Forestill deg en romkoloni med plass til millioner av innbyggere som lever et liv i byer omgitt av skoger, åkre, elver og innsjøer – et liv der alle kan bevege seg fritt rundt uten romdrakter og oksygenflasker og uten risiko for å bli syke på grunn av kosmisk stråling eller altfor svak tyngdekraft.
Kort sagt: et liv slik vi kjenner det fra jorden, men med den ekstra fordelen at ingen trenger bekymre seg for dårlig vær eller naturkatastrofer som vulkanutbrudd, jordskjelv, orkaner eller oversvømmelser.
Høres det urealistisk ut? Det er det ikke ifølge den finske fysikeren Pekka Janhunen. Han mener at det vil gi bedre mening å bygge en romkoloni i bane rundt dvergplaneten Ceres enn å bosette seg på Mars eller månen.
Kolonien må kunne romme flere mennesker enn jorden.
Janhunen har regnet på hva det vil kreve å bygge en koloni som med tiden skal kunne innkvartere flere mennesker enn her på jorden, og som derfor blir et reelt alternativ til livet på vår egen klode. Og han er overbevist om at en koloni ved Ceres kan oppfylle alle kravene.
«Det vil være som et paradis. Rikholdig og variert som vår egen verden. Å utforske kolonien vil ta et helt liv», forteller Janhunen til Illustrert Vitenskap.
Alle skal kunne puste fritt
Janhunen er utdannet fysiker med romplasma som spesialfelt og til daglig forskningsleder ved det Finlands meteorologiske institutt (FMI). En av grunnene til interessen hans for Ceres er at det på overflaten av dvergplaneten er massevis av råmaterialer. Det gjelder ikke minst rikelige mengder nitrogen, som kan brukes til å skape en atmosfære i romkolonien som tilsvarer det vi har på jorden.
Pekka Janhunen er begeistret for dvergplaneten Ceres (t.h.) i asteroidebeltet. Han mener den er et et mer lovende sted for en romkoloni enn Mars eller månen.
En behagelig atmosfære er en viktig egenskap ved en romkoloni der mennesker i framtiden skal kunne fødes, leve og dø i omgivelser som er så jordlignende som mulig.
Det betyr blant annet at de må kunne puste fritt i en atmosfære som minner om vår egen her på kloden, altså med 79 prosent nitrogen og 20 prosent oksygen.
En annen viktig ressurs for en romkoloni er naturligvis vann. Og også her leverer Ceres varene. Analyser av store saltavleiringer i dvergplanetens krater har avslørt at de stammer fra enorme reservoarer av saltvann i undergrunnen.
Romsonden Dawn har tatt nærbilder av store saltavleiringer i kratrene på Ceres. De er skapt ved at saltvann fra undergrunnen har brutt opp til overflaten, der det har fordampet.
Ceres er med en diameter på 945 kilometer det største legemet i asteroidebeltet mellom Mars og Jupiter. Til sammenligning er jordens diameter 12 742 kilometer, og månens 3475 kilometer. Tyngdekraften på overflaten av Ceres er en 34-del av tyngdekraften på jorden.
Nettopp størrelsen på Ceres gjør den ideell til en romkoloni. Kloden er stor nok til å forsyne en gigantisk koloni i bane med råstoffer. Og samtidig er den liten nok til at tyngdekraften ikke gir for store problemer med å frakte råstoffene ut til kolonien.
Ceres er en gullgruve for en romkoloni
Store mengder råstoffer
Ceres inneholder alle de råstoffene en romkoloni trenger – også det nitrogenet som trengs til den luften innbyggerne skal puste inn.
Massevis av vann
Romkolonien vil ikke gå tom for vann. Ceres har rikelige mengder saltvann under bakken. Vann og is kan utgjøre opptil 30 prosent av dvergplanetens masse.
Passende tyngdekraft
Romkolonien kan gå i bane rundt Ceres i en stabil bane 100 000 kilometer fra dvergplaneten. Det svarer til om lag en fjerdedel av avstanden mellom jorden og månen.
Både tilgangen på rikelige råstoffer og gode transportmuligheter er avgjørende for Janhunens visjon om å bygge megakonstruksjonen som skal gå i bane rundt Ceres.
Kolonien kan fortsette å vokse
Kolonien skal bygges opp av et stort antall sylindre montert på en sirkelformet ramme som går i bane 100 000 kilometer fra dvergplaneten. Over og under rammen skal gigantiske speil samle inn sollys og reflektere det inn mot kolonien.
Rammen kan med tiden bygges ut til en diameter på omkring 12 000 kilometer – eller enda større. I motsetning til den begrensede overflaten på en planet eller en måne vil Ceres-kolonien i prinsippet kunne fortsette å utvide seg langs kanten. Ifølge Janhunen vil den med tiden kunne ha enda flere innbyggere enn vi i dag har på jorden.
Hver sylinder – også kalt et habitat – er fem kilometer lang og har en diameter på to kilometer. Den består av et ytre skall som beskytter mot kosmisk stråling fra verdensrommet. Inne bak skallet ligger enda en sylinder som roterer for å skape kunstig tyngdekraft.
Janhunens konsept er dermed basert på de såkalte O’Neill-sylinderne som ble foreslått av den amerikanske fysikeren Gerald K. O’Neill på 1970-tallet.
Ideen til romkolonien ved Ceres bygger på såkalte O’Neill-sylindre, som skaper kunstig tyngdekraft ved å rotere.
Hvert habitat roterer om lag en runde i minuttet, noe som vil skape en kunstig tyngdekraft på 1 g, som svarer til tyngdekraften på jordens overflate. Rotasjonen skjer ved hjelp av magnetisme, omtrent på samme måte som for magnettogbaner.
Det betyr at det ytre skallet og den roterende indre sylinderen ikke er i fysisk kontakt med hverandre. De blir derfor ikke noe friksjon, noe som sikrer et minimum av reparasjoner og vedlikehold.
Rotasjonen sikrer helsen
For Janhunen er den kunstige tyngdekraften helt avgjørende for at kolonien kan fungere som et permanent bosted for mennesker. Studier av astronauter om bord på Den internasjonale romstasjonen viser at måneder eller år i vektløshet ikke er sunt for menneskekroppen.
Kroppen vår er utviklet for å vokse og trives i et gravitasjonsfelt som på jorden, og lengre tids vektløshet kan blant annet gi problemer med tap av muskel- og knokkelmasse, nyrestein og nedsatt syn.
De samme problemene ville antagelig oppstå i en koloni på Mars eller månen fordi tyngdekraften her er vesentlig svakere enn på jorden.
«Det er nødvendig med normal tyngdekraft for å kunne opprettholde god helse og la barn vokse naturlig», sier Janhunen.
By og land som på jorden
Livet i kolonien skal ligne det vi kjenner fra jorden. For å skape illusjonen om en vanlig døgnrytme blir sollyset fra speilene som omslutter kolonien, regulert nøye inne i habitatene slik at innbyggerne opplever en 24 timers syklus med dag og natt.
Janhunens visjon er at innbyggerne i et habitat lett skal kunne bevege seg mellom landlige og bymessige miljøer og samtidig ha mulighet til å reise rundt i kolonien og besøke andre habitater.
Kolonien blir et øyrike i rommet
Romkolonien består av sylinderformede moduler som kalles habitater som er fem kilometer lange og to kilometer brede. Hvert habitat har 25 000 innbyggere, men som øyboerne i et øyrike kan de reise rundt og besøke andre habitater i kolonien.
Rotasjon skaper kunstig tyngdekraft
Habitatet er bygd opp av et ytre og et indre skall. Det indre roterer en runde i minuttet, drevet av et system som er inspirert av magnetiske tog. Rotasjonen skaper en kunstig tyngdekraft som svarer til det vi har på jorden.
Et system av speil regulerer lyset
Sollyset trenger ikke gjennom det ytre skallet, som sikrer habitatet mot kosmisk stråling. Derfor ledes lyset via flere parabolformede speil inn gjennom sprekker som sitter skjult under en kant ved enden av habitatet.
Vann, jord og luft hentes på Ceres
Innsiden av habitatet er belagt med en 1,5 meter tykk jordbunn skapt av materialer fra Ceres. Vann kan også hentes fra Ceres, og det samme gjelder nitrogen, som er nødvendig for å skape en jordlignende atmosfære.
Nær kontakt mellom by og land
Bymiljøene i habitatet ligger hevet over resten av landskapet, der det er skoger, innsjøer, elver og jordruksområder. Ved enden av sylinderen går det tunnelbane til de andre habitatene i kolonien.
Inne i hvert habitat åpner det seg en frodig verden. Parker og skoger er en del av omgivelsene, og lokalt jordbruk vil forsyne innbyggerne med matvarer.
Natur- og jordbruksområdene krever naturligvis jordbunn, og planen er at habitatene skal inneholde et jordlag som er minst 1,5 meter tykt.
Det er fortsatt uvisst hvordan den skal skaffes til veie. Det vil bli altfor dyrt å frakte den til kolonien fra jorden, så Janhunen setter sin lit til at den kan lages av de materialene som finnes på Ceres.
«Ceres inneholder alle de byggesteinene som livet trenger. Det er fortsatt et åpent spørsmål hvor mye og hvilken type biologisk, mekanisk eller kjemisk behandling som skal til for å gjøre råmaterialet fra Ceres brukbart som plantejord. Vi trenger prøver fra Ceres og rådgivning fra eksperter på jordbehandling før vi kan trekke håndfaste konklusjoner», forklarer han.
Den finske fysikeren har til gjengjeld foretatt detaljerte beregninger av hvordan alle materialene skal fraktes de 100 000 kilometerne fra Ceres til romkolonien.
Romheis leverer varene
Janhunen anslår at en romheis er en mer energieffektiv løsning enn å skyte opp raketter fra overflaten. Ceres har en relativt rask rotasjon, og det gjør det mulig å bygge en romheis som forbinder overflaten med en liten satellitt som går i bane i en høyde på 1024 kilometer.
I denne høyden er tyngdekraftpåvirkningen fra Ceres svakere, og derfor trengs det mindre drivstoff til de romskipene som skal transportere varene videre ut til kolonien.
Heis henter råstoffer på dvergplaneten
1. Heisen går rundt med Ceres
Rotasjonen til Ceres gjør det mulig å bygge en romheis som går i en kabel mellom overflaten og en satellitt. Satellitten følger med rundt i rotasjonen slik at den alltid befinner seg over det samme stedet på overflaten.
2. Den første etappen er den tyngste
Heisen kan ta fem tonn gods og tar seg av det tyngste løftet, der gravitasjonsfeltet rundt dvergplaneten er sterkest. Solpaneler sørger for energi til heisen, som frakter godset 1024 kilometer opp.
3. Romskip tar den lange turen
Når godset er satt i bane 1024 kilometer over Ceres, frakter romskip det de siste 99 000 kilometrene ut til kolonien. Romskipene sparer store mengder drivstoff fordi de slipper å lande på og lette fra Ceres.
Romheisen skal bygges i flere trinn. Første trinn blir et fem centimeter tykt rør av fibermaterialet dyneema, som er omkring 15 ganger så sterkt som stål. Røret vil kunne løfte fem tonn materiale om gangen. Senere kan løftekapasiteten utvides ved å forsterke og forbedre heisens konstruksjon.
Kolonien krever nye raketter
Ifølge Janhunens beregninger kan kolonien bygges på bare 22 år. Men beregningene forutsetter nye teknologiske løsninger på en rekke utfordringer.
Etableringen av kolonien vil i første omgang kreve mange reiser fra jorden til Ceres. Dvergplaneten går i en bane rundt solen som ligger 260 millioner kilometer lenger ute enn jorden, og med dagens romfartøy vil turen ta minst sju måneder.
Det kan gjøres raskere med romfartøy drevet av såkalte ionmotorer, som allerede er utviklet, og som ved å bruke edelgassen xenon kan oppnå veldig høye hastigheter. Teknologien må imidlertid utvikles ytterligere slik at ionemotorene fungerer med billigere drivstoff, for eksempel vann, mener Janhunen.
Likevel er den finske fysikeren optimistisk. Han påpeker at mange teknologiske revolusjoner som har vært under utvikling i 30–50 år, har spredt seg lynraskt i samfunnet. Et nærliggende eksempel er datateknologien, som har blitt så kompakt og billig at den har blitt allemannseie.
Når det gjelder romreiser, kan vi antagelig vente den samme utviklingen som vi har sett i flytrafikken. En gang var flyreiser forbeholdt de få, men i dag er de tilgjengelige for de fleste.
Starship, som for tiden er under utvikling, kan bli en viktig brikke i etableringen av en koloni utenfor jorden.
Hvis for eksempel det private romfartsselskapet SpaceX klarer å gjøre romskipet Starship til en billig måte å frakte gods og mennesker på, vil det være et stort skritt mot en koloni ved Ceres, mener Janhunen.
«Det må være et økonomisk insentiv. Når eiendommer utenfor jorden en dag koster mindre enn leiligheter i Paris eller New York, begynner det å skje noe.»