Каковы реалистичные (пессимистические) сроки колонизации внутренней части Солнечной системы?

Пессимистичный ответ? Я бы сказал, что никогда .

Уравнение Дрейка описывает количество внеземных цивилизаций, которые мы ожидаем обнаружить с помощью радиосвязи.

N равно математическому произведению

(i) средняя скорость звездообразования,$R_*$, в нашей галактике,

(ii) доля образовавшихся звезд,$f_p$, у которых есть планеты,

(iii) среднее количество планет на звезду, у которой есть планеты,$n_e$, которые потенциально могут поддерживать жизнь,

(iv) доля этих планет,$f_l$, которые реально развивают жизнь,

(v) доля планет с жизнью, на которых есть разумная, цивилизованная жизнь,$f_i$, разработал,

(vi) доля этих цивилизаций, развивших коммуникации,$f_c$, т. е. технологии, выпускающие в космос обнаруживаемые знаки, и

(vii) продолжительность времени,$L$, по которым такие цивилизации выпускают обнаруживаемые сигналы.

Тот факт, что мы никогда не наблюдали, чтобы какая-либо другая цивилизация передавалась в космос, подразумевает, что ожидаемое значение$N$находится под одним. Если предположить, что космические возможности существуют и цивилизации могут распространяться по планетам, нас уже должны были посетить инопланетяне. Это известно как парадокс Ферми .

Учитывая, что цивилизация, сумевшая покинуть планету и не уничтожившая себя раньше, должна суметь передать значительное количество информации в космос (и, следовательно, быть обнаруженной), а также физически посетить большинство планет в пределах известного космоса, одно из объяснений причина, по которой никто никогда не получал инопланетную передачу, заключается в том, что все цивилизации уничтожают себя, прежде чем успевают распространиться на новые планеты.

Это пессимистичный, но правдоподобный способ разрешения парадокса.

С технической точки зрения это можно было сделать давным-давно. «Марспроект» был вымышленным видением марсианского путешествия, написанным в начале 1950-х годов Вернером фон Брауном на основе технических и астрофизических знаний того времени. Визуальные эффекты в фильме «2001: Космическая одиссея» основаны на относительно простой экстраполяции космической программы 1960-х годов. Даже сегодня МКС можно считать долгоживущим космическим кораблем, у которого отсутствует двигатель.

Чего на самом деле не хватает, так это экономического обоснования колонизации космоса. Хотя существуют веские неэкономические причины, чтобы отправиться в путь (бегство от преследований и заселение новых миров для воплощения в жизнь своих социальных, культурных или религиозных идеалов — хорошо известные мотивы), даже пилигримы «Мэйфлауэр» плыли на коммерческом судне (и конструкция была усовершенствована в течение веков, чтобы обеспечить дальнюю торговлю). Без коммерческой мотивации строительство судов и усовершенствование конструкций для создания экономичных транспортных средств невозможно.

К сожалению, пока в космосе есть ресурсы, есть своего рода эффект курицы и яйца. Дешевле добывать воду с астероида для заправки вашего корабля, но если вы не планируете отправиться к астероиду, нет никаких оснований разрабатывать добычу на астероиде для сбора воды для заправки вашего корабля. А если ваш корабль единственный (как миссия Аполлона), то затраты, связанные с добычей полезных ископаемых и добычей воды, вообще не имеют смысла. Другие решения Mcguffinite, такие как 3He (гелий 3) для термоядерных реакторов, работают только в том случае, если у вас есть работающие анейтронные термоядерные реакторы в качестве топлива, а добыча углеводородов с Титана для экспорта на Землю не имеет никакого смысла ни с экономической, ни с энергетической точки зрения.

Поэтому, если нет какого-либо экономического обоснования для регулярных полетов в космос для разработки надежных космических кораблей и снижения затрат до уровня, когда становится практичным и экономичным отправлять людей для колонизации мест (и позволять другим людям использовать их экспериментировать с религиозными, социальными или экономическими системами или основать бизнес для обслуживания и поддержки колониального бизнеса, то дата основания будет очень далека. когда она будет обнаружена, вы можете установить произвольную дату. С другой стороны, поскольку есть несколько причин уйти, как только это станет практичным , и у нас есть запас технологий, из которых можно строить, урегулирование будет довольно быстрым , как только это станет возможным. это может начаться.

Пессимизм никогда не был моей сильной стороной.
Я думаю, что в следующем столетии мы будем колонизировать околоземную орбиту постоянными станциями и множеством ежедневных челноков. Оттуда, я думаю, множество щупалец человеческих амбиций одновременно тянутся в нашу Солнечную систему. Поселения/базы на нашей Луне и Марсе появятся первыми, но добыча полезных ископаемых на астероидах и колонии без планет произойдут примерно в тот же промежуток времени.

Жадность — мощный мотиватор. Итак, давайте посмотрим, как люди рассеются по всей этой стороне Юпитера в течение трехсот лет.

Там будет тяжело, и по сравнению с ним все предыдущие человеческие подвиги покажутся пустяками. Мы забудем о Диком Западе нашего прошлого и вместо этого будем учить наших детей о настоящем Диком Пространстве. Жизнь над атмосферой будет там, где происходит действие, и состояния, рожденные в этой темноте, затмят сумму всех земных предприятий.

Постоянные колонии на перечисленных вами планетах займут немного времени, но глубокая колонизация повлечет за собой деньги. Венера, вероятно, станет производителем топлива, извлекая из богатой аммиаком атмосферы летучие соединения и питая батареи за счет обильной солнечной энергии. Марс может быть производителем продуктов питания, возделывать поверхность в куполообразных сооружениях и легко доставлять продукцию на орбиту для продажи через пространство. Экологическая свобода и, как следствие, низкие затраты на орбиту также сделают Марс производственным и населенным центром, где можно производить продукты, а космические рабочие могут немного поработать на земле. Астероиды, конечно, дадут воду и металлы, обеспечивая самый прямой путь к личному богатству, который когда-либо знало человечество.Как и в случае с историческими усилиями первопроходцев, планеты и другие места Солнечной системы будут колонизированы в порядке, который служит экономическим интересам колонистов, и каждая новая колония будет использовать некоторые преимущества выбранного ею места.

Где-то между пятьюстами и тысячей пятнадцатью сотнями лет Солнечная система должна выглядеть примерно так, как вы описываете.

Это не очень пессимистично, так как я не предвижу, что все лошади споткнутся во время этой единственной гонки. Конечно, некоторые страны пошатнутся, когда мы прыгнем в космос, но прелесть жизни в многонациональном и многокорпоративном мире заключается в том, что другие державы восполнят слабину всякий раз, когда спотыкается лидер. Слишком много сокровищ ждет на финише, чтобы думать, что мы когда-нибудь все вместе сдадимся в гонке.

Отредактировано после прочтения нескольких новых ответов.

Ребята, вы, ребята, лучше меня в пессимизме!

@Thucydides привел сильный аргумент в пользу того, что экономическое процветание, которое я вижу в космосе, будет экономически неосуществимым из-за высоких начальных затрат и идеи, что нам на самом деле не нужны богатства Солнечной системы до тех пор, пока мы выходим в солнечную систему. Я не уверен, что это правда, но я добавлю небольшой стимул, чтобы преодолеть это препятствие...

Давайте представим, что сторонники глобального потепления правы, и мы наблюдаем резкое изменение климата в течение следующего столетия. Разве неразумно полагать, что человечество, наконец, уважая хрупкую планету, которая его поддерживает, могло бы решить перенести все загрязняющее производство энергии и производство в космос? Чтобы вернуть нашей планете нормальное функционирование, нам нужно либо отказаться от всех наших вредных для планеты практик, либо найти другое место, чтобы практиковать их. Космос и близлежащие планеты — это место.

Большое спасибо @MikeScott за помощь в исправлении некоторых ошибок в моем первоначальном ответе.

У нас есть 3 основных препятствия, которые нужно устранить с точки зрения технологий.

Радиационная защита

В настоящее время это большая проблема, о которой говорят в отношении будущих пилотируемых космических миссий. Существует множество идей, но идеального варианта пока нет ни у кого. При медленном путешествии в космосе от месяцев до лет вы можете впитать много радиации. Может быть, если нам повезет со всем прорывом в области материаловедения, мы сможем найти какой-нибудь наноматериал или что-то, что действительно хорошо работает в радиационной защите, не будучи слишком тяжелым.

Самоподдерживающееся жизнеобеспечение

Месяцы и годы путешествий без пополнения запасов означают, что с едой, водой и кислородом нужно иметь дело. Наши попытки создать закрытые экосистемы редко длились дольше нескольких месяцев, после чего терпели неудачу. Я немного оптимистичен, у нас будет больше шансов на успех с генетически модифицированными растениями. (Поскольку нам, вероятно, придется многое сделать для Земли в любом случае, в следующие 100 лет между истощением верхнего слоя почвы, опустыниванием, повышением уровня воды и сокращением выбросов углерода...)

Дешевый лифт

Самая большая трудность — избежать гравитации. Нам нужно иметь возможность разместить в космосе достаточно вещей, которые позволят нам добраться до чего-либо еще, чтобы обрабатывать эти ресурсы. Проблема в том, что это дорого с точки зрения денег, рабочей силы и материальных ресурсов.

Нам нужно либо найти способ дешевого синтетического производства ракетного топлива, либо найти способ, который изменит физику, чтобы добраться до космоса. Он должен быть достаточно дешевым, и нам нужно сократить весь процесс запуска, чтобы мы могли просто выполнять несколько запусков один за другим, чтобы доставить в космос достаточно тоннажа снаряжения, кораблей, людей, ресурсов и т. д. начать ходить в другие места.

Лучшая догадка?

Итак... предположим, что нам удастся сохранить наш технический уровень и не вернуться к экологическому коллапсу (что... честно говоря оптимистично, учитывая как ученые, так и военные прогнозы...), скажем, 100 лет, чтобы ПОЛУЧИТЬ науку и инфраструктуру для начните подниматься в космос последовательно с достаточным количеством снаряжения. Мы могли бы получить лунную базу гораздо раньше, но она, вероятно, будет занимать то же положение, что и МКС сейчас — хорошо для исследований, но все еще нуждается в большом количестве регулярных пополнений запасов и далеко не самодостаточна.

Может быть, еще 200-300 лет, чтобы действительно колонизировать несколько других планет? Часть проблемы заключается в том, что коллективно мы, скорее всего, сосредоточимся на работе с одной планетой/космическим ресурсом за раз. В каждой среде есть такие разные проблемы, которые нужно решать, и легче продолжать опираться на извлеченные уроки, чем пытаться решать совершенно новые проблемы.

Колонизация космоса абсолютно НЕ похожа на колонизацию других частей Земли — вместо того, чтобы переехать на новую землю или континент, это похоже на выкапывание шахты и попытку жить в ней. У вас нет еды, проблема с нехваткой воздуха, и единственное, что вы можете получить, ценно, но не обязательно поддерживает вашу жизнь. (да, мы могли бы добывать лед, который дает нам воду, и мы можем раскалывать его на кислород и водород, но как далеко мы собираемся зайти в этом? Это также не дает вам пахотной почвы...)

На самом деле, однако, я предполагаю, что следующие 200 лет человеческой жизни станут очень трудными, поскольку наши пищевые и водные экосистемы приходят в негодность, а неустойчивые ресурсы, которые толкают большую часть наших технологий, иссякают. Это прогнозируют экологи. Ученые, работающие на большую нефть, предсказывают это. Это предсказывают ученые, работающие на вооруженные силы США. Это сильно заставит нас делать что-либо еще, когда основные потребности начинают отказывать.

Пессимистический ответ: никогда. Мы разрушим нашу цивилизацию и экологию Земли, когда глобальное потепление вызовет таяние вечной мерзлоты и цикл положительной обратной связи, вызванный метаном. Оптимист говорит, что некоторые люди выживут. Пессимист говорит, что они никогда не восстановят технологию C20 из-за истощения ресурсов в первый раз.

Больший оптимизм предполагает технологическую сингулярность. Консервированные приматы в космосе не годятся. Роботы, содержащие интеллект, полученный от загруженных людей, могут. Им не нужно дышать, а солнечные панели лучше работают вдали от влажной окислительной атмосферы. В качестве альтернативы люди мигрируют в виртуальные реальности на компьютерных подложках на солнечных орбитах.

Поместите любой временной масштаб, который вам нравится. Как говорит Делла Лу, единственный способ понять сингулярность — создать ее и пережить.