Napjainkban az űrkutatás újkori virág-korát éli, és amíg korábban ezt a nemzeti űrkutatási hivatalok vezényelték, manapság egyre nagyobb szerep jut a magánvállalkozók irányította elképzeléseknek. Két komolyabb irányvonal van kialakulóban, ami mögött két tőkeerős magánember áll.

Elon Musk vízióját valószínűleg már sokan ismerik. Csillag-hajójával a Marsot akarja meghódítani, hogy tartós kolóniát hozzon létre a vörös bolygón. Kevésbé felkapott, pedig legalább annyira ambiciózus terveket dédelget a multimilliárdos, Amazon alapító, Jeff Bezos is.

Elon Musk Mars kolónia elképzelésének Illusztrációja - SpaceX

 Bezos elképzelése, hogy hatalmas henger alakú orbitális űrállomást hozzon létre, amiben ezrek élhetnek, dolgozhatnak. Sokan persze csak legyintenek a tudományos-fantasztikus filmbe illő ötletre, pedig sok szempontból működőképesebb, megvalósíthatóbb megoldás is lehet mint egy marsi város.

 Jelenleg még nincsenek kidolgozott tervek, ezért így az állomás paramétereit sem ismerhetjük, de ez nem jelenti azt, hogy ne vizsgálhassuk az elképzelés szintjén a megvalósításának lehetőségét, főleg, hogy az ötlet egyáltalán nem új keletű. 

 Művészi illusztráció a jövő űrállomásáról, ahogy Jeff Bezos látja. - Blue Origin

Az elképzelés alapjai

 1969 zűrzavaros évében prof. Gerard K. O'Neill, a Princetoni Egyetemet oktatója, az intézmény elsőéves fizikusait tanította. Annak érdekében, hogy motiválja a tehetséges hallgatóit akiknek talán unalmas lehet a tanmenet üteme, informális szemináriumot szervezett olyan kihívást jelentő témákkal, amelyekre az előadásain tartott fizika lehetséges alkalmazásáról beszélt. A szeminárium első témakörében feltett kérdése: „A bolygó felszín elegendő-e egy terjeszkedő technológiai civilizáció számára?”.  

Gerard K. O'Neill - Fotó: National Space Society

 Annyira népszerűnek bizonyult a kérdésnek vizsgálata, hogy a szeminárium soha nem jutott tovább a következő témához. 

 A kérdésre adott egyértelmű "NEM" válasz tudományos megszületése után, O'Neill és egyre növekvő munkatársainak csoportja elkezdte kidolgozni az emberi jelenlét űrbe történő kiterjesztésének lehetőségét. 

 Az 1970-es évek közepére már véget ért az Apollo program amivel ember járt a Holdon és éppen elkezdődött az első Űrsikló összeszerelése Palmdale-ben. Az amerikai űrprogram alapvetően hibernált állapotban volt, de a rövid idő alatt elért eredmények megmutatták a benne rejlő potenciált, ezért egyáltalán nem tűnt megvalósíthatatlannak O'Neill elképzelése. Főleg, hogy az akkori számítások szerint az O'Neil nevével fémjelzett hengeres űrállomás megvalósítása az Apollo-projekt nagyság-rendjébe esett, és Apollóval ellentétben gazdasági megtérüléssel is bírhatott volna. 

   Ragaszkodva ahhoz, hogy az ötlet valós tudományos és technológia alapokon, és ne csak valami tudományos-fantasztikus módon kerüljön bemutatásra, O'Neill sok időt töltött annak technológiai, gazdasági, megvalósíthatósági kidolgozásával mielőtt bemutatta volna a nyilvánosságnak.

 Jeff Bezos, Gerard O’Neill egyik tanítványa volt Princetonon az 1980-as évek közepén. Akkoriban a terveket övező érdeklődés hatására a NASA is elkezdte vizsgálni annak megvalósítási lehetőségét. Sokan azt hitték, hogy megoldást nyújthat a túlnépesedés, az ipari szennyezés, az energia-válságra.

Illusztrációik O'Neill: The High Frontier című könyvéből.

Fontos megemlíteni, hogy O'Neill nem csak egy állomásban gondolkozott, hanem hatalmas Föld körüli napelem farmot, Hold és aszteroida bánya-telepeket is megálmodott. 

 Minden bizonnyal nagy hatást tehetett rá professzor és elképzelése az emberiség jövőjéről, mert 2019-ben Bezos előállt javaslatával ami lényegében O'Neill terveinek egy modernebb újragondolása, az alap koncepció megtartásával. 

 Az új állomás(ok) konkrét adatai hiányában, az eredeti már részletesebben kidolgozott terveket kell alapul vegyük, hogy fogalmat kaphassunk annak méretéről, megoldásairól. 

  O'Neill három referencia tervet készített sziget-nek elnevezve. Ezekből a Blue Origin által kiadott renderelt képek alapján kettővel is kalkulál Bezos. 

 O'Neill Sziget 1 koncepció. - Don Davis illusztrációja

Sziget 1 méret összehasonlító vázlat - Don Davis

 A "Sziget 1" lényegében egy forgó gömbhéj, amelynek kerülete 1,6 km és átmérője 512 m, az emberek a gömb gyenlítői régiójában élnének. A Stanford Egyetemen és a NASA / Ames egy későbbi tanulmánya tökéletesítette, és kidolgozta a Sziget 1 alternatív változatát: a Stanford torust, amelynek toroid alakja 1800 m átmérőjű. A gömb koncepcióból elhagyták a szükségtelen részeket, így alakult ki a "fánk" forma.

Stanford Torus - Don Davis illusztrációja / NASA

Stanford Torus - Rick Guidice illusztrációja / NASA

 A Sziget 2, a Sziget 1 lényegében egy nagyobb 1600 méteres átmérőjű válltozata volt.

A 2013-ban bemutatott hollywoodi film "Elysium", is ezt a koncepciót követi

 A Sziget 3 vagy "O'Neill henger" valójában két ellentétesen forgó hengerből áll. A hengerek ellentétes irányban forgásával oltható ki a giroszkópos hatás, ami megnehezíti a Nap felé tájolását. Mindegyik 8,0 km átmérőjű és 32 km hosszú lenne, a hengerek hat egyenlő területű sávra vannak osztva hosszában, amelyből három átlátszó, három lakható "föld" felület.  Az állomás része a nap felöli végén egy sugárzás védelmi pajzs is.

O'Neill Sziget 3 koncepció illusztrációja

A hengerek forgása mesterséges gravitációt biztosít azok belső felületén. Az O'Neill által készített számítások szerint óránként körülbelül huszonnyolcszor kell forogniuk, hogy szimulálják a Földi gravitációt; szögsebessége 2,8 fok/másodperc. Kutatások szerint az ilyen alacsony forgási sebesség mellett csak kevesen tapasztalnának a belső fülre ható coriolis erők miatti mozgás-betegséget. Az élőhely központi tengelye egy súlytalansági régió, ahol rekreációs létesítmények helyezhetők el.

 O'Neill henger - Jeff Bezos prezentációjából - illusztráció: Blue Origin

 Lehetséges-e egyáltalán ilyen léptékű új világokat építeni a semmiből, és ha igen, kinek építenék őket? Bezos nem csak cégvezér, hanem ingatlanfejlesztő is. Megemlíti, hogy a Föld az ő forgatókönyve szerint „könnyűipari és kereskedelmi övezet lenne ”, de nem derül ki konkrétan mi történne a régi világgal. 

 O'Neill henger - Jeff Bezos prezentációjából - illusztráció: Blue Origin

 Amikor Twitteren Elon Musknak feltették a kérdést, hogy mit gondol az O'Neill hengerről, a SpaceX tech-guru, elég határozottan állást foglalt a témában;

Nincs értelme. A kolónia növekedéséhez hatalmas mennyiségű tömeget kell szállítani a bolygókról / holdakról / aszteroidákról. Olyan lenne, mintha megpróbálnánk felépíteni az USA-t az Atlanti-óceán közepén!- 

Elon Musk (@elonmusk) 2019. május 23

Kétségkívül egy ilyen projekt hatalmas mennyiségű nyersanyagot, szállítási kapacitást, munkát, és nem utolsó sorban tőkét igényel. De ugyanakkor van pár elvitathatatlan előnye is a Marsi kolóniákkal szemben. 

Elon Musk - Fotó: NASA

Ki akar a Marsra költözni? Tette fel a kérdést Bezos egy konferencián, 2019-ben.

Az tegyen nekem egy szívességet, és először éljen egy évet a Mount Everest tetején, és nézze meg, hogy tetszik-e neki - mert az egy kerti paradicsom a Marshoz képest.

Jeff Bezos - Fotó: AFP

Egy ilyen állomás Föld, vagy Hold körüli pályán szignifikánsan közelebb van mint egy Marsi telep. Az utazás maximum pár nap, amíg a Marsnál legjobb esetben is 6 hónap, ebből következik, hogy utánpótlás, mentőexpedíció, vagy bármilyen küldetés biztonságosabban, és gyorsabban elérheti az állomást.

O'Neill henger tükrös megvilágítással. - Illusztráció: National Space Society

 Az energia ellátás is könyebben kiépíthető a naphoz való közelség miatt, hatalmas napelem farmokkal. A Marsi nap ereje kevesebb mint a fele a Földet érő sugárzásnak, körülbelül 44%, ami a "téli" időszakban még alacsonyabb is, és akkor még a Marsi időjárás teljes bolygóra kiterjedő hónapokig tartó homok viharával nem is számoltunk, amikor 1% közeli a felszínt érő napfény. Az űrben nincsenek ilyen problémák.

Napelem erőmű az űrben, és O'Neill Sziget 1 űrállomás illusztrációja.

 A gravitáció élettani fontosságát egyre több tanulmány is hangsúlyozza. A hosszú távú Földön kívüli tartózkodásnak alapfeltétele lesz ennek a problémának a megoldása. A forgó űrállomás mesterséges gravitációja egy jó megoldás az egészségügyi kockázatok elkerülésére. A Marsi gravitáció nagyjából a harmada a Földinek, 0,376 g. A szív és keringési rendszerre, a csontok szilárdságára, az izom-tömegre, és a látásra is hatással van, már a pár hónapos mikro-gravitáció. 

 Van egy sor technológiai probléma, amire mindkét koncepció esetében válasz kell találni. Az anyag tudomány fejlődésével (könnyebb strapabíróbb kompozit anyagok), újfajta technológiák alkalmazásával (pl. rugalmas felfújható könnyűszerkezetes modulok) és az újra-felhasználható "óriás"rakéták megjelenésével, ami várhatóan magával hozza az indítási költségek drasztikus csökkenését, egyáltalán nem tűnik tudományos-fantasztikus Jeff Bezos elképzelése a jövőről. 

 Ha Elon Musk az évtized vége előtt el is éri a Marsot, még sok időnek kell eltelni ahhoz, hogy hosszútávú önfenntartó kolónia is megvalósuljon.

 Ami a gazdasági oldalát illeti több becslés is készült különböző méretű állomásokra, de ekkora méret-tartományban hatalmas összegek szerepeltek az árcéduán. A Földön megtermelt javak évi 2-5% is kiteheti az építekzés, de ennek jelentős részét az anyagok pályára állítása adja, ami érdemben csökkenthető ha például a Holdról végzik majd az építkezést.

O'Neill henger illusztrációja 

 Jeff Bezos-t látszólag nem sürgeti az idő, de ez nem jelenti azt, hogy ne dolgoznának a programon. Az alap koncepció megvan, ahogy a gyakorlatilag végtelen anyagi forrás is a projekthez. A Blue Origin folyamatosan keres új szakembereket, épül az újra-felhasználható hordozórakéta a New Glenn is. Rövid távon Musk koncepciója és annak előrehaladottsága előnyben van. Azonban a tartós űrbeli tartozkodásra, lehet hogy majd csak a forgó állomások tudnak kellően jó megoldást adni.

Forrás: Gerard K. O'Neill - The High Frontier: Human Colonies in Space könyve