เราจะตั้งรกรากของปรอทได้อย่างไร

ยินดีต้อนรับกลับมาเป็นคนแรกในซีรี่ส์ของเราเกี่ยวกับการตั้งอาณานิคมของระบบสุริยะ! ก่อนอื่นเรามาดูสถานที่ร้อนแรงที่อยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์ - ดาวพุธ!

มนุษยชาติใฝ่ฝันที่จะสร้างตัวเองบนโลกอื่นก่อนที่เราจะเริ่มสู่อวกาศ เราได้พูดคุยเกี่ยวกับการตั้งอาณานิคมดวงจันทร์ดาวอังคารและแม้กระทั่งสร้างตัวเราบนดาวเคราะห์นอกระบบในระบบดาวที่ห่างไกล แต่แล้วดาวเคราะห์ดวงอื่นในสวนหลังบ้านของเราล่ะ? เมื่อพูดถึงระบบสุริยะมีอสังหาริมทรัพย์ที่อาจเกิดขึ้นมากมายที่เราไม่ได้พิจารณา

พิจารณา Mercury ด้วย ในขณะที่คนส่วนใหญ่จะไม่สงสัยดาวเคราะห์ดวงที่ใกล้เคียงที่สุดกับดวงอาทิตย์ของเรานั้นเป็นผู้สมัครที่มีศักยภาพสำหรับการตั้งถิ่นฐาน ในขณะที่มันมีอุณหภูมิสูงมาก - ความโน้มถ่วงระหว่างความร้อนที่สามารถปรุงมนุษย์ให้เย็นได้ทันทีซึ่งสามารถแช่แข็งเนื้อแฟลชได้ในไม่กี่วินาที - จริง ๆ แล้วมันมีศักยภาพในการเป็นอาณานิคมเริ่มต้น

ตัวอย่างในนิยาย:

ความคิดในการตั้งอาณานิคมของดาวพุธถูกสำรวจโดยนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์เป็นเวลาเกือบหนึ่งศตวรรษ อย่างไรก็ตามมันเป็นเพียงตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 20 ที่การล่าอาณานิคมได้รับการจัดการในแบบทางวิทยาศาสตร์ ตัวอย่างที่รู้จักกันเร็วที่สุดบางส่วนของเรื่องนี้รวมถึงเรื่องสั้นของ Leigh Brackett และ Isaac Asimov ในช่วงทศวรรษที่ 1940 และ 50

ในการทำงานของอดีตดาวพุธเป็นดาวเคราะห์ที่ถูกล็อคไว้ด้านบน (ซึ่งเป็นสิ่งที่นักดาราศาสตร์เชื่อในเวลานั้น) ซึ่งมี "Twilight Belt" ซึ่งมีลักษณะเป็นพายุโซนร้อนความร้อนและพายุสุริยะ งานเริ่มแรกของ Asimov บางเรื่องรวมเรื่องสั้นที่มีการตั้งค่า Mercury ที่ถูกล็อคในทำนองเดียวกันหรือตัวละครนั้นมาจากอาณานิคมที่ตั้งอยู่บนดาวเคราะห์

สิ่งเหล่านี้รวมถึง "Runaround" (เขียนในปี 2485 และรวมอยู่ในภายหลัง ฉันหุ่นยนต์) ซึ่งมุ่งเน้นไปที่หุ่นยนต์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อรับมือกับการแผ่รังสีที่รุนแรงของปรอท ในเรื่องราวการฆาตกรรมลึกลับของ Asimov“ The Dying Night” (1956) - ซึ่งผู้ต้องสงสัยทั้งสามได้รับการยกย่องจากดาวพุธดวงจันทร์และเซเรส - เงื่อนไขของแต่ละสถานที่เป็นกุญแจสำคัญในการค้นหาว่าใครเป็นฆาตกร

ในปี 1946 เรย์แบรดบูรี่ตีพิมพ์“ Frost and Fire” เรื่องสั้นที่เกิดขึ้นบนดาวเคราะห์ดวงหนึ่งที่อธิบายว่าอยู่ถัดจากดวงอาทิตย์ เงื่อนไขบนโลกนี้หมายถึง Mercury ที่ซึ่งวันนั้นร้อนจัดมากคืนที่หนาวจัดและมนุษย์มีชีวิตอยู่เพียงแปดวัน Arthur C. Clarke หมู่เกาะในท้องฟ้า (1952) มีคำอธิบายของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่กับสิ่งที่เชื่อในเวลาที่ด้านมืดถาวรของดาวพุธและเข้าเยี่ยมชมดินแดนสนธยาเป็นครั้งคราว

ในนวนิยายของเขาในภายหลัง นัดพบกับพระราม (1973), Clarke อธิบายระบบสุริยะอาณานิคมซึ่งรวมถึง Hermians ซึ่งเป็นสาขาของมนุษยชาติที่ทรุดโทรมที่อาศัยอยู่บนดาวพุธและเจริญเติบโตจากการส่งออกโลหะและพลังงาน การตั้งค่าเดียวกันและอัตลักษณ์ของดาวเคราะห์นั้นถูกใช้ในนวนิยายของเขาในปี 1976 จักรวรรดิโลก

ในนวนิยายของ Kurt Vonnegut ไซเรนแห่งไททัน (2502) ส่วนหนึ่งของเรื่องนี้ตั้งอยู่ในถ้ำที่ตั้งอยู่บนด้านมืดของดาวเคราะห์ เรื่องสั้นของ Larry Niven“ สถานที่ที่หนาวที่สุด” (1964) ยั่วผู้อ่านโดยนำเสนอโลกที่ถูกกล่าวว่าเป็นสถานที่ที่เย็นที่สุดในระบบสุริยะเพียงเพื่อแสดงให้เห็นว่ามันเป็นด้านมืดของดาวพุธ (ไม่ใช่ดาวพลูโตตามที่เป็นอยู่) สันนิษฐานว่าโดยทั่วไป)

Mercury ยังทำหน้าที่เป็นที่ตั้งในนวนิยายและเรื่องสั้นของ Kim Stanley Robinson หลายแห่ง เหล่านี้ ได้แก่ ความทรงจำแห่งความขาว (1985), บลูมาร์ส (1996) และ 2312 (2012) ซึ่งเมอร์คิวรี่เป็นบ้านของเมืองใหญ่ที่ชื่อว่าเทอร์มิเนเตอร์ เพื่อหลีกเลี่ยงการแผ่รังสีและความร้อนที่เป็นอันตรายเมืองจึงหมุนรอบเส้นศูนย์สูตรของโลกบนรางรถไฟเพื่อให้ทันกับการหมุนของดาวเคราะห์เพื่อให้มันอยู่เหนือดวงอาทิตย์

ในปี 2005 Ben Bova เผยแพร่ปรอท (ส่วนหนึ่งของเขา ทัวร์แกรนด์ series) ที่เกี่ยวข้องกับการสำรวจดาวพุธและตั้งอาณานิคมเพื่อประโยชน์ในการควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ นวนิยายของ Charles Stross ในปี 2008 ลูกของดาวเสาร์ เกี่ยวข้องกับแนวคิดที่คล้ายคลึงกับของโรบินสัน 2312, ที่เมืองที่ชื่อว่า Terminator เดินลัดเลาะไปตามพื้นผิวบนรางให้ทันกับการหมุนของดาวเคราะห์

วิธีการที่เสนอ:

มีความเป็นไปได้หลายอย่างสำหรับอาณานิคมบนดาวพุธเนื่องจากธรรมชาติของการหมุนวงโคจรองค์ประกอบและประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยา ยกตัวอย่างเช่นช่วงเวลาที่หมุนช้าของดาวพุธหมายความว่าอีกด้านหนึ่งของโลกหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์เป็นระยะเวลานาน - ถึงอุณหภูมิสูงถึง 427 ° C (800 ° F) - ในขณะที่ด้านที่หันออกไปสัมผัสกับความเย็นจัด (- 193 ° C; -315 ° F)

นอกจากนี้ระยะเวลาการโคจรรอบโลกที่รวดเร็วของ 88 วันรวมกับระยะเวลาการหมุนรอบดาวฤกษ์เป็น 58.6 วันหมายความว่ามันใช้เวลาประมาณ 176 วันในโลกที่ดวงอาทิตย์จะกลับสู่สถานที่เดียวกันบนท้องฟ้า (เช่นวันสุริยะ) โดยพื้นฐานแล้วนี่หมายความว่าหนึ่งวันบนดาวพุธจะอยู่ได้นานถึงสองปี ดังนั้นหากเมืองถูกวางไว้ด้านข้างกลางคืนและมีวงล้อหมุนดังนั้นมันจึงสามารถเคลื่อนที่ต่อไปเพื่อรออยู่ข้างหน้าของดวงอาทิตย์ผู้คนสามารถมีชีวิตอยู่ได้โดยไม่ต้องกลัวว่าจะถูกไฟไหม้

นอกจากนี้การเอียงแกนของปรอทต่ำมาก (0.034 °) หมายความว่าบริเวณขั้วของมันถูกแรเงาและเย็นพอที่จะบรรจุน้ำแข็งได้ ในพื้นที่ภาคเหนือมีหลุมอุกกาบาตจำนวนหนึ่งถูกตรวจพบโดยผู้ส่งสารของนาซ่าในปี 2555 ซึ่งยืนยันการมีอยู่ของน้ำแข็งในน้ำและโมเลกุลอินทรีย์ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าขั้วโลกใต้ของดาวพุธอาจมีน้ำแข็งและอ้างว่ามีน้ำแข็งประมาณ 100,000 ล้านถึง 1 ล้านล้านตันที่ขั้วโลกทั้งสองซึ่งอาจมีความหนาถึง 20 เมตร

ในภูมิภาคเหล่านี้อาณานิคมสามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้กระบวนการที่เรียกว่า "paraterraforming" - แนวคิดที่คิดค้นโดยนักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ Richard Taylor ในปี 1992 ในบทความเรื่อง "Paraterraforming - The Worldhouse Concept" พื้นที่ที่ใช้งานได้ของดาวเคราะห์เพื่อสร้างบรรยากาศในตัวเอง เมื่อเวลาผ่านไปนิเวศวิทยาภายในโดมนี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้เพื่อตอบสนองความต้องการของมนุษย์

ในกรณีของเมอร์คิวรี่สิ่งนี้จะรวมถึงการปั๊มในบรรยากาศที่ระบายอากาศได้และจากนั้นละลายน้ำแข็งเพื่อสร้างไอน้ำและการชลประทานตามธรรมชาติ ในที่สุดภูมิภาคภายในโดมจะกลายเป็นที่อยู่อาศัยที่น่าอยู่พร้อมวัฏจักรของน้ำและวัฏจักรคาร์บอน อีกทางหนึ่งน้ำสามารถระเหยได้และก๊าซออกซิเจนที่สร้างขึ้นโดยอาศัยการแผ่รังสีแสงอาทิตย์ (กระบวนการที่เรียกว่าโฟโตไลซิส)

ความเป็นไปได้อีกอย่างก็คือการสร้างใต้ดิน เป็นเวลาหลายปีแล้วที่องค์การนาซ่าใช้ความคิดในการสร้างอาณานิคมในท่อลาวาใต้ดินที่มั่นคงซึ่งเป็นที่รู้กันว่ามีอยู่บนดวงจันทร์ และข้อมูลทางธรณีวิทยาที่ได้รับจากหัววัด MESSENGER ในระหว่างการบินผ่านนั้นดำเนินการระหว่างปี 2008 ถึง 2012 ทำให้เกิดการเก็งกำไรว่าท่อลาวาที่เสถียรอาจมีอยู่บนดาวพุธ

ซึ่งรวมถึงข้อมูลที่ได้จากการสำรวจ flyby of Mercury 2009 ซึ่งเปิดเผยว่าดาวเคราะห์มีความเคลื่อนไหวทางธรณีวิทยามากกว่าที่เคยคิดไว้ในอดีต นอกจากนี้ MESSENGER เริ่มค้นพบลักษณะคล้ายชีสสวิสที่แปลกตาบนพื้นผิวในปี 2554 รูเหล่านี้ซึ่งเรียกกันว่า "โพรง" อาจเป็นเครื่องบ่งชี้ว่าท่อใต้ดินมีอยู่บนปรอทเช่นกัน

โคโลนีที่สร้างขึ้นภายในท่อลาวาที่เสถียรจะได้รับการปกป้องตามธรรมชาติจากรังสีคอสมิกและสุริยจักรวาลอุณหภูมิสุดขั้วและอาจถูกกดดันให้สร้างบรรยากาศที่ระบายอากาศได้ นอกจากนี้ที่ระดับความลึกนี้ดาวพุธจะมีประสบการณ์น้อยกว่าในรูปแบบของอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงและจะอบอุ่นพอที่จะอยู่อาศัยได้

ประโยชน์ที่จะได้รับ:

ภาพรวม Mercury มีลักษณะคล้ายกับดวงจันทร์ของโลกดังนั้นจึงต้องอาศัยกลยุทธ์เดียวกันหลายประการในการสร้างฐานดวงจันทร์ นอกจากนี้ยังมีแร่ธาตุมากมายที่จะนำเสนอซึ่งสามารถช่วยย้ายมนุษยชาติไปสู่เศรษฐกิจหลังขาดแคลน เช่นเดียวกับโลกมันเป็นดาวเคราะห์ภาคพื้นดินซึ่งหมายความว่ามันประกอบด้วยหินซิลิเกตและโลหะที่มีความแตกต่างระหว่างแกนเหล็กและเปลือกซิลิเกตและแมนเทิล

อย่างไรก็ตามปรอทประกอบด้วยโลหะ 70% ในขณะที่องค์ประกอบของโลกคือโลหะ 40% ยิ่งไปกว่านั้นดาวพุธมีแกนเหล็กและนิกเกิลขนาดใหญ่โดยเฉพาะและคิดเป็น 42% ของปริมาตร จากการเปรียบเทียบบัญชีหลักของ Earth มีปริมาณเพียง 17% ของปริมาณทั้งหมด ด้วยเหตุนี้ถ้าหากมีการขุดปรอทจะสามารถผลิตแร่ธาตุได้เพียงพอสำหรับมนุษย์คนสุดท้ายโดยไม่มีกำหนด

ความใกล้ชิดกับดวงอาทิตย์ยังหมายความว่ามันสามารถควบคุมพลังงานได้อย่างมหาศาล สิ่งนี้สามารถรวบรวมได้จากแผงพลังงานแสงอาทิตย์วงโคจรซึ่งจะสามารถควบคุมพลังงานอย่างต่อเนื่องและส่งผ่านแสงไปยังพื้นผิว พลังงานนี้สามารถนำไปใช้กับดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะได้โดยใช้ชุดสถานีขนถ่ายที่อยู่ในตำแหน่ง Lagrange Points

นอกจากนี้ยังมีเรื่องของแรงโน้มถ่วงของดาวพุธซึ่งเป็น 38% เปอร์เซ็นต์ของโลกปกติ นี่เป็นสองเท่าของประสบการณ์ที่ดวงจันทร์ซึ่งหมายความว่าชาวอาณานิคมจะมีเวลาปรับตัวได้ง่ายขึ้น ในเวลาเดียวกันมันก็ยังต่ำพอที่จะนำเสนอผลประโยชน์เท่าที่การส่งออกแร่เป็นห่วงเนื่องจากเรือที่ออกจากพื้นผิวของมันจะต้องใช้พลังงานน้อยลงเพื่อให้ได้ความเร็วหลบหนี

ประการสุดท้ายคือระยะห่างจากดาวพุธ ที่ระยะทางเฉลี่ยประมาณ 93 ล้านกิโลเมตร (58 ล้านไมล์) ดาวพุธอยู่ระหว่าง 77.3 ล้านกิโลเมตร (48 ล้านไมล์) ถึง 222 ล้านกิโลเมตร (138 ล้านไมล์) จากโลก สิ่งนี้ทำให้ใกล้กว่าพื้นที่ที่เต็มไปด้วยทรัพยากรอื่น ๆ เช่นแถบดาวเคราะห์น้อย (ระยะทาง 329 - 478 ล้านกิโลเมตร) ดาวพฤหัสและระบบดวงจันทร์ (628.7 - 928 ล้านกิโลเมตร) หรือดาวเสาร์ (1.2 - 1.67 พันล้านกิโลเมตร)

นอกจากนี้เมอร์คิวรี่ยังมีข้อต่อที่ด้อยกว่าซึ่งเป็นจุดที่ใกล้กับโลกมากที่สุดทุก 116 วันซึ่งสั้นกว่าดาวศุกร์หรือดาวอังคารอย่างมีนัยสำคัญ โดยทั่วไปภารกิจที่กำหนดให้ดาวพุธสามารถส่งได้เกือบทุกสี่เดือนในขณะที่การเปิดหน้าต่างสู่ดาวศุกร์และดาวอังคารจะต้องเกิดขึ้นทุก ๆ 1.6 ปีและ 26 เดือนตามลำดับ

ในแง่ของเวลาในการเดินทางมีหลายภารกิจที่ติดตั้งกับ Mercury ซึ่งสามารถประเมิน ballpark ให้เราทราบว่าใช้เวลานานเท่าใด ตัวอย่างเช่นยานอวกาศลำแรกที่เดินทางไปยัง Mercury ซึ่งเป็นของ NASA นาวิน 10 ยานอวกาศ (ซึ่งเปิดตัวในปี 1973) ใช้เวลา 147 วันในการเดินทาง

อีกไม่นานนาซ่า ผู้สื่อสาร ยานอวกาศได้เปิดตัวเมื่อวันที่ 3 สิงหาคม 2547 เพื่อศึกษาดาวพุธในวงโคจรและทำการบินครั้งแรกในวันที่ 14 มกราคม 2551 นั่นคือทั้งหมด 1,260 วันในการเดินทางจากโลกถึงดาวพุธ เวลาในการเดินทางที่ยาวนานนั้นเกิดจากวิศวกรที่ต้องการทำการสำรวจในวงโคจรรอบโลกดังนั้นจึงจำเป็นต้องดำเนินการด้วยความเร็วที่ช้าลง

ความท้าทาย:

แน่นอนอาณานิคมบนดาวพุธจะยังคงเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ทั้งทางเศรษฐกิจและเทคโนโลยี ค่าใช้จ่ายในการก่อตั้งอาณานิคมที่ใดก็ได้บนโลกจะยิ่งใหญ่และต้องใช้วัสดุมากมายที่จะส่งจากโลกหรือขุดที่ไซต์ ไม่ว่าจะด้วยวิธีใดการดำเนินการดังกล่าวจะต้องมียานอวกาศขนาดใหญ่ที่มีความสามารถในการเดินทางในเวลาที่เหมาะสม

กองยานดังกล่าวยังไม่มีและค่าใช้จ่ายในการพัฒนา (และโครงสร้างพื้นฐานที่เกี่ยวข้องสำหรับการรับทรัพยากรและอุปกรณ์ที่จำเป็นทั้งหมดไปยังเมอร์คิวรี่) จะยิ่งใหญ่มาก การใช้หุ่นยนต์และการใช้ทรัพยากรในแหล่งกำเนิด (ISRU) จะช่วยลดค่าใช้จ่ายและลดปริมาณวัสดุที่จะต้องจัดส่ง แต่หุ่นยนต์เหล่านี้และการปฏิบัติการของพวกเขาจะต้องได้รับการปกป้องจากรังสีและเปลวสุริยะจนกว่าพวกเขาจะทำงานเสร็จ

โดยทั่วไปแล้วสถานการณ์เป็นเหมือนการพยายามสร้างที่พักพิงกลางพายุฝนฟ้าคะนอง เมื่อเสร็จสมบูรณ์คุณสามารถพักพิง แต่ในระหว่างนี้คุณมีแนวโน้มที่จะเปียกและสกปรก! และแม้กระทั่งเมื่ออาณานิคมเสร็จสมบูรณ์อาณานิคมเองก็ต้องจัดการกับอันตรายที่เกิดขึ้นจากการได้รับรังสีการบีบอัดและสุดขั้วในความร้อนและเย็น

เช่นนี้หากมีการจัดตั้งอาณานิคมขึ้นบนดาวพุธมันจะขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีเป็นอย่างมาก (ซึ่งจะต้องค่อนข้างสูงกว่า) นอกจากนี้จนกว่าจะถึงเวลาที่อาณานิคมกลายเป็นแบบพอเพียงพวกที่อาศัยอยู่ที่นั่นจะขึ้นอยู่กับการจัดส่งพัสดุที่จะต้องมาจากโลกเป็นประจำ (อีกครั้งค่าขนส่ง!)

ถึงกระนั้นเมื่อเทคโนโลยีที่จำเป็นได้รับการพัฒนาและเราสามารถหาวิธีที่ประหยัดต้นทุนในการสร้างการตั้งถิ่นฐานอย่างน้อยหนึ่งครั้งและจัดส่งไปยัง Mercury เราสามารถตั้งอาณานิคมที่จะให้พลังงานและแร่ธาตุที่ไร้ขีด จำกัด แก่เรา และเราจะมีกลุ่มเพื่อนบ้านที่รู้จักกันในนาม Hermians!

เช่นเดียวกับทุกสิ่งทุกอย่างที่เกี่ยวข้องกับการล่าอาณานิคมและการทำให้เป็นรูปเป็นร่างเมื่อเราได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นไปได้จริงคำถามที่เหลืออยู่เพียงข้อเดียวคือ“ เรายินดีจ่ายเท่าไร”

เราได้เขียนบทความที่น่าสนใจมากมายเกี่ยวกับการล่าอาณานิคมที่ Space Magazine นี่คือเหตุผลว่าทำไมจึงต้องตั้งอาณานิคมบนดวงจันทร์เป็นครั้งแรก? ตั้งอาณานิคมวีนัสกับเมืองลอยน้ำเราจะเคยตั้งรกรากบนดาวอังคารหรือไม่?

นักดาราศาสตร์ยังมีตอนที่น่าสนใจในเรื่องอีกด้วย ตรวจสอบตอนที่ 95: มนุษย์สู่ดาวอังคารตอนที่ 2 - อาณานิคมตอนที่ 115: ดวงจันทร์ตอนที่ 3 - กลับสู่ดวงจันทร์ตอนที่ 381: ดาวเคราะห์น้อยกลวงในนิยายวิทยาศาสตร์

แหล่งที่มา:

• geoscienceworld.org/content/early/2014/10/14/G35916.1.full.pdf+html?ijkey=rxQlFflgdo/rY&keytype=ref&siteid=gsgeology
• Taylor, Richard L. S. (1992) Paraterraforming - แนวคิดของโลก วารสาร British Interplanetary Society, vol. 45, ไม่ 8
• Viorel Badescu, Kris Zacny (บรรณาธิการ) ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ภายใน: พลังงานในอนาคตและทรัพยากรวัสดุ Springer, 2015
• nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2011/24oct_sleepyhollows/
• nasa.gov/centers/goddard/news/features/2010/biggest_crater.html
• nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2011/24oct_sleepyhollows/