IJs is een milieuvriendelijk bouwmateriaal en als een huis van ijs van binnen wordt bekleed met isolerend materiaal zoals bont, opmerkelijk comfortabel. Maar: haalt de iglo 2100? Misschien wel. Op een onverwachte plek…
IJsberen zijn zeer sterk en altijd op zoek naar voedsel. Een stevige iglo is dus geen overbodige luxe...
Groenland doet zijn naam (bedacht door de listige Noor Leif Eriksson om kolonisten te lokken) niet bepaald eer aan. Alleen de uiterste zuidpunt is groen. De rest van het enorme eiland is bedekt met pakijs. Tot voor kort waren de enige mensen die het in het barre noorden van het eiland uit konden houden, de Inuit. Ze ontwikkelden een manier van leven waarbij de beperkte lokale hulpbronnen optimaal werden benut. Een slimme Inuit–uitvinding is bijvoorbeeld de iglo. Een koepel van ijsblokken biedt een goede bescherming tegen de kou, zeker wanneer het ijs binnen wordt bekleed met bont en de toegang tot de iglo laag wordt aangelegd, wat een effectief isolerend luchtslot oplevert.
Weliswaar zit vanwege de klimaatsverandering en het oprukkende moderne leven de klad in dit hoogtepunt van traditionele techniek, maar er zijn nog steeds architecten die experimenteren met gebouwen van ijs. Tijdelijke ijshotels zijn erg populair in Scandinavië (maar niet erg comfortabel).
IJs is echter een zeer geschikt bouwmateriaal voor de ijsmanen die om Jupiter draaien. Bij de zeer lage temperaturen op bijvoorbeeld Ganymedes, Europa en Callisto is ijs zo hard als steen. Het is eenvoudig te verwerken, overvloedig aanwezig en biedt (als het maar dik genoeg is) een redelijk effectieve bescherming tegen de dodelijke straling op deze verre ijsmanen. Zien we over een halve eeuw weer iglo’s opduiken in de verre buitenstreken van het zonnestelsel? Het zou heel goed kunnen…
Zou je raketten kunnen lanceren met microgolven? Ja, blijkt uit een experiment. Er kan zo veel meer nuttige lading mee. Ook de investeringen zijn minimaal.
Enorme vuurpijlen
Al onze raketten op dit moment zijn technisch gesproken in feite grote vuurpijlen. Het principe van de chemische raket is simpel. Twee chemicaliën (bijvoorbeeld waterstof en zuurstof) worden met elkaar gemengd en ontbranden explosief. Door de hete, naar beneden gerichte gasstraal wordt de raket naar boven gestuwd.
De nadelen zijn duidelijk. In feite zit je op een grote chemische bom, die gecontroleerd ontploft. Er hoeft maar weinig mis te gaan (en dat gebeurt dan ook geregeld) en de raket – met lading en inzittenden – gaat in vlammen op. Ook moet je een groot deel van de brandstof meeslepen naar boven om extra stuwkracht te leveren. Het gevolg: maar ongeveer drie procent van de totale massa van de raket is nuttige lading.
Alternatieven gevaarlijk of duur
Uiteraard is nagedacht over alternatieve systemen. De ruimtelift bijvoorbeeld: een tienduizenden kilometer lange kabel van koolstofnanovezels (het enige materiaal dat sterk genoeg is) waarlangs een liftcabine omhoog klimt. Als de kabel er eenmaal hangt, is vervoer spotgoedkoop: elke joule energie wordt in het naar boven hevelen van de vracht gestopt. Helaas vraagt dit zeer hoge investeringen en hebben we nog geen koolstofnanovezels die lang genoeg zijn om er die kabel van te bouwen. Atoomraketten leveren ook veel stuwkracht en zijn vrij goedkoop te bouwen, maar zijn omstreden en gevaarlijk.
De Microwave Express
De raket wordt door middel van een gerichte bundel microgolfstraling, die waterstofgas verhit, gelanceerd en verder aangedreven.
Raketonderzoeker Kevin Parkin heeft nu echter een alternatief bedacht. De energie hoeft niet door een chemische reactie of kernreactor te worden geleverd, maar kan ook vanaf aarde worden geleverd. Hiervoor gebruiken de uitvinders microgolven, welbekend van de magnetron uit de keuken.
Deze microgolven worden door middel van een 120 meter doorsnee schotelantenne richting raket geleid. De raket gebruikt waterstof als aandrijving. Deze verbrandt niet, maar wordt verhit door de microgolven, waarna de waterstofmoleculen met een snelheid van 7000 m/s de raket verlaten. Bijna twee keer zo hoog als zelfs de beste chemische raket haalt.
De onderkant van het ruimtevoertuig, die meer wegheeft van een vliegende vleugel dan van een raket, wordt bekleed met koolstofvezels op basis van grafiet met een coating van siliciumcarbide. Dit vangt de microgolfstraling op en verhit hiermee de waterstof die er langs stroomt.
Om de raket te lanceren wil Parkin gyrotrons gebruiken, extreem krachtige bronnen van microgolfstraling die worden gebruikt bij kernfusieonderzoek. Voor enkele miljarden dollars – minder dan de kosten van één enkele chemische Saturnus V maanraket – kan er een complete installatie gebouwd worden die in principe duizenden ruimtevaartuigen kan lanceren. Dit moet wel in een kurkdroge woestijn, want zoals bekend absorbeert water microgolfstraling.
Ruimtevaart wordt meer dan tien keer zo goedkoop
Bij raketten gaat het om de impuls: massa maal snelheid. Door de dubbel zo hoge uitstroomsnelheid kan er veel meer nuttige lading mee: vijftien procent. Dit zou de lanceerkosten per kilo enorm drukken: van tienduizend dollar nu voor de allergoedkoopste chemische raket tot zeshonderd dollar. Dit is zo goedkoop dat het interessant wordt mijnbouw te beginnen op de asteroïden of – wat meer mensen aan zal spreken – enorme zonnepanelen lanceren om het overvloedige zonlicht uit de ruimte te laten oogsten. Ook zou je zo makkelijk hoog boven de dampkring een grote ruimte-expeditie naar Mars op touw kunnen zetten.
Jupiter biedt het grootste oppervlak van het zonnestelsel en bestaat voor een groot deel uit het op aarde schaarse helium. Gastvrij is de grootste planeet van het zonnestelsel niet. Denk aan de verpletterende zwaartekracht, wervelstormen groter dan de aarde, het dodelijkste magnetische veld van het zonnestelsel. Voor onverschrokken kolonisten zijn er ook op Jupiter toch de nodige mogelijkheden voor een bestaan…
De gasreus Jupiter is zo groot dat de aarde er meer dan duizend keer in past.
Jupiter factsheet
Grootte: gemiddeld 69 911 km doorsnede (11 maal aarde)
Zwaartekracht: 2,53 maal die van de aarde
Atmosfeer: gasreus; plm. 90% waterstof, plm. 10% helium, fracties methaan, ammoniak, ethaan en water
Pluspunten: zwaartekracht, op grotere diepten bescherming tegen dodelijke kosmische straling en kleinere meteorieten, rijkste grondstoffenvoorraad van het zonnestelsel, vooral wat betreft fusiegrondstoffen, bewegingsvrijheid in drie dimensies, op grotere diepten aardnormale temperaturen.
Gevaren: geen vast oppervlak, zwaartekracht vereist intensieve training vooraf, omringd door dodelijk magneetveld, zeer hoge gasdruk op grotere diepten, zware stormen, hoge kans op inslag van grote kometen en asteroïden
De omgeving Jupiter kent geen vast oppervlak, maar verdicht zich op zeer grote diepte uiteindelijk tot een bol metallisch waterstof (wat het enorm sterke magnetische veld opwekt). Astronomen veronderstellen dat de kern van Jupiter mogelijk rotsachtig is.
Artist impression van de afdaling van Galileo in Jupiters atmosfeer.
Naarmate je dieper in de atmosfeer (of planeet) afdaalt, vormen zich wolken van achtereenvolgens ammonia, ammoniumwaterstofsulfide en water. Niet verrassend is de diepte waar waterwolken voorkomen (drie tot zeven bar), ook de diepte waar de temperaturen voor mensen leefbaar zijn. Het uitzicht op deze plaats is vermoedelijk één van de spectaculairste van het zonnestelsel, met voortdurend veranderende bewolking van verschillende kleur. Het zonlicht op Jupiter is meer dan twintig keer zwakker dan op aarde. De planeet produceert 1,7 maal meer warmte in haar inwendige dan de zon levert. Het gevolg: ingewikkelde en spectaculaire weerpatronen.
Jupiter wordt geteisterd door voortdurende stormen met windsnelheden tot vierhonderd kilometer per uur. De grootste storm, de Grote Rode Vlek, is enkele malen zo groot als de aarde en bestaat al zeker sinds 1830. We weten sinds de afdaling van de meetsonde Galileo veel meer van de samenstelling van de atmosfeer, maar de meeste verschijnselen worden nog niet goed begrepen.
Hoe reis je naar Jupiter?
Jupiter is al door diverse ruimtesondes bezocht. De planeet bevindt zich op meer dan vijf maal zo grote afstand van de zon dan de aarde. De afstand tot de aarde varieert van zeshonderd tot negenhonderd miljoen kilometer. De reistijd naar Jupiter ligt door deze enorme afstand met chemische raketten rond enkele jaren. Wanneer atoomraketten worden ingevoerd of gebruik kan worden gemaakt van zonnezeilen en magnetische remming op het magneetveld van Jupiter, kan de reistijd terug worden gebracht naar enkele maanden of minder.
Hoe bewoonbaar is Jupiter?
Jupiter is één van de, zoals een leidinggevende zou zeggen, uitdagender omgevingen in het zonnestelsel. De straling vlak bij het oppervlak van Jupiter is zo dodelijk, dat je de LD50, de voor mensen dodelijke dosis van 5 sievert, al binnenkrijgt in drie uur. De dikke gaslaag van Jupiter biedt echter een redelijke bescherming op grote diepte. Een groter technisch probleem is de combinatie van temperatuur en gasdichtheid. De temperatuur van de omgeving mag maximaal twintig graden zijn om oververhitting te voorkomen.
Jupiter bestaat bijna helemaal uit het lichtst denkbare gas (waterstof; lucht is veertien keer zo dicht). Daarom zijn er maar twee strategieën die kunnen werken: een aerostaat (in lucht drijvend object) met onderdruk (dus sterke en zware wanden, dus deze moet extreem groot zijn om het gewicht van die wanden weer goed te maken) of actieve opstuwing, bijvoorbeeld een voor altijd rondvliegend vliegtuig of straalstuwing. Dit laatste zou je uiteraard kunnen combineren met gasmijnbouw.
Een permanente basis op Jupiter zal moeten drijven of vliegen in de atmosfeer.
Voordelen van een kolonie op Jupiter
Er is maar één echt zinnige reden om een nederzetting, drijvend in Jupiter te willen bouwen: de enorme helium-3 voorraden. Helium-3 is op aarde extreem schaars en zeer gewild bij koude-experimenten. Een gram helium-3 levert bij kernfusie netto waarschijnlijk rond de zestigduizend kilowattuur, zonder dat er neutronen (die andere atoomkernen radioactief maken) vrijkomen. Om deze reden geloven veel mensen heilig in helium-3 als oplossing voor onze energieproblemen. Met plm. 350 ton helium-3 kan je het totale elektriciteitsverbruik per jaar dekken. De belangrijkste bouwstoffen, koolstof, waterstof, zuurstof, stikstof en fosfor zijn aanwezig in de atmosfeer en kunnen gewonnen worden.
Verder is de atmosfeer van Jupiter uit wetenschappelijk oogpunt zeer interessant. Er zullen ons vermoedelijk nog de nodige verrassingen te wachten staan. Vroeger werd geloofd dat er op Jupiter zwevende levensvormen zouden kunnen bestaan. Het is nog steeds niet uit te sluiten (maar wel onwaarschijnlijk) dat dat inderdaad het geval is (zo zijn er ook op aarde bacteriën bekend die in de wolken leven). Ook op Jupiter komen waterwolken voor. Bacteriën zijn extreem taai en veelzijdig. Onze ervaring op aarde heeft ons geleerd het leven niet te onderschatten.
Gevaren op Jupiter
De atmosfeer bevat geen vrije zuurstof. Hoger in de atmosfeer zijn er giftige wolken ammonia en waterstofsulfide-ammonia verbindingen. De zeer sterke winden en sterke bliksemontladingen (tien keer zo sterk als op aarde) betekenen een voortdurend risico. Als je omlaag valt op Jupiter, is er geen redden meer aan. Je belandt dan in de extreem hete en dichte gaslagen in de kern.
De zwaartekracht is zeer hoog, maar vermoedelijk kan het menselijk lichaam zich hieraan geleidelijk aanpassen, bijvoorbeeld door de botmassa, spierdiktes en capaciteit van het hart toe te laten nemen.
Jupiter wordt ook wel de stofzuiger van het zonnestelsel genoemd, omdat het merendeel van de rondzwervende brokken ruimtepuin uiteindelijk door Jupiter wordt opgeslokt. Dit heeft heel veel catastrofale inslagen op aarde voorkomen. Het komt daarom geregeld voor dat asteroïden of kometen op Jupiter inslaan, denk bijvoorbeeld aan de spectaculaire inslag van Shoemaker-Levy 9. Zit je ruimtekolonie toevallig op die plek, dan heeft dat uiterst akelige gevolgen.
Stormen op Jupiter zijn vele malen groter en heviger dan op aarde.
Hoe zou een kolonie op Jupiter er uit zien?
Een ruimtestation in een baan om Jupiter is alleen interessant voor mensen die hun laatste uren op spectaculair akelige wijze willen doorbrengen (zo zie je voortdurend flitsjes omdat er radioactieve deeltjes door je oogbol razen). Er zijn dus twee mogelijkheden: een enorme zwevende stad of een enorm zwaarder-dan-lucht vliegtuig dat voortdurend blijft vliegen, beide op veilige diepte.
Een drijvende kolonie in de atmosfeer van Jupiter zal erg groot moeten zijn: denk aan vele honderden meters tot enkele kilometers in doorsnede om voldoende drijfvermogen te krijgen. Die beperking is er uiteraard niet voor een vliegtuig-stad. Vermoedelijk zal het leven in een kolonie op Jupiter veel weg hebben van dat op een booreiland of Antarctisch onderzoeksstation, maar dan wel een uur moeten wachten op antwoord vanaf de aarde. In het gunstigste geval. Niet aan te bevelen voor mensen met heimwee dus.
Hoe is Jupiter tot leefbare wereld om te bouwen?
Jupiter bevat meer dan twee keer zoveel massa als alle andere planeten samen. Dit, met de enorme afstand tot de zon en het ontbreken van een vast oppervlak maken het vrijwel onmogelijk om Jupiter tot aardachtige planeet om te bouwen. Daarvoor zou je bijvoorbeeld Jupiter moeten inkapselen in een vaste schil, die overdekken met water en gesteente en enorme hoeveelheden zonlicht naar de planeet moeten kaatsen. Mogelijk zou je op een of andere manier de vaste kern van Jupiter er uit kunnen halen.
Het is uiteraard slimmer om gebruik te maken van de unieke eigenschappen van de planeet. Met enige biologische aanpassingen zouden mensen kunnen leven op drijvende platforms diep in de stormachtige atmosfeer van Jupiter. Je kan ook door bio-engineering mensen kunnen ombouwen tot enorme gaszakachtige wezens, die leven van bijvoorbeeld de elektrische ontladingen. Niet dringen.
De waterstof kan waarschijnlijk in de verre toekomst zelf worden gefuseerd tot andere, bruikbaarder elementen (en hierbij ook nog veel energie opleveren).
In zijn SF-serie 2001: A Space Odyssey beschreef SF-schrijver Arthur C. Clarke aliens die Jupiter veranderden in een miniatuurzon om zo de wezens op de Jupitermaan Europa een kans op evolutie te geven. De massa van Jupiter is weliswaar te laag om kernfusie mogelijk te maken – de kleinste rode dwergster is tachtig keer zo zwaar – maar mogelijk bestaan er katalysatoren om fusie bij lagere drukken en temperaturen toch mogelijk te maken. De vraag is echter of dat wel zo slim is. Je kan beter de fusie-energie rechtstreeks gebruiken.
Het helium op Jupiter zou kunnen worden gebruikt om een enorme supercomputer, zo groot als een planeet, te koelen tot vlak bij het absolute nulpunt. Hiermee zou je een enorme virtuele wereld kunnen simuleren. Wat er uiteindelijk écht met Jupiter zal gebeuren? Waarschijnlijk zullen onze verre nazaten heel andere plannen hebben dan we ons voor kunnen stellen, maar dat ze de grootste grondstoffenvoorraad in het zonnestelsel links laten liggen is niet erg waarschijnlijk…
Onzichtbaar voor de mensheid worden we mogelijk omringd door buitenaardse luisterposten. Tijd krijgt op de afstanden tussen de sterren een andere betekenis. Interstellaire beschavingen moeten denken in duizenden jaren, misschien miljoenen jaren. Wat als een buitenaardse beschaving overal in het melkwegstelsel afluisterapparatuur heeft geplaatst?
Ons melkwegstelsel is immens groot. Alleen al het aantal sterren bedraagt om en nabij de driehonderd miljard. Dat betekent driehonderd miljard potentiële zonnestelsels waar zich leven kan ontwikkelen of andere interessante dingen kunnen gebeuren. Uit waarnemingen van de Kepler satelliet weten we dat een aanzienlijk percentage van deze sterren, twintig procent of meer, over een planetenstelsel beschikt. Het zou een onvoorstelbare hoeveelheid hulpbronnen kosten om in de buurt van elke ster een bemande basis te hebben of elk zonnestelsel uit te kammen naar mogelijk leven.
Op lichtjaren afstand is alleen informatie nog interessant.
Heelal is extreem groot
Dit geldt nog sterker als het er om gaat om naburige melkwegstelsels te verkennen. De reisafstanden die in ons melkwegstelsel al zeer groot zijn (duizenden lichtjaren) groeien dan uit tot honderdmaal zoveel of meer. Zelfs onze nabije buur, het Andromedastelsel, bevindt zich op meer dan twee miljoen lichtjaar afstand. Het kost onpraktisch veel energie om met een groot ruimteschip op die manier van ons melkwegstelsel naar buurstelsels te reizen. Ook betekenen snelheden in de buurt van de lichtsnelheid dat zelfs zeer kleine voorwerpen waarmee het ruimteschip in botsing komt, een even grote (of zelfs grotere) explosie veroorzaken als een brok antimaterie had gedaan. De situatie wordt heel anders voor veel kleinere ruimteschepen of ruimtesondes. Al eerder beschreven we een omstreden plan om naburige sterren in te zaaien met aardse bacterieën.
Intelligent stof
Ditzelfde principe kan ook gebruikt worden om intelligent stof van de ene ster naar de andere te sturen. Het is mogelijk, onvoorstelbaar veel informatie op te slaan in materie door bits als atomen te coderen. Volgens sommige wetenschappers zouden we bijvoorbeeld alle menselijke herinneringen op kunnen slaan in een stofje. Eenmaal aangekomen in een ander stersysteem kan het minuscule ruimteschip landen op een asteroïde, als een Von Neumann-machine beginnen met het opnemen van energie en materie en hier uitgroeien tot een volwaardig zend- en ontvangststation, bijvoorbeeld een enorme radiotelescoop.
De volgroeide robot zou kopieën van zichzelf, “zaden”, op pad kunnen sturen naar naburige stelsels waar nog geen sensor aanwezig is. Een zelfreparerend waarnemingsstation (of een kolonie van stations) zou het miljarden jaren uit kunnen houden en geregeld contact houden met collega-stations elders in de Melkweg.
Waarom een sensornetwerk en geen massale kolonisatie?
Er is eigenlijk maar één ding dat de moeite waard is om over afstanden van vele lichtjaren te transporteren. Dat is informatie. Inderdaad is het mogelijk met deze technologie in redelijk korte tijd, bijvoorbeeld tien miljoen jaar, de hele melkweg te koloniseren. De informatieinhoud hiervan zou echter uiterst beperkt zijn. Wie weet helpen we zelfs allerlei unieke soorten, beschavingen en verschijnselen om zeep. Het interstellaire afluisternetwerk zou voor intelligente buitenaardse wezens echter heel veel kennis opleveren. Kennis waarmee mogelijk nieuwe natuurkundige doorbraken zijn te bereiken of kosmische curiositeiten zijn op te sporen. De ontdekking van een planeet met leven zou uiteraard groot nieuws zijn, die van intelligente wezens een sensatie van de eerste orde. Waarschijnlijk is onze entertainmentwaarde veel groter dan dat zielige beetje grondstoffen dat hier te halen is…
NASA en Roscosmos, de Russische ruimtevaartorganisatie, zijn besprekingen begonnen om gezamenlijk een atoomraket te ontwikkelen. Een raket op atoomenergie hoeft veel minder raketbrandstof mee te nemen dan een chemische raket, het huidige type. Kunnen we nu eindelijk naar Mars?
Raketten anno nu zijn chemische bommen
Stel je voor, je zit op honderd ton springstof. Er hoeft maar een klein scheurtje in de romp voor te komen en het loopt akelig af. Via een heel strak gecontroleerd brandschema ontploft de brandstof. Halverwege de raket stoppen zit er niet in, de rakettrap blijft doorbranden tot hij helemaal leeg is. Niet erg aantrekkelijk? Toch is dit de realiteit in de ruimtevaart. Astronaut is dan ook verreweg het gevaarlijkste beroep, wellicht na cocaïnehandelaar. Ongeveer drie procent van de astronauten overleeft het niet.
De reden is dat er voor de lancering van bijvoorbeeld een satelliet of ruimtesonde enorm veel energie nodig is. De ontsnappingssnelheid van de aarde is 11,2 kilometer per seconde. Dat betekent dat er per kilo ruimtesonde ongeveer 62,7 megajoule, dat is de energie in anderhalve liter benzine of 17,4 kilowattuur, energie nodig is. Een raket verbruikt veel meer omdat de brandstof voor de extra voortstuwing ook nog meegesleept moet worden. Zo kon de Saturnus V raket waarmee de Apollo-missies uit werden gevoerd, maar 1,5% nuttige lading meenemen naar de maan. Voor Mars worden de getallen nog afgrijselijker, al zijn moderne raketten iets verbeterd.
Raketten reizen door de absolute leegte van de ruimte en kunnen zich niet zoals een schip, auto of vliegtuig ergens tegen afzetten om vooruit te komen. De enige oplossing is: zich tegen de eigen stuwbrandstof afzetten. Raketten doen dit door die brandstof heel snel uit te stoten. In de praktijk heeft een raketontbranding daarom veel weg van een gecontroleerde explosie. De gasstroom ontsnapt zeer snel uit de raket, waardoor de raket ‘omhoog’ geduwd wordt. Zelfs als je in een raket zou beschikken over oneindig veel energie, heb je dus nog massa nodig om je tegen te kunnen afzetten.
De atoomraket: veel meer lading en minder brandstof
Het kan nog erger. De Orionraket gebruikt atoombommen als aandrijving.
Er bestaan weliswaar enkele vernuftige ontwerpen voor ruimtevaartuigen zonder stuwmassa, denk aan zonnezeilen, elektromagnetische zeilen en ontwerpen die zich afzetten tegen het magnetisch veld van de aarde, maar deze zijn alleen nuttig voor kleine ruimtevaartuigen of diep in de ruimte, buiten de greep van de aarde. Een kernraket kan veel hogere uitstroomsnelheden van reactiemassa bereiken, waardoor de raket veel sneller vooruitkomt (en er minder kilo’s reactiemassa meegesleept hoeven te worden). Nadelen van atoomraketten zijn er ook: als een kernreactor hoog in de atmosfeer ontploft, kan dit veel radioactieve fall-out opleveren. De reden dat bijvoorbeeld NASA huiverig is kernraketten in te voeren.
De Russen durven het nu toch aan. Directeur Anatoly Permirov van Roskosmos heeft een internationaal project voorgesteld om een atoomraket te ontwikkelen. Naast Rusland en de VS beschikken ook China, Frankrijk, Duitsland en Japan over de benodigde kennis en zouden dus logische partners zijn. De bouw zou om en nabij de zeshonderd miljoen dollar (plm. 450 miljoen euro) kosten. Dit bedrag is naar ruimtevaartmaatstaven laag (zelfs een Space Shuttle lancering kost al $450 miljoen) en zou Rusland met gemak zelf op kunnen hoesten, maar er zijn enkele internationale verdragen die de inzet van kernreacties in de ruimte verbieden. Om een ruimteschip aan te drijven is een kernreactor van megawatts nodig. Internationale samenwerking voorkomt problemen. 15 april 2011 vindt een gesprek tussen NASA en Roskosmos plaats. Als beide partijen er uitkomen, zou het ontwerp in 2012 gereed zijn. Het grootste deel van de investering zou komen van het Russische kernenergiebedrijf Rosatom. De eerste kernraket zou 2019 gereed zijn.
Kenners verwachten dat met behulp van nucleaire aandrijving reizen naar bijvoorbeeld Mars niet bijna een jaar, maar slechts enkele weken duren. Deze korte reistijd voorkomt bijvoorbeeld gezondheidsproblemen waar onheilsprofeten voor waarschuwen.
Een lek. Op aarde een klein ongemak, op de maaan een kwestie van leven en dood.
Hoe zou het zijn als je een maanbasis zou moeten besturen? De meest serieuze kolonisatieplannen zijn die van onze naaste kosmische buur, de maan. Waterijs in poolkraters en de nabijheid tot de aarde maken de maan een realistische bestemming voor ruimtekolonisatie, al zorgt de lage zwaartekracht vermoedelijk voor veel gezondheidsproblemen.
NASA heeft een educatief spel ontwikkeld. Helaas wel een monsterlijke grote download, bovendien moet je de opdringerige game engine Steam downloaden.
Eén ding is duidelijk: failure is NOT an option in space…
De overlevingskansen voor een kolonie op onze buurplaneet Mars zijn met een nieuwe ontdekking aanzienlijk gestegen. Naar blijkt, bevindt zich in de gastvrijer tropische breedtegraden op Mars een grote hoeveelheid waterijs op enkele meters onder de oppervlakte. Dat is goed nieuws, want een winter op Mars in de buurt van de polen, waar het zo koud wordt dat zelfs kooldioxide verandert in sneeuw, is niet bepaald iets dat je graag mee wilt maken…
Zonder water geen leven Ooit, miljarden jaren geleden, kende Mars grote oceanen.
Miljarden jaren geleden had Mars een enorme oceaan op het noordelijk halfrond.
Het hele noordelijk halfrond, nu bekend als Borealis Bassin, vormde een grote ondiepe oceaan. Ook nu nog zijn sporen van grote hoeveelheden waterijs rond de martiaanse noordpool aangetroffen. Water is essentieel voor leven. Er is geen enkele levensvorm bekend die het zonder water erg lang uithoudt, al zijn schijndoodtoestanden bekend die zeer lang kunnen duren. Kortom: plekken waar vloeibaar water aanwezig is, staan bovenaan het verlanglijstje voor buitenaards leven.
Tropen op Mars nu bewoonbaar De mens is uiteraard geen uitzondering. De overlevingskansen voor een buitenaardse kolonie staan of vallen met de aanwezigheid van water in vloeibare of vaste vorm. Omdat het tot nu toe allerminst zeker was dat er water aanwezig was in de tropische gebieden op Mars gingen plannenmakers uit van de gevaarlijke, gure gematigde en poolstreken op Mars, waar het niet alleen erg koud is maar ook de weersomstandigheden snel en voortdurend intensief veranderen. De vermoedelijke ontdekking van grote ijsvoorraden in de tropen komt dus als geroepen.
Indirecte bewijzen De aanwezigheid van ijs is afgeleid uit de aanwezigheid van kooldioxide-afzettingen op berghellingen in de tropen die gericht zijn op de dichtstbijzijnde pool. Kooldioxide slaat alleen neer als het op een bepaalde plaats extreem koud is, denk aan rond de zeventig graden onder nul bij aardse luchtdruk. Pas als de temperatuur hartje winter op Antarctica nog zeventig graden zou dalen tot -145 graden, zou het overigens op Antarctica koolzuur gaan sneeuwen, dit door de lage CO2-dampdruk in de atmosfeer.
Waterijslaag houdt koolzuursneeuw ijskoud De aanwezigheid van koolzuursneeuw op hellingen in de schaduw betekent dus dat de temperaturen hier ruim onder de honderd graden onder nul liggen.
Beschut in een diepe krater kunnen zich op Mars ijsafzettingen vormen.
Dat kan alleen door de aanwezigheid van een grote koudebuffer: de martiaanse atmosfeer voert in de zomer warmte aan van warmere gebieden, die gebieden zonder de koudebuffer van waterijs snel zou opwarmen en dus de koolzuursneeuw zou laten smelten. In de tropen van Mars loopt de temperatuur hartje zomer namelijk op tot een paar graden boven het nulpunt.
Er zijn twee mogelijke verklaringen voor de koudebuffer: massieve rots en waterijs. Als het om massieve rots op enkele meters diepte zou gaan, zou de verdeling van CO2-afzettingen anders zijn dan nu het geval is. Ook zijn er geen sporen van de uniforme aanwezigheid van deze rotslaag gevonden. Er zijn grote rotsgebieden op Mars, maar deze vormen geen aaneengesloten geheel. De conclusie van de onderzoekers is daarom dat een ijslaag verantwoordelijk is voor de eeuwige koolzuursneeuw in de tropen.
Leven op Mars? Dit maakt de vooruitzichten om leven op Mars aan te treffen ook beter. Bekend is dat er in de Martiaanse zomer meer methaan vrijkomt dan in de winter. Methaan kan uit vulkanisme afkomstig zijn, maar is vaak een bijproduct van bacteriële activiteit. Als er in de tropen grote hoeveelheden ijs in de Martiaanse bodem zitten, kan dit mogelijk smelten in de zomer en hiermee bacteriën uit hun winterslaap wekken.
Jupiter kent vier grote manen: Io, Callisto, Europa en Ganymedes. Elke maan is een unieke wereld op zich, maar Europa springt er uit. Op de oppervlakte teistert dodelijke radioactieve straling de maan, maar een kilometers dikke ijslaag beschermt een honderden kilometers diepe oceaan schuilgaat. Veel wetenschappers denken daarom dat Europa de meest geschikte plaats is voor leven buiten de aarde. Zouden zich enorme zeemonsters ophouden onder de ijskap?
De ijsmaan Europa is bezaaid met spleten waar geregeld een roodgekleurde vloeistof doorheen lekt. Astronomen willen graag een kijkje nemen in het raadselachtige binnenste van Europa.
Europa factsheet
Grootte: 3138 km doorsnede (iets kleiner dan de maan)
Zwaartekracht: 0,13 maal die van de aarde
Atmosfeer: luchtdruk minder dan 10−12 atmosfeer, voornamelijk moleculaire zuurstof
Temperaturen: oppervlakte -160 graden (equator) tot -220 graden (polen); oceaan onder het ijs +4 graden
Daglengte: vrijwel geheel tidally locked met Jupiter
Lengte jaar: een omloop om Jupiter duurt 3,55 dagen; een jaar op Jupiter duurt 11,86 jaar
Waardevolle grondstoffen: water
Pluspunten: enorme voorraden waterijs, waarschijnlijk vloeibaar water in de diepte, mogelijke aanwezigheid buitenaards leven
Gevaren: dodelijke straling aan de oppervlakte, nauwelijks magnetisch veld, geen atmosfeer, nauwelijks zonnestraling
De omgeving
Kenmerkend voor Europa zijn dubbele lijnen in het ijs, de linae waar ijsplaten tegen elkaar schuren.
De oppervlakte van Europa bestaat uit ijs en is één van de gladste in het zonnestelsel. De reden is vermoedelijk dat het oppervlak voortdurend vernieuwd wordt door ijserupties. Het oppervlak is bezaaid met diepe spleten. De maan bevindt zich in een zeer licht elliptische baan om Jupiter waardoor het hemellichaam voortdurend wordt gekneed door een ingewikkeld interactiesysteem waarbij Io energie aftapt van Jupiters rotatie en die doorgeeft aan Callisto en Europa.Volgens een andere theorie zijn het niet de relatief zwakke getijdekrachten, maar Rossby golven die Europa opwarmen.
Astronomen vermoeden dat zich tien kilometer onder het ijs een vloeibare oceaan of vloeibaar ijs, vergelijkbaar met wat in een sorbet zit (met daaronder een ondiepere oceaan), bevindt. Deze oceaan zou naar schatting honderd kilometer (of slechts enkele tientallen kilometers) diep zijn. Hieronder bevindt zich een rotsachtige kern. Planetologen denken dat Europa een kleine metaalkern heeft.
Het enorme magnetische veld van Jupiter produceert grote hoeveelheden dodelijke straling. Europa krijgt er niet zo sterk van langs als de zich dichter bij Jupiter bevindende manen Io en Callisto, maar een mens zal het zonder bescherming tegen de straling niet langer dan een dag uithouden zonder zware stralingsziekte op te lopen. De dodelijke stralingsdosis wordt in twintig dagen bereikt.
De zon komt op Europa elke vijf dagen, de duur van de omloopbaan om Jupiter, op, omdat Europa net als onze maan altijd hetzelfde halfrond naar de planeet waar ze om heen draait, keert.
Er is vrijwel geen sprake van een atmosfeer. Meteorieten slaan dus ongehinderd in, maar door de vele ijserupties verdwijnen de littekens erg snel.
Transport van en naar Europa
Alle ruimtevaartuigen nu in gebruik maken gebruik van raketvoortstuwing. Wat dan telt is delta v – de totale hoeveelheid versnelling en vertraging die nodig is. Beide kosten evenveel raketbrandstof. Ruimtevaartuigen kunnen remmen in de atmosfeer van Jupiter (wat door de sterke zwaartekracht van Jupiter alsnog veel brandstof kost om vanaf Jupiter naar Europa te reizen) of gebruik maken van magneetremming op het enorme magnetische veld, wat brandstof bespaart. Een reis van de aarde naar het Jupitersysteem kost om en nabij de zes jaar als gebruik wordt gemaakt van passieve voortstuwing (planetary flyby).
Hoe bewoonbaar is Europa?
Het oppervlak van Europa is vrijwel luchtledig en kent temperaturen van honderdvijftig graden onder nul. Een basis op het oppervlakteijs kan beter op veilige afstand van de linae liggen en moet voorzien zijn van een goede bescherming tegen de extreme straling. De zwaartekracht is onvoldoende voor een permanent verblijf van de mens. De lage zwaartekracht betekent dat permanente bewoners in een zwaartekrachtsmolen moeten slapen. Het is het overwegen waard om een basis onder het kilometers dikke ijs aan te leggen. De temperaturen in deze enorm diepe oceaan liggen dichter bij voor aardbewoners aangename temperaturen. De druk is zelfs op een wereld met een zwaartekracht kleiner dan die van de maan echter nog steeds enorm. Ook vermoeden onderzoekers dat er leven zou kunnen bestaan in deze oceaan, wat Europa een eersteklas bestemming voor wetenschappelijk onderzoek zou maken.
Zo mooi zal een onderzeese basis in de Europaanse oceaan er waarschijnlijk niet uit zien...
Voordelen van een kolonie op Europa
Europa kent slechts twee grote voordelen. De maan bestaan voor een groot deel uit water, een eerste levensbehoefte voor alle aardse levensvormen en kent waarschijnlijk diep onder de kilometers dikke ijslaag een zoutrijke oceaan. Volgen sommige schattingen bevat deze oceaan drie keer zoveel water als in alle aardse oceanen samen. Deze oceaan kent vermoedelijk temperaturen die niet al te ver onder nul liggen. Het watwer uit de oceaan kan gesplitst worden in waterstof en zuurstof om in te ademen. Een basis op Europa zal – als er leven aanwezig is – vermoedelijk veel interessante wetenschappelijke kennis opleveren. Ook als bron van ijs voor kolonies boven resp. op de kurkdroge planeten Venus en Mercurius is Europa interessant.
Gevaren op Europa Europa kent geen beschermende atmosfeer en draait om Jupiter, de planeet met het krachtigste en dodelijkste magneetveld in het zonnestelsel. Het oppervlak bestaat uit ijs en is door getijdekrachten voortdurend in beweging. Wel vormt ijs een goede bescherming tegen kosmische straling. Er is minder zonne-energie dan op aarde. Een basis zal dus haar eigen energie op moeten wekken met behulp van kern(fusie)energie. De zwaartekracht is erg laag; kolonisten zullen dus voortdurend zware oefeningen moeten doen of ’s nachts moeten doorbrengen in een zwaartekrachtscentrifuge.
De diepzee kent allerlei bizarre wezens. Dat zal op Europa -als daar leven voorkomt - niet anders zijn.
Hoe zou een kolonie op Europa er uit zien?
Een kolonie met wetenschappelijke of toeristische doelen zal vermoedelijk onder het ijs gevestigd zijn en veel lijken op onderzeebases.
Kolonisten op het oppervlak kunnen gebruik maken van de ijsvoorraden om hun kolonie mee te bevoorraden. Hun kolonie zal vermoedelijk bestaan uit een grote drukkoepel boven het oppervlak. Het zwakke zonlicht betekent dat de kolonisten energie uit kernsplijting of kernfusie zullen moeten opwekken.
Hoe is Europa tot leefbare wereld om te bouwen? Jupiter tot miniatuurzon ombouwen, zoals aliens in Arthur C. Clarke’s Space Odyssey-cyclus deden, is met onze huidige techniek (helaas?) niet haalbaar. Ook zal Europa dan veranderen in een oceaanwereld met een zeer lage zwaartekracht. Het heeft vermoedelijk meer zin om mensen te voorzien van bionische hulpmiddelen om ze te laten overleven in de enorme oceaan die Europa onder het ijs herbergt. Onderzoekers denken dat de sterke radioactieve straling veel water gesplitst heeft in onder meer zuurstof, die door convectie in de diepte terecht is gekomen. Dit zou betekenen dat de diepe oceanen redelijk zuurstofrijk zullen zijn. Eindelijk zeemeerminnen?
We kunnen met heel veel moeite buitenaardse planeten geschikt maken voor bewoning door mensen. Er is echter ook een tweede oplossing. Waarom passen we mensen niet aan voor het klimaat op buitenaardse werelden?
De mens is lichamelijk erg geschikt voor een verblijf in de tropische en subtropische klimaatzone. Ons lichaam is in een dergelijk klimaat geëvolueerd. We kunnen alleen wonen in de rest van de wereld door het dragen van beschermende kleding. Hier op aarde zijn de vereiste aanpassingen maar klein. Zelfs op de onherbergzaamste bewoonde plaats op aarde, de Russische basis Vostok op Antarctica, is het met voldoende beschermende kleding en een verwarmde basis nog mogelijk voor mensen om in leven te blijven. Zelfs met zeer primitieve middelen is dit mogelijk: de Inuit in Noord- en Oost-Groenland overleven al vele eeuwen permanente vrieskou.
Rest van het zonnestelsel is dodelijk
Eenmaal weg van de aarde verandert dit. De qua temperatuur en zwaartekracht aangenaamste plaats, vijftig kilometer boven Venus, kent geen vaste ondergrond, een onadembare kooldioxideatmosfeer en dodelijke zwavelzuurwolken.
Op dit moment kunnen op Mars alleen overleven met een log drukpak. Misschien moeten we de mens genetisch zo veranderen dat dat niet meer hoeft.
Een mens kan hier met een dun luchtdicht en zwavelzuurresistent pak overleven. De oppervlakte is met bijna honderd atmosfeer en vierhonderdvijftig graden Celsius zelfs voor onze tegenwoordige machines onleefbaar. De situatie op andere plaatsen in het zonnestelsel is nog beroerder. Mercurius kent met zeshonderd graden verschil tussen dag en nacht de grootste temperatuursverschillen van het zonnestelsel. De maan is net als Mercurius een luchtloze woesternij. Mars heeft ook nauwelijks atmosfeer, overigens vrijwel geheel bestaande uit het verstikkende kooldioxide en een klimaat dat veel wegheeft van Antarctica, maar dan met grotere extremen. Op al deze plaatsen is een drukpak noodzakelijk, in het geval van Mercurius ook een effectieve bescherming tegen de extreme zonnestraling.
De situatie elders in het zonnestelsel is nog grimmiger. De gasreuzen Jupiter en Saturnus kennen geen vaste oppervlakte en temperaturen op beide planeten komen pas boven nul op grote diepte, waar de gasdruk tien bar of meer is. De manen van Jupiter en Saturnus bestaan grotendeels uit ijs met gesmolten oceanen onder het kilometers dikke ijsoppervlak. Uranus en Neptunus zijn nog veel kouder, op Neptunusmaan Triton komen zelfs geisers van vloeibaar stikstof voor.
Ruimtepakken zijn lapoplossingen
Het nadeel van ruimtepakken en luchtdicht afgesloten ruimtebases is dat deze defect kunnen raken. Eén ramp en alle bewoners van de basis zijn ten dode opgeschreven. Op miljoenen kilometers afstand van de aarde is het sturen van nieuwe voorraden of bieden van noodhulp vrijwel onmogelijk. Terraformeren van een planeet vergt behoorlijk veel hulpbronnen, is in veel gevallen onpraktisch en is, als het al haalbaar is, een langdurig proces.
Knutselen aan de mens in plaats van knutselen aan een planeet
Als we er in zouden slagen een menssoort te ontwikkelen die zonder bescherming kan overleven op plaatsen als Mars of in de ijsmanen van Jupiter, of een techniek ontwikkelen om bestaande mensen zo om te bouwen dat ze hier in leven kunnen blijven, is het niet meer nodig om te proberen deze te terraformeren. Op een planeet als Mars zou je dan bijvoorbeeld kunnen denken aan een kunstmatige zuurstofgenerator, bijvoorbeeld m.b.v. een nucleaire batterij die de kooldioxide uit de atmosfeer omzet in zuurstof. Vlak onder de oppervlakte zijn grote watervoorraden, die meegenomen zouden kunnen worden. Ombouwen vereist echter nog steeds een eenentwintigste-eeuwse medische techniek. Bij echt ingrijpende kosmische ongelukken zal deze techniek er niet meer zijn.
Het is om die reden dat sommige geleerden meer zien in het genetisch manipuleren van de mens. In waterrijke gebieden op Mars kunnen (na heel wat intensieve genetische manipulatie) geharde plantensoorten (zeg, een soort korstmossen, gecombineerd met een wortel die de ondergrondse ijsvoorraden kan aanspreken) worden gekweekt die als voedselbron kunnen dienen. Zou er om welke reden dan ook wat gebeuren met de aarde en ook de interplanetaire communicatie en de technische voorzieningen op andere planeten stil komen te liggen, dan zouden in ieder geval de mensen op buitenaardse werelden kunnen overleven.
Van alle aardachtige planeten lijkt Mars het meeste op de aarde, onder meer door de vergelijkbare daglengte. Het klimaat op Mars is te vergelijken met dat op de geografische zuidpool hartje winter, maar dan met veel extremere minimum- en maximumtemperaturen. Miljarden jaren geleden kwam er zelfs veel vloeibaar water voor op de nu kurkdroge planeet en ook nu zijn er nog grote ijsvoorraden aanwezig. Mars wordt van alle planeten het vaakst genoemd als toekomstige vestigingsplaats voor de mens, maar er zijn een aantal zeer lastige hindernissen die overwonnen moeten worden.
Mars is veel kleiner dan de aarde. De atmosfeer is al miljarden jaren geleden verdwenen.
Mars factsheet
Grootte: 6794 km doorsnede (53% van de aarde)
Zwaartekracht: 0,39 maal die van de aarde
Atmosfeer: minder dan 1% van de aardse atmosfeer, 95,32% CO2, 2,7% stikstof, 1,6% argon, 0,13% zuurstof
Mars op een dag zonder stofstormen: een dorre, luchtloze woestijn.
De oppervlakte van Mars heeft veel weg van aardse woestijnen, maar vertoont overal sporen van een waterrijk verleden.
Alle landschapsvormen die in aardse woestijnen voorkomen, komen ook op Mars voor, maar door de lage zwaartekracht met veel grotere afmetingen. Zo kent Mars de met 25 km hoogte grootste vulkaan van het zonnestelsel, Olympus Mons en de gigantische drieduizend kilometer lange kloof Valles Marineris.
De enorme hoeveelheid ijzeroxide (roest) geeft de oppervlakte een roestbruine kleur. De oppervlakte is bezaaid met kraters die veel langer dan op aarde intact blijven.
De daglengte op Mars is vrijwel gelijk aan die van de aarde.
De atmosfeer beschermt nauwelijks tegen de felle uv-straling van de zon. Zeer kleine meteorieten branden op in de dunne atmosfeer, meteorieten vanaf enkele kilo’s reizen ongehinderd door. Bij kortdurende warmere tijdperken, het gevolg van het periodiek kantelen van de planeet, smelten ondergrondse ijsvoorraden, waardoor waterstromen en lawines ontstaan die op sommige plaatsen kraters hebben uitgewist.
Transport van en naar Mars
Alle ruimtevaartuigen nu in gebruik maken gebruik van raketvoortstuwing. Wat dan telt is delta v – de totale hoeveelheid versnelling en vertraging die nodig is. Beide kosten evenveel raketbrandstof. Als Mars en de aarde in optimale positie staan, is de delta v van LEO (een lage parkeerbaan rond de aarde) tot een parkeerbaan rond Mars het laagst: rond de vier kilometer per seconde. Dit kan nog verder verlaagd worden door gebruik te maken van de martiaanse atmosfeer om af te remmen. Volgens Cassandra Club is een reis naar Mars peperduur, maar hierbij gaan ze uit van een retourvlucht. Het is veel goedkoper om alleen een enkele reis uit te voeren. Er hebben zich al tientallen vrijwilligers gemeld voor een dergelijk plan.
Hoe bewoonbaar is Mars?
Door de lage luchtdruk van 0,01 atmosfeer moeten astronauten een lomp, onhandig drukpak dragen. Het volkomen ontbreken van een ozonlaag en andere bescherming tegen zonnestraling betekent dat kolonies een grondige afscherming moeten hebben tegen zonne- en kosmische straling. De zwaartekracht is waarschijnlijk voldoende voor een permanent verblijf van de mens. Ook de daglengte is ideaal voor menselijke bewoning.
Voordelen van een kolonie op Mars
Mars is vooral rijk aan ijzeroxide. IJzer en andere waardevolle delfstoffen zijn op metaalrijke planetoïden met hun zwakke zwaartekrachtsput echter in veel grotere mate aanwezig (en ook makkelijker te winnen) dan in de zwaartekrachtsput van Mars. Er zijn enkele dingen aantrekkelijk aan Mars: de aardachtige daglengte, de bij benadering aardachtige zwaartekracht, de grote hoeveelheid waterijs en de aanwezigheid van een vast oppervlak. Mars bevat ook vrij gemakkelijk toegankelijke materialen die te gebruiken zijn voor een kolonie: water, kooldioxide, ijzerrijke gesteenten. De temperaturen liggen -relatief- dicht bij die van de aarde.
Mars is uit wetenschappelijk oogpunt erg interessant: de planeet is complexer dan alle andere planeten met uitzondering van de aarde en bevat mogelijk leven: er zijn methaanpluimen vastgesteld die in de zomer het actiefst zijn.
Mars is vanaf de aarde relatief makkelijk te bereiken. Door de dunne atmosfeer is atmosferische remming mogelijk. Dit alles maakt Mars -met aantrekkelijker vestigingsplaatsen als Mercurius en Venus– aantrekkelijk als “back-up plan” voor de mensheid.
Gevaren op Mars Mars kent weliswaar nauwelijks een atmosfeer, maar deze is wel in staat voor veel problemen te zorgen. Zo zijn er geregeld enorme stofstormen die soms maandenlang aan kunnen houden en bijna alle zicht wegnemen. Het fijne stof bestaat uit ijzeroxide, dus ook radiotransmissies worden zwaar gestoord. Dit stof is voor apparaten met bewegende onderdelen waarschijnlijk nog vervelender dan het toch al beruchte maanstof. De atmosfeer biedt verder nauwelijks bescherming tegen grotere meteorieten en kosmische straling. Er is minder zonne-energie dan op aarde.
In dit concept van NASA bouwen de eerste kolonisten hun landingsvaartuig om tot kolonie met kassen.
Hoe zou een kolonie op Mars er uit zien?
Een kleine kolonie zal vermoedelijk vlak bij watervoorraden gevestigd zijn en voor een belangrijk deel ondergronds zijn. De metaalrijke bodem van Mars biedt een goede bescherming tegen kosmische straling. De kolonie moet luchtdicht zijn en goed geïsoleerd.
Kolonisten kunnen gebruik maken van de ijsvoorraden om hun kolonie mee te bevoorraden.
Een grotere kolonie kan bestaan uit een drukkoepel over een krater of missschien de Vallis Marineris-kloof. Worden de terraforming-plannen (zie onder) doorgezet, dan zal deze overigens onder water lopen.
Hoe is Mars tot leefbare wereld om te bouwen?
Mars is weliswaar veel kleiner en lichter dan de aarde, maar staat verder van de zon. Van alle planeten is Mars daarom het gemakkelijkst tot een leefbare wereld om te bouwen – althans, leefbaar volgens Tibetanen, Scandinaviërs of Siberiërs. Een eerste fase zou inhouden de poolkappen, die voor een groot deel uit bevroren kooldioxide bestaan, te laten verdampen. Zoals u ongetwijfeld van mijnheer Al Gore hebt opgestoken, is kooldioxide een sterk broeikasgas. Dit zou de luchtdruk op Mars verdertigvoudigen tot 0,3 atmosfeer – en hiermee de temperaturen en luchtdruk binnen aards (althans: de top van de Mount Everest) bereik brengen. Als gevolg hiervan ontdooit de noordelijke oceaan en stijgt de gemiddelde temperatuur op het noordelijk halfrond boven nul. Deze is vermoedelijk weliswaar erg zout, maar aardse planten zullen het in de kooldioxideatmosfeer goed doen en grote wolken zuurstof afscheiden.
Voor mensen is een CO2 atmosfeer onadembaar, dus moet de CO2 als we zonder ademmasker rond willen kunnen lopen, worden vervangen door een ander gas. Mars is zeer arm aan stikstof, de ideale kandidaat voor een inert gas. Er is ook te weinig argon. Zuurstof onder hoge druk leidt tot zuurstofvergiftiging. Op aarde is de zuurstofdruk 0,2 bar, hoger dan plm 0,5 bar is schadelijk. Een volledige zuurstofatmosfeer kan dus tot minder dan een halve atmosfeer. De maximale CO2 druk die een mens langere tijd overleeft ligt rond de huidige druk op Mars: 0,01 atmosfeer. Een dunne zuurstofatmosfeer (0,3 atmosfeer) kan dus in principe, wanneer gecombineerd met minder dan 0,01 atmosfeer kooldioxide en een sterk broeikasgas (een beter alternatief is een ring van spiegels om zonlicht op Mars te concentreren, mogelijk roterend om zo een magnetisch veld op te wekken, zo komt er ook meer energie beschikbaar). Een zuurstofatmosfeer zonder inert buffergas, denk aan stikstof, betekent helaas een zeer hoge kans op branden. Dus zal er extra stikstof van bijvoorbeeld de ijsreuzen of ijsmanen moeten worden aangevoerd, al was het maar voor de planten.
Mars omgebouwd tot leefbare planeet. Een grote oceaan overdekt het noorden.
