simulação marciana chamada HI-SEAS (Havaí Space Exploration Analog and Simulation) que coloca os cientistas em um laboratório marciano simulado para estudar os efeitos psicológicos do isolamento, tarefas repetitivas e viver perto de outros cientistas por até um ano de cada vez. Programas de computador estão sendo desenvolvidos para ajudar as tripulações com questões pessoais e interpessoais na ausência de comunicação direta com profissionais na Terra. As sugestões atuais para a exploração e colonização de Marte são selecionar indivíduos que passaram nos exames psicológicos . Sessões psicossociais para o retorno ao lar também são sugeridas a fim de reorientar as pessoas para a sociedade.

Terraforming

Vários trabalhos de ficção propõem a ideia de terraformar Marte para permitir que uma ampla variedade de formas de vida, incluindo humanos, sobrevivam sem ajuda na superfície de Marte. Algumas idéias de possíveis tecnologias que podem contribuir para a terraformação de Marte foram conjecturadas, mas nenhuma seria capaz de trazer o planeta inteiro para o habitat semelhante à Terra retratado na ficção científica.

Transporte

Voo espacial interplanetário

Marte requer menos energia por unidade de massa ( delta V ) para chegar da Terra do que qualquer planeta, exceto Vênus . Usando uma órbita de transferência Hohmann , uma viagem a Marte requer aproximadamente nove meses no espaço. Trajetórias de transferência modificadas que reduzem o tempo de viagem para quatro a sete meses no espaço são possíveis com quantidades cada vez maiores de energia e combustível em comparação com uma órbita de transferência de Hohmann, e estão em uso padrão para missões robóticas a Marte. Reduzir o tempo de viagem para menos de seis meses requer um delta-v mais alto e uma quantidade crescente de combustível, e é difícil com foguetes químicos . Poderia ser viável com tecnologias avançadas de propulsão de espaçonaves , algumas das quais já foram testadas em vários níveis, como foguete de magnetoplasma de impulso específico variável e foguetes nucleares . No primeiro caso, um tempo de viagem de quarenta dias pode ser atingido e, no último, um tempo de viagem de até cerca de duas semanas. Em 2016, um cientista da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara disse que poderia reduzir ainda mais o tempo de viagem de uma pequena sonda robótica para Marte para "tão pouco quanto 72 horas" com o uso de um sistema de vela de propulsão a laser (propulsão fotônica dirigida) em vez de o sistema de propulsão de foguete baseado em combustível.

Durante a viagem, os astronautas estariam sujeitos à radiação , o que exigiria um meio de protegê-los. A radiação cósmica e o vento solar causam danos ao DNA, o que aumenta significativamente o risco de câncer. O efeito da viagem de longo prazo no espaço interplanetário é desconhecido, mas os cientistas estimam um risco adicional de 1% a 19% (uma estimativa é de 3,4%) de homens morrerem de câncer por causa da radiação durante a viagem a Marte e de volta para a terra. Para mulheres, a probabilidade é maior devido aos tecidos glandulares geralmente maiores.

Aterrissando em Marte

Marte tem uma gravidade superficial 0,38 vezes a da Terra e a densidade da sua atmosfera é cerca de 0,6% da da Terra. A gravidade relativamente forte e a presença de efeitos aerodinâmicos tornam difícil pousar espaçonaves pesadas com tripulação apenas com propulsores, como foi feito com os pousos da Apollo na Lua , mas a atmosfera é muito fina para os efeitos aerodinâmicos serem de grande ajuda na aerofrenagem e pouso um grande veículo. O pouso de missões pilotadas em Marte exigiria sistemas de frenagem e pouso diferentes de qualquer coisa usada para pousar espaçonaves tripuladas na Lua ou missões robóticas em Marte.

Se assumirmos que o material de construção de nanotubos de carbono estará disponível com uma resistência de 130 GPa (19.000.000 psi), então um elevador espacial poderia ser construído para pousar pessoas e materiais em Marte. Um elevador espacial em Fobos (uma lua marciana) também foi proposto.

Equipamento necessário para colonização

A colonização de Marte exigiria uma ampla variedade de equipamentos - tanto equipamentos para fornecer serviços diretamente aos humanos quanto equipamentos de produção usados ​​para produzir alimentos, propelente, água, energia e oxigênio respirável - para apoiar os esforços de colonização humana. O equipamento necessário incluirá:

• Utilidades básicas ( oxigênio , energia , comunicações locais , eliminação de resíduos , saneamento e reciclagem de água )
• Habitats
• Instalações de armazenamento
• Shop workspaces
• Airlock, para pressurização e gerenciamento de poeira
• Equipamento de extração de recursos - inicialmente para água e oxigênio, mais tarde para uma seção transversal mais ampla de minerais, materiais de construção, etc.
• Equipamento para a produção de energia e armazenamento de energia , alguns energia solar e talvez nuclear bem

• Espaços e equipamentos de produção de alimentos .
• Equipamento de produção de propelente , geralmente considerado como hidrogênio e metano por meio da reação Sabatier para combustível - com oxidante de oxigênio - para motores de foguetes químicos
• Combustíveis ou outra fonte de energia para uso em transporte de superfície. Motores de monóxido de carbono / oxigênio (CO / O ₂ ) foram sugeridos para uso no transporte de superfície inicial, pois tanto o monóxido de carbono quanto o oxigênio podem ser produzidos diretamente pela eletrólise de dióxido de zircônio da atmosfera marciana, sem exigir o uso de qualquer um dos recursos hídricos marcianos para obter hidrogênio .
• Equipamento de comunicação fora do planeta
• Equipamento para mover-se sobre a superfície - traje de Marte , rovers com tripulação e possivelmente até aeronaves de Marte .

Utilitários básicos

Para funcionar, a colônia precisaria dos utilitários básicos para sustentar a civilização humana. Eles precisariam ser projetados para lidar com o ambiente hostil de Marte e teriam que ser reparados enquanto usassem um traje para AEVs ou alojados dentro de um ambiente habitável por humanos. Por exemplo, se os sistemas de geração de eletricidade dependem da energia solar, grandes instalações de armazenamento de energia também serão necessárias para cobrir os períodos em que as tempestades de poeira bloqueiam o sol, e sistemas de remoção automática de poeira podem ser necessários para evitar a exposição humana às condições da superfície. Se a colônia for escalar para além de algumas pessoas, os sistemas também precisarão maximizar o uso dos recursos locais para reduzir a necessidade de reabastecimento da Terra, por exemplo, reciclando água e oxigênio e sendo adaptados para poder usar qualquer água encontrada em Marte , seja qual for a forma em que esteja.

Comunicação com a terra

As comunicações com a Terra são relativamente diretas durante o meio- sol, quando a Terra está acima do horizonte marciano. A NASA e a ESA incluíram equipamentos de retransmissão de comunicações em vários orbitadores de Marte, então Marte já tem satélites de comunicações . Embora estes acabem se desgastando, orbitadores adicionais com capacidade de retransmissão de comunicação provavelmente serão lançados antes que quaisquer expedições de colonização sejam montadas.

O atraso de comunicação unilateral devido à velocidade da luz varia de cerca de 3 minutos na abordagem mais próxima (aproximada pelo periélio de Marte menos afélio da Terra) a 22 minutos na maior conjunção superior possível (aproximada pelo afélio de Marte mais afélio da Terra ) A comunicação em tempo real, como conversas telefônicas ou Internet Relay Chat , entre a Terra e Marte seria altamente impraticável devido aos longos atrasos envolvidos. A NASA descobriu que a comunicação direta pode ser bloqueada por cerca de duas semanas a cada período sinódico , em torno do tempo de conjunção superior quando o Sol está diretamente entre Marte e a Terra, embora a duração real do blecaute de comunicação varie de missão para missão, dependendo de vários fatores - como a quantidade de margem de link projetada no sistema de comunicações e a taxa de dados mínima que é aceitável do ponto de vista da missão. Na realidade, a maioria das missões em Marte teve períodos de blecaute de comunicação da ordem de um mês.

Um satélite no ponto Lagrangiano Terra-Sol L ₄ ou L ₅ poderia servir como um retransmissor durante este período para resolver o problema; mesmo uma constelação de satélites de comunicação seria uma despesa menor no contexto de um programa de colonização completo. No entanto, o tamanho e a potência do equipamento necessário para essas distâncias tornam os locais L4 e L5 irreais para as estações retransmissoras, e a estabilidade inerente dessas regiões, embora benéfica em termos de manutenção da estação, também atrai poeira e asteróides, que podem representar um risco. Apesar dessa preocupação, as sondas STEREO passaram pelas regiões L4 e L5 sem danos no final de 2009.

Um trabalho recente do Laboratório de Conceitos Espaciais Avançados da Universidade de Strathclyde , em colaboração com a Agência Espacial Europeia , sugeriu uma arquitetura de relé alternativa baseada em órbitas altamente não- Keplerianas . Trata-se de um tipo especial de órbita produzida quando a propulsão contínua de baixo empuxo, como a produzida por um motor iônico ou vela solar , modifica a trajetória natural de uma espaçonave. Tal órbita permitiria comunicações contínuas durante a conjunção solar, permitindo que uma espaçonave de retransmissão "pairasse" sobre Marte, fora do plano orbital dos dois planetas. Tal relé evita os problemas dos satélites estacionados em L4 ou L5 por estarem significativamente mais perto da superfície de Marte, enquanto ainda mantém a comunicação contínua entre os dois planetas.

Precursores robóticos

O caminho para uma colônia humana pode ser preparado por sistemas robóticos como o Mars Exploration Rovers Spirit , Opportunity , Curiosity e Perseverance . Esses sistemas podem ajudar a localizar recursos, como água subterrânea ou gelo, que ajudariam uma colônia a crescer e prosperar. A vida útil desses sistemas seria de anos e até décadas, e como os desenvolvimentos recentes em voos espaciais comerciais mostraram, pode ser que esses sistemas envolvam propriedade privada e governamental. Esses sistemas robóticos também têm um custo reduzido em comparação com as operações iniciais com tripulação e têm menos risco político.

Os sistemas com fio podem estabelecer as bases para pousos e bases com equipes iniciais, produzindo vários consumíveis, incluindo combustível, oxidantes, água e materiais de construção. O estabelecimento de energia, comunicações, abrigo, aquecimento e noções básicas de fabricação pode começar com sistemas robóticos, mesmo que apenas como um prelúdio para as operações tripuladas.

Mars Surveyor 2001 Lander MIP (Mars ISPP Precursor) deveria demonstrar a fabricação de oxigênio da atmosfera de Marte e testar tecnologias de células solares e métodos de mitigação do efeito da poeira marciana nos sistemas de energia.

Antes que qualquer pessoa seja transportada para Marte na infraestrutura de transporte imaginária da década de 2020 prevista pela SpaceX , uma série de missões de carga robótica seriam realizadas primeiro para transportar os equipamentos , habitats e suprimentos necessários. O equipamento que seria necessário incluiria "máquinas para produzir fertilizante, metano e oxigênio do nitrogênio atmosférico e dióxido de carbono de Marte e do gelo de água subterrâneo do planeta", bem como materiais de construção para construir cúpulas transparentes para as áreas agrícolas iniciais.

Economia

Como com as primeiras colônias do Novo Mundo , a economia seria um aspecto crucial para o sucesso de uma colônia. A gravidade reduzida do poço de Marte e sua posição no Sistema Solar podem facilitar o comércio Marte-Terra e pode fornecer uma justificativa econômica para o estabelecimento contínuo do planeta. Dado seu tamanho e recursos, este pode eventualmente ser um lugar para cultivar alimentos e produzir equipamentos para minerar o cinturão de asteróides .

Algumas das primeiras colônias de Marte podem se especializar no desenvolvimento de recursos locais para consumo marciano, como água e / ou gelo. Os recursos locais também podem ser usados ​​na construção de infraestrutura. Uma fonte de minério marciano atualmente disponível é o ferro metálico na forma de meteoritos de níquel-ferro . O ferro nesta forma é extraído mais facilmente do que os óxidos de ferro que cobrem o planeta.

Outro produto comercial entre marcianos principal durante o início da colonização pode ser o estrume. Supondo que não exista vida em Marte, o solo será muito pobre para o cultivo de plantas, então o estrume e outros fertilizantes serão altamente valorizados em qualquer civilização marciana até que o planeta mude quimicamente o suficiente para suportar o crescimento da vegetação por conta própria.

A energia solar é uma candidata a energia para uma colônia marciana. A insolação solar (a quantidade de radiação solar que chega a Marte) é cerca de 42% daquela na Terra, já que Marte está cerca de 52% mais distante do Sol e a insolação cai como o quadrado da distância . Mas a fina atmosfera permitiria que quase toda essa energia atingisse a superfície em comparação com a Terra, onde a atmosfera absorve cerca de um quarto da radiação solar. A luz do sol na superfície de Marte seria muito parecida com um dia moderadamente nublado na Terra.

Motivadores econômicos

A colonização espacial em Marte pode ser considerada possível quando os métodos necessários de colonização espacial se tornam baratos o suficiente (como o acesso ao espaço por sistemas de lançamento mais baratos) para atender aos fundos cumulativos que foram reunidos para esse propósito.

Embora não haja perspectivas imediatas de grandes quantias de dinheiro necessárias para qualquer colonização espacial estar disponível, dados os custos de lançamento tradicionais, há alguma perspectiva de uma redução radical dos custos de lançamento na década de 2020, o que consequentemente diminuiria o custo de quaisquer esforços em essa direção. Com um preço publicado de US $ 62 milhões por lançamento de carga útil de até 22.800 kg (50.300 lb) para a órbita baixa da Terra ou 4.020 kg (8.860 lb) para Marte, os foguetes SpaceX Falcon 9 já são os "mais baratos da indústria". Os planos reutilizáveis ​​da SpaceX incluem Falcon Heavy e futuros veículos de lançamento baseados em metano , incluindo a Starship . Se a SpaceX for bem-sucedida no desenvolvimento da tecnologia reutilizável, espera-se que "tenha um grande impacto no custo de acesso ao espaço" e mude o mercado cada vez mais competitivo de serviços de lançamento espacial.

Abordagens alternativas de financiamento podem incluir a criação de prêmios de incentivo . Por exemplo, a Comissão do Presidente de 2004 sobre a Implementação da Política de Exploração Espacial dos Estados Unidos sugeriu que um concurso de prêmios de incentivo deveria ser estabelecido, talvez pelo governo, para a conquista da colonização espacial. Um exemplo fornecido foi oferecer um prêmio à primeira organização que colocasse humanos na Lua e os sustentasse por um período fixo antes de retornarem à Terra.

Possíveis locais para assentamentos

Regiões equatoriais

A Mars Odyssey encontrou o que parecem ser cavernas naturais perto do vulcão Arsia Mons . Especulou-se que os colonos poderiam se beneficiar do abrigo que essas estruturas ou similares poderiam fornecer a partir da radiação e dos micrometeoróides. A energia geotérmica também é suspeitada nas regiões equatoriais.

Tubos de lava

Várias possíveis claraboias de tubo de lava marciano foram localizadas nos flancos de Arsia Mons. Os exemplos baseados na Terra indicam que alguns devem ter passagens longas oferecendo proteção completa contra radiação e ser relativamente fácil de selar usando materiais no local, especialmente em pequenas subseções.

Hellas Planitia

Hellas Planitia é a planície mais baixa abaixo do datum geodésico marciano . A pressão do ar é relativamente mais alta neste lugar quando comparada ao resto de Marte.

Proteção planetária

As espaçonaves robóticas para Marte precisam ser esterilizadas, ter no máximo 300.000 esporos no exterior da nave - e mais completamente esterilizadas se entrarem em contato com "regiões especiais" contendo água, caso contrário, há o risco de contaminar não apenas a detecção de vida experimentos, mas possivelmente o próprio planeta.

É impossível esterilizar missões humanas a este nível, já que os humanos hospedam tipicamente cem trilhões de microorganismos de milhares de espécies do microbioma humano , e estes não podem ser removidos enquanto preservam a vida do ser humano. A contenção parece ser a única opção, mas é um grande desafio no caso de um pouso forçado (ou seja, um acidente). Houve vários workshops planetários sobre este assunto, mas ainda sem diretrizes finais para um caminho a seguir. Exploradores humanos também seriam vulneráveis ​​à contaminação da Terra se se tornassem portadores de microorganismos caso Marte tivesse vida.

Desafios éticos, políticos e legais

É imprevisto como o primeiro pouso humano em Marte mudará as políticas atuais em relação à exploração do espaço e ocupação de corpos celestes. No Tratado do Espaço Exterior das Nações Unidas de 1967 , foi determinado que nenhum país pode reivindicar o espaço ou seus habitantes. Uma vez que o planeta Marte oferece um ambiente desafiador e obstáculos perigosos para os humanos superarem, as leis e a cultura do planeta provavelmente serão muito diferentes daquelas da Terra. Com Elon Musk anunciando seus planos de viajar a Marte, é incerto como a dinâmica de uma empresa privada, possivelmente sendo a primeira a colocar um ser humano em Marte, se desenvolverá em escala nacional e global. A NASA teve que lidar com vários cortes no financiamento. Durante a presidência de Barack Obama , o objetivo da NASA de chegar a Marte foi deixado de lado. Em 2017, o presidente Donald Trump prometeu devolver os humanos à Lua e, eventualmente, a Marte, efetivamente tomando medidas ao aumentar o orçamento da NASA em US $ 1,1 bilhão, e principalmente se concentrar no desenvolvimento do novo Sistema de Lançamento Espacial .

Colonialismo

A colonização do espaço em geral tem sido discutida como a continuação do imperialismo e do colonialismo , especialmente em relação à tomada de decisão colonial de Marte e as razões para o trabalho colonial e a exploração da terra foram questionadas com a crítica pós - colonial . Vendo a necessidade de participação inclusiva e democrática e implementação de qualquer exploração espacial e de Marte, infraestrutura ou colonização, muitos pediram reformas sociológicas dramáticas e garantias para prevenir o racismo, sexismo e outras formas de preconceito e intolerância.

A narrativa da exploração do espaço como uma " Nova Fronteira " tem sido criticada como continuação irrefletida do colonialismo dos colonos e do destino manifesto , dando continuidade à narrativa da exploração colonial como fundamental para a assumida natureza humana .

A perspectiva predominante de colonização territorial no espaço tem sido chamada de surfacismo , especialmente comparando a defesa da colonização de Marte em oposição a Vênus .

Perigos para a gravidez

Um possível desafio ético que os viajantes espaciais podem enfrentar é o da gravidez durante a viagem. De acordo com as políticas da NASA, é proibido aos membros da tripulação praticar sexo no espaço . A NASA quer que seus tripulantes tratem uns aos outros como colegas de trabalho em um ambiente profissional. Uma mulher grávida em uma nave espacial é perigosa para todos a bordo. A mulher grávida e a criança necessitariam de nutrição adicional com as rações a bordo, bem como de tratamento e cuidados especiais. A gravidez prejudicaria os deveres e habilidades da tripulante grávida. Ainda não é totalmente conhecido como o ambiente em uma espaçonave afetaria o desenvolvimento de uma criança a bordo. Sabe-se, porém, que um feto no espaço seria mais suscetível à radiação solar, o que provavelmente teria um efeito negativo em suas células e genética. Durante uma longa viagem a Marte, é provável que os membros da nave possam se envolver em sexo devido ao seu ambiente estressante e isolado.

Advocacia

A colonização de Marte é defendida por vários grupos não governamentais por uma série de razões e com propostas variadas. Um dos grupos mais antigos é a Mars Society, que promove um programa da NASA para realizar a exploração humana de Marte e montou estações de pesquisa analógica de Marte no Canadá e nos Estados Unidos. A Mars to Stay defende a reciclagem de veículos de retorno de emergência em assentamentos permanentes assim que os exploradores iniciais determinarem que a habitação permanente é possível.

Elon Musk fundou a SpaceX com o objetivo de longo prazo de desenvolver as tecnologias que permitirão uma colônia humana autossustentável em Marte. Richard Branson , em vida, está "determinado a fazer parte do início de uma população em Marte. Acho que é absolutamente realista. Isso vai acontecer ... Acho que nos próximos 20 anos", [a partir de 2012] "vamos levar literalmente centenas de milhares de pessoas para o espaço e isso nos dará os recursos financeiros para fazer coisas ainda maiores ”.

Em junho de 2013, Buzz Aldrin , engenheiro americano e ex- astronauta , e a segunda pessoa a andar na Lua , escreveu uma opinião, publicada no The New York Times , apoiando uma missão humana a Marte e vendo a Lua "não como um destino, mas mais um ponto de partida, que coloca a humanidade em uma trajetória para se apropriar de Marte e se tornar uma espécie de dois planetas ". Em agosto de 2015, Aldrin, em associação com o Instituto de Tecnologia da Flórida , apresentou um "plano mestre", para consideração da NASA, para astronautas, com uma "viagem de serviço de dez anos", para colonizar Marte antes do ano 2040.

Em ficção

Alguns exemplos de ficção fornecem descrições detalhadas da colonização de Marte. Eles incluem:

• '' Fora '' (2020), publicado pela Netflix
• Surviving Mars (2018), desenvolvido pela Haemimont Games , publicado pela Paradox Interactive
• The Expanse (2016-2021) transmitido originalmente no Syfy , depois no Amazon Prime
• TerraGenesis (2016) desenvolvido por Edgeworks Entertainment , publicado pela Tilting Point
• The Space Between Us (filme de 2016), de Peter Chelsom
• Mars (2016) por National Geographic
• John Carter (2012), de Mark Andrews
• The Martian (2011), de Andy Weir (e o filme de 2015 , dirigido por Ridley Scott )
• Mr. Nobody (2009), de Jaco Van Dormael
• Tom e Jerry: Blast Off to Mars (2005) animado de ficção científica comédia filme de Warner Bros. Animation e Turner Entertainment
• Aria (2002–2008), de Kozue Amano
• First Landing (2002), de Robert Zubrin
• Red Faction (2001), desenvolvido pela Volition , publicado pela THQ
• Mars Diaries (2000), de Sigmund Brouwer
• Martian Gothic: Unification (2000), desenvolvido pela Creative Reality para Microsoft Windows e Coyote Developments para PlayStation , publicado pela TalonSoft para Microsoft Windows e Take-Two Interactive para PlayStation
• Mars Underground (1997), de William K. Hartmann
• Climbing Olympus (1994), de Kevin J. Anderson
• The Martian (1992) e Return to Mars (1999), de Ben Bova
• Total Recall (1990), de Paul Verhoeven
• Icehenge (1985), a trilogia de Marte ( Red Mars , Green Mars , Blue Mars , 1992–1996) e The Martians (1999), de Kim Stanley Robinson
• Man Plus (1976), de Frederik Pohl
• The Destruction of Faena (1974), de Alexander Kazantsev
• Podemos lembrar para você no atacado (1966), de Philip K. Dick
• The Sands of Mars (1951), de Arthur C. Clarke
• The Martian Chronicles (1950), de Ray Bradbury
• Planeta Vermelho (1949), de Robert A. Heinlein

Mapa interativo de Marte

Veja também

Referências

Leitura adicional

• Buzz Aldrin e Leonard David (2013). Missão a Marte: Minha Visão para Exploração Espacial . Livros da National Geographic . ISBN 978-1-4262-1017-4.( em BuzzAldrin.com )
• Robert Zubrin , The Case for Mars: The Plan to Settle the Red Planet and Why We Must , Simon & Schuster / Touchstone, 1996, ISBN  0-684-83550-9
• Frank Crossman e Robert Zubrin, editores, On to Mars: Colonizing a New World . Apogee Books Space Series, 2002, ISBN  1-896522-90-4 .
• Frank Crossman e Robert Zubrin, editores, On to Mars 2: Exploring and Settling a New World . Apogee Books Space Series, 2005, ISBN  978-1-894959-30-8 .
• Conceitos de utilização de recursos para MoonMars ; Por Iris Fleischer, Olivia Haider, Morten W. Hansen, Robert Peckyno, Daniel Rosenberg e Robert E. Guinness; 30 de setembro de 2003; IAC Bremen, 2003 (29 de setembro a 03 de outubro de 2003) e MoonMars Workshop (26 a 28 de setembro de 2003, Bremen). Acessado em 18 de janeiro de 2010
• MARTIAN OUTPOST: Os desafios de estabelecer um assentamento humano em Marte Arquivado em 3 de junho de 2016, na Wayback Machine ; por Erik Seedhouse; Praxis Publishing; 2009; ISBN  978-0-387-98190-1 . Veja também [1] , [2]
• O gelo, solo rico em minerais, poderia sustentar postos avançados humanos em Marte ; por Sharon Gaudin; 27 de junho de 2008; Serviço de notícias IDG

links externos

• Mars Society
• A Sociedade Planetária: Projeto Mars Millennium
• 4Frontiers Corporation
• The Mars Foundation
• Tornando Marte a Nova Terra - National Geographic
• Devemos colonizar Marte? - Wikidebate na Wikiversidade