La Colonizazione Dello Spazio.docx

La colonizzazione dello spazio

La colonizzazione dello spazio è un argomento moderno e uno di grande interesse per tante persone. (Inizio non finito)

Definizioni 1. 2. 3. 4. 5. 6.

SpaceX (Azienda privata americana che produce industria aerospaziale) LEO (Bassa orbite terrestre) SHLLV (Veicolo di lancio per carica molto pesante) BFR (Razzo creato da Spacex per trasportazione interplanetarie) Raptor (Propulsore creato da SpaceX che verrà utilizzato nel BFR) Merlin D1 (Propulsore creato da SpaceX che è utilizzato nei razzi Falcon 9 e Falcon Heavy) 7. Falcon 9 e Falcon Heavy (Razzi creati da SpaceX che usano lo stesso modello di propulsore (il Merlin D1) per tutti i suoi tre fasi di propulsione) 8. LOX (Ossigeno liquido) 9. Cherosene/RP1 (Combustibile proveniente da petrolio che è stato molto raffinato) 10.GSO (Orbita geosincrona)

Colonia di primo tipo.

Una colonia di primo tipo consiterebbe in alcune strutture capabili di contenire alcune decine o centinaia di persone. Questo tipo di colonia sarebbe anche il primo posto su una pianetta non simile alla Terra cappabile di sostenere vita. Una colonia di questo tipo eistera su Marte dall’anno 2024, e sara costruita da SpaceX.

1. Motivi I motivi per la l’inizio della colonizzazione dello spazio sono multipli. Loro includono: la volontà naturale della specie umana di esplorare, di occupare più spazio possibile, di evolvere tecnologicamente e biologicamente e di essere migliorie e più potenti di prima. L’occupazione di altri pianetti dicherebbe la civilizzazione umana anche la prima specie multi-planetare che conosciamo, una indistruttibile e che non ha limiti geografici e materiali che potrebbero influenzare il loro sviluppo. Strutture e infrastruttura fuori terra dimenerebbero notevole anche il costo della produzione di multiple merci importati nella società attuale, come le: cellule fotovoltaiche, semi-conduttori, metalli preziosi ed altri prodotti.

2. Infrastruttura inter-planetare di trasporto La trasportazione di oggetti e persone tra Terra e qualunque Pianetta è uno dei più grandi ostacoli per la colonizzazione di altri pianetti, a causa del suo grandissimo costo. Costa approssimamene 20.000$ per trasportare un kilogrammo nella LEO (Bassa orbite terrestre) utilizzando metodi tradizionali. Un’infrastruttura efficiente e poco costosa è obbligatoria per l’esistenza ed il sviluppo di un territorio fuori Terra. In questo momento gli unici piani per un’infrastruttura sono statti fatti da SpaceX. Loro consistono di: 1. Un pezzo principale, il nuovo razzo BFR, un SHLLV (Veicolo di lancio per carica molto pesante) e navicella spaziale riutilizzabile rivoluzionario, cappabile di schierare 150 tonnellate nell’orbite terrestre. Questa nuova generazione di veicoli spaziali riutilizzabili potrà essere utilizzata per: la colonizzazione del pianeta Marte, trasporto nella LEO, missioni lunari e interplanetari e trasporto intercontinentale civile e merci. Il razzo userà il nuovo modello di propulsori Raptor. Il modello Raptor è un propulsore criogenico, che usa metano liquido e ossigeno liquido (LOX) nel rapporto di miscela di 3.8 su 1 a propellente, l’uso di questo combustibile crea una spinta 3 volte più grande in comparazione con il propulsore Merlin D1 usato nelle razze Falcon 9 e Falcon Heavy che usano come combustibile RP1 e LOX.

Il BFR è un razzo multistadio che è composto da due parti, il primo stadio contiene 31 propulsori Raptor, ha un diametro di 9 m, un’altezza di 58 m e ha un spinto di 52.7 MN (5373 tonnellate forza), il secondo stadio è intercambiabile, esistendo tre modelli, una navicella spaziale, che può trasportare uomini e merci su superfici lunari, marziani oppure orbitali, una navicella spaziale costruita per trasportare satelliti che si può aprire in spazio per liberare oggetti, ed una cisterna che può trasportare 380 tonnellate di metano liquido e LOX nella LEO per ricaricare con propellente una navicella spaziale, tutti i secondo stadi hanno 7 propulsanti Raptor, 4 che possono funzionare nel vuoto e 3 che funzionano in atmosfera. La produzione del BFR è cominciata da pochi mesi, e prove cominceranno all’inizio del 2019. 2. Un sistema di ricaricamento di combustibile in orbite terrestre che diminuirebbe significamene il costo di un lancio. Il BFR, composto dal primo stadio e il secondo stadio che può essere la navicella spaziale o il trasporta satelliti partono da Terra, dopo che sono raggiunti in LEO il primo stadio si stacca dal secondo e ritorna su terra, il secondo stadio rimane in orbite e aspetta il secondo stadio cisterna. Dopo che il primo stadio arrivi, inizia l’operazione di ricaricare il stadio che è in orbite, viene collegato il secondo stadio cisterna pieno al primo stadio ritornato. Il primo stadio e il secondo stadio cisterna partono da Terra, raggiunti in LEO il secondo stadio si stacca dal primo, il

primo stadio ritorna su Terra, mentre che il secondo stadio cisterna rimane in orbite, dove si collega al secondo stadio che prima è partito, il secondo stadio cisterna ricarica il secondo stadio navicella spaziale. Dopo che il processo di ricaricamento sia finito, il secondo stadio cisterna ritorna su Terra. Questo processo si ripete tra 3 e 5 volte, affinché il secondo stadio navicella spaziale sia pieno. Dopo che il processo sia finito, la navicella spaziale parte per il suo viaggio interspaziale. 3. Un sistema per produrre combustibile sulla superficie di Marte, utilizzato dal BFR e da altre generazioni di razzi ulteriori, che diminuirebbe tantissimo il costo delle spedizioni eliminando il bisogno di trasportare combustibile da Terra per ripartire dalla superficie marziale. Questo sistema utilizzerebbe l’acqua esistente in forma solide sulla superficie e l’anidride carbonica presente in atmosfere, e utilizzando il processo di elettrolisi produrre ossigeno e idrogeno dall’acqua, per essere utilizzati nel processo di Sabatier l’idrogeno prodotto dall’elettrolisi e l’anidride carbonica presente in atmosfera per creare metano. Questi due gas poi verranno liquefatti e immagazzinato in cisterne. Questo è il processo che verrà utilizzato per produrre i due gas necessari per i propulsori Raptor.

4. Produzione energetica L’energia elettrica che si può produrre su pianetti non simili alla Terra e che non hanno acqua in forma liquida sulla superficie la quale è necessaria per: ricerca scientifica, agricoltura, purificazione dell’aria, illuminazione, supporto vitale ed altri può essere creata tramite diversi metodi. Loro sono: 1.1. Cellule fotovoltaiche, la loro posizione potendo essere di due tipi, terrestre, sulla superficie del pianeta ed in vicinanza alle strutture principali, ed orbitali, cioè grandi strutture spaziale rimasse nell’orbite di un pianeta o satellite naturale che è più vicino all’astro. Avere le cellule fotovoltaiche sulla superficie dei pianeti non vicini al loro astro, come Marte, non sarebbe molto efficiente, ma indurrebbe dei costi significativamente Una struttura fotovoltaica, che include i moduli di trasformazione trtrtrasformazione inferiori. Inoltre, le strutture fotovoltaiche terrestre, che conterebbero i panelli

fotovoltaici, i moduli di trasformazione della corrente diretta creata dagli panelli fotovoltaici in corrente alternativa per diminuire l’inefficienza del trasporto della corrente diretta che passa tra conduttori metallici, e i moduli di pulizia che spolverarono i panelli dalla polvere che diminuirebbe l’efficienza di un modulo fotovoltaico, dimagrendo il numero di fotoni convertiti da una cellula, dovrebbero essere a pochi chilometri distanza dalle strutture principali. Il secondo tipo, le strutture orbitali sarebbero un sistema molto più efficiente, la loro produzione non potendo essere influenzata dalla: atmosfera, nuvole, stagioni, la posizione del pianeta verso il astro e condizioni meteorologiche, ma il costo inziale sarebbe molto più grande, perché sarebbe bisogno di una complessa infrastruttura, composta da strutture orbitali ma anche da strutture terrestre. Le strutture orbitali sarebbero simili ad un satellite, ma avrebbero una superfice molto più grande, la quale sarà coperta da panelli fotovoltaici. Per avere una efficienza più grande possibile, la locazione della struttura orbitale dovrebbe Uno dei design proposti per una struttura orbitale fotovoltaica essere più vicina all’astro, per massimizzare la produzione. In orbite terrestre ci sono presente 1367 di Watt in ogni metro quadrato per giorno, che resulterebbe in 546 Watt per metro quadrato in un giorno con l’efficienza di 40% di una cellula fotovoltaica moderna, che è significamene maggiore della produzione su un metro quadrato su Terra e su Marte. Le posizioni ottime per un sistema fotovoltaico orbitale sarebbero la LEO e la GSO (Orbita geosincrona). La trasmissione dell’energia tramite il cosmo si può realizzare tramite due tecniche di trasferimento energetico, laser e microonde. La trasmissione tramite i laser si realizza utilizzando un laser puntato verso una cellula foto voltaica specializzata nella conversione della luce monocromatica, gli vantaggi di questa tecnologia sono: onde collimate monocromatiche con un unico fronte d'onda permette una struttura terrestre per raccoglimento di una superficie ridotta ed un rapporto di efficienza trasformativa maggiore e minore interferenze frequenziale, ma gli svantaggi dei laser sono la poco efficienza delle cellule fotovoltaiche moderne che è di solo 40%, la pericolosissima radiazione non collimate dei laser, che può causare bruci e cecità, perdita causata da: atmosfera, nuvole, umidità ed piove e richiede una linea di mira diretta con la struttura terrestre. Le microonde sono l’altra alternativa, e la scelta migliore, a causa della distanza di trasmissione maggiore, causa della capabilità di avere delle onde più direzionali, ma anche perché la conversione da microonde a corrente è molto più efficiente, utilizzando un’antenna rettificatrice si raggiunge l’efficienza di 95%, trasformando microonde in corrente diretta. Gli unici svantaggi delle microonde sono la necessità di emettitori e recettori di grande dimensioni, sarebbe bisogno di un emittore con un diametro di un kilometro e un recettore con un diametro di 10 km per trasmettere corrente da LEO sulla superficie della Terra.

2. L’energia nucleare non è fattibile a causa del: bisogno di trasportare materiale nucleare da Terra, che sarebbe molto costoso ma anche pericolosissimo e perché costruire una centrale nucleare su un territorio fuori Terra sarebbe difficoltosissimo ma anche pericolosissimo. 3. Gli altri processi per la produzione energetica utilizzati sarebbero impossibili o inefficienti.

4. . Strutture Abitative, Tecnologiche, ed Agricole Le strutture necessarie per sostenere un gruppo di persone su un territorio fuori terra sonno di tre tipi: tecnici, agricoli ed abitativi. 1. Le strutture abitative conterebbero: appartamenti, strade, complessi commerciali, etc.. Lo scopo di una struttura abitativa sarebbe di isolare gli abitanti dall’atmosfera e dall’ambiente del pianeta, che sono pericolosi e inabitabili, e di creare l’esperienza di un’atmosfera, comunità e aspetto simile al quello terrestre. Due dei possibili design per una struttura abitativa sono: 1.1. Un grande complesso di piccole casette metalliche connesse tra loro tramite una serie di tonelli in superficie. Questa metodo strutturale sarà più probabilmente utilizzato dai primi colonnisti perché include tutte le strutture (abitative, tecnologiche e agricole) in una sola. I vantaggi di questo metodo sono: maggiormente costituita da pezzi prefabbricati su Terra, che aumenta significamene il costo di trasportazione ma che elimina il bisogno di una complessa industria già presente, meno sensibili all’ambiente esteriore e temporali avendo una minore superficie esteriore esposta, e meno costoso nel breve periodo. I svantaggi pero sono: mancanza di luce naturale e di condizioni ambientali terrestre, dipendenza dell’intero gruppo su tutti le altre strutture di supporto, che potrebbe risultare nel caso del fallimento di una struttura critica in una catastrofe. 1.2. Una grande struttura metallica che copre una superficie di centinaia di chilometri quadrati coperta da strati di materiali traslucidi e trasparenti basati su silicio e carbonio, un’insolazione ermetica e termica su una superficie cosi grande sarebbe problematica, ma possibile. La grandissima e rivoluzionaria struttura sarebbe simile a tanti edifici costruiti in Inghilterra, specialmente in Londra durante i 1800. Questa

spinta architetturale, che consisteva principalmente di strutture di ferro coperte con grandi fogli di vetro, si creo durante la seconda rivoluzione industriale, a causa della scoperta di nuovi processi industriali, che dava la possibilità ai architetti di creare costruzioni con caratteristiche mai immaginabile prima. Le nuove possibilità di costruire, la grandezza e luminosità che ora una stazza poteva avere diretto alcuni architetti ad integrare il loro lavori nella natura, ed a dà l’impressone al spettatore che la struttura fu qualcosa naturale, una barriera naturale tra l’esteriore freddo, piovoso, e ventoso e l’interiore caldo, pacifico e puro. Lo stesso sentimento lo avrebbe qualunque persona che starebbe dentro la struttura abitativa, una struttura naturale che li protegge da tutto che c’è oltre. Questo tipo di struttura permetterebbe la formazione di differenze di: pressione atmosferica, umidità e temperatura atmosferica, che possono creare elementi meteorologici, includendo vento, bruma e nuvole. Gli vantaggi di una struttura come questa sarebbero la possibilità di ricreare quasi interamente le condizioni e il paesaggio urbano terrestre, e che l’ecosistema di un ambiente chiuso così massivo sarebbe molto più maturo, indipendente e affidabile. Gli svantaggi pero sarebbero la grande difficolta di costruire qualcosa simile, il suo grandissimo prezzo iniziale, e anche il bisogno di una forte industria e infrastruttura già presente. 2. Le strutture tecnologiche, a quale il scopo è di: sostenere l’attività quotidiana dei cittadini dentro la struttura abitativa, produrre acqua ed energia per tutti i consumatori, e sostenere un’atmosfera adattata alle condizioni esteriori ed alle caratteristiche dei abitanti. Le principali strutture sono: 1. Le strutture per la fornitura d'acqua, che devono fornire acqua a multiple strutture, principalmente a quelle abitative e agricole. Le sorgenti acquifere sono presenti sui pianeti colonizzabili in tre forme, in forma gasosa, presente nell’atmosfera, in forma solida sulla superfice, specialmente ai poli, e nel sotterraneo in forma solida e liquida. L’estrazione dell’acqua dall’atmosfera si può realizzare utilizzando grandi formazioni aeree concepite per condensare l’acqua. Pero l’estrazione dell’acqua sotterranea ghiacciata sarebbe più problematica, perché sarebbe impossibile sciogliere una quantità sufficiente di acqua utilizzando elementi di riscaldamento elettrici, l’alternativa consisterebbe nella pressurizzazione del lago sotterraneo, simile ai processi utilizzati per l’estrazione dei carburanti dalla rocca scistosa, processo che permetterebbe all’acqua di diventare liquida, e quindi facile da estrare e trasportare. Un processo simile si potrebbe utilizzare per la fluidificazione dell’acqua presente sulla superfice della pineta. Tutta l’acqua si dovrà poi filtrare utilizzando metodi meccanici, chimi o biologici, o una combinazione di tutti tre, qualunque sia più adatto all’estrazione dell’impurità dall’acqua che è stata estratta utilizzando uno dei metodi dettagliati sopra.

2. Le strutture per la produzione dell’ossigeno, elemento necessario per la vita, e per multiple strutture, si può estrare dall’atmosfera o si può separare dall’acqua utilizzando il metodo dell’elettrolisi. L’ossigeno si può fluidificare a grandi pressioni e immagazzinare, per essere utilizzato ulteriormente, per essere utilizzato in diversi processi industriali, o come ossidante nei propulsori dei razzi. 3. Le strutture per la produzione dell’energia elettrica sono state descrisse nel argomento precedente. 4. Le strutture per la produzione del metano, per essere utilizzato come combustibile nei propulsori Raptor, sono state descrisse nel argomento precedente. 5. Le strutture industriali, alcune industrie beneficerebbero da alcune caratteristiche dello spazio, come il vuoto, la presenza in abbondanza di diversi elementi e gas in atmosfera e sulla superficie dei pianeti che sono rari o inesistenti su Terra, e livelli gravitazionali minori o quasi zero. 3. Le strutture agricole, che pronunceranno la materia che sarà utilizzata per l’alimentazione della popolazione colonnista, produrrebbero principalmente due categorie di prodotti, prodotti vegetali, e prodotti realizzati tramite processi di moltiplicazione cellulare. 1. Per la produzione di materie vegetali il più efficiente metodo di coltivazione è l’agricoltura verticale, che consiste in una struttura ermeticamente e termicamente isolata dall’esteriore, questa struttura conterrebbe: un grande sistema di scaffali posizionati verticalmente è con una distanza di approssimamene 25 cm tra loro, ogni scaffale conterebbe sulla superficie superiore le lampade, e sulla base la rete d’irrigazione e i contenitori per le piante; il sistema d’illuminazione situato su ogni scaffale, che contiene LED viola e blu, l’intero spettro luminoso non essendo necessario per il processo di fotosintesi, che trasforma l’acqua e l’anidride carbonica in energia chimica presente nella forma di zuccheri; un sistema e rete di irrigazione e di compostaggio e trasformazione della materia organica, questo sistema trasformerebbe i rifiuti organici e umani utilizzando processi organici in macro e micro nutrienti , distribuirebbe in una quantità più benefica alla produzione acqua provenite dall’altro sistema e nutrienti ad ogni pianta della struttura; ed un sistema di ventilazione e trasformazione dell’anidride carbonica espirata dalla popolazione umana nella struttura abitativa, questo sistema principalmente trasformerebbe l’anidride Una struttura verticale agricola in Japone carbonica proveniente dalla struttura abitativa in ossigeno, che sarebbe trasportato dopo nella struttura abitativa, questo ciclo chiuso avrebbe una grande efficienza, riducendo la necessita di sprecare acqua e energia per creare ossigeno utilizzando l’elettrolisi. Questo metodo avrebbe una grandissima efficienza e ridurrebbe il consumo di acqua ed energia e non avrebbe bisogno del uso dei erbicidi o pesticidi.

2. L’agricoltura cellulare si può realizzare principalmente utilizzando due metodi di multiplazione cellulare. Il primo metodo consiste principalmente nella riproduzione di batteri e lieviti modificati geneticamente per produrre proteine o altri prodotti. Questo metodo usa i batteri e lieviti modificati geneticamente con i geni di un altro animale che sono responsabili per produrre un prodotto principalmente alimentare, come il latte, le uova, o la gelatina. Il processo consiste nella reazione di fermentazione dei lividi modificati con geni animali con dei zuccheri, che più spesso è glucosio, il quale si può produrre nelle strutture vegetali, questa reazione produce una proteina, che dopo può essere alterata utilizzando le batterie modificate geneticamente. Il secondo metodo, consiste in una matrice di collagene che è poi seminata con cellule muscolari, questa matrice è poi sommersa in una soluzione nutriente dove le cellule si possono moltiplicare e sviluppare in piccole strisce muscolare. Per sviluppare queste strisce in un muscolo tridimensionale si deve utilizzare un’impalcatura, che conterebbe le strisce muscolari e che stimolerebbe il muscolo per svilupparsi correttamente, simile al collageno presente nei muscoli di un animale. Questo metodo si può utilizzare per la produrre tessuti di bovini, ovini, ovipari e pesci.

Criteri per la scelta di un territorio per colonizzarlo Un pianeta, per essere colonizzabile deve contenere: acqua, in qualunque forma, o idrogeno e ossigeno per produrlo, ossigeno, o una grande sorsa d’acqua dalla quale produrlo, una crosta solida e non gasosa, una temperatura non troppo alta, ma anche non freddissima e deve essere a una distanza non troppo grande da il suo sole. Un pianeta nel nostro sistema solare che sodisfece tutte queste necessità è Marte. Marte è il quarto pianeta dal sole, ed è il secondo in volume, dopo Mercurio. Il pianeta ha un’atmosfera sottile, ed una pressione di solo 6 millibar, 0.6% dell’atmosfera terrestre, che è di un bar, che consiste principalmente di CO2 e azoto. Marte ha anche due poli coperti da due grandissimi iceberg, che sciolti coprirono la superficie con un strato d’undici metri d’acqua. Questi iceberg sarebbero locazioni ideali per le strutture d’estrazione d’acqua descritte prima. Il pianeta ha anche due satelliti naturali, Phobos e Deimos, che hanno una forma irregolare e un piccolo diametro, loro sono più probabile asteroidi catturati dal campo gravitazionale del pianeta.

Geografia Settore Primario

Settore Secondario Settore Terziario

NON FINITO