Dværgplanet kan blive vores næste hjem

Glem alt om Månen og Mars. Hvis vi skal bygge et alternativt hjem i Solsystemet, er det bedre at etablere en gigantisk koloni endnu længere væk. Det mener en finsk fysiker, og han har også fundet stedet: ved dværgplaneten Ceres.

Glem alt om Månen og Mars. Hvis vi skal bygge et alternativt hjem i Solsystemet, er det bedre at etablere en gigantisk koloni endnu længere væk. Det mener en finsk fysiker, og han har også fundet stedet: ved dværgplaneten Ceres.

Claus Lunau

Forestil dig en rumkoloni med plads til millioner af indbyggere, som lever et liv i byer omgivet af skove, marker, floder og søer – et liv, hvor alle kan bevæge sig frit rundt uden rumdragter og iltflasker og uden risiko for at blive syge som følge af kosmisk stråling eller en alt for svag tyngdekraft.

Kort sagt: et liv fuldstændig, som vi kender det fra Jorden, men med den ekstra fordel, at ingen behøver at bekymre sig om dårligt vejr eller naturkatastrofer som vulkanudbrud, jordskælv, orkaner eller oversvømmelser.

Lyder det vanvittigt? Det er det slet ikke ifølge den finske fysiker Pekka Janhunen. Han mener, at det vil give bedre mening at bygge en rumkoloni i kredsløb om dværgplaneten Ceres end at bosætte sig på Mars eller Månen.

Kolonien skal kunne rumme flere mennesker end Jorden.

Janhunen har regnet på, hvad det vil kræve at bygge en koloni, som med tiden skal kunne huse flere mennesker end her på Jorden, og som derfor bliver et reelt alternativ til livet på vores egen klode. Og han er overbevist om, at en koloni ved Ceres kan opfylde alle kravene.

“Det vil være som et paradis. Rigt og varieret som vores egen verden. At udforske kolonien vil tage et helt liv,” fortæller Pekka Janhunen til Illustreret Videnskab.

Alle skal kunne ånde frit

Janhunen er uddannet fysiker med rumplasma som speciale og til daglig forskningsleder ved det finske meteorologiske institut (FMI). En af grundene til hans interesse for Ceres er, at dværgplanetens overflade råder over masser af råmaterialer. Det gælder ikke mindst rigelige mængder kvælstof, som kan bruges til at skabe en atmosfære i rumkolonien, som svarer til Jordens.

Solsystem Ceres

Pekka Janhunen har kastet sin kærlighed på dværgplaneten Ceres (th.) i asteroidebæltet. Han mener, den er et bedre sted for en rumkoloni end Mars eller Månen.

© Pekka Janhunen & Shutterstock

En behagelig atmosfære er en vigtig egenskab ved en rumkoloni, hvor mennesker i fremtiden skal kunne fødes, leve og dø i omgivelser, der er så jordlignende som muligt.

Det betyder bl.a., at de skal kunne ånde frit i en atmosfære, der minder om vores egen her på kloden, dvs. med 79 procent kvælstof og 20 procent ilt.

En anden vigtig ressource for en rumkoloni er naturligvis vand. Og også her er Ceres leveringsdygtig. Analyser af store saltaflejringer i dværgplanetens kratere har afsløret, at de stammer fra enorme reservoirer af saltvand i undergrunden.

Rumsonden Dawn har taget nærbilleder af store saltaflejringer i kraterne på Ceres. De er skabt, ved at saltvand fra undergrunden er brudt op til overfladen, hvor vandet er fordampet.

© IDA/DLR/MPS/UCLA/JPL_Caltech/NASA

Ceres er med en diameter på 945 km det største legeme i asteroidebæltet mellem Mars og Jupiter. Til sammenligning er Jordens diameter 12.742 km og Månens 3475 km. Tyngdekraften på Ceres’ overflade er da også 34 gange mindre end på Jorden.

Netop størrelsen på Ceres gør den ideel til en rumkoloni. Kloden er stor nok til at forsyne en gigantisk koloni i kredsløb med råstoffer. Og samtidig er den lille nok til, at tyngdekraften ikke giver for store problemer med at fragte råstofferne ud til kolonien.

Ceres råstoffer
©

Ceres er en guldmine for en rumkoloni

Rig på råstoffer

Ceres rummer alle de råstoffer, en rumkoloni skal have adgang til – inklusive den kvælstof, som skal bruges i den luft, beboerne skal indånde.

Masser af vand

Rumkolonien vil ikke løbe tør for vand. Ceres har rigelige mængder saltvand i undergrunden. Vand og is kan udgøre helt op til 30 procent af dværgplanetens masse.

Passende tyngdekraft

Rumkolonien kan kredse om Ceres i en stabil bane 100.000 km fra dværgplaneten. Det svarer til ca. en fjerdedel af afstanden mellem Jorden og Månen.

Både adgangen til rigelige råstoffer og gode transportmuligheder er afgørende for Janhunens vision om at bygge den megakonstruktion, som skal kredse om Ceres.

Kolonien kan blive ved at vokse

Kolonien skal grundlæggende bygges op af et stort antal cylindre monteret på en cirkelformet ramme, som kredser 100.000 km fra dværgplaneten. Over og under rammen skal gigantiske spejle indsamle sollys og reflektere det ind mod kolonien.

Rammen kan med tiden udbygges til en diameter på omkring 12.000 km – eller større endnu. I modsætning til den begrænsede overflade på en planet eller en måne vil Ceres-kolonien i princippet kunne blive ved med at udvide sig langs kanten. Ifølge Janhunen vil den med tiden kunne rumme endnu flere beboere, end vi i dag er på Jorden.

Hver cylinder – også kaldet et habitat – er 5 km lang og har en diameter på 2 km. Den består af en ydre skal, som beskytter mod kosmisk stråling fra rummet. Inde bag skallen ligger endnu en cylinder, som roterer for at skabe kunstig tyngdekraft.

Janhunens koncept er dermed baseret på de såkaldte O’Neill-cylindre, som blev foreslået af den amerikanske fysiker Gerald K. O’Neill i 1970’erne.

Idéen til rumkolonien ved Ceres bygger på såkaldte O’Neill-cylindre, som ved rotation skaber kunstig tyngdekraft.

© Shutterstock

Hvert habitat roterer ca. en omgang i minuttet, hvilket vil skabe en kunstig tyngdekraft på 1 g, svarende til tyngdekraften på Jordens overflade. Rotationen sker ved hjælp af magnetiske lejer, der virker på samme måde som ved magnettogbaner.

Det betyder, at den ydre skal og den roterende indre cylinder ikke er i fysisk kontakt med hinanden. De bliver derfor ikke slidt, hvilket sikrer et minimum af reparationer og vedligehold.

Rotationen sikrer sundheden

For Janhunen er den kunstige tyngdekraft helt afgørende for, at kolonien kan fungere som et permanent bosted for mennesker. Undersøgelser af astronauter ombord på Den Internationale Rumstation, ISS, viser, at måneder eller års vægtløshed ikke er sundt for menneskekroppen.

Vores kroppe er udviklet til at vokse og trives i et tyngdefelt som på Jorden, og længere tids vægtløshed kan bl.a. give problemer med tab af muskel- og knoglemasse, nyresten og nedsat syn.

De samme problemer ville formentlig opstå i en koloni på Mars eller Månen, fordi tyngdekraften her er væsentlig svagere end på Jorden.

“Det er nødvendigt med normal tyngdekraft for at kunne opretholde et godt helbred og for at lade børn vokse naturligt,” siger Pekka Janhunen.

By og land som på Jorden

Livet i kolonien skal på alle måder ligne det, vi kender fra Jorden. For at skabe illusionen af en almindelig døgnrytme bliver sollyset fra spejlene, der omslutter kolonien, reguleret nøje inde i habitaterne, så beboerne oplever en 24 timers cyklus med dag og nat.

Janhunens vision er, at beboerne i et habitat nemt skal kunne bevæge sig mellem landlige og bymæssige miljøer og samtidig have mulighed for at rejse rundt i kolonien og besøge andre habitater.

Inde i hvert habitat åbner en frodig verden sig. Parker og skove er en del af omgivelserne, ligesom lokale landbrug vil forsyne beboerne med fødevarer.

Natur- og landbrugsområderne kræver naturligvis jordbund, og planen er, at habitaterne skal indeholde et jordlag på mindst 1,5 meters tykkelse.

Det er endnu uvist, hvordan jorden skal fremskaffes. Det vil blive alt for dyrt at fragte den til kolonien fra Jorden, så Janhunen sætter sin lid til, at den kan skabes ud fra de materialer, som findes på Ceres.

“Ceres indeholder alle de byggesten, som livet skal bruge. Det er stadig et åbent spørgsmål, hvor meget og hvilken type biologisk, mekanisk eller kemisk behandling der skal til for at gøre råmaterialet fra Ceres brugbart til plantejord. Det vil kræve adgang til prøver fra Ceres og rådgivning fra eksperter i jordbehandling, før der kan drages håndfaste konklusioner,” forklarer han.

Den finske fysiker har til gengæld foretaget detaljerede beregninger over, hvordan alle materialerne skal fragtes de 100.000 km fra Ceres til rumkolonien.

Rumelevator leverer varerne

Janhunen vurderer, at en rumelevator er en mere energibesparende løsning end at sende raketter op fra overfladen. Ceres har en relativt hurtig rotation, og det gør det muligt at bygge en rumelevator, der forbinder overfladen med en lille satellit, som kredser i en højde på 1024 km.

I denne højde er tyngdekraftpåvirkningen fra Ceres svagere, og derfor bliver det billigere i brændstof for de rumskibe, som skal transportere godset videre ud til kolonien.

Alle byggematerialer til rumkolonien skal hentes på Ceres. Det samme gælder råstoffer til at skabe koloniens jordbund og atmosfære. Beregninger viser, at den billigste måde at fragte materialerne væk fra Ceres på er med en rumelevator.

Rumelevator Ceres
© Claus Lunau

1. Elevatoren drejer med Ceres rundt

Ceres’ rotation gør det muligt at bygge en rumelevator, som via et kabel forbinder overfladen til en satellit. Satellitten følger med rundt i rotationen, så den altid befinder sig det samme sted i forhold til overfladen.

Rumelevator med gods
© Claus Lunau

2. Den første etape er den tungeste

Elevatoren kan flytte fem tons gods og tager sig af den hårde tørn med at løfte det fri af tyngdefeltet lige omkring dværgplaneten. Solpaneler sørger for energi til elevatoren, som bringer godset op i 1024 kilometers højde.

Rumskib ceres
© Claus Lunau

3. Rumskibe tager den lange tur

Når godset er sat i kredsløb 1024 km over Ceres, fragter rumskibe det de resterende 99.000 km ud til kolonien. Rumskibene sparer store mængder brændstof, fordi de slipper for at lande på og lette fra Ceres.

Rumelevatoren skal bygges i flere trin. Første version bliver et 5 cm bredt rør af fibermaterialet Dyneema, som er omkring 15 gange stærkere end stål og vil kunne løfte fem tons materiale ad gangen. Senere kan løftekapaciteten udvides ved at forstærke og forbedre elevatorens konstruktion.

Kolonien kræver nye raketter

Ifølge Janhunens beregninger kan kolonien bygges på bare 22 år. Det er dog i bedste fald, for beregningerne forudsætter nye teknologiske løsninger på en række udfordringer.

Etableringen af kolonien vil i første omgang kræve mange rejser fra Jorden til Ceres. Dværgplaneten kredser i en bane om Solen, som ligger 260 millioner km længere ude end Jordens, og med nutidens rumfartøjer vil turen tage mindst syv måneder.

Det kan gøres hurtigere med rumfartøjer drevet af såkaldte ionmotorer, som allerede er udviklet, og som ved at bruge ædelgassen xenon kan opnå meget høje hastigheder. Teknologien skal dog ifølge Janhunen udvikles yderligere, så ionmotorerne fungerer med billigere brændstoffer, fx vand.

Alligevel er den finske fysiker fortrøstningsfuld. Han påpeger, at mange teknologiske revolutioner, som har været 30-50 år undervejs, har bredt sig lynhurtigt i samfundet. Det gælder fx udfordringen med at gøre computerteknologi så kompakt og billig, at den er blevet hvermandseje.

Når det gælder rumrejser, kan vi formentlig vente den samme udvikling, som vi har set i flytrafikken. Engang var flyrejser for de få, i dag er de tilgængelige for de fleste.

Starship rumskib

Starship, som i øjeblikket er under udvikling, kan blive en vigtig brik i etableringen af en koloni uden for Jorden.

© Claus Lunau

Hvis det fx lykkes det private rumfartsfirma SpaceX at gøre sit rumskib Starship til en prisbillig måde at fragte gods og mennesker rundt på, vil det være et stort skridt mod en koloni ved Ceres, mener Janhunen.

“Der skal være et økonomisk incitament. Når ejendomme uden for Jorden en dag koster mindre end lejligheder i Paris eller New York, begynder der at ske noget.”