• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Studien visar att det minsta antalet marsbosättare för att överleva är 110

    Vi vet att det finns vatten tillgängligt på Mars, i polarområdena, och under ytan. Det här är tidigare och senare HiRISE-bilder av en ny meteoritkrater på 12 meter, eller 40 fot, tvärs över ligger inom Arcadia Planitia på Mars. De visar hur is som grävts ut vid kratern bleknade med tiden. Bilderna, var 35 meter, eller 115 fot tvärs över, togs i november 2008 och januari 2009. Kredit:NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

    Så du vill kolonisera Mars. Väl, Mars är långt borta, och för att en koloni ska fungera så långt från jordiskt stöd, saker måste tänkas ut mycket noggrant. Inklusive hur många personer som behövs för att få det att fungera.

    En ny studie fastställer det minsta antalet bosättare till 110.

    Studien har titeln "Minsta antal bosättare för överlevnad på en annan planet." Författaren är Jean-Marc Salotti, professor vid Bordeaux Institut National Polytechnique. Hans tidning publiceras i Vetenskapliga rapporter .

    Självklart, det finns mycket att tänka på när det gäller att etablera någon form av varaktig närvaro på en annan planet. Hur kommer människor att organisera sig? Vilken utrustning kommer de att ta med? Hur kommer de att utvinna resurser på plats? Vilken typ av kompetens behövs?

    Dessa frågor har behandlats tidigare, självklart, och i denna rapport, Salotti säger att "användning av in situ-resurser och olika sociala organisationer har föreslagits, men det finns fortfarande en dålig förståelse för problemets variabler."

    Denna studie fokuserar mest på en fråga:Hur många personer kommer det att ta? Salotti skriver:"Jag visar här att en matematisk modell kan användas för att bestämma det minsta antalet bosättare och sättet att leva för att överleva på en annan planet, med Mars som exempel."

    SpaceX:s interplanetära transitsystem kommer att göra det möjligt att resa till Mars och andra destinationer i vårt solsystem. Eller så påstår de. Kredit:SpaceX

    Många tankar har lagts ner på att kolonisera Mars. SpaceX säger att deras föreslagna interplanetära rymdfarkost kan transportera 100 personer till Mars. Musk har pratat om att bygga en flotta av dem, så att det finns ett konstant flöde av resurser till Mars. "Dock, "Salotti skriver, "Detta är en optimistisk uppskattning av förmågan, genomförbarheten av återanvändbarheten är fortfarande osäker och kvalificeringen av fordonet för att landa på Mars och återstarta från Mars kan vara mycket svårt och ta flera decennier."

    En liknande dynamik svävar över andra delar av Marskolonidiskussionen. Många forskare har funderat på resursutnyttjande på plats, till exempel. Gaser kan utvinnas från atmosfären, och mineraler från marken. Resursextraktion på plats kan ge organiska föreningar, järn och även glas. Även om vi medger genomförbarheten av dessa idéer, "komplexiteten i genomförandet är dåligt förstådd och antalet föremål som skulle återstå att skickas varje år skulle fortfarande utgöra en enorm utmaning, " skriver Salotti.

    Problemet med en koloni är förbryllande komplext.

    Salotti arbetade på en matematisk modell som han tror skulle kunna fungera som en bra utgångspunkt för att tänka på en självförsörjande koloni. Centralt i hans idé är vad han kallar delningsfaktorn, "som tillåter en viss minskning av tidskraven per individ om, till exempel, verksamheten avser konstruktion av ett föremål som kan delas av flera individer."

    Utgångspunkten för uppgörelsen är avgörande för det övriga arbetet. Vilka resurser kommer att finnas på plats? Om det finns en stor mängd resurser och tekniska verktyg i början, som kommer att påverka resten av beräkningarna. Men på något sätt, utgångspunkten kanske inte är lika kritisk, för två faktorer.

    Komplexiteten, kostnad och genomförbarhet för interplanetära resor är en. Och livslängden för den utrustning som nybyggare börjar med är en annan. Varje utrustning har en livstid.

    "För enkelhetens skull, "Salotti skriver, "det antas här att den initiala mängden resurser och verktyg som skickas från jorden kommer att vara ganska begränsade, och som en konsekvens, kommer inte att ha någon större inverkan på överlevnaden." I huvudsak, Att bygga en modell som är beroende av enkel återförsörjning från jorden skulle inte vara så bra.

    Så förutsatt att det ursprungliga tillståndet för kolonin är livskraftigt, Salotti går vidare till två variabler som kommer att ha en enorm effekt på överlevnaden:

    • Tillgången till lokala resurser. I grund och botten, detta betyder vatten, syre och kemiska grundämnen. Dessa resurser måste vara lätta att utnyttja.
    • Produktionskapacitet. Se det som en lista över saker som måste produceras, som verktyg, och om tillräckligt många av dem kan produceras inom lämplig tidsram.

    Vad Salotti jobbar fram till här är en ekvation. Saker som resurstillgänglighet och produktionskapacitet är variabler i den ekvationen.

    Men Salottis idé kretsar alltid tillbaka till konceptet "delningsfaktorn".

    Föreställ dig en isolerad individ i en koloniserande situation på Mars. De skulle behöva utföra alla uppgifter själva. De skulle behöva bygga och eller underhålla sina egna system för att skaffa dricksvatten, syre, och att generera kraft. Det skulle inte räcka med tid varje dag. Belastningen för en enda person skulle bli enorm.

    Konstnärens intryck av SpaceX:s föreslagna Mars Base Alpha. Kredit:SpaceX

    Men i en större koloni, deras teknik för saker som att få dricksvatten, syre och för att generera kraft används av fler människor. Det skapar mer efterfrågan, men det sprider också bördan. Ansträngningen som krävs för att bygga och underhålla alla dessa system är nu spridda på fler människor. Den där, i huvudsak, är Salottis delningsfaktor.

    Det blir bättre.

    När antalet människor ökar, det finns utrymme för mer specialisering. Föreställ dig en koloni med bara 10 personer. Hur många av dem skulle behöva kunna reparera och underhålla dricksvattensystemet? Eller syrgassystemet? Dessa system kan inte tillåtas att misslyckas, så det skulle finnas ett tryck för en stor procent av dessa människor att kunna hantera och förstå dessa system.

    Salotti writes, "If each settler was completely isolated and no sharing was possible, each individual would have to perform all activities and the total time requirement would be obtained by a multiplication by the number of individuals."

    But if there are 100 people, how many people need to understand those systems? Not everyone. So that allows others to specialize in something else.

    "…a greater number of individuals makes it possible to be more efficient through specialization and to implement other industries, allowing the use of more efficient tools."

    This figure from the study sums it all up. It shows that the annual working time capacity is greater than the annual working time requirement if the initial number of individuals is greater than 110. Credit:Salotti, 2020

    Salotti argues that this sharing factor can be calculated and estimated with mathematical functions. Math-interested people can check out that part of the paper for themselves.

    There are some constraints and starting points for the sharing factor, självklart. "The sharing factor depends on the needs, the processes, the resources and environmental conditions, which may be different depending on the planet, " Salotti writes.

    This leads us to Salotti's description of "survival domains." Salotti outlines five domains that need to be considered in these calculations:

    • ecosystem management
    • energy production
    • industri
    • buildings
    • human factors/social activities

    These are mostly self-explanatory, but human factors refers to things like raising and education children, and some amount of cultural activities like sports, games and perhaps music.

    Now Salotti turns to Mars, the primary planet when it comes to this kind of futuristic figuring, and the planet that Salotti addresses in his paper.

    The five survival domains that need to be considered in a colony. Credit:Salotti 2020

    Salotti doesn't start from scratch when it comes to Mars. There's already been a lot of scientific thinking into building a sustained human presence on that planet. "The specific utilization of Martian resources for life support, agriculture and industrial production has been studied in different workshops and published in reports and books, " Salotti explains.

    Självklart, this is a complex problem, and some assumptions have to be made in order to think about it. For any solution to have merit, those assumptions have to be honest. No place for science fiction here.

    The basic assumption Salottti uses is that for whatever reason, the flow of supplies from Earth has been interrupted, and the colony must sustain itself. He borrows a scenario from a contest organized by the Mars Society, where participants were asked to define a realistic scenario for setting Mars.

    Basically, Salotti's equation comes down to time. How much time is required for survival vs. how much time is available. For Salotti, the effective number of people required to balance the time equation is 110 on Mars. "It is based on the comparison between the required working time to fulfill all the needs for survival and the working time capacity of the individuals, " he writes in the conclusion.

    Naturally, work of this nature makes some assumptions, which are spelled out in the paper. "This is obviously a rough estimate with numerous assumptions and uncertainties, " he writes. But that doesn't diminish its usefulness.

    If there's ever going to be a human colony on Mars at some point in the future, then we need to develop working models to guide our thinking and our planning. We have a lot of sci-fi talk and flowery announcements from people with large Twitter followings, but that's not real work. "Så vitt vi vet, it is nevertheless the first quantitative assessment of the minimum number of individuals for survival based on engineering constraints, " Salotti says.

    Working time requirement distribution for 1 (left) and 110 individuals (right). Credit:Salotti, 2020

    "Our method allows simple comparisons, opening the debate for the best strategy for survival and the best place to succeed, " avslutar han.

    Let the debate begin.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com