Chào mừng bạn quay trở lại phần đầu tiên trong loạt bài viết về Hệ thống năng lượng mặt trời! Đầu tiên, chúng ta hãy nhìn vào nơi nóng bỏng, địa ngục nằm gần Mặt trời nhất - hành tinh Sao Thủy!
Nhân loại từ lâu đã mơ ước được thành lập trên các thế giới khác, ngay cả trước khi chúng ta bắt đầu đi vào vũ trụ. Chúng tôi đã nói về việc xâm chiếm Mặt trăng, Sao Hỏa và thậm chí tự thiết lập các ngoại hành tinh trong các hệ sao xa xôi. Nhưng những hành tinh khác trong sân sau của chúng ta thì sao? Khi nói đến Hệ mặt trời, có rất nhiều bất động sản tiềm năng ngoài kia mà chúng tôi thực sự xem xét.
Cũng xem xét sao Thủy. Trong khi hầu hết mọi người sẽ nghi ngờ nó, hành tinh gần Mặt trời nhất của chúng ta thực sự là một ứng cử viên tiềm năng cho việc định cư. Trong khi nó trải qua sự khắc nghiệt về nhiệt độ - hấp dẫn giữa sức nóng có thể khiến con người trở nên lạnh đến mức có thể đóng băng thịt trong vài giây - nó thực sự có tiềm năng như một thuộc địa khởi đầu.
Ví dụ trong tiểu thuyết:
Ý tưởng thuộc địa sao Thủy được các nhà văn khoa học viễn tưởng khám phá trong gần một thế kỷ. Tuy nhiên, chỉ từ giữa thế kỷ 20, việc thực dân hóa đã được xử lý theo kiểu khoa học. Một số ví dụ sớm nhất được biết đến về điều này bao gồm những truyện ngắn của Leigh Brackett và Isaac Asimov trong những năm 1940 và 50.
Trong công trình trước đây, Mercury là một hành tinh bị khóa chặt (đó là những gì các nhà thiên văn học tin vào thời điểm đó) có Vành đai Twilight Vành đai, đặc trưng bởi các cơn bão nóng, lạnh và mặt trời. Một số tác phẩm đầu tiên của Asimov, bao gồm những câu chuyện ngắn trong đó một sao Thủy bị khóa chặt tương tự là bối cảnh, hoặc các nhân vật đến từ một thuộc địa nằm trên hành tinh.
Chúng bao gồm cả Run Runoundound (viết năm 1942, và sau đó được bao gồm trong Tôi người máy), tập trung vào một robot được thiết kế đặc biệt để đối phó với bức xạ cực mạnh của Sao Thủy. Trong câu chuyện bí ẩn giết người Asimov, Hồi The Dying Night, (1956) - trong đó ba nghi phạm đến từ Sao Thủy, Mặt Trăng và Ceres - điều kiện của từng địa điểm là chìa khóa để tìm ra kẻ giết người.
Năm 1946, Ray Bradbury đã xuất bản ra Frost Frost và Fire lửa, một truyện ngắn diễn ra trên một hành tinh được mô tả là nằm cạnh mặt trời. Các điều kiện trên thế giới này ám chỉ Sao Thủy, nơi những ngày cực kỳ nóng, đêm cực lạnh và con người chỉ sống được tám ngày. Arthur C. Clarke Quần đảo trên bầu trời (1952) có một mô tả về một sinh vật sống trên những gì được cho là vào thời điểm tối tăm vĩnh viễn của Sao Thủy và đôi khi đến thăm khu vực hoàng hôn.
Trong tiểu thuyết sau này của mình, Kết hợp với Rama (1973), Clarke mô tả một Hệ mặt trời thuộc địa bao gồm những người Hermian, một nhánh nhân loại cứng rắn sống trên sao Thủy và phát triển mạnh việc xuất khẩu kim loại và năng lượng. Các thiết lập và bản sắc hành tinh tương tự được sử dụng trong tiểu thuyết năm 1976 của ông Hoàng thành.
Trong tiểu thuyết Kurt Vonnegut Tiếng còi báo động của Titan (1959), một phần của câu chuyện được đặt trong các hang động nằm ở phía tối của hành tinh. Truyện ngắn của Larry Niven, Nơi lạnh lùng nhất (1964) chọc ghẹo người đọc bằng cách giới thiệu một thế giới được cho là vị trí lạnh nhất trong Hệ Mặt trời, chỉ tiết lộ rằng đó là mặt tối của Sao Thủy (chứ không phải Sao Diêm Vương, như là thường được giả định).
Mercury cũng phục vụ như là một địa điểm trong nhiều tiểu thuyết và truyện ngắn của Kim Stanley Robinson. Bao gồm các Ký ức về sự trắng (1985), Sao Hỏa xanh (1996) và 2312 (2012), trong đó Sao Thủy là ngôi nhà của một thành phố rộng lớn gọi là Kẻ hủy diệt. Để tránh bức xạ và nhiệt có hại, thành phố cuộn quanh hành tinh xích đạo trên đường ray, theo kịp vòng quay của hành tinh để nó luôn ở phía trước Mặt trời.
Năm 2005, Ben Bova xuất bảnthủy ngân (một phần của anh ấy Tour lớn loạt) liên quan đến việc thăm dò Sao Thủy và xâm chiếm nó để khai thác năng lượng mặt trời. Tiểu thuyết Charles Stross năm 2008 Saturn từ trẻ em liên quan đến một khái niệm tương tự như Robinson, 2312, nơi một thành phố được gọi là Kẻ hủy diệt đi ngang qua bề mặt trên đường ray, theo kịp vòng quay hành tinh.
Phương pháp đề xuất:
Một số khả năng tồn tại cho một thuộc địa trên Sao Thủy, do bản chất của vòng quay, quỹ đạo, thành phần và lịch sử địa chất của nó. Ví dụ, chu kỳ quay chậm của Sao Thủy có nghĩa là một bên của hành tinh đang quay mặt về phía Mặt trời trong thời gian dài - đạt tới nhiệt độ cao tới 427 ° C (800 ° F) - trong khi phía phải đối mặt với cảm giác cực lạnh (- 193 ° C; -315 ° F).
Ngoài ra, hành tinh này có chu kỳ quỹ đạo nhanh trong 88 ngày, kết hợp với chu kỳ quay vòng thiên văn là 58,6 ngày, nghĩa là phải mất khoảng 176 ngày Trái đất để Mặt trời quay trở lại cùng một vị trí trên bầu trời (tức là một ngày mặt trời). Về cơ bản, điều này có nghĩa là một ngày duy nhất trên Sao Thủy kéo dài chừng hai năm. Vì vậy, nếu một thành phố được đặt ở phía ban đêm và có bánh xe để nó có thể tiếp tục di chuyển để đi trước Mặt trời, mọi người có thể sống mà không sợ bị đốt cháy.
Ngoài ra, độ nghiêng trục rất thấp của Mercury (0,034 °) có nghĩa là các vùng cực của nó bị bóng mờ vĩnh viễn và đủ lạnh để chứa nước đá. Ở khu vực phía bắc, một số miệng hố đã được quan sát bởi tàu thăm dò MESSENGER của NASA vào năm 2012 đã xác nhận sự tồn tại của nước đá và các phân tử hữu cơ. Các nhà khoa học tin rằng cực nam Sao Thủy cũng có thể có băng và tuyên bố rằng ước tính khoảng 100 tỷ đến 1 nghìn tỷ băng nước có thể tồn tại ở cả hai cực, có thể dày tới 20 mét ở những nơi.
Ở những vùng này, một thuộc địa có thể được xây dựng bằng cách sử dụng một quá trình gọi là paraterraforming, một khái niệm được phát minh bởi nhà toán học người Anh Richard Taylor vào năm 1992. Trong một bài báo có tựa đề Paraterraforming - The Worldhouse Concept, Taylor đã mô tả cách đặt bao vây áp lực khu vực có thể sử dụng của một hành tinh để tạo ra một bầu không khí khép kín. Theo thời gian, hệ sinh thái bên trong mái vòm này có thể bị thay đổi để đáp ứng nhu cầu của con người.
Trong trường hợp của Sao Thủy, điều này sẽ bao gồm việc bơm trong bầu không khí dễ thở, sau đó làm tan băng để tạo ra hơi nước và tưới tự nhiên. Cuối cùng, khu vực bên trong mái vòm sẽ trở thành môi trường sống có thể sống được, hoàn chỉnh với chu trình nước và chu trình carbon của riêng nó. Thay phiên, nước có thể bị bay hơi và khí oxy được tạo ra bằng cách cho nó chịu bức xạ mặt trời (một quá trình được gọi là quang phân).
Một khả năng khác là xây dựng dưới lòng đất. Trong nhiều năm, NASA đã đùa giỡn với ý tưởng xây dựng các thuộc địa trong các ống dung nham ngầm, ổn định được biết là tồn tại trên Mặt trăng. Và dữ liệu địa chất thu được từ đầu dò MESSENGER trong quá trình bay được thực hiện từ năm 2008 đến 2012 đã dẫn đến suy đoán rằng các ống dung nham ổn định cũng có thể tồn tại trên Sao Thủy.
Điều này bao gồm thông tin thu được trong chuyến bay thăm dò Sao Thủy năm 2009, cho thấy hành tinh này hoạt động nhiều về mặt địa chất trong quá khứ so với suy nghĩ trước đây. Ngoài ra, MESSENGER bắt đầu phát hiện ra những đặc điểm giống phô mai Thụy Sĩ kỳ lạ trên bề mặt vào năm 2011. Những lỗ hổng này, được biết đến với tên gọi là hollows, có thể là một dấu hiệu cho thấy các ống ngầm cũng tồn tại trên Sao Thủy.
Các thuộc địa được xây dựng bên trong các ống dung nham ổn định sẽ được che chắn một cách tự nhiên trước bức xạ vũ trụ và mặt trời, cực đoan về nhiệt độ và có thể được điều áp để tạo ra bầu khí quyển dễ thở. Ngoài ra, ở độ sâu này, Sao Thủy trải nghiệm ít hơn nhiều về cách biến đổi nhiệt độ và sẽ đủ ấm để có thể ở được.
Lợi ích tiềm năng:
Nhìn thoáng qua, Sao Thủy trông tương tự như Mặt trăng Trái đất, do đó, việc giải quyết nó sẽ dựa vào nhiều chiến lược tương tự để thiết lập căn cứ mặt trăng. Nó cũng có nhiều khoáng sản để cung cấp, có thể giúp đưa nhân loại đến một nền kinh tế hậu khan hiếm. Giống như Trái đất, nó là một hành tinh trên mặt đất, có nghĩa là nó được tạo thành từ đá silicat và kim loại được phân biệt giữa lõi sắt và lớp vỏ silicat và lớp phủ.
Tuy nhiên, Sao Thủy bao gồm 70% kim loại trong khi thành phần của Trái đất đất nung là 40% kim loại. Hơn thế nữa, sao Thủy có lõi lớn đặc biệt là sắt và niken, và chiếm 42% khối lượng của nó. Để so sánh, lõi Trái đất chỉ chiếm 17% khối lượng của nó. Kết quả là, nếu Sao Thủy được khai thác, có thể sản xuất đủ khoáng chất cho nhân loại vô thời hạn.
Sự gần gũi của nó với Mặt trời cũng có nghĩa là nó có thể khai thác một lượng năng lượng cực lớn. Điều này có thể được thu thập bởi các mảng năng lượng mặt trời quỹ đạo, có thể khai thác năng lượng liên tục và chiếu nó lên bề mặt. Năng lượng này sau đó có thể được chiếu tới các hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời bằng cách sử dụng một loạt các trạm trung chuyển được đặt tại Điểm Lagrange.
Ngoài ra, còn có vấn đề về lực hấp dẫn của Sao Thủy, chiếm 38% so với Trái đất. Con số này gấp hơn hai lần những gì Mặt trăng trải qua, có nghĩa là người dân thuộc địa sẽ có thời gian dễ dàng thích nghi với nó hơn. Đồng thời, nó cũng đủ thấp để mang lại lợi ích khi có liên quan đến xuất khẩu khoáng sản, vì các tàu rời khỏi bề mặt của nó sẽ cần ít năng lượng hơn để đạt được vận tốc thoát.
Cuối cùng, có khoảng cách đến chính Sao Thủy. Ở khoảng cách trung bình khoảng 93 triệu km (58 triệu mi), Sao Thủy nằm trong khoảng từ 77,3 triệu km (48 triệu mi) đến Trái đất 222 triệu km (138 triệu dặm). Điều này đặt nó gần hơn rất nhiều so với các khu vực giàu tài nguyên khác có thể có như Vành đai tiểu hành tinh (cách xa 329 - 478 triệu km), Sao Mộc và hệ thống các mặt trăng của nó (628,7 - 928 triệu km), hoặc Sao Thổ (1,2 - 1,67 tỷ km).
Ngoài ra, Sao Thủy đạt được kết hợp kém hơn - điểm nằm ở điểm gần Trái đất nhất - cứ sau 116 ngày, ngắn hơn đáng kể so với Sao Kim hay Sao Hỏa. Về cơ bản, các nhiệm vụ dành cho Sao Thủy có thể khởi động gần như cứ sau bốn tháng, trong khi các cửa sổ khởi động Sao Kim và Sao Hỏa sẽ phải diễn ra tương ứng cứ sau 1,6 năm và 26 tháng.
Về thời gian di chuyển, một số nhiệm vụ đã được gắn vào Sao Thủy có thể cho chúng ta ước tính sân bóng về thời gian có thể. Chẳng hạn, tàu vũ trụ đầu tiên du hành tới Sao Thủy, NASA Mariner 10 tàu vũ trụ (ra mắt năm 1973), mất khoảng 147 ngày để đến đó.
Gần đây hơn, NASA TIN NHẮN tàu vũ trụ đã phóng vào ngày 3 tháng 8 năm 2004 để nghiên cứu Sao Thủy trên quỹ đạo và thực hiện chuyến bay đầu tiên vào ngày 14 tháng 1 năm 2008. Đó là tổng cộng 1.260 ngày để đi từ Trái đất đến Sao Thủy. Thời gian di chuyển kéo dài là do các kỹ sư tìm cách đặt đầu dò vào quỹ đạo quanh hành tinh, do đó cần phải tiến hành với vận tốc chậm hơn.
Thách thức:
Tất nhiên, một thuộc địa trên Sao Thủy vẫn sẽ là một thách thức lớn, cả về kinh tế và công nghệ. Chi phí thiết lập một thuộc địa ở bất cứ nơi nào trên hành tinh này sẽ rất lớn và sẽ đòi hỏi các vật liệu phong phú được vận chuyển từ Trái đất hoặc khai thác tại chỗ. Dù bằng cách nào, một hoạt động như vậy sẽ đòi hỏi một đội tàu vũ trụ lớn có khả năng thực hiện hành trình trong một khoảng thời gian đáng nể.
Một đội tàu như vậy chưa tồn tại và chi phí phát triển nó (và cơ sở hạ tầng liên quan để có được tất cả các nguồn lực và vật tư cần thiết cho Sao Thủy) sẽ rất lớn. Dựa vào robot và sử dụng tài nguyên tại chỗ (ISRU) chắc chắn sẽ cắt giảm chi phí và giảm lượng vật liệu cần vận chuyển. Nhưng những robot này và hoạt động của chúng sẽ cần được bảo vệ khỏi bức xạ và ánh sáng mặt trời cho đến khi chúng hoàn thành công việc.
Về cơ bản, tình huống giống như cố gắng thiết lập một nơi trú ẩn giữa cơn giông bão. Một khi nó được hoàn thành, bạn có thể trú ẩn. Nhưng trong lúc này, bạn có thể bị ướt và bẩn! Và ngay cả khi thuộc địa đã hoàn thành, chính thực dân sẽ phải đối phó với các mối nguy hiểm hiện tại của việc tiếp xúc với bức xạ, giải nén và cực đoan trong nóng và lạnh.
Như vậy, nếu một thuộc địa được thiết lập trên Sao Thủy, nó sẽ phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ của nó (sẽ phải khá tiên tiến). Ngoài ra, cho đến khi thuộc địa trở nên tự cung tự cấp, những người sống ở đó sẽ phụ thuộc vào các chuyến hàng tiếp tế sẽ phải đến thường xuyên từ Trái đất (một lần nữa, chi phí vận chuyển!)
Tuy nhiên, một khi công nghệ cần thiết đã được phát triển và chúng ta có thể tìm ra một cách hiệu quả về mặt chi phí để tạo ra một hoặc nhiều khu định cư và gửi đến Sao Thủy, chúng ta có thể mong muốn có một thuộc địa có thể cung cấp cho chúng ta năng lượng và khoáng chất vô hạn. Và chúng ta sẽ có một nhóm hàng xóm của con người được gọi là Hermians!
Như mọi thứ khác liên quan đến việc thuộc địa hóa và địa hình, một khi chúng tôi xác nhận rằng thực tế là có thể, câu hỏi duy nhất còn lại là chúng tôi sẵn sàng chi bao nhiêu?
Chúng tôi đã viết nhiều bài viết thú vị về thực dân ở đây tại Tạp chí Vũ trụ. Ở đây, tại sao lại xâm chiếm mặt trăng trước?, Thuộc địa sao Kim với các thành phố nổi, chúng ta sẽ bao giờ chiếm được sao Hỏa?, Và Hướng dẫn dứt khoát về địa hình.
Astronomy Cast cũng có một số tình tiết thú vị về đề tài này. Đón xem Tập 95: Con người lên sao Hỏa, Phần 2 - Người thực dân, Tập 115: Mặt trăng, Phần 3 - Trở về mặt trăng, Tập 381: Các tiểu hành tinh rỗng trong khoa học viễn tưởng.
Nguồn:
- geoscienceworld.org/content/early/2014/10/14/G35916.1.full.pdf+html?ijkey=rxQlFflgdo/rY&keytype=ref&siteid=gsgeology
- Taylor, Richard L. S. (1992) Paraterraforming - Khái niệm thế giới. Tạp chí của Hiệp hội liên hành tinh Anh, tập. 45, không số 8
- Viorel Badescu, Kris Zacny (chủ biên). Hệ mặt trời bên trong: Tài nguyên năng lượng và vật chất tiềm năng. Mùa xuân năm 2015
- nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2011/24oct_s ngủyhollows /
- nasa.gov/centers/goddard/news/features/2010/biggest_crater.html
- nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2011/24oct_s ngủyhollows /
