Was ist ein realistischer (pessimistischer) Zeitrahmen für die Besiedlung des inneren Sonnensystems?

Eine pessimistische Antwort? Ich würde behaupten, dass es nie ist .

Die Drake-Gleichung beschreibt die Anzahl der außerirdischen Zivilisationen, die wir erwarten, durch Funkkommunikation zu entdecken.

N ist gleich dem mathematischen Produkt von

(i) die durchschnittliche Sternentstehungsrate,$R_*$, in unserer Galaxie,

(ii) der Anteil gebildeter Sterne,$f_p$, die Planeten haben,

(iii) die durchschnittliche Anzahl von Planeten pro Stern, der Planeten hat,$n_e$, die potenziell das Leben unterstützen können,

(iv) der Anteil dieser Planeten,$f_l$, die tatsächlich Leben entwickeln,

(v) der Anteil der lebenstragenden Planeten, auf denen intelligentes, zivilisiertes Leben,$f_i$, hat sich entwickelt,

(vi) der Anteil dieser Zivilisationen, die Kommunikation entwickelt haben,$f_c$, dh Technologien, die nachweisbare Zeichen in den Weltraum freisetzen, und

(vii) die Dauer,$L$, über die solche Zivilisationen nachweisbare Signale abgeben.

Die Tatsache, dass wir noch nie eine andere Zivilisation beobachtet haben, die in den Weltraum sendet, impliziert, dass der erwartete Wert von$N$ist unter einem. Unter der Annahme, dass Raumfahrtfähigkeiten vorhanden sind und es Zivilisationen möglich ist, sich über Planeten auszubreiten, sollten wir bereits von Außerirdischen besucht worden sein. Dies ist als Fermi-Paradoxon bekannt .

Wenn man bedenkt, dass eine Zivilisation, die es schafft, einen Planeten zu verlassen und es schafft, sich vorher nicht selbst zu zerstören, es schaffen sollte, erhebliche Mengen an Informationen in den Weltraum zu übertragen (und daher entdeckt zu werden) sowie die meisten Planeten im bekannten Weltraum physisch zu besuchen, eine Erklärung dafür Der Grund, warum niemand jemals eine außerirdische Übertragung erhalten hat, ist, dass sich alle Zivilisationen selbst zerstören, bevor sie es schaffen, sich auf neue Planeten auszubreiten.

Dies ist ein pessimistischer, aber plausibler Weg, um das Paradoxon aufzulösen.

Aus technischer Sicht hätte dies schon vor langer Zeit geschehen können. "Das Marsprojekt" war eine fiktive Vision einer Marsreise, geschrieben in den frühen 1950er Jahren, basierend auf den technischen und astrophysikalischen Erkenntnissen der Zeit, geschrieben von Wernher von Braun. Die Grafik im Film „2001: A Space Odyssey“ basierte auf einer relativ einfachen Extrapolation des Weltraumprogramms der 1960er-Ära. Auch heute noch könnte man die ISS als Langzeit-Raumschiff betrachten, dem ein Triebwerk fehlt.

Was eigentlich fehlt, ist die wirtschaftliche Rechtfertigung für die Kolonisierung des Weltraums. Während es zwingende nichtwirtschaftliche Gründe gibt zu gehen (der Verfolgung zu entkommen und neue Welten zu besiedeln, um Ihre sozialen, kulturellen oder religiösen Ideale zu verwirklichen, sind bekannte Motivatoren), segelten sogar die Mayflower-Pilger auf einem Handelsschiff (und das Design wurde überarbeitet). Jahrhunderte, um Fernhandel zu ermöglichen). Ohne kommerzielle Motivation wird es nicht möglich sein, die Schiffe zu bauen und die Designs zu verfeinern, um kostengünstige Transporte zu schaffen.

Obwohl es im Weltraum Ressourcen gibt, gibt es leider eine Art Henne-Ei-Effekt. Es ist billiger, Wasser von einem Asteroiden zu sammeln, um Ihr Schiff aufzutanken, aber wenn Sie nicht planen, zu einem Asteroiden zu reisen, gibt es keinen Grund, Asteroidenabbau zu entwickeln, um Wasser zu sammeln, um Ihr Schiff aufzutanken. Und wenn Ihr Schiff das einzige ist (wie eine Apollo-Mission), dann machen die Kosten für Bergbau und Wassergewinnung überhaupt keinen Sinn. Andere Mcguffinite-Lösungen wie 3He (Helium 3) für Fusionsreaktoren funktionieren nur, wenn Sie über funktionierende aneutronische Fusionsreaktoren als Brennstoff verfügen, und die Gewinnung von Kohlenwasserstoffen aus Titan für den Export zur Erde macht aus wirtschaftlicher oder energetischer Sicht überhaupt keinen Sinn.

Es sei denn, es gibt eine Art wirtschaftlicher Rechtfertigung, regelmäßig ins All zu fliegen, um zuverlässige Raumfahrzeuge zu entwickeln und die Kosten so weit zu senken, dass es praktisch und wirtschaftlich wird, Menschen zur Kolonisierung von Orten zu schicken (und anderen Menschen zu erlauben, sie huckepack zu tragen). mit religiösen, sozialen oder wirtschaftlichen Systemen zu experimentieren oder ein Unternehmen zu gründen, um den Dienst und die Unterstützung des Koloniegeschäfts zu leisten, dann wird das Gründungsdatum in weiter Ferne liegen, da es keine Möglichkeit gibt, zu bestimmen, was die McGuffinite sein werden oder wann Wenn es entdeckt wird, können Sie ein beliebiges Datum festlegen. Da es andererseits mehrere Gründe gibt, zu gehen, sobald es praktikabel wird , und wir über ein Reservoir an Technologie verfügen, aus dem wir bauen können, wird die Besiedlung ziemlich schnell erfolgen es kann losgehen.

Pessimismus war nie meine Stärke.
Ich denke, wir werden die Erdumlaufbahn mit permanenten Stationen und mehreren täglichen Shuttles kolonisieren, die innerhalb des nächsten Jahrhunderts verkehren. Von dort, denke ich, werden die vielen Tentakel des menschlichen Ehrgeizes gleichzeitig in unser Sonnensystem reichen. Siedlungen/Stützpunkte auf unserem Mond und Mars werden zuerst kommen, aber Asteroidenabbau und planetenfreie Kolonien werden in etwa der gleichen Zeitspanne stattfinden.

Gier ist ein starker Motivator. Sehen wir uns also an, wie sich die Menschen innerhalb von dreihundert Jahren über alles auf dieser Seite des Jupiter ausbreiten.

Es wird dort draußen rau sein und alle früheren menschlichen Heldentaten im Vergleich dazu zahm erscheinen lassen. Wir werden den Wilden Westen unserer Vergangenheit vergessen und unseren Kindern stattdessen die gegenwärtige Wilde Weite beibringen. Das Leben über der Atmosphäre wird der Ort sein, an dem die Handlung stattfindet, und Vermögen, das in dieser Dunkelheit geboren wird, wird die Summe aller erdgebundenen Unternehmungen in den Schatten stellen.

Permanente Kolonien auf den von Ihnen aufgelisteten Planeten werden ein wenig Zeit in Anspruch nehmen, aber dem Geld wird eine tiefe Kolonisierung folgen. Die Venus wird sich wahrscheinlich als Brennstoffproduzent erweisen, der die ammoniakreiche Atmosphäre nach flüchtigen Verbindungen schürft und Batterien aus reichlich vorhandener Sonnenenergie mit Energie versorgt. Mars könnte ein Lebensmittelproduzent sein, der die Oberfläche in gewölbten Strukturen bewirtschaftet und die Produkte leicht in die Umlaufbahn bringt, um sie über die Weite zu verkaufen. Die Umweltfreiheit und die daraus resultierenden niedrigen Kosten für die Umlaufbahn werden den Mars auch zu einem Produktions- und Bevölkerungszentrum machen, in dem Produkte hergestellt werden können und Raumfahrer ein wenig Bodenzeit erhalten. Die Asteroiden werden natürlich Wasser und Metalle liefern und den direktesten Weg zu persönlichem Reichtum bieten, den die Menschheit je gekannt hat.Wie bei historischen Pionierbemühungen werden die Planeten und andere Standorte des Sonnensystems in der Reihenfolge kolonisiert, die den wirtschaftlichen Interessen der Kolonisten dient, und jede neue Kolonie wird Vorteile aus einem Merkmal ihres gewählten Standorts ziehen.

Irgendwo zwischen fünfhundert und tausendfünfzehnhundert Jahren sollte das Sonnensystem in etwa so aussehen, wie Sie es beschreiben.

Das ist nicht sehr pessimistisch, da ich nicht voraussehe, dass alle Pferde während dieses einen Rennens stolpern werden. Sicherlich werden einige Länder ins Wanken geraten, wenn wir in den Weltraum springen, aber das Schöne am Leben in einer multinationalen und konzernübergreifenden Welt ist, dass andere Mächte die Lücke schließen werden, wenn ein Spitzenreiter ins Stolpern gerät. An der Ziellinie warten zu viele Schätze, um zu glauben, dass wir das Rennen jemals kollektiv aufgeben werden.

Bearbeitet nach dem Lesen einiger der neueren Antworten.

Junge, ihr seid besser im Pessimismus als ich!

@Thukydides hat ein starkes Argument dafür vorgebracht, dass der wirtschaftliche Wohlstand, den ich im Weltraum sehe, aufgrund der hohen Anlaufkosten und der Vorstellung, dass wir den Reichtum des Sonnensystems bis dahin nicht wirklich brauchen, wirtschaftlich nicht machbar sein wird Wir gehen hinaus in das Sonnensystem. Ich bin mir nicht sicher, ob das stimmt, aber ich werde einen kleinen Anreiz hinzufügen, um uns über diese Hürde zu bringen ...

Stellen wir uns vor, dass die Befürworter der globalen Erwärmung Recht haben und wir im nächsten Jahrhundert einen dramatischen Klimawandel erleben werden. Ist es unvernünftig zu glauben, dass die Menschheit, die endlich den zerbrechlichen Planeten respektiert, der sie trägt, sich dafür entscheiden könnte, die gesamte umweltschädliche Energieerzeugung und -herstellung in den Weltraum zu verlagern? Um die ordnungsgemäße Funktion unseres Planeten wiederherzustellen, müssen wir entweder alle unsere planetenschädigenden Praktiken aufgeben oder einen anderen Ort finden, an dem wir sie praktizieren können. Der Weltraum und die nahegelegenen Planeten sind dieser Ort.

Vielen Dank an @MikeScott für die Hilfe bei der Behebung einiger Fehler in meiner ursprünglichen Antwort.

Technisch gesehen müssen wir drei große Hürden nehmen.

Strahlenschutz

Dies ist derzeit das große Thema, über das für zukünftige bemannte Weltraummissionen gesprochen wird. Viele Ideen werden herumgeworfen, aber noch hat niemand eine wirklich gute Option. Bei einer langsamen Reise von Monaten bis Jahren im Weltraum sind das eine Menge Strahlen, die Sie aufsaugen könnten. Vielleicht finden wir, wenn wir bei all dem Schub in den Materialwissenschaften Glück haben, eine Art Nanomaterial oder etwas, das wirklich gut als Strahlungsabschirmung funktioniert, ohne zu schwer zu sein.

Selbsterhaltende Lebenserhaltung

Diese Monate und Jahre des Reisens ohne Nachschub bedeuten, dass Nahrung, Wasser und Sauerstoff Probleme sind, mit denen man fertig werden muss. Unsere Versuche, geschlossene Ökosysteme zu schaffen, haben selten länger als ein paar Monate gedauert, bevor sie gescheitert sind. Ich bin ziemlich optimistisch, dass wir mit gentechnisch veränderten Pflanzen eine bessere Chance haben. (Da wir in den nächsten 100 Jahren wahrscheinlich sowieso viel für die Erde tun müssen, zwischen Erschöpfung des Mutterbodens, Wüstenbildung, steigenden Wasserständen und Kohlenstoffreduzierung ...)

Billiger Aufzug

Die größte Hürde besteht darin, der Schwerkraft zu entkommen. Wir müssen in der Lage sein, genug Zeug in den Weltraum zu bringen, damit wir zu allem anderen gelangen können, um diese Ressourcen zu bewirtschaften. Das Problem ist, dass es in Bezug auf Geld, Arbeitskraft und materielle Ressourcen teuer ist.

Wir müssen entweder einen Weg finden, um billig Raketentreibstoff synthetisch herzustellen, oder wir müssen einen Weg finden, der die Physik verändert, um ins All zu gelangen. Es muss billig genug sein, und wir müssen den gesamten Startprozess herunterfahren, sodass wir einfach mehrere Starts direkt hintereinander durchführen können, um genügend Tonnen an Ausrüstung, Schiffen, Menschen, Ressourcen usw. in den Weltraum zu bringen Fangen Sie an, an andere Orte zu gehen.

Beste Annahme?

Also ... vorausgesetzt, wir schaffen es, unser technologisches Niveau zu halten und nicht unter den ökologischen Kollaps zurückzufallen (was ... angesichts von Wissenschaftlern und Militärprognosen ehrlich optimistisch ist ...), sagen wir, 100 Jahre, um die Wissenschaft und die Infrastruktur zu erhalten Beginnen Sie konsequent mit ausreichend Ausrüstung in den Weltraum aufzusteigen. Wir könnten viel früher eine Mondbasis bekommen, aber sie wird wahrscheinlich die gleiche Position einnehmen wie die ISS jetzt – gut für die Forschung, aber sie benötigt immer noch viele regelmäßige Nachlieferungen und ist nicht annähernd autark.

Vielleicht noch 200-300 Jahre, um wirklich mehrere andere Planeten zu kolonisieren? Ein Teil des Problems besteht darin, dass wir uns kollektiv eher darauf konzentrieren, jeweils an einem Planeten / einer Weltraumressource zu arbeiten. Jede Umgebung hat so unterschiedliche Probleme zu bewältigen, und es ist einfacher, auf den gelernten Lektionen aufzubauen, als zu versuchen, sich völlig neuen Problemen zu stellen.

Das Kolonisieren des Weltraums ist absolut NICHT wie das Kolonisieren anderer Teile der Erde – anstatt in ein neues Land oder einen Kontinent zu ziehen, ist es, als würde man einen Minenschacht graben und versuchen, darin zu leben. Du hast kein Essen, dir geht die Luft aus, und die einzigen Dinge, die du bekommen kannst, sind wertvoll, aber sie halten dich nicht unbedingt am Leben. (Ja, wir könnten Eis abbauen, das uns Wasser liefert, und wir können es für Sauerstoff und Wasserstoff knacken, aber wie weit werden wir dafür gehen? Es gibt Ihnen auch keinen Ackerboden ...)

Realistischerweise gehe ich jedoch davon aus, dass die nächsten 200 Jahre des menschlichen Lebens wirklich hart werden, da unsere Nahrungs- und Wasserökosysteme aus dem Lot geraten und nicht nachhaltige Ressourcen, die einen Großteil unserer Technologie vorantreiben, erschöpft sind. Ökologen prognostizieren dies. Das sagen die Wissenschaftler von Big Oil voraus. Das sagen die Wissenschaftler des US-Militärs voraus. Das wird uns massiv krimpen lassen, so ziemlich alles andere zu tun, wenn die Grundbedürfnisse zu versagen beginnen.

Pessimistische Antwort: Niemals. Wir bringen unsere Zivilisation und die Ökologie der Erde zum Absturz, indem die globale Erwärmung eine Permafrostschmelze und eine durch Methan angetriebene positive Rückkopplungsschleife auslöst. Optimist sagt, dass einige Menschen überleben werden. Pessimist sagt, dass sie die C20-Technologie wegen der Erschöpfung der Ressourcen beim ersten Mal nie wiedererlangen.

Größerer Optimismus beinhaltet eine technologische Singularität. Eingemachte Primaten im Weltraum funktionieren nicht. Roboter, die Intelligenzen enthalten, die von hochgeladenen Menschen stammen, könnten dies tun. Sie müssen nicht atmen und Sonnenkollektoren funktionieren besser außerhalb einer feuchten, oxidierenden Atmosphäre. Alternativ migrieren Menschen in Computersubstraten in Sonnenumlaufbahnen in virtuelle Realitäten.

Setzen Sie eine beliebige Zeitskala darauf. Wie Della Lu sagt, besteht der einzige Weg, eine Singularität zu verstehen, darin, eine zu erschaffen und sie zu durchleben.