Miten ruokitaan miljoonan ihmisen siirtokunta Marsissa
Kaupalliset avaruustoimijat, lähinnä SpaceX-yhtiö, kehittelevät parhaillaan sellaista avaruuslaivastoa joka pystyy kuljettamaan Marsiin merkittävän paljon ihmisiä, sekä kaikki tarvikkeet mitä tarvitaan elinkelpoisen yhdyskunnan pystyttämiseen tuolle planeetalle. Ensimmäisten kuljetuslentojen on kaavailtu alkavan jo vuoden 2025 tienoilla. Nyt olisi siis jo korkea aika selvittää, miten tuollainen siirtokunta voisi ollenkaan pärjätä uudella kotiplaneetallaan, ja miten paljon sinne pitäisi kuljettaa Maasta kaikkia välttämättömiä elintarpeita.
Ihmisten mahdollisia ylläpitosysteemeitä Marsissa on toki tutkittu jo paljonkin, ja niistä on kirjoitettu lukuisia julkaisuja. Nuo kaikki ovat kuitenkin tähdänneet jonkun pienen tutkija-astronautti-miehistön väiaikaiseen ylläpitoon pienellä tutkimusasemalla, eivätkä ne ole esittäneet mitään vakuuttavaa systeemiä pysyvän ekosysteemin pystyttämiseksi. Ehkä ekosysteemit tarvitsevatkin enemmän volyymiä, enemmän materiaalia kierrätettäväksi. SpaceX yhtiön tavoitteena on kuitenkin perustaa Marsiin kokonainen pysyvä ja mittava yhteiskunta, joka asuttaisi tavallisia kansalaisia ja kaupallisia yrityksiä (https://www.businessinsider.com/elon-musk-spacex-mars-plan-timeline-2018-10?r=US&IR=T#2028-finish-building-mars-base-alpha-10).
SpaceX yhtiö kaavailee aloittansa kuljetukset Marsiin viemällä sinne ensimmäisen 12 hengen miehistön vuonna 2025. Ensimmäiset Marsin pinnalle laskeutuneet maahanmuuttajat joutuisivat asustamaan avaruusaluksissa, mutta perustaisivat sinne ensimmäiset kiinteät asumukset vuoteen 2028 mennessä. Myöhempinä vuosina 100-200 hengen kuljetuksia lähtisi Marsiin 26 kuukauden välein, aina optimaalisen laukaisuikkunan aikana. 2030-luvun aikana Marsiin kasvaisi merkittävän kokoinen ihmisten asuttama kaupunki, kaikki rakennettuna paineistettujen kupujen alle. Paikalla oleva siirtokunta kasvaisi sekä siirtolaisuuden että syntyvyyden kautta niin, että asukkaisen määrä olisi 50 -100 vuoden kuluttua noin miljoona henkeä.
Suunnitelman visonäärin Elon Muskin mukaan ihmisten erillinen siirtokunta toisella planeetalla pelastaisi lajimme, jos olot Maassa käyvät elinkelvottomiksi. Toinen, ja varmastikin tärkeämpi lyhyen aikavälin tavoite on uuden talouskasvun ja markkina-alueen luominen: Elon Musk sanoo: ”… siellä avautuvat räjähdysmäiset kaupallisen yrittämisen mahdollisuudet”. Paikallinen talous ja kaupankäynti olisivat kasvua ja rakentamista ajava tekijä paikallisesti Marsissa, samoin kuin Mars-ohjelma olisi täällä Maassa.
Tuo kaupallinen visio ja sen lentosuunnitelmat ovat siis monia kertaluokkia suuremmat kuin mitä valtiolliset avaruusohjelmat kaavailevat. Näin maallikon mielestä ne ovat megalomaanisen suuruudenhullut, ja lähempänä fiktiota kuin todellisuutta. Kuitenkin, näiden suunnitelmien toteutuskelpoisuutta pohditaan myös oikein käytännön ratkaisujen tasolla: Silmiini sattui kiintoisa artikkeli nimeltä ”Feeding One Million People on Mars”, kirjoittajina Kevin M. Cannon ja Daniel T. Britt (https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/space.2019.0018).
Kirjoittajat pohtivat ja laskeskelevat miten olisi mahdollista pystyttää Marsiin sellainen elintarviketuotanto, joka pitäisi yllä tuollaisen määrän ihmisiä.
Heidän mielestään Marsissa löytyy useimmat perusmateriaalit mitä elämiseen tarvitaan. Siellä on saatavana energiaa sekä auringonvalosta että ydinvoimasta, vettä on saatavana pinnan alaisista jäätiköistä ja vesialtaista sekä kidevedellisistä mineraaleista, happea taas voi erottaa sekä ilmakehän hiilidioksidista että maaperän vedestä. Marsin maaperä taas toimisi rakennusmateriaalina kaikkiin kiinteisiin rakenteisiin, samoin useimmat kasvien tarvitsemat ravinteet saataisiin maaperästä. Ravinnebudjettiin jouduttaisiin kuitenkin tuomaan Maasta ainakin typpeä.
Artikkelissa jää kuitenkin kovin vähälle huomiolle kaikki se tekninen vaikeus mitä näiden resurssien käyttöön liittyy: Esimerkiksi sekä vesi että maaperä ovat niin suolaisia, että molemmat tarvitsevat merkittävän puhdistusprosessin ennenkuin ne kelpaavat kasvualustaksi kasveille tai eläimille. Hiilidioksidin osapaine ilmakehässä on hyvin alhainen, ja samalla tavalla sen sisältämän hapen määrä on pieni; myös hapen tekninen erottaminen hiilidioksidista tarvitsee runsaasti energiaa (hiilen pelkistämisreaktio). Kallisarvoiset hiilidioksidi ja vesi onkin parasta kierrättää kasvien fotosynteesin kautta. Tämän tuotteena vedestä saadaan vapautettua happea, ja hiilidioksidi saadaan sidottua erilaisiin yhdisteisiin, jotka taas kelpaavat ruuaksi.
Fotosynteesin haasteena on taas se, että kasvit tarvitsevat lähes yhtä hyvät paineistetut ja lämmitetyt olosuhteet kuin ihmisetkin. Marsin pinnalle tuleva auringonvalo ei oikein riitä pitämään yllä kasvien tehokasta kasvua, varsinkaan paksujen suojakupujen alla, ja kasvituotanto olisikin parasta tehdä keinovalossa pinnanalaisissa paineistetuissa ja ilmatiiviissä tunneleissa. Keinovalaistus – kuten kaikki muukin siirtokunnan ylläpito – taas vaatii paljon energiaa, jota jouduttaisiin tuottamaan lähinnä ydinvoiman avulla. Kirjoittajien näkemys on että ydinenergiaan tarvittu uraani kuljetetaan Maasta, mikä lienee mahdollista rahtialusten kuljetuskapasiteetin puitteissa. Kuitenkin uraanin käyttö ydinpolttoaineena edellyttää myös mittavia reaktoreita ja ydinvoimala-teknologiaa, joita ei missään tapauksessa ole mahdollista työstää ja valmistaa paikan päällä, Marsin maaperän mineraaleista. Koko yhteiskunnan perusteiden ja tuotantolaitosten pystyttäminen nojautuu voimakkaasti valmiin teknologian kuljettamiseen Maasta.
Siirtokunnan alkuvuosina suuri osa sen tarvitsemasta ravinnosta jouduttaisiin kuljettamaan Maasta. Kuitenkin Marsiin pitää ajan mittaan pystyttää sellaiset rakenteet ja laitokset, jotka tuottavat riittävästi ruokaa ja happea koko väestön päivittäisiin tarpeisiin. Paikallinen tuotanto perustuisi erilaisiin kasvilajeihin jotka tuottavat tehokkaasti monipuolisia kasvituotteita. Hiilihydraattien lähteinä toimisivat lähinnä maissi, vehnä ja bataatti; soija ja muut pavut sekä määpähkinät tuottaisivat proteiineja ja öljyjä, ja porkkana, salaatti ja kaalit toimisivat erilaisten vitamiinien lähteinä. Kasvien ravintoarvoja ja sopeutumista paikallisiin viljelyoloihin voisi parantaa geenimuuntelun avulla. Eläinperäisiä tuotteita ruokavalioon saataisiin pienimittaisten eläintuotteiden aulla, eli hyönteisillä ja liha- tai kalasoluviljelmillä.
Siirtokunnan pitäisi siis tulla itsenäiseksi ravinnon tuotannon suhteen. Perustuotannon pitäisi tapahtua pitkälti automaattisesti, ja paikalliset yritykset kehittäisivät nopeasti uusia prosessointi- ja tuotantomuotoja joista kehittyisi vilkas talouselämä. Yritykset kehittäisivät perustuotteista kaikenlaisia maittavia ruokatuotteita, ja pian olisi tarjolla jo mittava valikoima elintarvikkeita. Paikalliset ravitsemusliikkeet tarjoaisivat paikallisia herkkuja sekä ”pizzaa ja olutta”, kuten Maassakin.
Cannon ja Britt esittävät mallin jonka mukaan ruantuotanto olisi hoidettavissa paikan päällä. Laskelma perustuu siihen, että kukin henkilö kuluttaa päivässä energiaa noin 2000 kcal verran. Ravinnon pitää olla riittävän monipuolista, ja lasketussa mallissa se koostuisi 40% hiilihydraateista, 30% proteiinista ja 30% öljyistä. Päivittäinen 934 g (onpa tarkka!) ruokamäärä sisältäisi 3 osaa kasvituotteita, 3 osaa liha- tai kalasolutuotteita ja 1 osan hyönteistuotteita.
Kasvintuotannon kapasiteetti on tässä mallisssa laskettu Maassa pelloilla saavutettujen maksimisatojen mukaan. Edellä mainitun ravintomäärän tuottamiseen tällaisilla satotasoilla tarvittaisiin tuotantoalaa yhteensä 46 neliömetriä henkeä kohti, eli miljoonan henkilön siirtokunnalle yhteensä 46 miljoonaa neliömetriä. Tämä on noin 50 neliökilometrin kokoista hallia, joiden ala on kokonaan viljeltynä, ilman merkittäviä hoito- tai huoltokäytäviä. Jos tuotanto tapahtuisi noin 4 metrin levyisissä tuotantotunneleissa, näitä tarvittaisiin yhteensä noin 4500 km pituudelta.
Tuolla tavalla hypoteettisesti laskettuna, optimaalisten satotasojen perusteella, tuo suunnitelma näyttää jopa jollakin tavalla mahdolliselle. Kuitenkin se lienee pelkkää teoriaa, joka ei siirry helposti käytännön tasolle. Tuollaisen siirtokunnan perustaminen vaatisi ensinnäkin valtavia investointeja täällä Maassa. Se ilmeisesti lisäisi merkittävästi kaupallisia mahdollisuuksia, tuotekehittelyä, tilauksia ja tuotantomääriä – ja käyttäisi valtavan paljon energiaa. Näillä panostuksilla tuo prosessi olisi kiihdyttämässä Maa-planeetan suistumista ilmastokatastrofiin— ehkä jopa niin, että sen seurauksena mantereet täällä olisivat jäämässä nousevan merenpinnan alle, ja ihmisten viimeinen vaihtoehto olisikin sitten pelastautua toiselle planeetalle.
Myöskään Marsiin asettautuminen ei todennäköisesti onnistuisi aivan tuon laskennallisen mallin mukaisesti. Niissä oloissa saavutetut kasvien satotasot ei välttämättä tule lähellekään samaa kuin mitä Maassa saavutetaan; ainakin viljelytekniikka suljetuissa oloissa tulisi olemaan aika vaativaa sekä kosteuden, kaasujenvaihdon, pölytyksen ja kasvinsuojelun osalta. Niissä oloissa tarvittaisiin uusia lajikkeita, joiden jalostaminen vie vuosikymmeniä. Alkuperäisten viljelmien geneettinen vaihtelu olisi minimaalisen pieni, joka tekisi viljelmät hyvin alttiiksi kaikenlaisille vastoinkäymisille.
Entä, miten ihmiset kestäisivät suljettua olotilaansa? Sairastuisivatko ahtaan paikan kammoisuuteen? Miten he kestäsivät sitä, että heidän yhteiskuntansa rakenteet ja olemassaolonsa ovat teknisesti niin haavoittuvaiset?
Tuollaisessa täysin karussa ympäristössä kestävää ja mielekästä elämäntapaa edustaisi vain sellainen, hyvin pitkään sopeutumiseen perustuva kulttuuri, jota täällä Maa-planeetalla noudattavat jotkut aavikkoseutujen paimentolaiset. Nämä pystyvät sopeutumaan vähään veden käyttöön, savimajoissa asumiseen ja hyvin yksinkertaiseen elämäntapaan. Marsiin kaavailtu yhteisö ja elämäntapa taas perustuisi samanlaiseen kerskakulutukseen kuin mihin me länsi-ihmiset olemme tottuneet täällä Maassa. Tuon elämäntavan kestämättömyys varmaankin aiheuttaisi jonkinlaisen ekologisen ja psykologisen uhkan myös Marsissa.
Entä biologisen supeutumisen ongelma: miten ihmisten fysiologia, tai lasten kehitysbiologia kestäisi Marsin matalaa painovoimaa?
Sitten vielä yksi kysymys mietittäväksi: miten näiden Mars-suunnitelmien kehitteleminen ja keskusteleminen vaikuttaa siihen, mitä me ihmiskuntana ymmärrämme tulevaisuuden ratkaisuiksi. Onko niin, että kun näitä riittävästi pohditaan, ne alkavat toteuttaa itseään ihan vain siksi, että niitä on jo niin paljon mietitty. Siitä huolimatta että ne eivät ole mitenkään erityisen mielekkäitä. Mielekkäämpää olisi miettiä sitä, miten me selviämme tällä planeetalla. Sitten taas nämä ajatukset alkaisivat toteuttaa itseään.
Itseasiassa, jos ihmiset pitäytyisivät juuri tuollaiseen Mars-ruokavalioon ja rajoittaisivat liikkumisensa pelkästään oman talon tai ainakin oman kaupungin sisälle, tämä saattaisi hyvinkin auttaa oman planeettamme ilmastokriisissä.
Siis, unohtakaa kokonaan tuo Marsiin meno. Alkakaa miettiä miten eläisimme täällä niin kuin Marsissa.
Minulle tulee kaksijakoinen olo kun näitä Mars-suunnitelmia esitetään. Kyllä, kannatan ihmisten levittäytymistä aurinkokuntaan ja pidän sitä todennäköisenä seuraavien muutaman sadan vuoden aikana Mutta ei, en kannata Marsia kohteeksi, koska siellä on väärä painovoima. Minusta on nimittäin todennäköistä että Marsin painovoimassa kasvaneet lapset (jos ylipäätään terveitä) olisivat liian heiveröisiä pystyäkseen muuttamaan aikuisina Maahan tai muuhun 1g-ympäristöön, vaikka haluaisivat. Minulle yksi tinkimätön reunaehto aurinkokunnan asuttamisessa on vapaus. Ei saa olla niin että siirtokuntaan voi vain muuttaa mutta ei tulla pois. Sama pätee visioihin Venuksen ilmakehässä leijuvista ilmapallosiirtokunnista, sieltäkään ei pääsisi käytännössä pois koska nousuun tarvittaisiin yhtä iso kantoraketti kuin Maasta lähdettäessä vaikka menomatkalla riittää lämpökilpi.
Minusta mikään muu taivaankappale kuin Maa ei sovellu ihmiselle asuinpaikaksi. Kuussa ja Marsissa on liian pieni painovoima. Venuksen painovoima olisi sopiva, mutta planeetan 2 kuukautta pitkä yö on ikävä juttu, vaikka planeetta jollain keinolla (en tiedä millä) onnistuttaisiinkin maankaltaistamaan. Ja joka tapauksessa maankaltaistamiseen kuluisi pitkä aika, koska suuret massat eivät jäähdy nopeasti, vaikka säteilytasetta muutettaisiinkin. Eksoplaneetat ovat puolestaan liian kaukana.
Silti pidän levittäytyistä aurinkokuntaan todennäköisenä. Asuttaminen ei tapahdu planeettojen pinnalle, vaan Kuun ja asteroidien materiaaleista rakennettaviin pyöriviin keinotekoisiin sylinterimäisiin asumuksiin, joissa on 1g keinopainovoima. Kuusta materiaa voidaan nostaa lingolla, kuten Baker ja Zubrin osoittivat 29 vuotta sitten. Sylinteriasumusten idean esitti ensimmäisenä Princetonin yliopiston professori Gerard O’Neill 1970-luvulla. Ideassa oli alunperin muutamia heikkoja kohtia, mutta niitä on myöhemmin onnistuneesti paikattu.
Kyllä näin lienee: sellaisen ihan ihmisen tekemän aseman voisi rakentaa paremmin juuri sellaiseksi mitä kelpaisi ihmisen (maan kaltaiseksi) asuinsijaksi.
Mutta noissa härveleissä tulee vastaa toisen tason ongelma: tuonkin asuinpaikan pitäisi olla omavarainen ruuan tuotannon suhteen. Kuten tuo Mars-laskelma osoittaa, siihen tarvittaisiin optimi-viljelyoloissa n. 50 neliömetriä viljelytilaa / henkilö — ja lisäksi merkittävän paljon alaa/laitteita niille prosesseille joilla orgaaninen jäte kierrätetään takaisin vedeksi ja hiilidioksidiksi. Lisäksi tarvitaan merkittääävästi alaa ja resursseja elintarvikkeiden prosessointii — kuten kaikkeen muuhunkin kulutustarvikkeiden tuottamiseen: tarvitaanhan sitä kaikenlaista, papereita, vaatteita, pesuaineita, harrastusjuttuja, … Ihmisen eläminen tarvii paljon tilaa, raaka-aineita, tuotantolaitoksia ja energiaa…
Omavaraisuus toki on edellytys, ja minusta tuo 50 neliömetriäkin kuulostaa aika pieneltä, itse olen ajatellut että 2000 neliömetriä olisi sellainen joka antaa ruoan suurella varmuuskertoimella ja tarjoaa lisäksi mukavan puistomaisen elinympäristön jossa ei tunne oloaan ahtaaksi. Se vastaa Hollannin keskimääräistä väentiheyttä.
Mitä tulee väkimäärään, ajattelen että muutama sata riittäisi silloin jos asumus on Maa-Kuu -systeemissä jolloin matka-aika Maahan on muutamia vuorokausia. Jos asumus on jossain kaukana asteroidivyöhykkeellä tai vaikka Marsin kiertoradalla (Phobos ja Deimoshan ovat asteroidien kaltaisia potentiaalisia raaka-ainelähteitä myös) jolloin matka-aika on suuruusluokkaa puoli vuotta tai vuosi, silloin ajattelen että väkeä saisi olla mielellään vähintään joitakin kymmeniä tuhansia jotta mm. erikoissairaanhoito olisi mahdollista tehdä kunnolla. Miljoonaväestölle en toisaalta näe erityistä tarvetta, vaikkakin ”the more the merrier” varmaan pätee…
Tuo näyttäisikin jo aika ylelliselle asuinympäristölle. Ja parempi sijainti tietysti on lähempänä Maa-Kuu systeemiä, niin ettei joudu liian kauas auringostakaan, kylmään ja pimeään.
Mun mielestä sen on oltava ylellinen jotta se houkuttelisi ihmisiä. Tuosta 2000 m^2:stä voidaan toki keskustella, ehkä tuhat neliötä tai ehkä jopa 500 riittäisi … Joka tapauksessa rahoittajien – eli niiden rikkaiden jotka siellä tulisivat asumaan – on koettava että ympäristö on parempi heille ja heidän perheilleen kuin Maa. Tämä on vaatimus, koska ilman rahoitusta mikään hanke ei voi toteutua. He eivät mene sinne kitumaan, vaan voimaan hyvin.
Ero ahtaan ja ylellisen asumisen välillä ei ole loppujen lopuksi kovin suuri. Esimerkiksi ero 500 ja 2000 neliömetrin välillä on vain kerroin 4. Koska asumus pitää joka tapauksessa rakentaa robottien avulla Maan ulkopuolsista raaka-aineista, ei ole ennakolta selvää että kustannusten kipupiste olisi juuri tuon kertoimen 4 alueella eikä aikaisemmin tai paljon myöhemmin.
Yksi neliömetri asumusta painaa karkeasti 10 tonnia, mikä tulee säteilysuojavaatimuksesta. Esimerkiksi 1000 m^2/henkilö tiheydellä yhden henkilön majoittaminen vaatii siis 10000 tonnia massaa. Se on paljon, mutta olen arvioinut että esimerkiksi Zubrinin kuulinko tehojärjestelmineen voisi lingota elinaikanaan (jos sen oletetaan olevan esimerkiksi 30 vuotta) luokkaa 10000 kertaa oman massansa verran Kuun kiviä ylös. Yhden tonnin laukaiseminen ylös Muskin uusilla raketeilla puolestaan maksaa lähitulevaisuudessa ehkä vain suuruusluokkaa miljoonan. Maailmassa on paljon ihmisiä joiden korvissa muutama miljoona per asukas kuulostaisi halvalta.
No, tuo oli nopea heitto. En väitä että koko kokonaisuutta voisi tuohon hintaan toteuttaa ainakaan kovin nopeasti.
Niin, ei se kustannus varmasti rajoitu pelkästään tuohon tavaran nostamiseen kiertoradalle — sillä tuotekehittely, teknologia, työstäminen, rakentaminen avaruusolosuhteisiin on jotakin ihan muuta kuin maassa. Mutta niin kait onkin että tämä loputtoman talouskasvun ylläpito edellyttää että koko ajan tehdään uusia asioita.
Mutta onko meillä ”maalaisilla” varaa tällaiseen löytöretkeilyyn??
Tätä ”onko varaa” kysymystä pohdittaessa on ehkä hyödyllistä jakaa resurssien tarve kahteen osaan: ihmistyöhön ja raaka-aineisiin/energiaan. Esimerkiksi maailmassa on paljon työttömiä insinöörejä jotka voisivat istua katukahvilassa ja suunnitella verkostoituneesti keskenään läppäreillään avaruusasumuksia.
Tuo suuren ihmisryhmän suunnittelutyö liittyykin siihen mitä sanoin jo tuossa blogin lopussa: kun joakin riittävän paljon suunnitellaan, mietitään ja puhutaan, se varmaan jo aika pitkälle edesauttaa kyseisen asian toteutumista. Vähän sama juttu kuin se että tiedotuksella on valtava valta vaikuttaa ihmisten mieliin, muokata yleistä mielipidettä – ja sitä kautta vaikuttaa asioiden tapahtumiseen, ja kehityksen suuntaan.
Näettekö että Solar Foodsin kehittelemä soleiini-proteiini voisi olla ratkaisu siirtokuntien ruokkimiseen?
No vois ehkä olla. Mutta mikähön lie tuon prosessissa käytetyn bakteerin laji ja metabolia??
Näistä prosessin yksityiskohdissa on ollut salamyhkäisyyttä, mutta sellaisen arvion olen kuullut että 40 litran kokoinen laitteisto pystyisi tuottamaan tarpeeksi soleiinia kahdeksan henkilön kokoisen miehistön ruokkimiseen.
Olis kyllä helpompi pysyä kärryillä jos olisi tiedossa ko. bakteerin nimi, ja metabolia, ja sen energiaähde….
Kaikki elävä Maan päällä muodostaa monimutkaisen biosfäärin. Tällaisesta järjestelmästä ei voi eristää pientä osaa, joka olisi niin täydellinen, että se toimisi suljetussa tilassa pitkiä aikoja. Sen osoitti Arizonassa 1991-1992 suoritettu Biosphere 2 –kokeilu yli hehtaarin suuruisessa suljetussa lasipyramidissa.
Ensimmäisen vuoden puolessa välissä hapen määrä laski noin neljässä kilometrissä vallitsevalle tasolle. Erilaiset biotoopit muuttuivat ja osa katosi kokonaan. Eipä ihme, että kahdeksanhenkinen koeryhmä jakautui kahteen eri leiriin.
Mikäli Marsissa vielä polkaistaisiin pystyyn vapaan markkinatalouden tuotanto-kulutusketju, voitontavoittelu johtaisi varmaan vähintään paikalliseen kauppasotaan. Lisäksi Marsissa ei ole fossiilisia hiilivetyjä, joihin Maan kemianteollisuus lannoite- ja lääketehtaineenkin pitkälti perustuu.
Kuka tai mikä suostuisi Marsin pysyvää asuttamista rahoittamaan? Elon Muskin taivaita hipova suunnitelma on Ihan höpöjuttu. Kunhan saisivat aikaan edes tieteellisen tutkimusretken Marsiin.
(Lainasin Biosfääri2:n tietoja Hannu Karttusen kirjasta Matkalla avaruuteen)
Olen jotakuinkin samaa mieltä kirjoittajan kanssa. Tuo aihe pääsi blogiin siksi että sitä kuitenkin paljon keskustellaan tuollaisena lähtitulevaisuuden tavoitteena. Ja kuten sanon siinä blogin lopussa, keskustelulla ja suunnittelulla voi olla sellainen riski että se on aikamoinen kannustin siihen että ihmiset oikeasti ryhtyvät toteuttamaan.
https://en.wikipedia.org/wiki/Sabatier_reaction / https://doi.org/10.1061%2F%28asce%29as.1943-5525.0000201
Tuo Sabatier-reaktio lienee merkittävässä osassa mitä tulisi energiankäyttöön Maassa.
Kun Marsin laukaisujen polttoaine (metaani-happi kuten SpaceX:llä) tuotetaan Marsissa, Maasta lähtevien rakettien polttoaine pitäisi olla Maasta, metaani ehkä lähinnä ilmakehästä, jolloin paljolti sama teknologia olisi käytössä kummallakin planeetalla. Tai niin ainakin tässä.
SpaceX Starshipin kapasiteetiksi sanotaan n. 100 henkilöä, mutta laitetaan nyt näin pitkällä välillä 32. Kilogramman valmistetta siis sai 17:a kilowattitunnilla. Tälle yhdelle ryhmälle tarvitaan polttoainetta 2 200 tonnia. Jos kyydin tarvitsijoita on 800 000, tarvitaan reaktioon energiaa 16800 * 2 200 000 * (800 000 / 32) = 920 terawattituntia.
Tai vähän yli 1 gigawatin jatkuva teho sadan vuoden ajan. Jos tuon sitten jakaa vielä henkilöä kohti, saadaan n. 1300 W.
… vaikea edes kuvitella noita energian käyttömääriä. Vertaapas tuota energian kulutusta johonkin mitä maan päällä menee…
Suomessa sähkönkulutus per henkilö vuonna 2014 oli 1700 W (tai ainakin jos googlaa suomen sähkönkulutus niin tuollainen luku pompsahtaa esiin, tai siis se pitää muuttaa ensin kilowattitunneista vuodessa wateiksi). Samoissa teholuvuissa siis liikutaan kuin maankin päällä, per henkilö.
… tuossa luvussa kuitenkin mukana vain matkutamiseen laskettu energian kulutus, ei paikan päällä tapahtuvaa kulutusta. Mutta tietenkin hyvä nähdä tuo mittaluokka.
Marsista kiinnostuneet voisivat miettiä olisiko olemassa jokin treenausmenteelmä jolla tuki- ja liikuntaelimistö kehittyisi siedettävän normaaliksi. Esimerkiksi jos työtilat olisivat monikerroksiset (nehän on kai joka tapauksessa louhittu pinnan alle) ja ylöspäin kiivettäisiin aina portaita ja alas tultaisiin liukumäkeä tai palokuntapylvästä. Vaatteet voisivat olla painavia, pään päällä voisi kantaa jotain raskasta datakypärää jotta niskalihakset saisivat saman rasituksen kuin 1g:ssä. Uinti voisi olla suositeltava vapaa-ajanharrastus. Jalassa voisi olla magneettikengät jotka tarraavat alustaan. Kuitenkaan tällaiset temput eivät vaikuta kaikkiin elintoimintoihin, esimerkiksi verenpaineeseen. Ja olisiko Marsissa kasvanut ja kaikki treenit tunnollisesti tehnyt tenava sen huonompi liikkumaan kuin sohvaperunajenkki joka kulkee kaikki välimatkat autolla.
Kun en ole lääkäri enkä fysioterapeutti, en ole oikea henkilö vastaamaan näihin kysymyksiin. Fyysikkona pystyy sanomaan vain että jos painovoima on kolmasosa, silloin tarvittava lihasvoimakin on kolmasosa, poislukien treenit ja tekniset temput. Ja toisinpäin ajateltuna, jos yhtäkkiä painaisin kolme kertaa enmemän kuin nyt eli 90 kg sijasta 270 kg, en veikkaisi pääseväni sängystä pahemmin ylös.
Jännää pohdintaa. Siis ulkoisesti elämää voisi tehdä raskaammaksi noilla ylimääräisillä painoilla, joten lihakset voisivat saada jumppaa. Mutta sisäiset paineet pysyisivät kuitenkin matalina: verenkiero ja sydän ei saisi tarvitsemaansa rasitusta, luukato söisi luumassaa. Ihmisen selkäranka kasvaisi pidemmäksi ja nivelvälit löysemmiksi – maahan ei siis olisi enää paluuta. Näinhän tapahtuu ainakin Maan kiertoradalla mikrogravitaatiossa. Aikuiset sopeutuvat noihin muutoksiin, mutta mitenhän nämä olosuhteet vaikuttasikaan lasten kehitykseen. Tai ihmisen vanhenemiseen?
Pyörivässä sylinteriasumuksessa sisäosissa on tarjolla redusoitua painovoimaa. Liikuntarajoitteiset vanhukset voisivat jatkaa siellä kävelemistä sitten kun se ei 1g:ssä enää onnistu. Ehkä heitä voivat hoitaa Marsista emigroituneet sairaanhoito-oppilaat, joiden pitää puolestaan hitaasti totutella kohti 1g-tasoa
Ehkä jossain kaukaisessa tulevaisuudessa, sitten kun paljon suurempi määrä ihmisiä elää avaruusasumuksissa kuin Maassa ja Maahan ei juuri enää muuteta takiasin, aurinkokunnan keinopainovoimastandardia pienennetään asteittain.
Elon Muskin tiedotustilaisuus https://www.youtube.com/watch?v=sOpMrVnjYeY . Hänen visionsa on laukaisukapasiteetin tuhatkertaistaminen lähivuosina jopa miljoonaan tonniin vuodessa. Tämä on tähän asti vaikuttavin esitys mitä on Muskilta nähnyt. Siellä on paljon originaalia ajatusta takana. Marsin elämästä hän nostaa esiin sen että pinnalla UV-säteilyn ja matalan lämpötilan kombinaatio on elämälle todennäköisesti mahdoton, vaikka kumpaakin erikseen se saattaa oppia sietämään (koska UV vahingoittaa molekyylejä ja korjausprosessit ovat hitaita jos lämpötila on matala). En ollut itse tullut tuota(kaan) ajatelleeksi, ja olen vaikuttunut siitä että Musk on henkilö jolta sen ensimmäisenä kuulen. Ruostumaton teräs uudelleenkäytetävän raketin materiaalina kuulostaa olevan nerokas ja halpa ratkaisu. Sitäkään en muista aiemmin kenenkään esittäneen.
HUH sentään. Hulluiksikin näitä suunnitelmia voisi luulla, mutta voihan ne silti tapahtua…
Ilmeisesti Muskin tavoitteena on tilanne jossa kilohinta spacex:lle on hyvin matala, ehkä 100 dollaria per kilo tai jopa alle. Päättelen tämän mm. siitä että hän miettii polttoaineen hintaa ja sen tekemistä uusiutuvasti aurinkopaneeleilla. Asiakkaille he sen sijaan panevat hinnan joka on vähän halvempi kuin halvimmalla kilpailijalla ja sillä tavalla saada lähes koko laukaisumarkkina itselle. Koska satelliittien laukaisut eivät tuhatkertaistu nopeasti, heille jää paljon kapasiteettia laukaista omia juttujaan Kuuhun ja Marsiin. Kysymys johon en tiedä vastausta on että kuinka paljon spacex:n pyörittäminen maksaa: riittääkö olemassaoleva laukaisumarkkina firman pyörittämiseen vai nojaako strategia laukaisumarkkinan merkittävään kasvuun.
Joka tapauksessa nyt olisi aika meidän muiden miettiä mitä järkevää uudella halvalla laukaisukapasiteetilla voisi tehdä. Esimerkiksi jos SpaceX lentää Kuun napa-alueen kraatteriin ja vie sinne 100 tonnia hyötykuormaa, siihen mahtuu paljon kaivostoimintalaitteistoa. Mutta pulmana on mistä saadaan sähköteho. Aurinkoenergiaa saisi kraatterin reunoilla olevilta asemilta jotka lähettävät sen laserilla kraatterissa oleville laitteille. Mutta tämä on vaikeaa jos tehdään vain yksi laskeutuminen kraatteriin: kraatterin reunat ovat niin jyrkkiä että sieltä on vaikea kiivetä ylös enkä keksi mistä sähköteho kiipeämisen aikana voisi tulla. Ydinreaktori on toinen mahdollisuus. Se mahtuisi varmaan massamielessä 100 tonnin kuormaan, mutta pelkään että lupa-asiat veisivät paljon aikaa. Yksi mahdollisuus voisi olla laskeutua leveyspiirille 70, esimerkiksi. Siellä aurinko paistaa matalalta joten aurinkopaneelit toimivat, mutta kallioiden ja kivien pysyvästi varjossa olevalla navanpuolella saattaisi olla vesijäätä. Ei kuitenkaan ehkä niin rikkaana esiintymänä kuin napa-alueen kraattereissa.