Γιατί ο άνθρωπος δεν είναι ακόμη έτοιμος να ζήσει στο Διάστημα: Ακτινοβολία, έλλειψη βαρύτητας και το μεγάλο πρόβλημα της αναπαραγωγής

Η προοπτική μόνιμης ανθρώπινης παρουσίας στη Σελήνη, στον Άρη ή ακόμη και σε τεράστιους διαστημικούς σταθμούς δεν περιορίζεται πλέον αποκλειστικά στην επιστημονική φαντασία. Ιδιωτικές εταιρείες, ερευνητικά κέντρα και διαστημικές υπηρεσίες εξετάζουν ήδη τεχνολογίες που θα μπορούσαν κάποια στιγμή να επιτρέψουν σε ανθρώπους να εγκατασταθούν μόνιμα μακριά από τη Γη.

σχετικά άρθρα

Ο εφιάλτης της δημογραφικής κατάρρευσης – Πώς η υπογεννητικότητα μπορεί να πυροδοτήσει μια νέα οικονομική επανάσταση

Εκλογικός σεισμός στη Γερμανία: Η άνοδος του AfD και το πολιτικό αδιέξοδο

Το κενό των 6,1 μιλίων: Πώς ρωσικό πετρέλαιο περνά αθέατο από ελληνικά νερά

Το βασικό πρόβλημα, ωστόσο, δεν είναι μόνο το πώς θα φτάσει κάποιος εκεί. Το δυσκολότερο ερώτημα είναι πώς θα καταφέρει να παραμείνει ζωντανός για χρόνια ή ακόμη και για ολόκληρη τη ζωή του.

Οι διαθέσιμοι προορισμοί είναι περιορισμένοι. Ο Ερμής παρουσιάζει ακραίες θερμοκρασίες, η επιφάνεια της Αφροδίτης είναι εξαιρετικά θερμή και οι πιο μακρινοί πλανήτες βρίσκονται σε τεράστιες αποστάσεις. Η χαμηλή γήινη τροχιά είναι πιο προσιτή, αλλά ήδη φιλοξενεί χιλιάδες δορυφόρους και μεγάλες ποσότητες διαστημικών συντριμμιών.

Η Σελήνη βρίσκεται σχετικά κοντά και έχει ήδη δεχθεί ανθρώπινες αποστολές, όμως διαθέτει ελάχιστη ατμόσφαιρα και η νύχτα της μπορεί να διαρκέσει περίπου δύο γήινες εβδομάδες. Ο Άρης, από την άλλη, διαθέτει παγωμένο νερό και ορισμένα από τα στοιχεία που θα μπορούσαν θεωρητικά να υποστηρίξουν μια ανθρώπινη εγκατάσταση, αλλά απέχει δεκάδες εκατομμύρια χιλιόμετρα από τη Γη.

Υπάρχει, πάντως, και μια διαφορετική πρόταση: αντί για βάσεις πάνω σε πλανήτες ή δορυφόρους, ο άνθρωπος θα μπορούσε να κατασκευάσει τεράστιες περιστρεφόμενες αποικίες στο Διάστημα.

Η ιδέα συνδέεται με τον φυσικό Τζέραρντ Κ. Ο’Νιλ, ο οποίος σχεδίασε μεγάλους κυλινδρικούς σταθμούς που θα περιστρέφονται ώστε να δημιουργούν τεχνητή βαρύτητα. Στο εσωτερικό τους θα μπορούσαν θεωρητικά να υπάρχουν πόλεις, καλλιέργειες και τεχνητά οικοσυστήματα.

Ο Ο’Νιλ πρότεινε μάλιστα η πρώτη ύλη για τέτοιες κατασκευές να μην μεταφέρεται από τη Γη αλλά να προέρχεται από τη Σελήνη. Ο σεληνιακός ρεγόλιθος περιέχει οξυγόνο, αλουμίνιο, σίδηρο και πυρίτιο, υλικά που θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν για καύσιμα, γυαλί και ηλιακά πάνελ.

Για τη μεταφορά των υλικών σε τροχιά είχε προτείνει έναν ηλεκτρομαγνητικό εκτοξευτή, τον λεγόμενο mass driver, ο οποίος θα μπορούσε να στέλνει σεληνιακό υλικό στο Διάστημα χωρίς τη χρήση συμβατικών πυραύλων.

Οι κατασκευές θα μπορούσαν στη συνέχεια να δημιουργούνται σε τροχιά και να τοποθετούνται σε σταθερά σημεία του συστήματος Γης – Σελήνης.

Η συγκεκριμένη προσέγγιση εξακολουθεί να επηρεάζει σύγχρονα σχέδια. Ο Τζεφ Μπέζος, που είχε παρακολουθήσει σεμινάρια του Ο’Νιλ όταν σπούδαζε στο Πρίνστον, έχει μιλήσει για ένα μέλλον στο οποίο ακόμη και ένα τρισεκατομμύριο άνθρωποι θα μπορούσαν να ζουν στο Ηλιακό Σύστημα.

Πριν όμως κατασκευαστούν τέτοιες αποικίες, πρέπει να λυθεί ένα πολύ πιο άμεσο πρόβλημα: ο άνθρωπος δεν μπορεί να μεταφέρει από τη Γη όλα όσα χρειάζεται για να επιβιώσει.

Νερό, καύσιμα και τροφή: Η ανάγκη να «ζούμε από τον τόπο»

Κεντρικό ρόλο στα σχέδια για τη Σελήνη και τον Άρη έχει η τεχνολογία ISRU – In-Situ Resource Utilization, δηλαδή η αξιοποίηση των φυσικών πόρων που υπάρχουν ήδη στον προορισμό.

Η λογική είναι απλή: μια μόνιμη βάση δεν μπορεί να εξαρτάται για πάντα από αποστολές νερού, καυσίμων, οικοδομικών υλικών και οξυγόνου από τη Γη.

Η Blue Origin έχει ήδη καταφέρει σε εργαστηριακές συνθήκες να απομονώσει σχεδόν καθαρό πυρίτιο και άλλα στοιχεία από προσομοιωμένο σεληνιακό έδαφος, με στόχο κάποια στιγμή να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ηλιακών πάνελ απευθείας στη Σελήνη.

Παράλληλα, η εταιρεία ICON εξετάζει τη χρήση ρομποτικών συστημάτων που θα μπορούν να λιώνουν σεληνιακή σκόνη και να εκτυπώνουν τρισδιάστατα υποδομές όπως δρόμους, εξέδρες προσελήνωσης και προστατευτικά καταλύματα.

Το νερό αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους πόρους.

Στον σεληνιακό ρεγόλιθο υπάρχουν μικρές ποσότητες, ενώ μεγαλύτερες συγκεντρώσεις πάγου θεωρείται ότι βρίσκονται σε κρατήρες κοντά στον νότιο πόλο που δεν φωτίζονται ποτέ από τον Ήλιο.

Η εξόρυξή του όμως δεν είναι απλή. Ένας πρόχειρος υπολογισμός δείχνει ότι θα μπορούσαν να απαιτηθούν περίπου έξι τόνοι σεληνιακού ρεγόλιθου για την παραγωγή περίπου τριών κιλών νερού, ανάλογα με την περιοχή και τη συγκέντρωση.

Και το νερό δεν είναι απαραίτητο μόνο για πόση. Μέσω ηλεκτρόλυσης μπορεί να διαχωριστεί σε υδρογόνο και οξυγόνο, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν και ως προωθητικά πυραύλων.

Για παραγωγή καυσίμων μεγάλης κλίμακας απαιτούνται όμως τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Στη Σελήνη, όπου μεγάλες περιοχές μένουν χωρίς ηλιακό φως για μεγάλο διάστημα, έχει προταθεί ακόμη και η χρήση πυρηνικής σχάσης.

Μέχρι σήμερα, η πραγματική εφαρμογή ISRU εκτός Γης παραμένει εξαιρετικά περιορισμένη. Το πείραμα MOXIE του rover Perseverance στον Άρη παρήγαγε συνολικά περίπου 120 γραμμάρια οξυγόνου από την αραιή αρειανή ατμόσφαιρα, ποσότητα περίπου αντίστοιχη με αυτή που αναπνέει ένας άνθρωπος σε λίγες ώρες.

Η δυσκολία γίνεται ακόμη μεγαλύτερη στα σχέδια του SpaceX για τον Άρη.

Το Starship θα πρέπει να φτάσει στον πλανήτη και στη συνέχεια, προκειμένου να επιστρέψει, να ανεφοδιαστεί με καύσιμα που θα παραχθούν επιτόπου. Το σχέδιο προβλέπει εξόρυξη νερού για υδρογόνο, συλλογή διοξειδίου του άνθρακα από την ατμόσφαιρα και χρήση αντιδραστήρα Sabatier για παραγωγή νερού, οξυγόνου και μεθανίου.

Το σύστημα όμως δημιουργεί ένα σοβαρό σημείο αποτυχίας. Αν η παραγωγή καυσίμου δεν λειτουργήσει, αν ο πάγος βρίσκεται βαθύτερα από όσο υπολογίζεται ή αν οι ηλιακές εγκαταστάσεις υποστούν προβλήματα από τις καταιγίδες σκόνης, οι αστροναύτες μπορεί να μην έχουν τρόπο επιστροφής.

Για την παραγωγή περίπου 2.400 τόνων καυσίμου για δύο Starship επιστροφής υπολογίζεται ότι θα απαιτούνταν συνεχής ισχύς περίπου 3,37 MW, αντίστοιχη με την κατανάλωση περίπου 1.500 αμερικανικών κατοικιών.

Η επιβίωση μιας αποικίας απαιτεί επίσης τροφή.

Το αρειανό έδαφος δεν είναι καλλιεργήσιμο όπως το γήινο χώμα. Ο ρεγόλιθος είναι λεπτός, αιχμηρός και επικίνδυνος για τους πνεύμονες, ενώ στον Άρη περιέχει υπερχλωρικά άλατα, τοξικές ενώσεις που θα πρέπει να απομακρύνονται πριν χρησιμοποιηθεί για καλλιέργειες.

Μια μελλοντική διατροφή θα μπορούσε να βασίζεται σε φυτά, όσπρια και ακόμη και έντομα, τα οποία θα μετατρέπουν τα μη βρώσιμα υπολείμματα των καλλιεργειών σε πρωτεΐνη.

Παράλληλα, το νερό θα πρέπει να ανακυκλώνεται σχεδόν πλήρως. Στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό ανακτάται περίπου το 98% του νερού, ακόμη και από ούρα, ιδρώτα και την υγρασία της αναπνοής.

Το πόσο δύσκολο είναι να δημιουργηθεί ένα κλειστό ανθρώπινο οικοσύστημα έχει ήδη φανεί στη Γη. Το πείραμα Biosphere 2, μια εγκατάσταση περίπου 200 εκατ. δολαρίων στην Αριζόνα, προσπάθησε να στεγάσει οκτώ ανθρώπους για δύο χρόνια σε ένα κλειστό περιβάλλον που θα παρήγαγε τροφή και θα ανακύκλωνε αέρα και νερό.

Παρότι βρισκόταν στη Γη, με κανονική βαρύτητα και ηλιακό φως, τα επίπεδα οξυγόνου έπεσαν, οι καλλιέργειες αντιμετώπισαν προβλήματα και η ομάδα διχάστηκε.

Ακτινοβολία, οστά και αναπαραγωγή: Τα προβλήματα του ανθρώπινου σώματος

Ακόμη κι αν λυθούν τα τεχνικά προβλήματα, το ανθρώπινο σώμα παραμένει ίσως ο σημαντικότερος περιορισμός.

Περίπου 750 άνθρωποι έχουν περάσει μέχρι σήμερα πάνω από τα 80 χιλιόμετρα ύψος. Ο Βαλέρι Πολιακόφ παραμένει ο άνθρωπος με τη μεγαλύτερη συνεχόμενη παραμονή στο Διάστημα, έχοντας περάσει 437 ημέρες σε τροχιά, ενώ ο Αμερικανός αστροναύτης Φρανκ Ρούμπιο έμεινε στον ISS για 371 ημέρες.

Οι αποστολές αυτές δείχνουν ότι ο άνθρωπος μπορεί να ζήσει για μεγάλα χρονικά διαστήματα σε τροχιά. Δεν αποδεικνύουν όμως ότι μπορεί να ζήσει για δεκαετίες μακριά από τη Γη.

Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα είναι η ακτινοβολία.

Το μαγνητικό πεδίο της Γης προστατεύει σε σημαντικό βαθμό όσους βρίσκονται στην επιφάνεια. Όσο όμως ένα διαστημόπλοιο απομακρύνεται, τόσο αυξάνεται η έκθεση στην κοσμική και ηλιακή ακτινοβολία.

Οι αστροναύτες στον ISS εκτίθενται ήδη σε επίπεδα περίπου 100 φορές υψηλότερα από αυτά της επιφάνειας της Γης.

Μια τριετής αποστολή προς τον Άρη και πίσω θα μπορούσε να οδηγήσει σε έκθεση περίπου 1.650 millisievert, ενώ ένα ισχυρό ηλιακό επεισόδιο θα μπορούσε να προσθέσει ακόμη μεγαλύτερη δόση μέσα σε σύντομο χρόνο.

Οι συνέπειες μπορεί να περιλαμβάνουν καρκίνο, καταρράκτη, καρδιαγγειακά προβλήματα, νευρολογικές βλάβες και γενετικές μεταλλάξεις.

Για τον λόγο αυτό εξετάζονται κατοικίες κάτω από την επιφάνεια της Σελήνης ή του Άρη, μέσα σε φυσικούς σωλήνες λάβας ή κάτω από παχιά στρώματα ρεγόλιθου.

Η χαμηλή βαρύτητα δημιουργεί άλλον έναν κίνδυνο.

Στη μικροβαρύτητα τα υγρά του σώματος μετακινούνται προς το κεφάλι, ενώ η καρδιά, οι μύες και κυρίως τα οστά αρχίζουν να προσαρμόζονται στην απουσία συνεχούς φόρτισης. Η απώλεια οστικής μάζας πλήττει κυρίως τη σπονδυλική στήλη, τους γοφούς και τα πόδια.

Οι αστροναύτες χρειάζονται καθημερινή έντονη άσκηση και ειδικά μηχανήματα αντίστασης για να περιορίσουν τη φθορά.

Η περιστροφή ενός διαστημικού σταθμού θα μπορούσε θεωρητικά να δημιουργεί τεχνητή βαρύτητα μέσω φυγόκεντρης δύναμης, όμως τέτοιες τεράστιες κατασκευές παρουσιάζουν επίσης σοβαρά τεχνικά προβλήματα ισορροπίας.

Ακόμη μεγαλύτερο κενό γνώσης αφορά τη μερική βαρύτητα. Γνωρίζουμε αρκετά για τη ζωή στη Γη και πλέον αρκετά για τη ζωή σε σχεδόν μηδενική βαρύτητα, αλλά ελάχιστα για τις μακροπρόθεσμες επιπτώσεις της σεληνιακής ή της αρειανής βαρύτητας στον άνθρωπο.

Και υπάρχει ένα ακόμη θεμελιώδες ζήτημα: η ανθρώπινη αναπαραγωγή.

Δεν υπάρχει μέχρι σήμερα επιβεβαιωμένη περίπτωση ανθρώπινης σύλληψης ή εγκυμοσύνης στο Διάστημα. Ακόμη και σε πειράματα με θηλαστικά δεν έχει επιτευχθεί πλήρης κύηση σε συνθήκες διαστημικής πτήσης.

Δεν γνωρίζουμε τι επίδραση θα μπορούσαν να έχουν η μικροβαρύτητα και η ακτινοβολία στη γονιμοποίηση, την εμφύτευση του εμβρύου, την ανάπτυξη του νευρικού και σκελετικού συστήματος ή τον τοκετό.

Χωρίς απάντηση σε αυτό το ερώτημα, δεν μπορεί ουσιαστικά να υπάρξει πραγματική ανθρώπινη αποικία. Μπορεί να υπάρχουν βάσεις στις οποίες άνθρωποι εργάζονται για μήνες ή χρόνια, αλλά όχι κοινωνίες πολλών γενεών.

Παράλληλα, πρέπει να δημιουργηθεί και σύστημα υγειονομικής περίθαλψης ικανό να λειτουργεί εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά από νοσοκομεία. Ακόμη και μια απλή χειρουργική επέμβαση γίνεται διαφορετική χωρίς βαρύτητα, καθώς το αίμα δεν κυλά προς τα κάτω αλλά μπορεί να συγκεντρώνεται γύρω από το τραύμα.

Στα σχέδια προστίθεται τέλος και ένα πολιτικό ζήτημα: ποιος θα κυβερνά μια αποικία;

Η Συνθήκη του Διαστήματος του 1967 απαγορεύει στα κράτη να διεκδικούν κυριαρχία πάνω σε ουράνια σώματα. Ωστόσο, όσο ιδιωτικές εταιρείες πλησιάζουν περισσότερο στη δυνατότητα δημιουργίας εγκαταστάσεων στη Σελήνη ή στον Άρη, τα ερωτήματα για τη δικαιοδοσία, τη νομοθεσία και την εξουσία γίνονται όλο και πιο σύνθετα.

Σε μια βάση εκατομμύρια χιλιόμετρα από τη Γη δεν θα υπάρχει άμεση πρόσβαση σε αστυνομία, δικαστήριο ή κρατικό μηχανισμό. Το ποιος αποφασίζει σε μια κρίση μπορεί να γίνει εξίσου σημαντικό με το ποιος διαθέτει το οξυγόνο ή τα καύσιμα.

Παρά την εντυπωσιακή πρόοδο των τελευταίων δεκαετιών, η απόσταση ανάμεσα σε μια διαστημική αποστολή και μια πραγματική ανθρώπινη κοινωνία έξω από τη Γη παραμένει τεράστια.

Ο άνθρωπος έχει αποδείξει ότι μπορεί να ζήσει περισσότερο από έναν χρόνο στο Διάστημα, να ανακυκλώνει σχεδόν όλο το νερό του, να παράγει μικρές ποσότητες οξυγόνου στον Άρη και να σχεδιάζει μηχανές που θα χτίζουν εγκαταστάσεις με υλικά άλλων κόσμων.

Δεν έχει αποδείξει ακόμη ότι μπορεί να προστατευτεί για δεκαετίες από την ακτινοβολία, να παράγει σε μεγάλη κλίμακα καύσιμα και τροφή, να αντιμετωπίζει σοβαρές ασθένειες χωρίς βοήθεια από τη Γη ή να αποκτήσει υγιείς απογόνους σε διαφορετική βαρύτητα.

Το μεγαλύτερο εμπόδιο για την αποίκιση του Διαστήματος ίσως τελικά να μην είναι οι πύραυλοι, αλλά ο ίδιος ο άνθρωπος.