Biosfera e Biosfera artificial

Biosfera (do grego βίος, bíos = vida; e σφαίρα, sfaira = esfera; esfera da vida) ou ecosfera é o conjunto de todos os ecossistemas da Terra, sendo o maior nível de organização ecológica. Ela inclui a biota e os compartimentos terrestres com os quais a biota interage (litosfera, hidrosfera, criosfera e atmosfera), assim como seus processos e inter-relações. O termo foi introduzido em 1875 pelo geólogo austríaco Eduard Suess como o habitat dos seres vivos.Este conceito foi estendido para seu significado atual em 1926 pelo geoquímico russo Vladimir Vernadsky que reconheceu a biosfera como um sistema integrado de processos bióticos e abióticos.

A biosfera é um sistema essencialmente fechado para troca de matéria com o universo circundante, constituindo assim uma unidade natural. Trocas materiais ocorrem principalmente pela perda de gases no escape atmosférico (~1x108 kg ano-1) e o ganho de poeira cósmica pela atração gravitacional terrestre (~7x107 kg ano-1), mas representam apenas 1x10-16 da massa da biosfera.

Em contraste com a situação da matéria, a biosfera é um sistema aberto para o fluxo de energia, em um processo de troca contínua com o universo circundante conhecido como balanço radiativo. A principal fonte de energia para a biosfera é o Sol, com um aporte médio de ~340 W m-2, com pequena contribuição do energia geotérmica (~0,09 W m-2).Esses ganhos são balanceados por perdas aproximadamente da mesma magnitude, diretamente pelo retroespalhamento da energia incidente (~29%) ou emissão na forma de calor (~71%).

O aporte de energia desencadeia os diversos processos bióticos e abióticos, caracterizando a biosfera como um sistema dinâmico , em constante transformação material. Essas transformações estão interligadas na biosfera gerando processos de ciclagem global conhecidos como ciclos biogeoquímicos. São estes ciclos que mantêm as concentrações dos componentes químicos nos diferentes compartimentos da biosfera em equilíbrio dinâmico. A vida, assim como os demais processos da biosfera, é causadora e ao mesmo tempo dependente dos ciclos biogeoquímicos para sua continuidade em um sistema materialmente fechado. A dependência energética destes processos determina que o aporte contínuo de energia é uma condição essencial para biosfera, uma vez que a energia não pode ser reciclada, isto é, os processos de conversão da energia implicam na redução contínua da energia livre em um sistema energeticamente fechado. Sem energia livre, todos os processos da biosfera, incluindo a vida, cessariam.

Em seu caminho pela biosfera, uma pequena fração da energia solar é utilizada para a produção primária de organismos fotoautotróficos, que a convertem em energia química, transformando compostos inorgânicos em orgânicos. Este processo sustenta quase a totalidade das teias tróficas. A biota depende da energia solar também indiretamente, uma vez que esta é a força motriz do ciclo hidrológico, que transporta água doce à ecossistemas terrestres e dulcícolas, e desencadeia a movimentação de massas de ar e de água que são essenciais aos ciclos biogeoquímicos e outros processos ecológicos.

A alta diversidade e complexidade de entidades e relações da biosfera exige uma abordagem interdisciplinar para seu estudo, e o conjunto de disciplinas aplicadas ao estudo da biosfera é conhecido como Ciências da Terra. Apesar do enfoque na Terra, a única biosfera natural conhecida, o conceito de “biosfera” pode ser expandido para compreender qualquer sistema vivo autoperpetuante que como a Terra é fechado para trocas materiais e aberto para o fluxo de energia. Assim, o termo pode ser aplicado ao conjunto ecossistêmico de outros corpos celestes que por ventura abriguem vida ou para sistemas artificiais e autossustentáveis de enclausuramento de seres vivos. O estudo destes sistemas é conhecido como bioesferologia, na denominação russa e biosférica, na denominação estadunidense.

Biociclos, biócoros e biomas

O conceito de biosfera pode ser interpretado como o conjunto formado pelos diferentes ecossistemas. Tendo em vista a abrangência dessa conceituação, costuma-se dividir a biosfera nos chamados biociclos, que representam conjuntos de ecossistemas dentro da biosfera. Os biociclos, por sua vez, são divididos em biócoros que podem se dividir em biomas. Existem três tipos de biociclos: epinociclo, talassociclo e limnociclo.

Divisões da Biosfera

Os seres vivos encontram-se disseminados pelas três partes fundamentais da terra: atmosfera; a litosfera, integrada pela costa terrestre e pelo manto que a recobre; e a hidrosfera, conjunto das águas superficiais do planeta. A biosfera, portanto, compreende as porções de terra, mar e águas continentais habitadas pelos seres vivos. Não coincide com a atmosfera, a litosfera ou a hidrosfera, pois abrange as três. Os primeiros seres vivos surgiram na hidrosfera e foram evoluindo até chegar à litosfera. Eles se diferenciaram e distribuiram-se na atmosfera e em terra firme.

Epinociclo

O epinociclo é o biociclo terretre . É o conjunto dos seres vivos que vivem sobre terra firme e apresenta quatro biócoros bem distintos: as florestas, as savanas, os campos e os desertos.

A biócora da floresta aparece em diversos biomas diferentes, exemplos:

Bioma da Floresta Amazônica;
Bioma da Mata Atlântica;
Bioma da Taiga.

Alguns exemplos de biomas que apresentam a biócora da savana:

Bioma Cerrado a savana do centro-oeste brasileiro;
Bioma Caatinga a savana seca do nordeste brasileiro;
Bioma Pantanal a savana alagada do centro-oeste brasileiro;
Bioma Serengueti nas savanas da África.

Alguns exemplos de biomas que apresentam o biócoro do campo:

Bioma Pampas gaúcho no sul do Brasil;
Bioma pradarias;
Bioma estepes.

Alguns exemplos de biomas que apresentam o biócoro do deserto:

Bioma Deserto do Saara;
Bioma Deserto da Líbia;
Bioma Deserto da Arábia;
Bioma Deserto de Calaári.

Talassociclo

O talassociclo é o biociclo marinho. É o conjunto dos seres vivos que vivem em água salgada representados pelo plâncton, nécton e benton. Os plânctons são seres microscópicos, tanto como o fitoplâncton quanto o zooplâncton; os néctons são os seres vivos macroscópicos que nadam livremente como, por exemplo, os peixes, os golfinhos etc. Os bentons são os seres vivos que passam a maior parte do tempo parados afixados nas rochas ou enterrados na areia do fundo dos mares e oceanos como, por exemplo, corais, ostras, mariscos etc. O talassociclo apresenta três biócoros distintos:

Biócoro da zona nerítica, que vai da superfície a até 200 metros de profundidade;
Biócoro da zona batial, que vai de 200 a até 2000 metros de profundidade;
Biócoro da zona abissal, que vai de 2000 a até o fundo do oceano em profundidades que variam em torno de 11.000 metros abaixo da superfície dos oceanos.

Limnociclo

O limnociclo é o biociclo dulcícola, ou seja, é o conjunto dos seres vivos que vivem em água doce e apresenta dois biócoros distintos:

O biócoro das águas lênticas: Águas lênticas são águas paradas como pântanos, brejos, poças de água e lagoas de água doce e parada;
O biócoro das águas lóticas: Águas lóticas são águas correntes como riachos, ribeirões, rios e lagos de água doce e corrente.

Espectro biológico

O Espectro biológico é a representação dos níveis de organização da vida.

Os organismos vivos se organizam em populações
As populações se organizam em comunidades
As comunidades se organizam em ecossistemas
Os ecossistemas se organizam em biomas
Os biomas se organizam em biócoros
Os biócoros se organizam em biociclos
Os biociclos se organizam na biosfera

Molécula <> Organela <> Célula <> Tecido <> Órgão <> Sistema <> Organismo <> População <> Comunidade <> Ecossistema <> Bioma <> Biócoro <> Biociclo <> Biosfera <> Cosmo

O Homem e a Biosfera

O homem, como ser vivo faz parte da biosfera, interage com os outros seres vivos mantendo relações ecológicas com eles, algumas vezes de forma harmônica, mas, na maioria das vezes de forma desarmônica, causando constantemente com isso prejuízos para a vida da biosfera em geral. A devastação de até biomas inteiros, a pesca abusiva, a substituição dos ecossistemas naturais por áreas destinadas a monoculturas e pecuária; o agronegócio em geral.

Os seres vivos não domesticados dependem uns dos outros nos ecossistemas e mantêm relações específicas entre uns e outros e todos eles também interagindo com o meio ambiente onde vivem, se o meio ambiente desaparece para ceder lugar aos agronegócios humanos todos aqueles seres vivos endêmicos daquela região, são extintos.

O homem moderno e civilizado é adaptado apenas para viver em sociedade e dentro das cidades, ele consegue viajar e acampar temporariamente em quase todos os lugares do planeta mas, não consegue mais se adaptar à vida dos indígenas, ficou impossível para o homem moderno voltar a viver nu na natureza.

Cada ser vivo tem um ambiente a que melhor se adapta, e, se o ecossistema em que ele vive for modificado pelo homem, a sobrevivência desse ser vivo é ameaçada. Do mesmo modo, outros seres vivos também são dependentes de ecossistemas que foram montados e organizados em teias alimentares, estabelecidas ao longo de milhões de gerações, e que fizeram e fazem a história da evolução genética de diversas espécies que viveram ou que ainda vivem há milhões de anos, sendo, por isso, ecossistemas bastante complexos e que, pouco a humanidade sabe como funcionam realmente.

O homem tem uma responsabilidade ainda maior que os demais seres vivos na manutenção da saúde da biosfera, pois ele, de uma forma significativamente maior, pode compreender o quão complexas e intrincadas são essas teias alimentares que demoraram milhões de anos em evolução para serem o que são hoje, como pode se visto através da luta pela sobrevivência dos seres vivos nas florestas e nos oceanos, cheios de vida, que por vezes, apresenta-se bastante frágil perante as consequências da interferência humana na busca desenfreada pela conquista de mais territórios sobre os ecossistemas naturais, causando com isso, a destruição destes.

Neste sentido, a UNESCO lançou, em 1971, o programa internacional "O Homem e a Biosfera" para incentivar a cooperação entre os países no sentido de conhecer e encontrar formas de evitar a degradação da biosfera.

A Degradação da Biosfera

Com o avanço da ocupação humana sobre os mais diversos ecossistemas, várias têm sido as formas de impacto sobre o equilíbrio ecológico. Os seres vivos e o meio ambiente estabelecem uma interação dinâmica, porém frágil. O grande dilema das sociedades modernas é conciliar o desenvolvimento tecnológico e a carência cada vez maior de recursos naturais com o equilíbrio da natureza.

A tentativa de conciliação ou harmonização começou a ser intensificada na década de 1980, quando se tornaram muito mais visíveis e preocupantes várias consequências da profunda interferência do homem na paisagem: o efeito estufa, as chuvas ácidas, as ilhas de calor nas cidades, o buraco de ozônio, a poluição dos oceanos, a grande extensão dos desmatamentos e extinção de espécies animais, o rápido esgotamento dos recursos não-renováveis, etc.

O Desenvolvimento Sustentável

O desenvolvimento sustentável proposto desde então define-se pela continuidade dos investimentos econômicos, das pesquisas tecnológicas e da exploração de matéria-prima, de tal forma que se leve em consideração não só o presente, mas também as gerações futuras. As diferentes nações têm procurado encontrar os meios de atingir a fórmula, como explorar sem destruir ou, pelo menos, diminuir os impactos ambientais.

A Degradação das Florestas

A degradação ambiental pode ser das formações vegetais, como a destruição das florestas. Quando os portugueses chegaram ao Brasil, 61% das terras que hoje pertencem ao nosso país eram cobertos por matas. No Brasil, a preservação ambiental ocupa um espaço cada vez maior nos meios de comunicação que veiculam quase diariamente materiais de esclarecimento, alerta e denúncia sobre o assunto. Vários movimentos organizados, como o "S.O.S Mata Atlântica" trabalham em prol da defesa das florestas brasileiras. Quando há o rompimento do equilíbrio natural (o desmatamento das florestas) rompem-se a relação vegetação/solo que possibilita o desenvolvimento da vida vegetal e animal.

A Degradação dos Ecossistemas Marinhos

Além de reunir ecossistemas riquíssimos, os oceanos funcionam como fonte de alimento e de trabalho para milhares de pessoas em todo o mundo. Um dos principais problemas que atinge os ecossistemas próximos ao litoral, como mangues e os pântanos, é a grande concentração populacional ao longo da costa em vários países.

No caso dos recifes de coral, sua destruição é provocada pela exploração de mergulhadores, que retiram material para colecionar e vender, mas, principalmente, pela poluição das águas dos próprios oceanos. Outro fenómeno recente é o branqueamento dos corais, que é atribuído ao aquecimento global.

Mais de 80% da poluição oceânica vem do continente, trazida pelos rios, chuvas e ventos. Entre os principais poluentes, estão: agrotóxicos utilizados em plantações; plásticos, latas, metais, madeiras, resíduos industriais como metais pesados (chumbo, mercúrio, cobre, estanho); esgotos lançados sem tratamento, principalmente em países mais pobres e povoados do Terceiro Mundo.

Mas também há contaminação devida às atividades humanas no mar: óleo e petróleo derramado devido a acidentes com navios-tanques, rompimentos de dutos e emissários submarinos, lixo radioativo depositado por alguns países no fundo do mar e materiais de pesca.

Muitos desses poluentes trazem consequências devastadoras para a cadeia alimentar marinha. Peixes e outros animais contaminam-se com pesticidas, resíduos industriais, o que é repassado a diante para outros animais da cadeia, de maneira que o próprio homem acaba ingerindo peixes e mariscos contaminados.

O esgoto e o escoamento da área cultivada levam às águas oceânicas grande quantidades de nitrogênio e fósforo presente em detergentes e fertilizantes. Esses elementos aumentam a quantidade de algas principalmente nas regiões costeiras. Seu grande crescimento diminui o nível de oxigênio da água, sufocando as demais espécies.

Biosferas artificiais

As primeiras biosferas artificiais foram ecossistemas em miniatura, construídas no século passado com propósito tanto recreativo quanto de pesquisa científica.Alguns desses sistemas mostraram que é possível a aplicação do conceito de biosfera em pequenas escala, permanecendo viáveis por mais de 50 anos sem interferências externas.Essas biosferas em miniatura são atualmente comercializadas, como pela empresa estadunidense Ecosphere Associates Inc.

O maior desenvolvimento da bioesferologia, porém, se deu com o interesse em desenvolver tecnologia e conhecimento para fins de colonização espacial, motivando o desenvolvimento das primeiras biosferas artificiais de grande escala.A construção destes sistemas inciou em 1965 com o complexo BIOS-1 na cidade Russa de Krasnoyarsk e tive seu ápice com a construção do Biophere 2 (do inglês, Biosfera 2), o maior ecossistema fechado artificial atualmente, com 12.700 m². Nove dessas instalações continuam em operação e são utilizadas tanto em pesquisas de sistema de suporte de vida para colonização espacial quanto como modelos para compreender processos ambientais na Terra:

Sistema Biológico Fechado de Suporte de Vida (Biological Closed Life Support System-3, BIOS-3) – Krasnoyarsk, Rússia;
Complexo de Teste de Sistemas de Suporte de Vida Bioregenerativos (Bioregenerative Life Support Systems Test Complex, BIO-Plex) – Houston, Texas, EUA;
Biosfera 2 (Biosphere 2) – Oracle, Arizona, EUA;
Projeto placa de ensaio (Breadboard Project) – Flórida, EUA;
Instalações Experimentais de Ecologia Fechada (Closed Ecology Experiment Facilities, CEEF) – Rokkasho, Aomori, Japão;
Sistemas Biológicos Aquáticos Fechados e Equilibrados (Closed Equilibrated Biological Aquatic System, CEBAS) – Bochum, Renânia do Norte-Vestfália, Alemanha;
Complexo Experimental de Solo (Ground Experimental Complex) – Moscou, Rússia;
Laboratório Biosfera (Laboratory Biosphere) – Santa Fé, Novo México, EUA;
Sistema Micro-Ecológico Alternativo de Suporte de Vida (Micro-Ecological Life Support System Alternative, MELiSSA) – Barcelona, Catalunha, Espanha.
Destes complexos, o BIOS-3 e o Biosphere 2 tem instalações com habitações humanas e foram utilizados em experimentos com equipes de três a oito componentes mantidas em enclausuramento por quatro meses a dois anos.

Biosfera artificial

Biosferas artificiais ou ecosferas artificiais, são sistemas vivos autoperpetuantes criados pelo enclausuramento de ao menos um ecossistema, e assim como a biosfera terrestre são fechados para trocas materiais e abertos para o fluxo de energia. O desenvolvimento de biosferas artificiais ocorre tanto para fins recreativos quanto para fins de pesquisa científica, tendo esta última objetivos de desenvolver um modelo para experimentação em escala de biosfera ou de desenvolver sistema de suporte de vida para viagens e colonizações espaciais.O estudo destes sistemas é conhecido como bioesferologia, na denominação russa e biosférica, na denominação estadunidense.

História

As primeiras biosferas artificiais foram ecossistemas em miniatura, construídas no século passado com propósito tanto recreativo quanto de pesquisa científica.Alguns desses sistemas mostraram que é possível a aplicação do conceito de biosfera em pequenas escala, permanecendo viáveis por mais de 50 anos sem interferências externas.Biosferas em miniatura podem ser adquiridas comercialmente, sendo as mais conhecidas as produzidas pela empresa estadunidense Ecosphere Associates Inc.

O maior desenvolvimento da bioesferologia, porém, se deu com o interesse em desenvolver tecnologia e conhecimento para fins de colonização espacial, motivando o desenvolvimento das primeiras biosferas artificiais de grande escala.Esses sistemas de suporte de vida, como ficaram conhecidos, devem ser capazes de realizar todos os ciclos materiais necessários para manutenção de uma tripulação em médio/longo prazo.

O primeiro complexo construído com esse objetivo foi o BIOS-1 (do inglês, Sistema Biológico Fechado de Suporte de Vida - 1), desenvolvido em 1965 como um complexo subterrâneo na cidade de Krasnoyarsk, Rússia, pelo atual Instituto de Biofísica da Academia Russa de Ciências. O complexo consistiu de um espaço habitável de 12 m³ acoplado à um tanque de 18 L colonizado pela alga Chlorella vulgaris, capaz de reciclar até 85% do material necessário para uma pessoa (ar, água e alimento). Este complexo sofreu duas expansões até tomar suas configurações atuais, sendo renomeado para BIOS-2 em 1968 e BIOS-3 em 1972. O BIOS-3 é um complexo de 315 m³ dividido em quatro nichos, sendo três destinados à agricultura e um habitacional, tendo abrigado três missões de isolamento, sendo a mais longa de 6 meses para uma equipe de três pessoas.

Um projeto mais ambicioso foi iniciado em 1987 pela empresa Space Biospheres Ventures em uma área de 1,27 ha (12.700 m²) na cidade de Oracle, Arizona, EUA, o Biosfera 2.O complexo abriga cinco diferentes ecossistemas (oceano com corais, manguezal, floresta tropical, savana e deserto), uma área de 2.500 m² para agricultura e pecuária, além de espaço habitacional e de pesquisa, sendo ainda atualmente o maior ecossistema fechado artificial. O complexo é utilizado em pesquisa ambiental como modelo para a biosfera terrestre e abrigou duas missões de isolamento, sendo a mais longa de 2 anos com uma equipe de oito membros.

Diversas biosferas criadas desde então ainda estão em operação e são listadas na sessão Biosferas artificiais em operação.

Biosferas artificiais em operação

Nove instalações de larga escala continuam em operação e são utilizadas tanto em pesquisas de sistema de suporte de vida para colonização espacial quanto como modelos para compreender processos ambientais na Terra:

Sistema Biológico Fechado de Suporte de Vida (Biological Closed Life Support System-3, BIOS-3) – Krasnoyarsk, Rússia;
Complexo de Teste de Sistemas de Suporte de Vida Bioregenerativos (Bioregenerative Life Support Systems Test Complex, BIO-Plex) – Houston, Texas, EUA;
Biosfera 2 (Biosphere 2) – Oracle, Arizona, EUA;
Projeto placa de ensaio (Breadboard Project) – Flórida, EUA;
Instalações Experimentais de Ecologia Fechada (Closed Ecology Experiment Facilities, CEEF) – Rokkasho, Aomori, Japão;
Sistemas Biológicos Aquáticos Fechados e Equilibrados (Closed Equilibrated Biological Aquatic System, CEBAS) – Bochum, Renânia do Norte-Vestfália, Alemanha;
Complexo Experiemntal de Solo (Ground Experimental Complex) – Moscou, Rússia;
Laboratório Biosfera (Laboratory Biosphere) – Santa Fé, Novo México, EUA;
Sistema Micro-Ecológico Alternativo de Suporte de Vida (Micro-Ecological Life Support System Alternative, MELiSSA) – Barcelona, Catalunha, Espanha.

Nave Geracional

Uma nave geracional é uma espaçonave hipotética que atravessa grandes distâncias entre as estrelas em velocidades muito inferiores à velocidade da luz (ver viagem interestelar e Viagem Intergaláctica). Dado que tal veículo pode levar de séculos a dezenas de milhares de anos para alcançar mesmo as estrelas mais próximas, seus ocupantes originais, dependendo da duração da vida dos tripulantes e de efeitos relativísticos, poderão morrer durante a viagem, deixando que seus descendentes a concluam.

Diversidade genética

Avalia-se que, a fim de garantir diversidade genética durante uma viagem de centenas de anos de duração, uma nave geracional necessitaria de pelo menos 500 habitantes. Bancos de esperma ou bancos de óvulos podem reduzir drasticamente o número necessário. Em acréscimo, a nave teria de ser totalmente auto-suficiente (ver Biosfera e suporte vital), provendo comida, ar e água para todos a bordo. Também teria de ter sistemas extraordinariamente confiáveis que pudessem ser mantidos pelos habitantes da nave através de longos períodos de tempo.

Tem sido sugerido que os seres humanos deveriam criar grandes habitats espaciais auto-suficientes antes de enviar naves geracionais para as estrelas. Cada habitat espacial seria isolado do restante da humanidade por um século, mas permaneceria suficientemente perto da Terra para um caso de emergência. Isto permitiria testar a viabilidade da sobrevivência independente de milhares de humanos antes de mandá-los para um ponto além de qualquer esperança de socorro.

Naves geracionais na ficção

Naves geracionais são encontradas com frequência em histórias de ficção científica. A invenção é creditada a J. D. Bernal em seu romance de 1929, The World, The Flesh, & The Devil (O Mundo, a Carne e o Demônio). Um tema comum da ficção científica é o de que os habitantes de uma nave geracional acabam esquecendo que estão numa astronave e passam a acreditar que esta é todo o universo.

Viagem Intergaláctica

Viagem intergaláctica é a viagem espacial entre duas galáxias. Devido as enormes distâncias entre a Via Láctea, nossa galáxia, e suas vizinhas mais próximas – centenas de milhares de milhões - tal empreendimento seria muito mais exigente em termos tecnológicos do que até mesmo a viagem interestelar. Distâncias intergalácticas são mais ou menos um dobro de cem mil (cinco ordens de magnitude) maior do que os seus homólogos interestelares.

A tecnologia requerida para a viagem entre galáxias está além da presente capacidade humana, e atualmente é objeto de especulação, hipótese e ficção científica.

Entretanto, cientificamente falando, nada indica que a viagem intergaláctica seja impossível. Há, de fato, vários métodos possíveis de fazê-lo; até à data não foram algumas pessoas que estudaram viagem intergaláctica de uma forma séria.

As dificuldades da viagem intergaláctica

Distâncias colossais

Devido ao tamanho das distâncias envolvidas qualquer tentativa séria de viajar entre galáxias exigiria métodos de propulsão muito além do que atualmente se pensa ser possível, a fim de trazer uma grande nave perto da velocidade da luz.

Limite da velocidade da luz

De acordo com o que atualmente se entende da física, um objeto no espaço-tempo não pode exceder a velocidade da luz,que condena qualquer tentativa de viajar para outras galáxias a uma viagem que duraria milhões de anos terrestres via padrões tradicionais.

Navegação

Outra dificuldade seria navegar a nave espacial para a galáxia alvo e ter sucesso em chegar a uma estrela escolhida, planeta ou outro corpo, pois isso exigiria uma plena compreensão do movimento de galáxias que ainda não foi alcançado.

Comunicação

Há também o problema considerável, mesmo para sondas não tripuladas, de que qualquer comunicação entre a embarcação e o seu planeta natal ainda só pode viajar à velocidade da luz, o que pode exigir milhões de anos para percorrer as distâncias colossais envolvidas. Mesmo que outra galáxia possa ser alcançada, não parece haver nenhuma maneira para que a informação seja transmitida para casa de qualquer maneira significativa. A única maneira possível e rápida de comunicação seria mais rápido do que a luz, como a comunicação através de um buraco de minhoca transversável.

Viagem só de ida

A medida que o tempo necessário para viajar para galáxias próximas da Via Láctea parece ultrapassar o tempo de vida humano por extremas ordens de magnitude, qualquer viagem tripulada segnificaria que os seres humanos embarcariam sem voltar para a Terra vivos, mas também não viveriam para chegar a seu destino. Uma solução poderia ser uma Nave geracional, mas essa ideia coloca problemas técnicos (e éticos) a seu respeito.

Galáxias mais próximas

A nossa galáxia, a Via Láctea, está dentro de um grupo de galáxias chamado Grupo Local. Os dois diagramas abaixo mostram a parte dela que está dentro de 500 mil anos-luz, e todo o Grupo Local.

Diagrama das galáxias satélites da Via Láctea, e a Terra na sua galáxia.

Diagrama do Grupo Local.

Métodos possíveis

Estações de caminho — estrelas intergalácticas

Espaço entre as galáxias não está vazio, mas contém estrelas intergalácticas. Um estudo sugere que, pelo menos, 0,05% de todas as estrelas são essas "estrelas desonestas".Um estudo recente sugere que metade de todas as estrelas são intergalácticas. Estas podem ser usadas como estações entre galáxias numa forma de "ilha em ilha".

Viagens de extrema-longa duração

Viagens á outras galáxias na velocidade sub-luz requiriria um tempo de centenas de milhares de milhões de anos. Até a data nenhum projeto desse tipo foi feito.

O problema principal é a engenharia da nave se manter funcional por períodos de tempo geológicos. Tal instrumento nunca foi projetado ou construído antes para alcançar esse grau de duurabilidade. A nave precisaria de partes feitas para durar bastante; ou talvez teria a habilidade de realizar a manutenção e reparar a si mesma, construindo seus componentes; ou alguma combinação dos mesmos. Talvez ela funcionaria com inteligência artificial, programada para manter a nave e seus passageiros e pilotar remotamente até o destino.

Estrelas de hipervelocidade

Teorizado em 1988,e observado em 2005,são estrelas que se movem rápido o suficiente para alcançar a Velocidade de escape da Via Láctea, viajando para o espaço intergaláctico.Tem várias teorias sobre sua existência. Um dos mecanismos é que o Buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea ejeta estrelas da galáxia a cerca de milhares de milhões de anos. Outro mecanismo teorizado é a explosão de uma supernova num sistema binário.

Essas estrelas viajam na velocidade de 3.000 km/s. Entretanto, recentemente (novembro de 2014) estrelas que vão a uma fração da velocidade da luz foram postuladas, baseadas em métodos numéricos.

Os chamados Semi-Relativistic Hypervelocity Stars pelos autores, seriam as ejetadas pela fusão de buracos negros supermassivos durante a colisão de duas galáxias. E, os autores pensam, será detectável por futuros telescópios.

Estes poderiam ser usadas para por em órbita em torno dele e esperar.

Motores estelares

Outra proposta é artificialmente propelir uma estrela em direção á outra galáxia.

Dilatação temporal

Enquanto a luz leva 2.54 mil anos para atravessar o espaço entre a Terra e, por exemplo, a Galáxia de Andrômeda, seria necessário uma quantidade muito menor de tempo, do ponto de vista de um viajante no perto da velocidade da luz, devido aos efeitos da dilatação do tempo; o tempo experimentado pelo viajante em função tanto da velocidade (nada menos do que a velocidade da luz) e distância percorrida (contração de comprimento). Viagens intergaláticas para seres humanos é, portanto, possíveis, em teoria, a partir do ponto de vista do viajante.

Possíveis métodos mais rápidos que a luz

O Alcubierre drive é um dos únicos viáveis, embora altamente hipotéticos, conceitos que sejam capaz de impulsionar uma espaçonave a velocidades mais rápidas que a luz. (A espaçonave por si mesma não se move mais rápido que a luz, mas o espaço ao seu redor sim). Essa teoria tornaria prática a viagem intergaláctica. Só que não se conhece um caminho para criar uma distorção espacial que faça o conceito funcionar, mas as equações métricas cumprem com a relatividade e o limite da velocidade da luz. Outra possibilidade seria viajar por um buraco de minhoca transversável.

Viagem Interestelar

Viagem interestelar é, na ficção científica, uma viagem não-tripulada ou tripulada entre as estrelas, embora o uso do termo geralmente denote a última. O conceito de viagem interestelar em espaçonaves é uma matéria-prima básica da ficção científica. Há uma tremenda diferença entre viagem interestelar e viagem interplanetária, principalmente devido às distâncias muito maiores envolvidas.

Como um objetivo prático, a viagem interestelar têm sido ferozmente debatida por vários cientistas, autores de ficção científica, hobbistas e entusiastas.

Muitos artigos científicos têm sido publicados sobre conceitos correlatos. Dado suficiente tempo de viagem e trabalho de engenharia, viagem interestelar não-tripulada e geracional parece ser possível, embora represente um desafio tecnológico e econômico considerável, improvável de ser resolvido (particularmente no tocante a veículos tripulados) ainda por algum tempo. A NASA tem estado engajada em pesquisa sobre estes tópicos por vários anos e tem acumulado certo número de abordagens teóricas.

A dificuldade da viagem interestelar

A viagem interestelar apresenta uma série de dificuldades. Há todas as dificuldades da viagem interplanetária, a incluir vácuo quase total, radiação, micrometeoroides e imponderabilidade. Estas dificuldades parecem ser solúveis; enviaram-se missões robóticas a cada planeta do Sistema Solar, humanos à Lua, e fizeram-se planos de missões tripuladas a Marte durante anos. A viagem interestelar é enormemente mais difícil pelas distâncias milhões de vezes maiores às estrelas vizinhas. Viagens intergalácticas teriam distâncias ainda outro milhão de vezes maiores do que as viagens interestelares.

Distâncias interestelares

As distâncias astronômicas são por vezes medidas segundo a quantidade de tempo que demora um raio de luz em viajar entre dois pontos (ver ano-luz). A luz no vácuo viaja a 299.792.458 metros por segundo.

A distância entre a Terra e a sua Lua é de 1,25 segundos-luz. Com as tecnologias de propulsão actuais, uma viagem assim demora uns três dias a uma nave espacial.

A distância da Terra a outros planetas no sistema Solar varia de três minutos-luz até aproximadamente cinco horas-luz. Segundo o planeta e o seu alinhamento com a Terra, para as típicas naves espaciais não tripuladas essas viagens demoram de poucos meses a uma década.

Em 2006, a Voyager 1 ultrapassou as 100 unidades astronômicas (cerca de 14 horas-luz) do Sol e está deixando o Sistema Solar. Isso ocorreu quase 30 anos após o lançamento. Conforme divulgado em setembro de 2013, a sonda saiu da Heliosfera em agosto de 2012, e já se encontra no espaço interestelar, a mais de 125 UA de distância da Terra. Mesmo assim, no estágio presente da tecnologia espacial, as mais longas missões não-tripuladas (as sondas Voyager) têm uma vida útil estimada em aproximadamente 60 anos, metade dos quais já se passaram. Após esse prazo, sistemas vitais de tais sondas (como a geração de energia) começarão a falhar e não haverá possibilidade de reparos. Eventualmente, a comunicação se perderá. Será necessário um sistema de auto-reparações automatizadas focando o sucesso em missões não-tripuladas.

O sistema planetário mais próximo conhecido do Sol é chamado Alpha Centauri, situado a 4,2 anos-luz de distância. A Voyager 1 é a nave espacial mais rápida já construída e pode alcançar uma velocidade de 77,3 km/s (278.280 km/h) ou 0,0257% da velocidade da luz (em relação à Terra), já que a velocidade da luz corresponde a 1.079.252.848,8 km/h. A tal velocidade, a viagem demoraria 16.342 anos. Tal tempo poderia ser reduzido para alguns poucos milênios com o uso de veleiro solar ou para poucos séculos com o uso de propulsão por pulsos nucleares (sistema Orion).

Não há, entretanto, nenhuma tecnologia capaz de levar espaçonaves às estrelas num intervalo de tempo razoável. As atuais teorias da Física afirmam que é impossível viajar mais rápido que a luz e afirma-se que, se isso fosse possível, seria também possível a construção de máquinas do tempo.

A Relatividade Geral, entretanto, oferece a possibilidade teórica de viajar mais rápido que a luz sem violar as leis da Física. Isso poderia ser feito, por exemplo, através de um buraco de verme. Apesar disso, a existência dos buracos de verme ainda não foi comprovada. Outros mecanismos para viajar mais rápido que a luz com base na relatividade exigem a existência e o uso de matéria exótica.

Viagem tripulada vs. Viagem não-tripulada

A massa de uma nave capaz de transportar humanos seria muitas ordens de grandeza maior que a de uma nave ou sonda espacial não-tripulada. Como exemplo, podemos citar as diferenças entre a primeira sonda espacial, Luna I, que pesava 361 kg e a primeira nave a levar um ser vivo (cadela Laika), o Sputnik 2, que pesava 508,3 kg. Isso, claro, é apenas um exemplo. As diferenças, no caso de uma viagem interestelar seriam enormes, pois as distâncias e o tempo envolvido seriam muito maiores. Além disso, uma nave tripulada exigiria um sistema fechado de suporte biológico.

Tipos de viagem interestelar

Há dois tipos de viagem interestelar. Um é a viagem interestelar lenta, que já é tecnologicamente possível, mas que exige um grande intervalo de tempo, muitas vezes superior à expectativa de vida dos seres humanos. Outro é a viagem interestelar rápida, que ainda não é tecnologicamente possível , mas que poderia ser concretizada com futuros avanços técnicos e descobertas científicas.

Viagem interestelar lenta

Uma viagem interestelar lenta normalmente faria uso de tecnologias de propulsão já disponíveis. Como resultado, tais viagens seriam extremamente longas, com duração variando de cem a milhares de anos. Viagens tripuladas lentas poderiam ser usadas como viagens de ida para o estabelecimento de colônias. Mesmo assim, o longo tempo da viagem seria um obstáculo imenso por si só. Seguem algumas propostas para contornar o problema:

Naves multigeracionais

Uma nave (multi)geracional seria uma espécie de arca interestelar. Os viajantes viveriam normalmente durante a viagem. A tripulação que chegaria ao destino seria formada por descendentes daqueles que deixaram a Terra.

Mas a possibilidade de criação de naves multigeracionais é pequena, por que elas apresentam grandes problemas. Elas teriam que ser muito grandes; pesariam tanto que teriam que ser construídas em órbita, o que seria muito caro. Outra exigência de uma nave multigeracional é a existência de um sistema fechado de suporte biológico, uma espécie de habitat artificial. Ecossistemas fechados, como a Biosfera 2 foram construídos com o intuito de estudar tal possibilidade. Os resultados, porém, têm sido insatisfatórios, e a um alto custo.

Além disso, naves multigeracionais teriam outros problemas biológicos e sociais. Estimativas quanto ao número de tripulantes variam, mas o menor valor proposto é de 180. Uma população tão pequena seria bastante suscetível à deriva genética, o que colocaria o pool de genes abaixo dos níveis seguros. Dada a possibilidade de uma viagem com milhares de anos de duração (mais longa que a existência das civilizações humanas), há o sério risco de que a população que chegar ao destino não faça o que havia sido planejado; há também a possibilidade de se esquecerem que estão numa nave multigeracional. Na pior das hipóteses, a tripulação pode ter caído no barbarismo. Tais possibilidades foram exploradas por vários autores de FC, como Robert A. Heinlein num romance em dois volumes chamado Órfãos do Céu (Orphans of the Sky), e E.C. Tubb em Star Ship.

Animação suspensa

Tanto cientistas quanto escritores de ficção científica propõem várias técnicas de animação suspensa. Dentre essas, destacam-se os possíveis usos de hibernação humana e preservação criogênica. Atualmente, nenhuma das técnicas propostas está disponível, mas elas são preferidas pelos que defendem o uso de naves-dormitório, nas quais os passageiros ficariam inertes durante os longos períodos de tempo de uma viagem interestelar.

Expectativa de vida estendida

Uma outra possibilidade é a abordagem defendida por Aubrey de Gray. Segundo ele, seria possível estender a expectativa de vida humana até milhares de anos, através do uso de engenharia preventiva ou reparativa em nível celular. Tal técnica, entretanto, ainda não está disponível, e é pouco provável que tenha sucesso.

Isso possibilitaria uma única tripulação numa viagem interestelar, mas os efeitos psicológicos e biológicos de uma viagem tão longa ainda seriam um problema sem solução.

Embriões congelados

Uma missão espacial robótica que carregasse certo número de embriões humanos é outra possibilidade teórica. Esse método de colonização espacial requer, entre outras coisas, o desenvolvimento de um meio artificial que simulasse as condições do útero, o que permitiria uma gestação. Além disso, seria necessário um maior desenvolvimento da robótica. Há ainda o problema de como educar crianças que se desenvolveriam a uma distância tão grande da Terra que a comunicação entre a nave e o nosso planeta levaria anos ou mesmo vários séculos. Também devemos nos perguntar como explicaríamos a tal indivíduo o que ele deveria fazer, isto é, qual seria sua missão. A questão psicológica, portanto, ainda persistiria nesta abordagem.

Viagem interestelar rápida

A idéia de naves capazes de alcançar as estrelas rapidamente (em relação à expectativa de vida humana) é bastante atrativa. Entretanto, isso requer algum tipo exótico de propulsão ou mesmo uma Física exótica.

Viagem Sublumínica

Se uma espaçonave fosse capaz de viajar a uma velocidade média equivalente a 10% da velocidade da luz, seria possível alcançar Proxima Centauri em quarenta anos. Diversos sistemas de propulsão seriam capazes disso, mas nenhum deles é economicamente viável.

Desde a década de 1960 é tecnicamente possível a construção de naves movidas a pulsos nucleares, isto é, naves movidas por explosões nucleares em série. Tais naves teriam a vantagem de oferecer um grande impulso específico e altas velocidades. A construção e os custos de operação de tais naves seriam similares ao de um foguete químico. O interesse nessa tecnologia caiu por que explosões nucleares no espaço foram consideradas ilegais pelo Tratado de Interdição Parcial de Ensaios Nucleares, de 1963.

Foguetes movidos a fusão nuclear também seriam capazes de alcançar 10% da velocidade da luz. Nesse caso, o combustível usado seria o deutério. Mas até o momento a ciência ainda não conseguiu iniciar uma reação controlada de fusão nuclear.

Veleiros solares movidos por grandes laseres poderiam alcançar velocidades ainda maiores, uma vez que apresentam baixo peso. Entretanto, essa alternativa ainda não é viável por que o material mais adequado para a construção de tal veículo ainda não foi descoberto. É necessário que as "velas" sejam a um só tempo leves (para permitir grandes velocidades), resistentes (para que não sejam rasgadas pelos micrometeoritos) e semitransparentes (pois apenas parte do vento solar deve ser retida). Outro problema do veleiro solar é a sua aceleração lenta. Embora sejam capazes de alcançar mais de 10% da velocidade da luz, as pesquisas indicam que pode levar anos para que isso aconteça.

Outra proposta, feita por Robert W. Bussard em 1960 é o chamado Bussard ramjet, um foguete de fusão no qual um enorme coletor coletaria o hidrogênio difuso que há no espaço interestelar, que seria então "queimado" através de uma cadeia próton-próton, e expelido para trás. Apesar de cálculos recentes indicarem que a aceleração gerada pela propulsão de Bussard seria um pouco menor do que o imaginado, a ideia ainda é bastante atrativa por que o combustível seria coletado durante o percurso e assim seria possível alcançar uma velocidade muito próxima da velocidade da luz.

Finalmente, há a possibilidade de um foguete de antimatéria. Se forem as encontradas fontes de energia e os métodos de produção adequados, capazes de gerar antimatéria nas quantidades necessárias, seria facilmente possível alcançar velocidades próximas da luz, nas quais os efeitos da dilatação do tempo poderiam ser sentidos pelos tripulantes, o que, de certa forma, "encurtaria" a viagem.

Transmissão ou Teletransporte

Se entidades físicas pudessem ser transmitidas como informação e reconstruídas no local de destino, uma viagem exatamente a velocidade da luz seria possível. Note, porém, que de acordo com a Relatividade Geral, a informação não pode viajar mais rápido que a luz. Mesmo assim, o tempo de viagem teria uma redução drástica. Para observadores terrestres, a duração da viagem seria mínima, mas para os próprios viajantes seria instantânea.

Como codificar, enviar e reconstruir uma descrição átomo-por-átomo de, digamos, um ser humano é algo que ainda não se tem ideia de como fazer. Se nem mesmo o problema do teleporte de coisas inanimadas foi resolvido, quais não seriam as dificuldades de fazer isso com seres vivos?

Pode ser que enviar um software que, para todos os efeitos, replicaria as funções neurais de uma pessoa seria o bastante, mas ainda há muitos aspectos neurológicos da mente humana que são desconhecidos pela Ciência. Mesmo se o envio de tal software fosse possível, seria necessário o uso de um receptor e/ou reconstrutor que teria que ser mandado para o destino de um modo mais ortodoxo.

Viagem Superlumínica

Buracos de Verme

Buracos de Verme são distorções conjecturais do espaço-tempo que, segundo alguns físicos teóricos poderiam ligar dois pontos quaisquer do universo através de uma Ponte de Einstein-Rosen. Não se sabe ainda se, na prática, há ou não buracos de verme. Embora haja soluções matemáticas para as equações de Einstein que envolvem buracos de verme, todas as soluções conhecidas exigem suposições bastante irreais, como, por exemplo, a existência de massa negativa.

Dobra Espacial

A Dobra Espacial (ou Propulsão Alcubierre) é um modelo matemático teórico para uma forma de viagem espacial mais rápida que a luz, utilizada na série de ficção científica Jornada nas Estrelas.

Em 1994, o físico mexicano Miguel Alcubierre propôs um método de alongamento do espaço em uma onda que, em teoria, poderia fazer com que o tecido do espaço à frente de uma nave espacial se contraia, enquanto que o tecido que está atrás da nave se expanda.A nave se deslocaria surfando esta onda dentro de uma região conhecida como bolha de dobra, onde as características normais do tecido espaço-tempo se manteriam inalteradas. Uma vez que a nave não estaria se movendo dentro desta bolha, mas transportada junto com ela, os efeitos de dilatação do tempo previstos pela Teoria da Relatividade Especial não se aplicariam à nave, mesmo com a altíssima velocidade de deslocamento em relação ao espaço normal em volta da nave. Além disso, esse método de viagem não implica realmente em se deslocar mais rápido que a luz, uma vez que no interior da bolha, a luz continuaria a ser mais rápida que a nave.

Assim, a Propulsão Alcubierre não contradiz a alegação tradicional da relatividade que proíbe que um objeto com massa seja mais rápido que a luz.

Muitos críticos contestam a possibilidade real de se criar uma bolha de dobra devida a energia necessária que seria equivalente a massa de Júpiter, mas recentemente o Dr. Harold White , Chefe do Tema de Propulsão Avançada do Engineering Directorate da NASA encontrou a solução que muda o jogo completamente. White descobriu que a energia necessária é muito menor do que se pensava. Se for otimizada a espessura da dobra espacial e “oscilar sua intensidade para reduzir a rigidez do espaço tempo,” será possível reduzir a quantidade de combustível para uma tangível: em vez de uma bola de matéria exótica do tamanho de Júpiter, será preciso apenas 500 kg para “mandar uma bolha de 10 metros a uma velocidade efetiva de 10c.”

Outra crítica que tornaria a dobra espacial apenas teórica foi que necessitaria de matéria exótica e não se sabe se realmente exite, mas Harold Sony White e Eric W. Davis descreveram que uma densidade de energia positiva toroidal pode resultar em uma região de pressão negativa, esférica, eliminando possivelmente a necessidade de matéria exótica real.

Ainda outra crítica que tornaria a dobra espacial apenas teórica foi que não seria possível desligar a bolha de dobra pois os fótons não se comunicam com a bolha, mas parece que um recente estudo que seria ruim na realidade é uma boa notícia: a bolha de dobra é instável,uma propriedade da mecânica quântica chamada de tensor de momento-energia renormalizado, tenderia a aumentar descontroladamente nas regiões dobradas acima da velocidade luz, fazendo com que a dobra seja destruída.Em outras palavras a bolha precisa ser ativamente mantida e se desfaz assim que a nave para de mantê-la. Assim, mesmo sem conseguir afetar o espaço exterior à bolha, a nave consegue desligá-la (e se há algum problema, a nave não continua a viajar até o infinito como em Tau Zero).

Viagem Interplanetária

Por definição, viagem interplanetária é uma viagem espacial realizada entre os corpos celestes de um determinado sistema planetário.

Realizações alcançadas em viagens interplanetárias

O Programa Apollo da NASA conseguiu colocar doze homens sobre a superfície da Lua e trazê-los de volta à Terra: Apollo 11-17, exceto a 13, ou seja, seis missões, cada qual com três astronautas, dos quais dois desceram até a Lua. Sondas-robôs foram enviadas no passado para todos os planetas do Sistema Solar. As mais distantes sondas no momento, Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1 e Voyager 2 estão em curso para abandonar o domínio de influência gravitacional do Sol.

Sondas-robôs tais como as Vikings, Pathfinder e os Mars Exploration Rovers também pousaram na superfície de Marte e sondas Venera pousaram no planeta Vênus. O orbitador NEAR Shoemaker pousou com sucesso no asteroide 433 Eros, embora não tenha sido originalmente projetado pensando-se em tal manobra.

Colonização De Mercúrio

No âmbito da exploração espacial, a colonização de Mercúrio já foi por vezes sugerida, juntamente com as de Marte, de Vênus e da Lua. As colônias permanentes, teoricamente, seriam restritas às regiões polares, devido às temperaturas extremas do dia em outras partes no planeta.

Similaridade à Lua

Mercúrio não tem uma atmosfera significativa e executa rotações lentas com uma inclinação axial muito pequena. Por causa desta similaridade com a Lua, a colonização de Mercúrio pode ser executada com a mesma tecnologia e equipamentos gerais que serão usados na colonização de nosso satélite natural. Ao contrário da Lua, entretanto, Mercúrio tem a vantagem adicional de um campo magnético que o protege de raios cósmicos e de tempestades solares.

Gelo em crateras polares

Devido a sua distância do Sol, a temperatura da superfície de Mercúrio pode alcançar 700°K (427°C), inapropriado para o estabelecimento de colônias humanas. No entanto, a temperatura nas regiões polares é muito menor e pode haver depósitos de gelo permanentes nelas.As áreas polares não experimentam a variação extrema na temperatura vista em áreas mais equatoriais da superfície de Mercúrio.

Energia solar

Por ser o planeta o mais próximo ao Sol, Mercúrio tem quantidades vastas de energia solar disponíveis. Sua constante solar é de 9,13 kW/m, 6,5 vezes maior do que a Terra ou a Lua. A inclinação axial de Mercúrio mede aproximadamente 0,01°,[2] o que possibilita a existência picos de luz eterna - pontos elevados situados nos pólos do planeta que são afetados continuamente pela radiação sol. Mesmo se não existirem, existe a possibilidade de sua construção artificial.

Recursos

Existem pesquisas que sugerem que o solo de Mercúrio pode conter grandes quantidades de hélio 3, que poderia ser usado como combustível em futuras centrais elétricas nucleares na Terra, o que excitaria a futura economia do sistema solar.

Gravidade considerável

Mercúrio é maior do que a Lua, com um diâmetro de 4 879 quilômetros, contra 3 476 quilômetros do nosso satélite natural, e tem uma densidade mais elevada, devido a seu grande núcleo de ferro. Em consequência, a aceleração da gravidade na superfície de Mercúrio é 0,377 G, mais de duas vezes a aceleração da gravidade da Lua (0.1654 G) e praticamente igual à gravidade na superfície de Marte. Levando em consideração a evidência dos problemas de saúde humana associados com a exposição prolongada à gravidade baixa, Mercúrio pode ser mais atrativo para a colonização humana do que a Lua, a longo prazo.

Dificuldades

A falta de uma atmosfera substancial, a proximidade ao Sol e os dias solares longos (176 dias terrestres) são desafios significativos para qualquer estabelecimento humano. Uma colônia permanente seria restringida quase certamente às regiões polares, mas excursões provisórias para o equador de Mercúrio poderiam ocorrer durante a noite. Fora a possibilidade de gelo nos pólos, é improvável que os elementos mais necessários para a vida existam no planeta. Estes teriam de ser importados.

Colonização De Vênus

A colonização de Vénus, o planeta mais próximo da Terra, foi assunto de muita especulação, tratada em muitas obras de ficção científica tanto antes como depois do início da exploração espacial de Vênus. Através do descobrimento do ambiente hostil da superfície venusiana, a atenção foi dirigida principalmente para a colonização da Lua e para colonização de Marte. Recentemente, a investigação especulativa fez reaparecer a viabilidade de colonizar Vênus.

Razões para a colonização

A colonização planetária é um passo a mais da exploração espacial, e implica a presença permanente de seres humanos em lugares fora da Terra. Stephen Hawking indicou que a colonização do espaço seria a melhor maneira de assegurar a sobrevivência da espécie humana.Outras razões para colonizar os planetas incluem interesses econômicos e investigações científicas a longo prazo.

Obstáculos

A colonização de Vênus requer duas mudanças importantes: eliminar a maior parte do dióxido de carbono da atmosfera do planeta que alcança 9 MPa (90 atmosferas) de pressão e reduzir a temperatura da superfície que é de 737 K (464 °C) para (19 °C) . Ambas as metas estão profundamente inter-relacionadas, já que a temperatura extrema de Vênus é devida ao efeito estufa causado pela atmosfera tão densa.

Métodos de colonização e exploração

Habitats aerostáticos e cidades flutuantes

Geoffrey A. Landis resumiu as dificuldades percebidas da colonização de Vênus como derivadas meramente do levantamento de que uma colônia necessariamente deve estar na superfície de um planeta:

"Sem dúvida, visto de uma maneira diferente, o problema com Vênus é meramente que ao nível do solo está demasiadamente longe do nível um da atmosfera. No nível das nuvens altas, Vênus é o planeta do paraíso."
Ele propõe habitats aerostáticos e cidades flutuantes, baseando-os no conceito de que o gás respirável (21:79 mistura de Oxigênio-nitrogênio) é um gás ascendente na atmosfera de Vênus.Isto permitiria os domos aéreos. Alternativamente, os domos poderiam conter um gás leve como hidrogênio ou hélio (extraível da atmosfera) para permitir uma densidade de massa mais alta.

Terraformando

Carl Sagan, em 1961 propôs aplicar a engenharia planetária a Vênus em um artigo publicado na revista Science 1961 intitulado "The Planet Venus". Sagan imaginou semear a atmosfera de Vênus com algas, que absorveriam o dióxido de carbono e reduziriam o efeito estufa até que a temperatura da superfície caísse a níveis confortáveis. Posteriores descobertas sobre as condições de Vênus fizeram esta façanha impossível, já que Vênus tem atmosfera demasiadamente forte para processar e fixar. Inclusive se as algas atmosféricas puderam prosperar no ambiente árido e hostil da alta atmosfera de Vênus, todo o carbono que se fixará em forma orgânica seria liberado como dióxido de carbono tão prontamente como cairá nas quentes regiões inferiores. Carl Sagan também sugeriu em seu livro Pálido Ponto Azul, o desvio de um cometa ou meteoro para se chocar com a superfície de Vênus, fazendo com que boa parte da atmosfera se dispersasse no espaço.

Robert Zubrin, seguindo um estudo de 1999 de Paul Birch, propuseram o uso de um para-sol montado no ponto lagrangiano interno (L1) ou em um anel orbitando o planeta para reduzir a insolação total recebida por Vênus, esfriando assim o planeta.

Landis sugeriu a construção de cidades flutuantes, que poderiam formar um escudo solar ao redor do planeta, e poderia usar-se para processar a atmosfera simultaneamente, combinando a teoria do escudo solar e a teoria do processo atmosférico com uma tecnologia escalável que proporcionaria um espaço imediatamente habitável na atmosfera de Vênus.

Colônias na órbita de Vênus

Outro caminho promissor para a colonização venusiana seria o uso do espaço próximo ao planeta para a captura orbital e exploração de cometas e asteroides. Embora Vênus não tem nenhuma lua atualmente, no futuro próximo pode ser prático pôr corpos pequenos na órbita ao redor dos planetas internos. Vênus é especialmente bom para isto porque a aerofrenagem de sua espessa atmosfera reduziria a velocidade destes corpos. A energia solar livre disponível faz Vênus ser desejável para o desenvolvimento industrial.

Exploração atual de Vênus

A Agência Espacial Europeia (ESA) está levando a cabo sua primeira missão ao planeta Vênus, denominada Venus Express, lançada em 9 de novembro de 2005; começou a mandar imagens do planeta em 11 de abril de 2006. A Agência Japonesa de Exploração Espacial (JAXA) planeja também uma missão a Vénus, denominada PLANET-C (ou Venus Climate Orbiter), entre 2008 e 2009. Também a Rússia pôs em marcha o projeto Venera-D, que cujo lançamento está previsto para 2013, coincidindo com a missão europeia Venus Entry Probe.

Missões com outros destinos (especialmente Mercúrio) sobrevoarão Vênus; estas são a sonda MESSENGER (em 24 de Outubro de 2006 e em 6 de Junho de 2007) e a sonda BepiColombo.