Τρίτη, 3 Σεπτεμβρίου 2013

Οι διαστημικές αποικίες Ο’Neill και η ταινία Εlysium


Ο Konstantin Tsiolkovsky (1857 – 1935) – από πολλούς θεωρείται ο πατέρας της θεωρητικής αστροναυτικής – ήταν από τους πρώτους που ονειρεύτηκε τον αποικισμό του διαστήματος, ήδη από τις αρχές του 20ου αιώνα.

Αποικίες στο διάστημα οραματίστηκαν πολλοί ερευνητές και συγγραφείς όπως ο Herman Potočnik (1892 – 1929), ο Wernher von Braun (1912 –1977) , ο αστρονόμος Fred Whipple (1906 – 2004) , ο Αrthur Clarke (1917 –2008) και άλλοι.

Ο βρετανός φυσικός John Desmond Bernal (1901 – 1971), για παράδειγμα, το 1929 πρότεινε την επονομαζόμενη σφαίρα Bernal, ένα κοίλο σφαιρικό κέλυφος με διάμετρο 16 χιλιομέτρων που θα φιλοξενούσε 20 με 30 χιλιάδες ανθρώπους. Τα κείμενά του όμως – όπως και τα έργα των υπολοίπων συγγραφέων - δεν έδιναν αναλυτικές λεπτομέρειες για την κατασκευή και την λειτουργία των διαστημικών αποικιών.

Ο κύλινδρος Ο’Neill

Αυτός που έφερε τις ιδέες αυτές ξανά στην επιφάνεια ήταν ο αμερικανός φυσικός Gerard Kitchen O’Neill (1927 – 1992) στις αρχές της δεκαετίας του 1970.

Ο Ο’Neill άρχισε να ενδιαφέρεται για τον αποικισμό του διαστήματος το 1969, όταν δίδασκε φυσική στους πρωτοετείς του Πρίνστον. Εξαιτίας του ψυχρού πολέμου και της διαμάχης για τον πόλεμο στο Βιετνάμ, οι φοιτητές του ήταν ιδιαίτερα αρνητικοί και απαισιόδοξοι όσον αφορά τα οφέλη της ανθρωπότητας από την επιστήμη και την φυσική.

Για να προκαλέσει το ενδιαφέρον των φοιτητών συνδύαζε διάφορα παραδείγματα από το πρόγραμμα Απόλλων με εφαρμογές απλής φυσικής ή τους έβαζε εργασίες με ερωτήματα όπως: «Η επιφάνεια ενός πλανήτη αποτελεί το κατάλληλο μέρος για την ανάπτυξη ενός εξελισσόμενου τεχνολογικού πολιτισμού;»

Οι εργασίες των φοιτητών του τον έπεισαν πως η απάντηση στο ερώτημα ήταν αρνητική.

Έτσι μελέτησε εμπεριστατωμένα την προοπτική κατασκευής αποικιών στο διάστημα και εμπνεύστηκε τον κύλινδρο Ο’Neill. Τα συμπεράσματα αυτής της έρευνας περιγράφονται στο βιβλίο του «The High Frontier: Human Colonies in Space».

Ο’Neill προφανώς συμφωνούσε με την άποψη ότι η απεριόριστη ανάπτυξη σε έναν πλανήτη με περιορισμένες πηγές ενέργειας είναι αδύνατη (άλλωστε μόνο ηλίθιοι ή οικονομολόγοι πιστεύουν στο αντίθετο). Εκ των πραγμάτων το ανθρώπινο είδος για να επιβιώσει θα αναγκαστεί να δημιουργήσει αποικίες στο διάστημα.

To πρόγραμμα των διαστημικών αποικιών βασίζεται σε ορισμένες απλές αρχές.

Ο άνθρωπος για να ζήσει έχει ανάγκη από κάποια βασικά στοιχεία, όπως είναι η ενέργεια, ο αέρας, το νερό, η τροφή, το χώμα και η βαρύτητα.

Ενώ, όμως, το πρώτο υπάρχει σε αφθονία στο διάστημα και για το τελευταίο μπορούμε να κατασκευάσουμε επί τόπου ένα υποκατάστατο, όλα τα υπόλοιπα πρέπει να μεταφερθούν από τη Γη. Για μια φυσιολογική ζωή χρειάζεται επίσης γήινη βαρύτητα, εικοσιτετράωρος κύκλος ημέρας και νύχτας, φυσικός φωτισμός και ένα περιβάλλον που να μοιάζει όσο το δυνατόν περισσότερο με την γήινη ατμόσφαιρα.


Καλλιτεχνική απεικόνιση ενός ζεύγους κυλίνδρων O’Neill

Η λύση που ανταποκρίνεται καλύτερα σε αυτές τις ανάγκες είναι ένας κύλινδρος που περιστρέφεται γύρω από τον εαυτό του. Οι κατοικήσιμοι χώροι βρίσκονται στα εσωτερικά τοιχώματα του κυλίνδρου (κύλινδρος Ο’Neill), όπου η φυγόκεντρος δύναμη παίζει τον ρόλο τεχνητής βαρύτητας.


Το μέγεθος του κυλίνδρου εξαρτάται από τον πληθυσμό που πρόκειται να φιλοξενήσει και από τα υλικά που θα χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή του.

Τα σχέδια του Ο’Neill αφορούσαν πληθυσμούς από δέκα χιλιάδες ως ένα εκατομμύριο άτομα, στεγασμένους σε κυλίνδρους μήκους από 1 έως 30 χιλιόμετρα.

Oι εναλλαγές ημέρας – νύχτας και οι εποχές στις διαστημικές αποικίες

Ο κύλινδρος Ο’Neill θα στρέφεται γύρω από τον άξονά του σε ένα περίπου λεπτό, περίοδο που είναι μεν αρκετή για να δημιουργήσει την επιμήκυνση μιας γήινης βαρύτητας (1 g) στο εσωτερικό τοίχωμα, είναι όμως πολύ σύντομη για να μπορεί να εξασφαλίσει τη συνηθισμένη εναλλαγή ημέρας – νύχτας.

Το αποτέλεσμα αυτό επιτυγχάνεται με τη βοήθεια τριών αλουμινένιων κατόπτρων που θα βρίσκονται έξω από τον κύλινδρο και θα περιστρέφονται μαζί του.

Τα κάτοπτρα θα χρησιμεύουν για να στέλνουν το ηλιακό φως στο εσωτερικό της αποικίας μέσω τριών γυάλινων επιφανειών που διατρέχουν τον κύλινδρο σε όλο του το μήκος.

Καθένα από αυτά τα παράθυρα θα βλέπει σε μια κατοικήσιμη ζώνη, με άλλα λόγια, το εσωτερικό του κυλίνδρου θα περιέχει τρεις κατοικήσιμες ζώνες, που χωρίζονται μεταξύ τους με τρία διάφανα τοιχώματα του ίδιου μεγέθους.

Η διάρκεια της ημέρας θα καθορίζεται από το άνοιγμα και το κλείσιμο των τριών κατόπτρων, ενώ τη νύχτα τα κάτοπτρα θα καλύπτουν εντελώς τα διαφανή τοιχώματα.

Με την ίδια διαδικασία θα καθορίζεται και η ποσότητα ηλιακής ενέργειας που θα δέχεται το εσωτερικό του κυλίνδρου και, κατά συνέπεια, η μέση θερμοκρασία και ο κύκλος των εποχών.


Καλλιτεχνική απεικόνιση του εσωτερικού του κυλίνδρου Ο’Νeill

Η απαραίτητη ενέργεια για την λειτουργία της αποικίας θα εξασφαλίζεται με την βοήθεια ηλιακών πανώ που θα είναι τοποθετημένα στη μια άκρη του κυλίνδρου.

Για να βρίσκονται τα πανώ διαρκώς στραμμένα προς τον Ήλιο, θα πρέπει ο άξονας του συστήματος να είναι σταθερά προσανατολισμένος προς την κατεύθυνσή του.

Ένας αυτόνομος μεμονωμένος κύλινδρος διατηρείται δύσκολα σε αυτήν τη θέση, διότι η βαρυτική επίδραση της Γης και της Σελήνης τον αποσταθεροποιούν γρήγορα.

Για να αποφευχθεί η χρήση σταθεροποιητικών πυραύλων, ο Ο’Neill προτείνει τη χρήση δυο κυλίνδρων ενωμένων μεταξύ τους, που θα περιστρέφονται με αντίθετη φορά, δημιουργώντας έναν σταθερότατο σχηματισμό.

Χάρη στο εύρημα με τα κάτοπτρα, μπορούμε να έχουμε διαφορετικές εποχές για τους δυο κυλίνδρους, έτσι ώστε όταν στον έναν είναι χειμώνας ο άλλος θα έχει καλοκαίρι. Με αυτόν τον τρόπο οι κάτοικοι θα μπορούν να κάνουν τις διακοπές τους σε διαφορετικό κλίμα, περνώντας από τον ένα κύλινδρο στον άλλο.


Μια διαφορετική καλλιτεχνική άποψη του εσωτερικού του κυλίνδρου Ο’Νeill

Οι κίνδυνοι

Η ατμόσφαιρα και τα χοντρά τοιχώματα των κυλίνδρων θα προστατεύουν τον πληθυσμό της αποικίας από τα σωματίδια του ηλιακού ανέμου και από τις κοσμικές ακτίνες.

Καθώς δεν υπάρχουν σεισμοί, ηφαίστεια, πλημμύρες και τυφώνες, ο μόνος κίνδυνος για μια φυσική καταστροφή προέρχεται από τους αστεροειδείς που διασχίζουν το διάστημα με ταχύτητες δεκάδων χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο.

Ευτυχώς, η συχνότητα με την οποία εμφανίζονται αυτά τα αντικείμενα ελαττώνεται σημαντικά όσο η μάζα τους αυξάνεται.

Στο επίπεδο της γήινης τροχιάς, μια επιφάνεια 1000 τετραγωνικών χιλιομέτρων συγκρούεται με έναν αστεροειδή, μάζας μεγαλύτερης από έναν τόνο, μια φορά κάθε ένα περίπου εκατομμύριο χρόνια.

Αντικείμενα με μάζα μεγαλύτερη από δέκα γραμμάρια, ικανά να σπάζουν τα υαλόφρακτα παράθυρα, πέφτουν πάνω στην ίδια επιφάνεια μια φορά ετησίως.

Σε μια τέτοια περίπτωση θα υπήρχε αρκετός χρόνος για την επισκευή των ζημιών, αφού η μεγαλύτερη μάζα της ατμόσφαιρας του κυλίνδρου θα αργούσε πολύ να διαφύγει από το σπασμένο παράθυρο.

Θα χρειαζόταν απλώς και μόνον ένα επαρκές σύστημα επίβλεψης για να εντοπίζει αμέσως κάθε παρόμοιο συμβάν.

Οι διαστημικές αποικίες θα εξασφαλίζουν τα προς το ζην από άλλους κυλίνδρους που θα βρίσκονται κοντά τους και θα προορίζονται για τη γεωργία και την κτηνοτροφία.

Αυτές οι κυλινδρικές φάρμες θα έχουν πιο ασθενή βαρύτητα και πιο θερμό και υγρό κλίμα από τους κατοικημένους κυλίνδρους.

Μέσα στο αποστειρωμένο περιβάλλον τους θα αναπτύσσονται φυτά, φρούτα και λαχανικά, χωρίς ανάγκη φυτοφαρμάκων, ενώ οι περισσότερες εργασίες θα εκτελούνται από ρομπότ με τηλεχειρισμό από τους κατοικημένους κυλίνδρους.

Η διαφορά εποχών και καιρικών συνθηκών στις διάφορες διαστημικές φάρμες θα εξασφαλίζει στους αποίκους των κυλίνδρων φρέσκα προϊόντα όλο το έτος.

Ο τρόπος ζωής

Ο Ο’Neill προβληματίστηκε επίσης για τον τρόπο ζωής μιας κοινωνίας που εξελίσσεται σε ένα τέτοιο φουτουριστικό περιβάλλον.

Η οικονομία θα βασίζεται στην παρασκευή προϊόντων μεγάλης προστιθέμενης αξίας αξίας (ημιαγωγών, φαρμακευτικών προϊόντων κ.λπ.) και στο εμπόριο με τη Γη.

Συγκοινωνιακά μέσα που ρυπαίνουν το περιβάλλον δεν θα υπάρχουν και το σύνολο των ενεργειακών αναγκών θα καλύπτεται από την ηλιακή ενέργεια.

Οι βιομηχανικές δραστηριότητες θα διεκπεραιώνονται από ρομπότ και βρίσκονται συγκεντρωμένες σε ειδικούς κυλίνδρους.

Οι πολιτιστικές εκδηλώσεις, η ψυχαγωγία και οι αθλητικές δραστηριότητες θα κατέχουν εξέχουσα θέση στη ζωή της διαστημικής αποικίας.

Κοντά στον άξονα του κυλίνδρου η ασθενής βαρύτητα θα επιτρέπει τη διεξαγωγή ασυνήθιστων αθλημάτων ή ανύπαρκτων στη Γη, όπως παραδείγματος χάριν την πτήση με μια συσκευή που θα λειτουργεί μόνο με τη μυϊκή δύναμη (ένα είδος ιπτάμενου ποδηλάτου).

Πιο ενδιαφέρουσα είναι η δυνατότητα μετακίνησης που θα εξασφαλίζει η μικρή βαρύτητα σε ηλικιωμένους και ασθενικά άτομα.

Αυτή η δυνατότητα, σε συνδυασμό με το εύκρατο κλίμα και την καθαρή ατμόσφαιρα, θα καθιστά τη διαστημική αποικία ιδανικό σανατόριο.

Τα σημεία Lagrange

Οι διαστημικές αποικίες του Ο’Neill θα κατασκευάζονταν στα σημεία L4 και L5 του συστήματος Γης – Σελήνης, στα οποία είναι εύκολο να έχουμε πρόσβαση και από τον πλανήτη μας και από τον φυσικό δορυφόρο μας.

Κάθε αντικείμενο που βρίσκεται κοντά σε αυτά τα σημεία (σε μια περιοχή ακτίνα 50.000 περίπου χιλιομέτρων) διατηρείται σε σταθερή τροχιά γύρω από τα σημεία L4 και L5 χάρη στις συνδυασμένες βαρυτικές δυνάμεις της Γης και της Σελήνης.


Οι θέσεις των τεσσάρων σημείων Lagrange μεταξύ δυο μαζών – η μπλε μάζα (Σελήνη) περιστρέφεται γύρω από την πολύ μεγαλύτερή της κίτρινη (Γη)

Η περιοχή προσφέρεται θαυμάσια για την εγκατάσταση πάρα πολλών αποικιών.

Αν οι πρώτες εμπειρίες ήταν ενθαρρυντικές, ο αριθμός και το μέγεθος των κυλίνδρων στο σενάριο του Ο’Neill θα αυξανόταν γρήγορα και ο συνολικός πληθυσμός τους θα μπορούσε να φτάσει μερικά δισεκατομμύρια άτομα.

Το κόστος κατασκευής

Η κατασκευή των διαστημικών αποικιών χρειάζεται τεράστιες ποσότητες υλικών, αφού η μάζα του μικρότερου κυλίνδρου ξεπερνά το μισό εκατομμύριο τόνους (το μεγαλύτερο μέρος των υλικών αυτών χρησιμοποιείται για την κατασκευή του σκελετού και του δαπέδου).

Καθώς η μεταφορά τέτοιων ποσοτήτων από τη Γη αποκλείεται, στην αρχή ο Ο’Neill πρότεινε τη μεταφορά τους από τη Σελήνη, με τη βοήθεια ηλεκτρομαγνητικού καταπέλτη.

Στη συνέχεια όμως διαπίστωσε, ότι η κατασκευή αυτή δεν ενδείκνυται για την κατασκευή των σχεδίων 3 και 4, που απαιτούν δεκάδες εκατομμύρια τόνους υλικών.

Πρότεινε, λοιπόν, τη χρήση υλικών από ένα άλλο μέρος του Ηλιακού μας συστήματος, πιο μακρινό από τη Σελήνη αλλά όχι απρόσιτο: τους πάμπολλους αστεροειδείς που κατά καιρούς πλησιάζουν τον πλανήτη μας.

Το κόστος της πρώτης διαστημικής αποικίας υπολογίστηκε από τον Ο’Neill σε 30 δισεκατομμύρια δολάρια (σε τιμές 1970), όσο δηλαδή κόστισε και το πρόγραμμα Απόλλων.

Οι επόμενες αποικίες θα στοίχιζαν λιγότερο ανά μονάδα μάζας, αφού ένα μεγάλο μέρος του προσωπικού και του αναγκαίου εξοπλισμού θα ήταν ήδη εγκατεστημένο στην περιοχή.

Σύμφωνα με τις αρχικές εκτιμήσεις του, η κατασκευή των πρώτων αποικιών θα μπορούσε να αρχίσει στα τέλη της δεκαετίας του 1980, ενώ στις αρχές του 21ου αιώνα οι αποικίες αυτές θα ήταν έτοιμες να στεγάσουν δεκάδες χιλιάδες άτομα.

Το 1985 ο Ο’Neill ίδρυσε το Ινστιτούτο Διαστημικών Ερευνών, για να εμβαθύνει στην ιδέα των αποικιών στο Διάστημα.

Οι προτάσεις του έγιναν δεκτές με ενθουσιασμό κατά την δεκαετία του 1970 και ενέπνευσαν πολλούς συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας, όπως επίσης και το φιλόδοξο φουτουριστικό σχέδιο για τη διαστημική πόλη OLGA (Organic Linear Geosynchronous Advanced) του Ιταλού αρχιτέκτονα Daniele Bedini το 1982.

Ωστόσο, οι ιδέες αυτές έχουν ελάχιστο αντίκτυπο σήμερα στα διαστημικά προγράμματα, αφού η κατάκτηση του διαστήματος αποδείχθηκε πολύ δύσκολη και δαπανηρή από ότι φαντάζονταν εκείνη την εποχή.

Elysium

Σήμερα, μόλις και μετά βίας διαθέτουμε (ως ανθρώπινο είδος) έναν διαστημικό σταθμό που μπορεί να στεγάσει 5-6 αστροναύτες. Η δε σύλληψη και εκμετάλλευση αστεροειδών προγραμματίζεται για το 2025 … αν εγκριθεί ο προϋπολογισμός από το αμερικανικό Κογκρέσο…


Μόνο το Χόλυγουντ μπορεί σήμερα να δημιουργήσει αποικίες στο διάστημα, σε ταινίες επιστημονικής φαντασίας, όπως το Elysium, που παίζεται αυτή την εβδομάδα στις κινηματογραφικές αίθουσες.


Στην ταινία επιστημονικής φαντασίας “Elysium”, η ομώνυμη διαστημική αποικία, το έτος 2154 μ.Χ. φιλοξενεί μισό εκατομμύριο κατοίκους – μόνο πλούσιους. Η διάμετρος της κατασκευής είναι 60 χιλιόμετρα και έχει εύρος 3 χιλιόμετρα.

Σύμφωνα με το σενάριο της ταινίας η πολιτικοοικονομική κατάσταση της κοινωνίας στον 22ο αιώνα δεν διαφέρει και πολύ από την σημερινή. Υπάρχουν λίγοι προνομιούχοι και αμέτρητοι εξαθλιωμένοι.

«Elysium» είναι το όνομα μιας διαστημικής αποικίας, όπου ζουν μακριά από φτώχεια, μολυσμένη ατμόσφαιρα και δυστυχία προνομιούχοι πολίτες. Μάλιστα διαθέτουν μέσα στα σπίτια τους συσκευές που θεραπεύουν όλες τις ασθένειες.

Σ’ αυτόν τον παράδεισο λοιπόν ζουν μόνο οι πλούσιοι, ενώ η εξαθλιωμένη μάζα δισεκατομμυρίων βιώνει το «τι εστί βερίκοκο» πάνω στην ερειπωμένη, υπερ-κατοικημένη, αφιλόξενη, και αβίωτη από τα ποικίλα προβλήματα που τη μαστίζουν, Γη.



Προφανώς ο Gerard O’Neill δεν είχε στο μυαλό του την θλιβερή κατάσταση των ανισοτήτων που περιγράφει η ταινία, όταν οραματιζόταν τις διαστημικές αποικίες του μέλλοντος. Μια κατάσταση που επιβάλλεται με κάθε μέσον σύμφωνα με την Jodie Foster, εκπρόσωπο της προνομιούχου ελίτ στο σενάριο της ταινίας, πάντα για το “καλό των παιδιών”, αλλά μόνο των δικών τους παιδιών.

Στην παραπάνω ανάρτηση χρησιμοποιήθηκαν αποσπάσματα από το βιβλίο του Νίκου Πράντζου, “Η περιπέτεια του μέλλοντος”
http://physicsgg.me/

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου