Sähköpurjekolumni 35

(Kyseisen Avaruusluotain-lehden numeron teemana oli teknologia avaruusscifin taustalla.)

Kalpana 1 -habitaatti (nss.org).

Aurinkokuntaan olisi mahdollista rakentaa siirtokuntia asteroidien raaka-aineista. Ajatus on vanha ja esimerkiksi 1970-luvulla Gerard O'Neill tutki asiaa opiskelijoidensa kanssa.  Tullakseen toimeen avaruudessa ihminen tarvitsee paineistuksen, säteilysuojan ja keinopainovoiman.  Sopiva rakenne on noin kymmenen kilometrin halkaisijainen ja saman pituinen pyörivä sylinteri.  Sylinterin kymmenen metriä paksu hiilikuituseinä kestää paineistuksen ja keskipakoisvoiman ja on Maan ilmakehän veroinen säteilysuoja.  Normaalipainovoimaista pinta-alaa on sylinterin sisäpinnalla 300 neliökilometriä ja sylinterin massa on 6 miljardia tonnia eli vähän kevyempi kuin Rosettan tutkima Churyumov-Gerasimenko -komeetta.

Kalpana 1 sisältä.

Jos kymmenesosa asteroidivyöhykkeen painavimmasta kappaleesta eli kääpiöplaneetta Ceresistä hyödynnettäisiin raaja-aineena, se riittäisi 15 miljoonaan avaruuskaupunkiin, joiden kokonaispinta-ala olisi 5 miljardia neliökilometriä, eli 30 maapalloa jos valtameret jätetään pois.  Kuiperin vyöhykkeellä olisi käytettävissä raaka-ainetta vielä satoja kertoja asteroidivyöhykettä enemmän, ja Oortin pilvessä karkeiden arvioiden mukaan vähintään satoja tuhansia kertoja enemmän. Siis jopa miljoonia kertoja enemmän pinta-alaa kuin Maassa, ja tuo pelkästään omassa aurinkokunnassamme.

Pluton typpijäätiköissä olisi raaka-ainetta suureen määrään hengitysilmaa (cbsnews.com).

Miten on mahdollista että aurinkokunnan pienkappaleista voisi rakentaa noin paljon enemmän pinta-alaa kuin kokonainen planeetta tarjoaa? Planeetta on massamielessä erittäin tehoton tapa tuottaa elintilaa, koska suurin osa massasta on piilossa planeetan sisällä ja sen ainoa tehtävä on tuottaa painovoimakenttä. Jos rakennetaan pyöriviä sylintereitä joissa painovoima tuotetaan keskipakoisvoimalla, massaa tarvitaan noin miljoona kertaa vähemmän, eli koko maapallon massan sijaan tarvitaan vain maan ilmakehän verran ainetta.

Kääpiöplaneetta Ceres (nasa.gov).

Raaka-aineiden nostaminen esimerkiksi Cerekseltä (pakonopeus puoli kilometriä sekunnissa) voidaan tehdä esimerkiksi raketilla tai avaruushissillä. Cereksen raaka-aineista rakennetut kaupungit voidaan jättää kiertämään Cerestä, jolloin ne ovat helpon matkan päässä toisistaan, vaikkakin kaukana Maasta ja muiden asteroidien siirtokunnista.

Mitä tarvitaan jotta tähän päästäisiin? Tarvitaan tehokas tapa päästä asteroideille, esimerkiksi sähköpurje. Tarvitaan asteroidien kaivostoimintaa. Tarvitaan osien valmistusta ja laitteiden kokoonpanoa avaruudessa. Tarvitaan robottiluotaimiin sen verran älyä että jokaista liikettä ei tarvitse ohjelmoida etukäteen, koska kommunikaatioviive asteroideille on noin tunti.

Tällä hetkellä tonnin massan toimittaminen maasta asteroidille maksaa noin puoli miljardia. Se on noin kahdeksan kertalukua liikaa jotta avaruuden siirtokunnat löisivät taloudellisesti leiville. Kahdeksan kertalukua on suuri haaste, mutta periaatteellista alarajaa yksikköhinnalle ei ole, kunhan asteroidien kaivostoimintaa käytetään tehokkaasti hyväksi.  Monet arkipäiväiset koneet pystyvät käsittelemään elinaikanaan yllättävän suuren massan verrattuna omaan painoonsa. Esimerkiksi jos kuorma-autolla ajetaan soraa muutaman kymmenen kilometrin päähän, tavaraa siirtyy auton elinaikana kymmeniä tuhansia kertoja enemmän kuin auton oma paino. Jos kaivoksen tuotteista rakennetaan toinen isompi kaivos, massakerroin korottuu toiseen potenssiin. Kymmenen tuhatta potenssiin kaksi onkin jo kahdeksan kertalukua.