금성의 식민지화

Colonization of Venus
예술가가 NASA고고도 금성 작전 개념(HAVOC)의 비너스에 승무원을 배치한 부유식 전초기지의 렌더링.

금성의 식민지화는 우주 비행이 시작되기 이전부터 많은 공상과학 소설의 주제였으며, 여전히 허구와 과학적인 관점에서 논의되고 있다.그러나 금성의 극도로 적대적인 표면 환경이 발견되면서, 관심은 대신 화성식민지로 크게 옮겨갔고, 금성에 대한 제안은 중상층 대기와[1] 테라포밍에 떠 있는 서식지에 초점을 맞췄다.

배경

우주 식민지화는 우주 탐사를 넘어서는 단계로, 지구 밖의 환경에 인간이 영구적이거나 장기간 존재한다는 것을 암시한다.스티븐 호킹은 인류의 종으로서의 생존을 보장하는 최선의 방법이라고 주장했다.[2]공간을 식민지화하는 다른 이유로는 경제적 관심, 로봇 탐사와 반대로 인간이 가장 잘 수행하는 장기적 과학 연구, 순전히 호기심 등이 있다.금성은 지구상에서 두 번째로 큰 행성이자 지구에서 가장 가까운 이웃으로 잠재적인 표적이 되고 있다.

2020년 현재 금성 대기에서 토착 생명체의 흔적이 발견되면서, 금성의 인간화 시도는 통제되지 않은 인간의 존재가 그러한 생명체를 위험에 빠뜨릴 수 있기 때문에 행성 보호의 문제가 되었다.[3]

이점

금성지구의 축척 표현.금성은 약간 더 작다.

금성은 지구와 어떤 유사점을 가지고 있는데, 적대적인 환경은 아니더라도 다른 가능한 목적지와 비교하여 많은 면에서 식민지화를 용이하게 할 수 있다.이러한 유사점과 그 근접성은 금성을 지구의 "자매 행성"이라고 부르도록 만들었다.

지구의 0.38배인 화성의 중력이 미세한 환경에 살고 있는 우주비행사들이 경험하는 뼈의 해독과 근육질의 상실을 피하기에 충분한지는 현재로서는 규명되지 않았다.이와는 대조적으로 금성은 크기와 질량이 지구와 가까워서 무중력 상태와 관련된 건강 문제를 예방하기에 충분한 유사한 표면 중력(0.904 g)을 생성한다.대부분의 다른 우주 탐사 및 식민지 개발 계획들은 인간 근골격계에 장기간 노출되거나 무중력 상태에 노출되는 해로운 영향에 대한 우려에 직면해 있다.

비너스의 상대적인 근접성은 태양계의 다른 대부분의 장소보다 교통과 통신을 더 쉽게 만든다.현재의 추진 시스템으로, 금성으로의 발사 창문은 화성의 경우 780일에 비해 584일에 한 번씩 발생한다.[4][5]비행시간 또한 다소 짧다; 2006년 4월에 금성에 도착한 금성 특급 탐사선은 화성 급행의 거의 6개월에 비해 이동하는 데 5개월이 약간 넘게 걸렸다.가장 가까운 곳에 있는 금성은 지구로부터 4000만 km(지구에서 지구에서 영하로 추정) 떨어진 곳에 있으며, 화성의 경우 5500만 km(화성에서 지구에서 영하로 추정)에 비해 금성은 지구에서 가장 가까운 행성이기 때문이다.

금성의 대기는 대부분 이산화탄소로 만들어진다.질소산소는 탄소-다이옥사이드보다 가볍기 때문에 통기성이 좋은 풍선은 약 50km(31mi) 높이에서 뜬다.이 높이에서 온도는 관리 가능한 75°C(348K; 167°F)이다.5km(3.1mi) 높이에서 온대 27°C(300K; 81°F)이다(금성 § 대류권 대기 참조).

대기는 또한 인간의 삶과 농업에 필요한 탄소, 수소, 산소, 질소, 황 등 다양한 원소를 제공한다.[6]

또한, 상층 대기는 지구의 대기에 의해 제공되는 보호에 필적하는 해로운 태양 복사로부터 보호해 줄 수 있다.뿐만 아니라 화성의 대기는 그러한 보호를 거의 제공하지 않는다.[7][8][9]

어려움

금성 기압, 지표면의 90배 압력에서 시작하여 50km씩 단일 막대에 도달

금성은 또한 인간의 식민지화에 몇 가지 중요한 도전들을 제시한다.금성의 표면 조건은 다루기 어렵다: 적도평균 온도는 용해점인 327°C보다 높은 450°C(723K; 842°F) 정도 높다.지표면의 대기압도 지구보다 최소 90배 이상 높아 1km의 물 아래에서 경험하는 기압과 맞먹는다.이러한 조건들로 인해 표면에 대한 임무는 극히 간단해졌다: 소련 베네라 5호베네라 6 탐사선은 여전히 수면 위 18km에서 고압에 의해 파괴되었다.베네라 7호, 베네라 8호 등 착륙선에 이어 수면에 도달한 뒤 데이터 전송에 성공했지만 이들 임무도 짧게 이뤄져 수면에서 단 1시간도 살아남지 못했다.

금성의 표면은 어떤 열도 빠져나가지 못하게 하는 구름으로 완전히 덮여 있다.

더욱이 은 어떤 형태로든 금성에서 거의 완전히 빠져 있다.대기는 분자 산소가 없고 주로 이산화탄소다.또 눈에 보이는 구름은 부식성 황산이산화황 증기로 이루어져 있다.

탐구 및 연구

1962년 이후로 20개 이상의 성공적인 우주 미션들이 금성을 방문했다.마지막 유럽 탐사선은 2006년부터 2014년까지 지구 주위를 극궤도에 올려놓은 ESA비너스 익스프레스였다.일본 탐사선 아카츠키는 금성 궤도를 도는 첫 시도에서 실패했지만 2015년 12월 7일 궤도에 다시 진입하는 데 성공했다.가스 압력이 지구와 같은 수준인 지표면 위 50km(31mi) 면적이 아직 완전히 탐사되지 않았기 때문에, 이 행성의 대기를 더 탐사하기 위한 다른 저비용 임무들이 제안되었다.

에어로스타트 서식지 및 부유 도시

수소가 가득한 토러스(torus)에 의해 지지되는 지표면 위 약 50km의 금성의 거주를 연구하는 가상의 떠다니는 전초기지

적어도 1971년[10] 초까지만 해도 소련 과학자들은 금성의 적대적인 표면을 정착시키려 하기보다는 인간이 베네리아 대기를 정착시키려 할지도 모른다고 제안했다.제프리 A. NASA 글렌 연구 센터랜디스는 금성을 식민지화할 때 느끼는 어려움은 단지 하나의 식민지가 행성의 표면에 기초해야 한다는 가정으로부터 온 것이라고 요약했다.

그러나, 다른 시각으로 보면, 금성의 문제는 단지 지면 수준이 한 대기권 수준보다 너무 낮다는 것이다.구름 꼭대기에서 금성은 천국 행성이다.

랜디스는 숨쉴 수 있는 공기(21:79 산소/질소 혼합물)가 이산화탄소 밀도 높은 대기 중의 리프팅 가스라는 개념에 근거해 부유 도시에 이어 에어로스타트 서식지를 제안해 왔으며, 헬륨이 지구상에 가지고 있는 리프팅 파워의 60% 이상을 차지한다.[11]실제로, 사람이 숨을 쉴 수 있는 공기로 가득 찬 풍선은 자신을 지탱할 것이고 공중에서 추가적인 무게(군락지 등)를 지탱할 것이다.베네치아 표면 위로 50km(31mi)의 고도에서 환경은 태양계에서 지구와 가장 유사하다. 즉, 약 1atm 또는 1000hPa의 압력과 0~50°C(273~323K; 322~122°F) 범위의 온도.우주 방사선에 대한 보호는 위 대기에 의해 제공될 것이며, 지구와 동등한 보호 질량을 가지고 있을 것이다.[12]

구름의 꼭대기에서 금성의 풍속은 최대 95m/s(340km/h; 210mph)에 달하며, 지구 일수에 거의 매 4일마다 행성을 선회하는 것으로 "초회전"이라고 알려진 현상이다.[13]지구 118일이라는 금성 태양절에 비하면 이 지역에 자유롭게 떠다니는 식민지는 낮밤 주기가 훨씬 짧을 수 있다.식민지가 자유롭게 이동할 수 있도록 허용하는 것은 또한 땅과 묶여 있을 때 그들이 경험하게 될 바람으로부터의 구조적 스트레스를 줄일 수 있다.

이점

숨쉴 수 있는 공기 풍선 내부와 외부 사이에 큰 압력 차이가 없기 때문에, 어떤 찢김이나 찢김은 폭발성 감압이 아닌 정상적인 대기 혼합 속도에서 가스를 확산시켜 그러한 손상을 수리할 시간을 줄 것이다.[11]게다가, 사람들은 밖에 있을 때 가압된 양복을 요구하지 않고, 단지 숨쉬기 위한 공기, 산성비로부터 보호하며, 때로는 열에 대한 낮은 수준의 보호를 필요로 한다.대안적으로, 2-파트 돔은 더 높은 질량 밀도를 허용하기 위해 수소나 헬륨과 같은 리프팅 가스를 포함할 수 있다.[14]그러므로, 밖에서 일할 때 양복을 입거나 벗는 것이 더 쉬울 것이다.비압력 정장을 입고 차량 외부에서 작업하는 것도 더 쉬워질 것이다.[15]

남은 문제

구조 및 산업 재료는 표면에서 회수하기 어렵고 지구/아스테로이드에서 가져오기에는 비용이 많이 들 것이다.황산 자체는 PTFE(탄소와 플루오린으로 전적으로 구성된 화합물)와 같이 산에 의한 부식에 저항하는 재료로 군집을 건설하거나 코팅해야 한다는 점에서 더 큰 도전을 제기한다.

연구

NASA는 2015년 대기권 승무원 임무 설정 가능성을 탐색하기 위해 고고도 금성 작전 개념(HAVOC)을 개발했다.[16]

테라포밍

예술가의 기형 금성에 대한 구상.이 구름 형성은 행성의 자전 속도가 빨라지지 않았다고 가정할 때 묘사된다.

비너스는 많은 테라포밍 제안의 주제가 되어 왔다.[17][6]이 제안은 고밀도 이산화탄소 대기를 제거하거나 변환하고 금성의 450°C(723K; 842°F) 표면 온도를 낮추고, 지구의 그것과 더 가까운 주간/야간 빛 주기를 설정하고자 한다.

많은 제안은 오만을 줄이고 금성의 어두운 면에 빛을 공급하기 위한 목적으로 태양 그늘이나 궤도 미러 시스템을 배치하는 것을 포함한다.대부분의 제안에서 또 다른 공통점은 대량의 수소의 도입을 포함한다.또한 제안은 금성의 대기 중 CO의2 대부분을 동결하거나 탄산염,[18] 요소 또는[citation needed] 다른 형태로 전환하는 것을 포함한다.[citation needed]

참고 항목

참조

  1. ^ 2015년 2월 2일 마더보드 '비너스에 클라우드 도시를 건설해야 하는 이유'(2017년 3월 26일 접속) 대니얼 오버하우스와 알렉스 패스터낵.
  2. ^ "Hawking says humans must go into space to survive". USA Today. 13 June 2006. Retrieved 20 March 2007.
  3. ^ Loren Grush (17 September 2020). "What the future of Venus exploration could look like following major discovery". The Verge. Retrieved 19 January 2021.
  4. ^ "Similarly, we don't see a transit of Venus every time Venus is between Earth and the Sun—which happens about every 584 days or 1.6 years". Archived from the original on 2019-06-04. Retrieved 2013-10-20.
  5. ^ David S. F. Portree, Human to Mars: 50년간의 미션 계획, 1950–2000, NASA Monographs in Aerospace History Series, No. 21, 2001년 2월.NASA SP-2001-4521로 제공됨.
  6. ^ a b Landis, Geoffrey (2011). "Terraforming Venus: A Challenging Project for Future Colonization". AIAA SPACE 2011 Conference & Exposition. doi:10.2514/6.2011-7215. ISBN 978-1-60086-953-2. 페이퍼 AIAA-2011-7215, AIAA 스페이스 2011 컨퍼런스 & 엑스포, 롱비치 CA, 2011년 9월 26-29일
  7. ^ Becker, Adam (2016-10-20). "The amazing cloud cities we could build on Venus". BBC. Retrieved 2019-01-26.
  8. ^ Sheyna, Gifford MD. "Calculated Risks: How Radiation Rules Manned Mars Exploration". Space.com. Astrobiology magazine. Retrieved 26 January 2019.
  9. ^ Barry, Patrick (2005-09-08). "Radioactive Moon". NASA. Retrieved 26 January 2019.
  10. ^ Badescu, Viorel (2015). Zacny, Kris (ed.). Inner Solar System: Prospective Energy and Material Resources. Heidelberg: Springer-Verlag GmbH. p. 492. ISBN 978-3319195681..
  11. ^ a b Landis, Geoffrey A. (Feb 2–6, 2003). Colonization of Venus. Conference on Human Space Exploration, Space Technology & Applications International Forum, Albuquerque NM. Vol. 654. pp. 1193–1198. Bibcode:2003AIPC..654.1193L. doi:10.1063/1.1541418.; NASA Technical Reports Server에서 사용 가능한 전체 문서의 초안 버전(2012년 5월 16일 액세스)
  12. ^ Atkinson, Nancy (Jul 16, 2008). "Colonizing Venus With Floating Cities". Universe Today. Retrieved 4 July 2011.
  13. ^ 랜디스, 제프리 A, 콜로자, 앤소니, 라마르, 크리스토퍼 M, 비너스 상공의 대기 비행 (pdf), 국제우주연맹 회의 2002, 종이 IAC-02-Q.4.2.03, AIA-2002-0819, AIAA0, No. 5
  14. ^ Birch, Paul (1991). "Terraforming Venus Quickly" (PDF). Journal of the British Interplanetary Society. 44: 157–167. Bibcode:1991JBIS...44..157B.
  15. ^ "Will We Build Colonies That Float Over Venus Like Buckminster Fuller's "Cloud Nine"?". Archived from the original on 2019-07-26. Retrieved 2014-11-25.
  16. ^ "HAVOC". Systems Analysis and Concepts Directorate of NASA (SACD). NASA. Retrieved 1 December 2015.
  17. ^ 포그, 마틴 J. , 테라포밍: 엔지니어링 행성 환경, SAE 프레스, 1995.ISBN 1560916095, ISBN 978-1560916093
  18. ^ 금성의 테라포밍

외부 링크