Kategorie
Kosmologia

Kolonizacja obrzeży układu słonecznego

Zewnętrzne obszary Układu Słonecznego to olbrzymia strefa, w której znajdują się cztery gigantyczne planety, jedna mniejsza, sześć księżyców o rozmiarach porównywalnych z planetami i wiele mniejszych, mnóstwo znanych i prawdopodobnie miriady nieznanych obiektów będących pozostałościami planetoid i komet w każdej wyobrażalnej (i niewyobrażalnej) postaci. Dopiero zaczynamy poznawać ten świat, a to, co o nim wiemy dzięki naszym teleskopom, sondom kosmicznym Pioneer i Voyager, wysłanym w latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych XX wieku, sondzie Galileo, obecnie znajdującej się na orbicie wokół Jowisza, oraz to, czego dowiemy się za sprawą sondy Cassini, zmierzającej w stronę Saturna, jest jedynie skrawkiem informacji o tych cudownych światach, które natura umieściła w kosmosie. Nawet dysponując sondami nowej generacji, napędzanych energią termojądrową, umożliwiających radarowe monitorowanie powierzchni tych światów przez grubą warstwę atmosfery i przesyłanie danych z prędkością tysiąckrotnie większą niż nadajniki Voyagerów, nie będziemy w stanie do końca poznać nowych globów. Będzie tam musiał dotrzeć ludzki intelekt, a konieczność pokonywania tak wielkich odległości spowoduje opracowanie nowych, bardziej wydajnych napędów niż używane w misjach na Księżyc czy Marsa. Minie więc sporo czasu, zanim zewnętrzne obszary Układu Słonecznego staną się domeną ludzkiej działalności, choć zapewne tak właśnie kiedyś będzie. Mimo iż wizja przyszłości jest mglista, już teraz wiemy, że te odległe światy stanowią klucz do naszego przetrwania i rozwoju oraz nadzieję naszych potomków na dotarcie do gwiazd.

Źródła energii

Aby stworzyć dość dokładną prognozę etapu, na jakim znajdzie się ludzkość w przyszłym stuleciu, musimy przeanalizować tendencje z przeszłości. Historia ludzkiego postępu technicznego jest w rzeczywistości historią nieustannego wzrostu zużycia energii. Jeśli wziąć pod uwagę energię zużywaną nie tylko w życiu codziennym, ale także na transport i produkcję przemysłową i rolną, Amerykanie w latach dziewięćdziesiątych XX wieku konsumują około trzykrotnie więcej energii na osobę niż ich przodkowie w 1890 roku -w epoce gazu i silników parowych. Z kolei dziewiętnastowieczni koloniści zużywali trzykrotnie więcej energii na osobę niż ludzie żyjący w 1790 roku – przed erą industrializacji. Niektórzy określali ten trend jako bezpośrednie zagrożenie dla światowych zasobów naturalnych, ale faktem jest, że w historii ludzkości wzrost zużycia energii ściśle się koreluje z podnoszeniem standardów życia. Jeśli porównamy stopę życiową i ilość zużywanej energii na osobę w krajach rozwiniętych i w krajach Trzeciego Świata, przekonamy się, że schemat ten nadal się sprawdza. Związek między konsumpcją energii i bogactwem spowoduje w przyszłości wzrost zapotrzebowania na wszelkie dostępne zasoby energetyczne. Na początek podniesienie standardów życiowych całej ludzkiej populacji do poziomu życia w Stanach Zjednoczonych (w czasach globalnej telekomunikacji jest mało prawdopodobne, by inny układ był do zaakceptowania na dłuższą metę) pociągnie za sobą przynajmniej dziesięciokrotny wzrost zużycia energii. Należy jednak pamiętać, że mieszkańców Ziemi wciąż przybywa, i choć globalne uprzemysłowienie spowalnia ten proces, do czasu aż się on ustabilizuje, liczebność populacji globalnej zwiększy się trzykrotnie. Obecne amerykańskie standardy życia i stopień wykorzystywania techniki nie są ostatecznym etapem rozwoju (nawet pod koniec XX wieku w Ameryce nadal sporo ludzi żyje na granicy ubóstwa) i trudno się spodziewać, że za sto lat nasi potomkowie będą je akceptowali, podobnie jak my nie przyjmujemy standardów sprzed przeszło wieku. Tak czy inaczej, pewne jest, że wzrost zużycia energii na Ziemi odbywa się wykładniczo. W roku 1998 ludzkość zgromadziła około 14 terawatów energii (1 terawat, TW, to 1 milion megawatów, MW). Przy obecnym współczynniku wzrostu, wynoszącym 2,6%, przewidujemy, że do roku 2100 ludzkość będzie zużywała prawie 200 TW. Tabela przedstawia przewidywane zużycie energii oraz sumę energii skonsumowanej od roku 1998. Spodziewane zużycie zasobów energetycznych.

Dla porównania całkowita znana lub szacowana ilość zasobów energetycznych podana jest w tabeli. Zasoby energetyczne Układu Słonecznego.

W tabeli ilość helu 3 dla każdej gazowej planety określa, ile tego izotopu znajduje się w atmosferze do głębokości, na której panuje dziesięciokrotnie wyższe ciśnienie niż na Ziemi na poziomie morza. Gdybyśmy mogli wydobywać zasoby na głębokości, gdzie ciśnienie byłoby większe, całkowita ilość helu 3 wzrosłaby proporcjonalnie. Gdy porównamy zapotrzebowanie na energię dla rozrastającej się ludzkiej cywilizacji z ilością dostępnych zasobów energetycznych, stanie się jasne, że jeśli nawet zignorujemy problemy zanieczyszczenia środowiska, związane ze spalaniem paliw kopalnych, w ciągu kilku stuleci zasoby te zostaną całkowicie wyczerpane na Ziemi i Księżycu. Wykorzystywanie energii słonecznej może nieco zmienić ten obraz, lecz prędzej czy później będziemy zmuszeni do korzystania z olbrzymich rezerw energii dostępnych w atmosferach gazowych olbrzymów.

Reaktory termojądrowe wykorzystują pole magnetyczne, by uwięzić plazmę – składającą się z niezwykle gorących i naładowanych cząstek – w komorze próżniowej, gdzie mogą one się zderzać ze sobą i reagować. Ponieważ cząstki wysokoenergetyczne mają tendencję do przebijania się przez pułapkę magnetyczną, komora reaktora musi mieć pewną minimalną wielkość, żeby zatrzymać je na tyle długo, by mogło dojść do reakcji termojądrowej. Rozmiary reaktorów termojądrowych sprawiają, że nie opłaca się ich używać w sytuacjach niewymagających dużych ilości energii, ale w przyszłości, kiedy zapotrzebowanie na energię będzie dziesiątki lub nawet setki razy większe niż dziś, reaktory termojądrowe staną się z pewnością najtańszymi źródłami mocy.

Za sto lat synteza termojądrowa, w której będzie dochodziło do czystego spalania D-3He (bez odpadów radioaktywnych), stanie się już naszym podstawowym źródłem pozyskiwania energii, a planety znajdujące się w zewnętrznych obszarach Układu Słonecznego okażą się naszą Zatoką Perską.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *