Colonização Espacial

Colonização espacial é a hipotética habitação permanente, autônoma e sustentada de seres humanos em outros locais que não o planeta Terra.É um dos principais temas da ficção científica, assim como o objetivo a longo prazo de vários programas espaciais, como a NASA e a ESA.

Enquanto a maioria das pessoas tende a pensar em colônias humanas em Marte ou na Lua, alguns argumentam que as primeiras colônias extraterrestres serão em órbita (como na Estação Espacial Internacional). A NASA e outras agências espaciais consideram seriamente a possibilidade de uma colônia orbital. Foi determinado que a Lua e asteróides próximos contém amplos recursos para a construção de colônias. Da mesma forma, o vácuo espacial permite a captação de grandes quantidades de energia solar, sem os empecilhos refratários da atmosfera terrestre. Entusiastas da colonização espacial sustentam que nenhuma grande descoberta científica é necessária para colocar esses projetos em ação, embora um elevado dispêndio de tecnologia e engenharia seja inevitável.

Métodos

A construção de colônias no espaço irá exigir pessoal, alimentos, materiais de construção, energia, transporte, comunicação, sistemas de suporte de vida, gravidade simulada (com a utilização de dispositivos rotatórios) e proteção contra radiação. Colônias precisarão ser construídas com essas necessidades em mente.

Materiais

Colônias na Lua ou em Marte poderão utilizar materiais locais, embora a Lua seja pobre em materiais voláteis, como hidrogênio, carbono e nitrogênio, possui uma grande quantidade de oxigênio, silício e metais como ferro, alumínio e titânio. Como o transporte de materiais da Terra para a Lua seria muito dispendioso, materiais de construção deveriam vir da própria Lua ou de asteróides em órbita da Terra. Os satélites de Marte, Fobos e Deimos, também seriam fontes rentáveis de material, uma vez que sua baixa gravidade permitiria facilidade de transporte e, sendo corpos celestes mortos, não possuem uma biosfera que possa ser danificada.

Outros asteróides, como os que circundam Júpiter, são provavelmente ricos em água e materiais voláteis.

Energia

A energia solar é abundante em órbita, sendo comumente utilizada para energizar satélites artificiais. Uma vez que não existe noite no espaço, nem nuvens ou atmosfera para bloquear sua emissão, essa energia é também muito confiável. A energia solar disponível, em watts por metro quadrado, a qualquer distância, d, a partir do Sol, pode ser calculada pela fórmula matemática E=1366/d2, onde d é medido em unidades astronômicas.

Nas condições desprovidas de gravidade encontradas no espaço, a luz do sol pode ser utilizada diretamente, com o uso de grandes painéis solares feito de material metálico leve capaz de gerar milhares de graus Celsius de calor sem custo algum. A luz direta também pode incidir sobre cultivos de plantas para estimular a fotossíntese.

As estruturas utilizadas para converter a luz solar em quantidades significativas de energia deverão ser grandes. Como comparação, o consumo de energia per-capita na Terra é de cerca de 1 kWh por pessoa anualmente.

A energia poderia ser usada como moeda de troca entre colônias espaciais, talvez utilizando microondas para transportá-la da Terra à Lua.

A Lua tem noites equivalentes a duas semanas de tempo terrestre. Marte possui noites, tempestades de poeira constantes, e está mais distante do Sol que a Terra, reduzindo a energia solar disponível para esses corpos por um fator de 1/2-1/3 aproximadamente. Essas condições tornam a energia nuclear uma opção mais atrativa para essas colônias.

Uma dificuldade tanto para energia solar quanto para energia nuclear em ambientes desprovidos de ar como a Lua ou o espaço (e mesmo Marte, devido a sua atmosfera fina) é a dispersão do calor gerado. O calor, contudo, poderia ser usado para derreter o gelo nos pólos de Marte, gerando água.

Transporte

Acesso ao espaço

O acesso à órbita terrestre é um fator limitante para os projetos espaciais. Atualmente, o custo para se lançar um foguete em órbita é proibitivo - US$5.000,00 a US$30.000,00 por quilo de material transportado da superfície da Terra até a órbita geoestacionária. Se a colonização espacial for pretendida, veículos de lançamento melhores e mais baratos precisarão ser desenvolvidos, assim como alguma forma de evitar o dano ecológico causado à atmosfera pelo lançamento de milhares (ou milhões) de veículos necessários à colonização espacial. A NASA e outras agências possuem projetos de pesquisa voltados ao desenvolvimento de tais naves. Também existem propostas para a construção de projetos de larga escala, como um elevador espacial ou um acelerador de massas.

Viagem entre corpos celestes

O transporte de vastas quantidades de materiais a partir da Lua, Fobos, Deimos e de asteróides próximos será necessário para a construção de uma colônia orbital.

Transportar recursos de um corpo celeste para outro através de foguetes convencionais seria bem menos custoso que transportar recursos a partir da Terra, já que o gasto de combustível para colocar um foguete em órbita é bem maior que o utilizado para propelir uma nave em espaço aberto.

Comunicação

Comparada a outras necessidades, a comunicação é um fator relativamente simples para colônias espaciais. Comunicação com a Lua ou colônias orbitais a partir da superfície terrestre podem ocorrer em tempo real. Comunicação com colônias em Marte ou Vênus sofreriam atrasos devido à distância entre os planetas, atrasos que seriam entre 7 e 44 minutos dependendo da posição dos planetas em relação à Terra. Embora os atrasos não sejam consideráveis, seriam o suficiente para tornar a comunicação em tempo real impraticável. Outros sistemas, como e-mail ou correio de voz, poderiam ser utilizados normalmente.

Suporte de vida

Colonizadores espaciais precisariam de ar, água, alimentos, gravidade e temperaturas compatíveis para implementar a colonização. Isso poderia ser obtido através de pequenos sistemas ecológicos fechados que fossem capazes de reciclar esses recursos sem o risco de escassez.

Na Terra, o sistema de suporte de vida dos submarinos nuclerares é o mais próximo de um sistema de reciclagem de recursos vitais em um ambiente fechado, e sua tecnologia básica poderia ser adaptada para operações espaciais. Entretanto, os submarinos tipicamente dispensam gás carbônico, reciclando apenas oxigênio.

Um projeto mais atrativo de suporte de vida seria a Biosfera 2, localizado no estado do Arizona, nos Estados Unidos. O projeto demonstrou que um pequeno ambiente fechado pode sustentar um grupo de oito pessoas por pelo menos um ano, com a utilização de plantas recicladoras de atmosfera e geradoras de alimento.

O relacionamento entre organismos vivos em um ambiente de colonização espacial pode ser aplicado através de:

Um habitat totalmente isolado do ambiente exterior, com os organismos interagindo dinamicamente para produzir ar, água e alimentos;
Alteração radical do ambiente para torná-lo amigável à vida terrestre (vide Terraformação);
Alteração radical de organismos terrestres para se adptarem às condições espaciais (vide Engenharia genética, Transumanismo);
Uma combinação de todas essas tecnologias.

Proteção contra radiação

Raios cósmicos e tempestades solares emitem doses letais de radiação no espaço. A vida na Terra é protegida da radiação pelo Cinturão de Van Allen, mas acima do cinturão essa proteção termina. Para proteger a vida, as colônias deverão ser cercadas por material suficiente para absorver ou refletir a radiação. Algo entre 5 e 10 toneladas de material por metro quadrado seriam o bastante. Esse material poderia ser obtido de forma simples e barata reaproveitando o lixo gerado pelo processamento de mineração de asteróides.

Localização

A localização de um futuro assentamento é um ponto de discussão entre os entusiastas da colonização espacial.

A localização de um assentamento poderia ser em:

Um planeta, satélite natural, ou asteróide;
Em órbita ao redor da Terra, do Sol, em ponto Lagrange ou outro objeto.

Locações planetárias

Entusiastas da colonização planetária indicam os seguintes planetas como locações potenciais:

Marte

Marte é um tópico frequente de discussão. A maior parte de sua superfície é muito similar aos desertos terrestres, o planeta pode possuir vastas reservas de água, e possui carbono sob a forma de dióxido de carbono suspenso na atmosfera.

Marte, provavelmente, passou por processos geológicos e hidrológicos similares aos experimentados pela Terra e deve conter minérios valiosos, embora isso seja discutível. Já existem equipamentos capazes de extrair recursos naturais do solo e atmosfera marcianos. Existe um forte interesse científico em colonizar Marte devido à possibilidade de que a vida já tenha existido em algum ponto da história marciana, e que talvez ainda exista em algumas partes do planeta.

Contudo, sua atmosfera é muito fina (cerca de 800 Pa, ou cerca de 0,8% da pressão atmosférica terrestre ao nível do mar); logo, a pressão atmosférica de habitações humanas em Marte deveria ser similar a exigida por habitações no espaço. O clima marciano é consideravelmente mais frio que o terrestre. Sua gravidade é de apenas um terço a da Terra; é desconhecido se isso seria o suficiente para sustentar seres humanos por longos períodos de tempo, já que todas as experiências de longa duração dos astronautas com gravidades diferentes da terrestre foi em ambiente de zero-G.

A pequena espessura da atmosfera marciana, combinada com a falta de um campo magnético, torna a radiação solar na superfície marciana particularmente intensa, e proteção contra tempestades solares deve ser considerada.

Marte é o tópico favorito nas discussões sobre terraformação, com o objetivo de tornar todo o planeta, ou ao menos uma porção considerável dele, habitável aos seres humanos.

Mercúrio

Teoriza-se que Mercúrio poderia ser colonizado utilizando-se a mesma tecnologia usada em uma eventual colonização da Lua. Tais colônias estariam, com certeza, restritas às regiões polares devido à altíssima temperatura que o planeta atinge durante o dia.

Vênus

Enquanto a superfície de Vênus é tremendamente quente e sua pressão atmosférica atinge 90 vezes a da Terra ao nível do mar, as camadas mais altas de sua densa atmosfera oferecem a possibilidade de uma colônia. A uma altura de aproximadamente 50 quilômetros, a pressão se reduz a poucas atmosferas, e a temperatura cai a 40-100°C. Essa parte da atmosfera é, provavelmente, enriquecida por densas nuvens de ácido sulfúrico. Isso representaria certos benefícios para a colonização, pois tornaria possível a extração de água.


Gigantes gasosos

Os três gigantes gasosos externos do sistema solar (Saturno, Urano e Netuno) são passíveis de colonização através do uso de cidades flutuantes em suas atmosferas. Por meio de balões de hidrogênio, grandes massas podem ser suspensas na densa atmosfera desses planetas. Júpiter, talvez, seja contra-indicado para esse tipo de colonização devido à sua altíssima gravidade, alta velocidade de escape e intensa radiação. Tais colônias poderiam processar e exportar gás hélio para utilização em reatores de fusão se algum dia estes se tornarem práticos.

Locações em satélites naturais

Lua

Devido à sua proximidade e relativa familiaridade, a Lua é um tema frequente de discussão como alvo para uma futura colonização. Apresenta os benefícios de ser muito próxima da Terra e ter uma baixa velocidade de escape, permitindo que bens e serviços sejam transitados facilmente. A maior desvantagem em colonizar a Lua é sua escassez em materiais voláteis necessários à vida, como hidrogênio e carbono. Depósitos de água congelada devem existir em crateras polares e poderiam servir como fontes desses materiais. Uma solução alternativa seria trazer hidrogênio da Terra e combiná-lo com oxigênio extraído das rochas lunares.

A baixa gravidade na superfície da Lua também é uma preocupação. É desconhecido se gravidade tão baixa (1/6 da terrestre) seria viável para habitação humana de longo prazo.

Europa

Uma iniciativa privada americana, o Projeto Artemis, desenvolveu um plano para colonizar Europa, uma das luas de Júpiter. Cientistas poderiam habitar iglús e escavar a crosta de gelo de Europa, explorando o hipotético oceano subterrâneo do satélite. Esse plano também discute a possibilidade do uso de "bolsões de ar" para habitação humana.

Fobos e Deimos

As luas de Marte podem ser um alvo promissor para colonização espacial. A baixa velocidade de escape de Fobos e Deimos permitiria facilidade no trânsito entre os satélites e a Lua da Terra, assim como no trânsito para a superfície marciana. Fobos e Deimos poderiam ser habitadas com métodos similares aos utilizados para colonizar asteróides.

Titã

Titã, maior lua de Saturno, tem sido sugerida como um alvo potencial para colonização devido ao fato de ser a única lua do sistema solar a possuir atmosfera densa, e por ser rica em carbono.

Colônias de espaço profundo

Habitação espacial

Locações de espaço profundo, ou seja, sem corpos planetários ou lunares próximos, obrigatoriamente necessitariam de uma habitação espacial, na prática, uma estação espacial que seria habitada permanentemente, ao contrário das atuais. Tais habitações seriam literais "cidades" no espaço, onde pessoas pudessem viver, trabalhar e constituir família. Muitas proposições de engenharia já foram feitas sobre como construir tais habitações, variando largamente em seu grau de realismo.

Uma habitação espacial também serviria como campo de testes para a construção de uma nave de gerações, verificando a viabilidade de se ter centenas (ou milhares) de pessoas vivendo permanentemente no espaço. Tal habitação poderia ser isolada do resto da humanidade por um século, mas perto o suficiente da Terra caso auxílio se faça necessário.

Colonização Da Lua

A colonização da Lua é a proposta de estabelecimento de comunidades permanentes de seres humanos ou indústrias de robôs na Lua.

Uma recente indicação declarou que a água poderia estar presente em quantidades notáveis nos polos lunares o que renovou o interesse na Lua. Colônias polares poderiam também evitar o problema de longas noites lunares - cerca de 354 horas, um pouco mais de duas semanas - e aproveitar o sol de forma contínua, pelo menos durante o verão local (não há dados para o inverno ainda).

Uma permanente habitação humana em um corpo planetário além da Terra é um dos temas mais prevalentes da ficção científica. Conforme a tecnologia foi avançando, e as preocupações com o futuro da humanidade na Terra tenham aumentado, o argumento de que a colonização do espaço é uma meta alcançável e que vale a pena ganhou impulso.Devido à sua proximidade com a Terra, a Lua tem sido vista como a expansão natural mais evidente depois da Terra.

Propostas

A noção da localização de uma colônia na Lua se originou antes da Era Espacial. Em 1638, o bispo John Wilkins escreveu Um discurso a respeito de um novo mundo e um outro planeta, em que ele previu uma colônia humana na Lua.Konstantin Tsiolkovsky (1857-1935), entre outros, também sugeriu tal passo.A partir da década de 1950, uma série de conceitos e projetos foram sugeridos por cientistas, engenheiros e outros.

Em 1954, o autor de ficção-científica, Arthur C. Clarke propunha uma base lunar composta de módulos insufláveis cobertos de poeira lunar para o isolamento.Uma nave espacial, montada em órbita baixa da Terra, seria lançado à Lua, e os astronautas configurariam os módulos semelhantes a de um iglu e um mastro de rádio inflável. Os passos seguintes incluem o estabelecimento de uma cúpula permanente maior; um purificador de ar à base de algas; um reator nuclear para o fornecimento de energia; e canhões eletromagnéticos para lançar cargas e combustível aos navios interplanetários no espaço.

Colônias ou bases lunares

Há diversos projetos a respeito, ainda que, muitos deles sem fundamentos nas grandes companhias da aeronáutica e aeroespacial como a NASA ou a ESA.

Não obstante a maioria dos diversos projetos, representam a localização na Lua de bases lunares compostas por diversas habitações isoladas ou intercomunicadas, cada uma com suas funções (laboratórios, habitações para os astronautas, estufas, granjas, zonas de trabalho, etc) para permitir e favorecer o desenvolvimento geral das comunicações humanas instaladas na Lua.

Um de seus maiores pontos fortes seria a exploração dos minerais ou de fontes energéticas ou de investigação (como o hélio 3) de outros astros prolongando-se no que se chamaria a colonização espacial. Provavelmente, a base será no polo sul lunar.

História

Pode-se considerar que a colonização lunar iniciou-se com os primeiros satélites orbitais ou de observação lunar. A corrida espacial na guerra fria, trouxe um grande avanço científico para a exploração espacial. Alguns momentos históricos como o projeto Apollo, o pouso da Apollo 11 na Lua, o primeiro homem que pisou na Lua, etc. Estudos em 2014 das agências espaciais projetarão os primeiros instrumentos para a colonização da Lua.

Colonização de Marte

A colonização de Marte refere-se à proposta de instalação de assentamentos humanos permanentes no planeta Marte.

Tal proposta é objeto de estudo sério. Depois da Terra, Marte é o planeta mais habitável do sistema solar e tem sido considerado como um dos principais candidatos à colonização humana extensiva e permanente, não apenas por estar mais próximo ao nosso planeta mas também pelas condições da sua superfície - que são mais semelhantes às da Terra, comparativamente a outros planetas do Sistema Solar -, destacando-se, por exemplo, a disponibilidade de águas superficiais, embora congeladas, em Marte. Embora a Lua, devido à sua proximidade, tenha sido proposta como o primeiro local para a colonização humana, a gravidade lunar corresponde apenas a 16% da gravidade da Terra, enquanto a gravidade de Marte é mais substancial: corresponde a 38%. Há mais água presente em Marte do que na Lua, e Marte tem uma atmosfera tênue. Esses fatores dão a Marte maior capacidade potencial de abrigar a vida orgânica e a colonização humana.

A habitação humana permanente, em um corpo planetário que não seja a Terra, é um dos temas mais frequentes na ficção científica. Como a tecnologia tem avançado e as preocupações sobre o futuro da humanidade na Terra têm aumentado, a tese de que a colonização do espaço é uma meta alcançável, válida e ganha impulso.

Comparações à Terra

Embora o vizinho mais próximo da Terra seja Vênus considerando a distância no espaço, Marte é muito mais similar à Terra. As razões incluem:

O dia Marciano é mais parecido como o da Terra. Um dia solar em Marte tem 24 horas, 39 minutos e 3til5.244 segundos.
www.giss.nasa.gov Procure por Horário de rotação de Marte.
Marte tem uma área de superfície similar em 28.4% a da Terra, somente menor no quesito porção de terra arenosa (que são de 29.2% da superfície da Terra).
Marte tem uma inclinação axial de 25.19°, comparada com os 23.44° da Terra. Por causa disto, Marte tem estações muito parecidas como a Terra, embora elas durem o dobro por causa do ano marciano durar cerca de 1.88 vezes o ano terrestre. Um calendário foi criado para ser usado no planeta (o calendário dariano). O pólo norte Marciano aponta para Cygnus, em vez da Ursa Menor como a Terra.
Marte tem uma atmosfera. Embora muito menor, cerca de 0,7% da atmosfera terrestre, isto permite alguma proteção contra a radiação solar e a radiação cósmica e tem sido usada com sucesso como aero freio para espaçonaves.
Recentes observações feitas pelo Mars Exploration Rover (carro robô de exploração de Marte) da NASA e do Mars Express da ESA confirmam a presença de água em Marte. Marte parece ter uma significante quantidade de todos os elementos Químicos necessários para o suporte à vida.


Diferenças

Porém, Marte também apresenta diferenças ao nosso planeta:

A gravidade superficial em Marte é apenas um terço a da Terra. Não se sabe se este nível é bastante alto para causar problemas de saúde associados à perda de peso.
Marte é mais frio que a Terra, isto significa temperaturas entre 18°C e -140°C.
Por Marte estar mais longe do Sol, o nível de energia solar que alcança a superfície (a chamada constante solar) é apenas a metade da Terra ou da Lua.
A órbita de Marte é mais excêntrica do que a Terra, exacerbando a temperatura e constantes variações solares.
A pressão atmosférica em Marte é inferior à necessária para humanos sobreviverem, sendo necessário trajes de descompressão (controle da pressão); e as estruturas habitacionais em Marte necessitariam de câmeras de descompressão similares às das espaçonaves, capazes de suportar a pressão de um bar.
A atmosfera marciana consiste principalmente de dióxido de carbono. Entretanto a pressão parcial de CO2 na superfície de Marte é 52 vezes mais alta do que na Terra, possivelmente permitindo o suporte a vida em Marte.
Marte tem dois satélites e eles são muito menores e mais próximos do planeta em relação a distancia da Lua à Terra. Fobos e Deimos podem provar serem úteis como testes para a conceituação da colonização de asteróides.
Marte quase não tem campo magnético para refletir o vento solar.

Habitabilidade

Fisiologicamente, a atmosfera de Marte pode ser considerada vácuo. Um ser humano desprotegido perderia a consciência em cerca de 20 segundos e não sobreviveria mais do que um minuto na superfície sem um traje espacial.

As condições em Marte são mais habitáveis do que outros planetas que têm temperaturas mais altas e baixas que ele, como Mercúrio, ou a superfície superaquecida de Vênus, ou o frio criogênico do espaço sideral. Somente a uma altitude acima da malha de nuvens, Vênus é melhor em condições de habitabilidade do que Marte.

Há condições na Terra exploradas por humanos próximas às condições de Marte. As altitudes mais altas atingidas por um balão em ascensão, como um registro em maio de 1961, onde foi atingido 34,668 metros (113,740 pés). A pressão nesta altitude é a mesma da superfície de Marte. O frio extremo no Ártico e Antarctica são semelhantes à mais extrema temperatura em Marte. Também há desertos na Terra muito similares ao terreno marciano.

Terraformação de Marte

Marte é um fortíssimo candidato à terraformação. Em sua terraformação, o desafio será adensar a atmosfera de 0,008 atm a 1 atm, que corresponde a um aumento de efeito estufa, nivelando a temperatura diurna de -50°C a 20°C, logo após um breve aumento de escudo contra radiação solar.

Mesmo assim não podemos esquecer que a terraformação é um processo com alto risco de erro, extremamente caro, e demorado (neste caso, uma visão otimista engloba dois séculos), mas cálculos apontam que a terraformação de Marte será a mais fácil do Sistema Solar, por exemplo, a da Lua e de Ceres, será preciso criar a atmosfera, a de Mercúrio, engrossar a atmosfera com gases que ajudam ao máximo o resfriamento da superfície, e a de Vênus (a mais difícil), será preciso diminuir a pressão da atmosfera de 92 atm para 1 atm, isso provavelmente pode durar até um milênio numa visão realista.

Mas vale lembrar que a terraformação é um passo muito posterior a colonização, tendo que sua necessidade só ocorrerá, ao término do povoamento de toda a Lua e de habitações espaciais.

Radiação

Marte não tem nenhum campo geomagnético global parecido com o da Terra. Combinado com a sua fina atmosfera, isto permite que uma significante porção de radiação ionizada atinja a superfície de Marte. A espaçonave 2001 Mars Odyssey levou um instrumento, o Mars Radiation Environment Experiment (MARIE), para medir quanto isto seria perigoso para humanos. MARIE descobriu que os níveis de radiação na órbita de Marte são 2.5 vezes maiores do que na Estação Espacial Internacional.

A dose média foi de 22 milirads por dia (220 micrograys por dia ou 0.8 gray por ano). Uma exposição de três anos em tais níveis atingiria os limites de segurança adotados pela NASA. Os níveis na superfície de Marte podem variar significativamente para diferentes locais dependendo da altitude e do campo magnético local.

Ocasionais SPEs (solar proton events) produzem altas doses de radiação. Astronautas em Marte podem ser avisados do SPEs por sensores próximos ao Sol e presumivelmente se abrigar durante estes eventos. Alguns SPEs foram observados por MARIE que não foram observados por sensores próximos da Terra confirmando o fato dos SPEs serem direcionais. Isto implicará na necessidade de uma rede de espaçonaves em órbita do Sol para assegurar que todas as SPEs que ameacem Marte sejam detectadas.

Falta muita informação sobre a radiação espacial. Em 2003, O Lyndon B. Johnson Space Center da NASA abriu uma instalação, a NASA Space Radiation Laboratory, no Brookhaven National Laboratory que emprega aceleradores de partículas para simular a radiação espacial. A instalação estudará os efeitos em organismos vivos juntamente com técnicas de proteção destes.

Há algumas evidências que este tipo de radiação de baixo nível, ou radiação crônica não é perigosa como se pensava; e do que a radiação hormesis.

O consenso geral entre aqueles que estudam o assunto é que os níveis de radiação, com a exceção do SPEs, que seriam experimentados na superfície de Marte, e enquanto se viaja para lá, são certamente preocupantes, mas não são instransponíveis se for usada a tecnologia atual.

Comunicação

A comunicação com a Terra é relativamente direta até meio-dia quando a Terra está acima do horizonte Marciano. A NASA e A ESA incluem equipamentos de comunicação para retransmissão em vários de seus equipamentos que orbitam Marte, assim Marte já tem satélite de comunicação. Entretanto, eles se tornaram gastos e necessitam ser substituídos durante a preparação da expedição de colonização.

A Comunicação pode ser dificultada em alguns dias no período sinódico, e parcialmente pela conjunção superior(planetas formando um a linha aparente) quando o Sol está diretamente entre a Terra e Marte. A viagem de ida e volta para a retransmissão da comunicação na velocidade da luz varia em cerca 6.5 minutos na aproximação mais próxima a 44 minutos na conjunção superior. A conversação em tempo real com a Terra como o telefone ou a mensagem instantânea não é possível com o presente conhecimento cientifico. Deve ser lembrado que a grande maioria das colonizações e explorações da Terra foram conduzidas sem o beneficio das comunicação em tempo real com o "lar".

Normalmente os rádios de duas vias podem funcionar em pequenas distâncias (limite da visão). Marte tem uma ionosfera, mas ela não poderá ser usada em toda a sua extensão para refletir comunicações de grande distância Alta freqüência entre pontos muitos distantes na superfície marciana.

De qualquer forma, uma constelação de satélites de comunicação, talvez incluindo um satélite convenientemente localizado possam evitar dificuldades durante a conjunção superior, teria um menor dispêndio no contexto de um programa de colonização de Marte.

Possível localização das colônias

Marte pode ser dividido em extensas regiões para discutir o local da possível colônia.

Região Polar

O pólo norte e sul de Marte atraíram grande interesse como locais para a colônia por causa da variação periódica da calota de gelo polar muito observada por telescópios da Terra. A Mars Odyssey achou uma grande concentração de água perto do pólo norte, mas foi encontrada água também em latitudes mais baixas, fazendo dos pólos competidores pobres como local da colônia. Como na Terra, em Marte se vê o sol da meia-noite nos pólos durante o verão e a noite polar tem a duração do seu inverno.

Terra média

A exploração da superfície de Marte está em plena marcha. Os dois Rovers de Exploração para Marte, Spirit e Opportunity, encontraram solos bem diferentes e rochas características. Isto sugere que a aterrisagem é muito variável e a localização ideal para uma colônia será melhor determinada quando se tiver mais dados disponíveis. Como na Terra, quanto mais próximo do equador, menor é a variação climática.

Valles Marineris

Valles Marineris, o "Grand Canyon" de Marte, tem cerca de 3,000 km de distância e em média 8 km de profundidade. A pressão atmosférica no fundo deve ser 25% mais alta do que a média na superfície, 0.9 kPa contra 0.7 kPa.

O cânion se estende para o meio oeste, assim as sombras de suas encostas não devem interferir na coleta de energia solar. Canais de rios dirigem-se para o cânion, indicando que ele já foi submerso em algum momento da história geológica de Marte.



Satélites Marcianos

Embora eles não sejam estritamente parte do próprio Marte, os satélites têm a sua atração para a colonização. O delta-v das luas para uma trajetória de retorno a Terra é menor, e as luas possuem propelentes de foguetes tais como a rochas de gelo seco. Desta forma, elas podem se tornar pontos de reabastecimento para veículos de volta para a Terra, e podem ser economicamente viáveis em recargas periodicas de propelente e outros materiais. Isto poderá pagar a colonização da superfície Marciana.

Problemas

Além das várias críticas contra a colonização espacial humana, há preocupações específicas a respeito da colonização de Marte:

Alguns se preocupam sobre a contaminação do planeta com a vida terrestre. A questão de se a vida existiu alguma vez ou existe agora em Marte não foi totalmente esclarecida. Veja vida em Marte.
Os níveis de radiação para viagens para e de Marte são muito altos, além de significativamente aumentarem o risco de câncer, e se mulheres grávidas forem enviadas haveria possibilidade de surgirem defeitos de nascimento.
Muitos acreditam que seria mais econômico explorar Marte com robôs, embora argumentem que isto não necessariamente leve à colonização posterior.
Outros sugerem a Lua com um local mais lógico para a primeira colonização planetária, talvez usando-a como uma área de passagem para futuras missiões para Marte, a despeito da pobreza da Lua em vários elementos-chaves requeridos para a vida, sendo o mais notável o hidrogênio, nitrogênio e carbono (50 - 100 ppm).
É desconhecido se a gravidade marciana pode suportar a vida humana por longo prazo (todas as experiências são ou em 1g ou na gravidade zero). Os pesquisadores de Medicina espacial teorizam sobre se há benefícios na saúde com aumento lento ou rápido da gravidade, do sem peso à gravidade total da Terra. A experiência no Bio satelite de gravidade Marciana se tornou a primeira experiência para testar os efeitos da gravidade parcial, gerada artificialmente na 0.38 g comparável a gravidade de Marte, sobre a vida dos mamíferos, especificamente os ratos, por um ciclo de vida (concepção até a morte).
A velocidade de escape de Marte é de 5 km/s, razoavelmente alta. Isto faz a comercialização com os outros planetas mais cara e mais dificil para uma colônia.

Colonização Do Sistema Solar

A colonização do Sistema Solar, designação dada a exploração de recursos e a instalação de colônias em outros planetas do Sistema Solar que não a Terra, é um interesse crescente da civilização humana. Entretanto a tecnologia necessária para isso ainda é muito cara e imatura, prevê-se que a primeira base lunar esteja em funcionamento por volta do ano de 2025.

A NASA, a ESA, a JAXA e a CNSA têm tudo para serem as pioneiras nesse processo, sendo que o interesse real de colonizar outros planetas próximos não é exatamente expandir domínios ou promover nossa soberania sobre o Sistema Solar, mas sim preencher uma carência de espaço e recursos que cresce aceleradamente no planeta Terra, já que bilhões de pessoas consomem desenfreadamente recursos cada vez mais escassos e o crescimento populacional não pára. Mais que uma conquista científica, a odisseia no espaço é uma necessidade para a civilização.

Terraformação de Vênus

A terraformação de Vênus é um processo hipotético de engenharia planetária que visa realizar mudanças climáticas em escala global em Vênus, com o fim de torná-lo habitável para seres humanos. A terraformação de Vênus foi proposta como algo sério pela primeira vez pelo astrônomo estadunidense Carl Sagan em 1961. Os mínimos ajustes necessários para que o ambiente venusiano suporte vida humana irá requerer três grandes mudanças no planeta. Essas três mudanças são próximamente inter-relacionadas, sendo que a extrema temperatura de Vênus é causada pelo forte efeito estufa, consequência da densa atmosfera de dióxido de carbono. As três etapas são:

Reduzir a temperatura da superfície de Vênus, que naturalmente conta com 450º C.

Eliminar grande parte do dióxido de carbono da densa atmosfera, podendo este ser convertido para outra substância menos conservadora de calor.

Adição de uma atmosfera respirável de oxigênio.

Além destes, as próximas duas mudanças também são fortemente desejáveis (embora requeiram um nível tecnológico muito superior):

Estabelecer um ciclo dia/noite mais curto do que o atual dia venusiano (que é equivalente a 116,75 dias terrestres).

Estabelecer um campo magnético planetário ou equivalente para proteção contra a radiação cósmica e solar.

Terraformação

Terraformação é a denominação dada ao processo, até agora hipotético, de modificar a atmosfera e temperatura de um corpo celeste sólido (como um planeta ou um satélite natural) até deixá-lo em condições adequadas para suportar um ecossistema com seres vivos da Terra. Muito se especula sobre a terraformação desde os primórdios da exploração espacial. A maior parte do que se sabe sobre a modificação de planetas é baseado no que já observamos em nosso próprio mundo. Na Terra são cada vez mais evidentes os efeitos da poluição sobre o ecossistema, sinal de que é possível afetar o ambiente em uma escala global a fim de mudá-lo — embora esse processo possa ser muito lento.

A possibilidade de criar uma biosfera planetária que imite a Terra em um outro planeta ainda precisará ser muito estudada, já que não se conhecem os efeitos das mudanças atmosféricas e de temperatura na geologia, na geodinâmica e na morfologia de um planeta.

Marte é o candidato mais provável para as primeiras experiências em terraformação. A NASA estuda maneiras de aquecer o planeta e de alterar a sua atmosfera, preocupando-se em debater o impacto que a colonização de outros planetas teria sobre a economia e a política dos países participantes de tal tipo de projeto.

O termo "terraformação" foi empregado pela primeira vez em 1949 num romance chamado Seetee Shock, de Jack Williamson. Ao longo do tempo o termo foi usado em diversos filmes e livros de ficção científica, mas foi só a partir da década de 1980 que o termo passou realmente a designar um ramo de estudo em engenharia planetária.

Métodos teóricos de terraformação

A amônia é um gás que promove o efeito estufa e poderia ser usado para aquecer a atmosfera de planetas frios, entretanto não existe na Terra quantidade suficiente deste gás para aquecer um planeta do tamanho de Marte, por exemplo. Uma fonte provável de amônia são os asteróides da Nuvem de Oort, que se encontram no exterior do Sistema Solar. Se estes asteróides fossem arremessados contra Marte a amônia neles presente já estaria sendo emitida para a atmosfera do planeta a partir do momento em que os asteróides começassem a se desintegrar (ainda durante a queda), entretanto o impacto de uma rocha espacial contra a superfície de Marte pode causar muita destruição e atrapalhar o processo de terraformação. Para driblar este problema existem duas alternativas: frear a queda do asteróide ou arremessar asteróides menores e muito mais numerosos ao planeta.

Dependendo do nível de dióxido de carbono e de hidrogênio na atmosfera pode ser possível produzir calor, água e grafite através da reação de Bosch. Alternativamente a isto, reagir o hidrogênio com a atmosfera de dióxido de carbono através da reação de Sabatier renderia metano e água. O metano poderia ser exalado na atmosfera contribuindo para o efeito estufa.

Com água e calor o ambiente já estaria apropriado para a instalação de colônias seguras e economicamente viáveis. Entretanto, a terraformação não estará completa enquanto a atmosfera não contiver quantidades de nitrogênio, oxigênio, dióxido de carbono, vapor d'água e hidrogênio semelhantes a da Terra. Para que tal equilíbrio seja alcançado será necessário exalar estes gases diretamente na atmosfera do planeta, algo que só seria possível com a instalação de grandes complexos de processamento de gás ou com a criação de colônias de algas transgênicas capazes de exalar estes gases.

Outras questões relacionadas

Inviabilidade técnica

É evidente que nem todos os planetas poderão ser terraformados. Apenas planetas telúricos estáveis e razoavelmente próximos a uma estrela poderão ser submetidos a terraformação, enquanto planetas gasosos ou em processo de transformação geológica não poderão ser terraformados. O mesmo se aplica a planetas muito frios ou muito quentes. É importante ressaltar que em todos esses casos existe a possibilidade da instalação de colônias; contudo, o que realmente pode ser inviável é a terraformação.

Além de todos estes fatores referentes ao planeta ainda existem os chamados fatores externos, isto é, se o sistema planetário em que o planeta se encontra for instável ou apresentar algum risco ao planeta é óbvio que de nada vai adiantar terraformá-lo. Um exemplo disso é um sistema binário de estrelas, dependendo da situação os planetas que as circundam poderiam ser, literalmente, queimados a cada certo período de tempo dependendo claramente da órbita de uma das estrelas.

Inviabilidade econômica

Terraformar um planeta não é apenas difícil do ponto de vista técnico-científico, é ainda mais difícil do ponto de vista econômico. A terraformação pode custar trilhões de dólares e ainda assim ser mal sucedida. O número elevado de empresas e países que, previsivelmente, envolver-se-iam em tal processo também é sinônimo de disputas e instabilidade econômica global.

De antemão, já seria difícil conseguir patrocínio, mesmo que governamental, para algo desta magnitude, visto que o retorno financeiro poderia demorar décadas ou até séculos para superar o investimento inicial - isso se, e somente se, a terraformação tenha sido bem sucedida.

Tendo em vista que a terraformação pode ser uma alternativa às condições de existência que o planeta Terra pode alcançar, ou seja, talvez em previsões ainda não claras, devido a diversos fatores, a Terra pode se tornar inabitável, sobrando astros terraformados como alternativa. Economicamente, isso pode ser visto como mais um empecilho primordial, já que mesmo que demande altos custos, reverter possíveis problemas ambientais e outros fatores que possam vir a impedir a habitação humana na Terra, será com certeza ainda mais barato do que terraformar astros distantes e sob riscos ainda incalculáveis.

Questões éticas

Há um debate filosófico referente às questões éticas envolvidas num processo de terraformação. Podemos destacar, entre as pessoas que argumentam em pró da terraformação, Robert Zubrin, Martyn J. Fogg e Richard Lionel Sidney Taylor, eles acreditam que é obrigação moral da humanidade fazer de outros mundos um lugar apropriado para a vida, como uma continuação do histórico talento humano de transformar os ambientes que o rodeiam. Entretanto existem pensadores mais cautelosos que acreditam que a terraformação pode ser uma antiética interferência humana na natureza.

Outros ainda defendem que a terraformação não fere a ética desde que o planeta a ser terraformado não abrigue formas de vida própria, caso contrário estaríamos faltando com a ética, pois a terraformação afetaria negativamente as formas de vida lá existentes, podendo inclusive extingui-las (ressaltando que a presença de vida fora do planeta Terra é apenas teórica).

Cosmología Cuántica De Bucles

La Cosmología cuántica de bucles o de lazos (Loop quantum cosmology o LQC, en inglés) es un modelo cosmológico finito, de simetría reducida, que parte de la llamada gravedad cuántica de bucles (Loop quantum gravity o LQG, en inglés) y que predice un "puente cuántico" o Gran rebote cuántico entre las fases de contracción y expansión de las ramificaciones cosmológicas. La LQC se relaciona con el modelo cíclico en cosmología.

La característica distintiva de este modelo es el importante papel desempeñado por los efectos de la geometría cuántica debidos a dicha gravedad cuántica de bucles. En particular, la geometría cuántica genera una nueva fuerza de repulsión que es totalmente insignificante a baja curvatura del espacio-tiempo, pero se eleva muy rápidamente en la escala de Planck, modificando los efectos de la atracción gravitatoria clásica, y por lo tanto los efectos de las singularidades previstos en la relatividad general. Al verse afectadas dichas singularidades, el paradigma conceptual de la evolución cosmológica se transforma y se hace necesario revisar muchos de los problemas –por ejemplo, el "problema del horizonte" estándar–, desde nuevas perspectivas.

Dado que la gravedad cuántica de bucles se basa en una teoría cuántica específica de la geometría de Riemann,la geometría observable muestra una discontinuidad fundamental que juega un papel clave en la dinámica cuántica: si bien las predicciones de la LQC son muy cercanas a las de la geometrodinámica cuántica (QGD) en la escala de Planck, hay una diferencia notable, una vez que las densidades y curvaturas se analizan en dicha escala, de modo que en la cosmología LQC el Big bang es reemplazado por un rebote cuántico.

El estudio de la LQC ha alcanzado diversos logros, entre ellos la sugerencia de un mecanismo posible para la inflación cósmica, la resolución de singularidades gravitacionales, así como ciertos desarrollos eficaces de la mecánica hamiltoniana semiclásica.

Este subcampo partió originalmente de los estudios del profesor Martin Bojowald, publicados en 1999, y fue desarrollándose con las contribuciones de Abhay Ashtekar y Jerzy Lewandowski. A finales de 2012, la cosmología LQC presentaba un campo muy activo en la física, con cerca de trescientos artículos sobre el tema publicados en la literatura científica. Existen asimismo trabajos recientes a cargo de Carlo Rovelli y otros autores, en relación con la LQC basada en la llamada espuma de espín cuántica.

Los resultados obtenidos con la cosmología cuántica de bucles están, sin embargo, sujetos a las restricciones habituales aplicadas a las teorías clásicas, y una vez cuantificados, podrían chocar con los resultados previstos en la teoría completa, debido a la supresión artificial de comportamientos aleatorios en las fluctuaciones cuánticas a gran escala. Se ha argumentado que la refutación de singularidades en esta teoría solo puede juzgarse sobre la base de estos modelos restrictivos, y que dicha refutación únicamente podrá verificarse con arreglo a la teoría completa una vez desarrollado un modelo mejorado de la gravedad cuántica de bucles.