Mars Gezegenini Dünyalaştırmak Ekonomik mi?

Mars gezegenini dünyalaştırmak ekonomik mi? Dikkat ederseniz Mars’ı Dünya’ya çevirmek mümkün mü diye sormuyorum. Mars’ı Dünyalaştırma teknolojisini blogda anlattım. Peki neden hâlâ yapmadık? Şimdi Mars’ı Dünya gibi yaşanabilir hale getirmenin ekonomisini görelim. Bunun için üç aşamayı tamamlamak gerekiyor: 1) Mars’ın atmosferini tutacak yapay manyetik alan, 2) azot destekli kalın bir atmosfer ve 3) atmosferde serbest oksijen… Bu koşullar atmosferin yüzeyde sıvı su tutacak kadar yüksek basınçlı ve sıcak olmasını sağlayacak, dolayısıyla insanların kızıl gezegende uzay giysisi olmadan dolaşmasına izin verecektir. Oysa bunlar hep para ve ne kadar para gerektiğini de bu yazıda göreceğiz.

Mars gezegenini Dünya’ya çevirmek

Bir gezegenin atmosferik, iklimsel ve coğrafi özelliklerini Dünya’ya benzetmeye Dünyalaştırma deriz. İngilizce terraforming diyorlar; çünkü Yer’in bilimsel adı Terra ve Ay’ın da Luna’dır. Dolayısıyla buna terralaştırmak da diyebiliriz. Ben de zaman zaman Dünya yerine Yer kullanıyorum; çünkü dünya World sözcüğünün, Yer ise Earth sözcüğünün karşılığıdır. Terimceyi aydınlattığımıza göre Mars’a geçelim. Önceki Ganymede yazısında vurguladığım gibi bir gezegenin yaşama uygunluğunu öncelikle kütlesi ve Güneş’e uzaklığı belirler. Bunlar da gezegenin ortalama sıcaklığı ve yerçekimini belirler.

Örneğin Mars’ın kütlesi Dünya’nın yaklaşık yüzde 10’u ama çapı yarısıdır. Bu yüzden yerçekimi Dünya’nın yüzde 38’idir. Öyle ki Mars Güneş’e oldukça uzak devinen güdük kalmış bir gezegendir. Bu yüzden çekirdeği çabuk soğumuş, manyetik alanını ve dolayısıyla atmosfer basıncıyla yüzey sularını kaybetmiştir. Zayıf yerçekimi ve manyetik alan eksikliği yüzünden kalın bir atmosfer tutamamıştır. Geri kalan her şey ayrıntıdır. Nitekim Mars Güneş’e ortalama olarak Dünya’dan 78 milyon km daha uzaktır. Ortalama sıcaklığı –60 derece olan kurak, soğuk bir çöldür.

Atmosferi 100 kat ince olup yüzde 95 oranında karbondioksittir. Mars yüzeyinde bitkiler ve diğer canlılar yaşamaz. Ozon tabakası ve manyetik alanı olmadığından Mars yüzeyi Dünya’dan iki kat fazla radyasyon alır. Bitki örtüsü olmadığından humuslu toprak da yoktur. Kısacası Mars gezegenini Dünyalaştırmak için çok çalışmak gerekir. Biz de Mars yüzeyinde tişörtle dolaşmak istiyorsak önce atmosferi kalınlaştırmalıyız. Gerçi Mars atmosferindeki ikinci ana bileşen azottur ve bu da bir sorundur. Atmosferdeki azot oranı Dünya’daki gibi yaklaşık yüzde 78 ve oksijen oranı da yüzde 21 olmalıdır. Bakalım Mars’taki bu eksiklikleri giderebiliyor muyuz?

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Önce Mars gezegenini tanıyalım

Mars’ın atmosferini nasıl kalınlaştırabileceğimizi Mars ve Venüs’ü Dünyalaştırmanın 5 Yolu ile Mars’ı nasıl yaşanabilir kılarız yazılarında anlattım. Oysa Mars’a her 100 yılda toplamı Vesta kütlesinde bir kuyrukluyıldız çarpsanız bile atmosferi kalınlaştıramazsınız. Yerçekimi zayıf ve güneş rüzgarıyla morötesi ışınlar su moleküllerini parçalıyor. Oksijen yüzeye çöküyor ve hidrojen uzaya kaçıyor. Kısacası Mars saniyede 100 gram atmosfer kaybediyor. Önce bu deliği kapamak gerekiyor. Bunu önlemek için güçlü bir manyetik alan üretmemiz lazım. Böylece atmosferi koruruz ama o da zor olacaktır. Unutmayın ki Mars’ın yerçekimi zayıf. Her şey yolunda gitse bile umabileceğiniz en iyi şey Dünya’da Everest zirvesindeki basınca, yani deniz seviyesinin üçte birine ulaşmaktır.

Gerçi bu tahmin bile gerçek olamayacak kadar iyimserdir ve nedenini manyetik alandan başlayarak görelim… Fiziğin garip bir cilvesiyle Mars’ı uzaydan sarıp atmosferi koruyacak manyetik kalkan yaratmak mümkündür. Elimizde gerekli teknoloji var… Bunun için kızıl gezegenin yörüngesine 6800 km çapında olan ve süperiletken kablodan yapılan bir halka yerleştireceğiz. Tabii bu kabloyu süperiletken yapmak için iyice soğutmak ve yalıtmak gerekecek. Evet, uzay soğuktur ama Mars yörüngesinde, en yüksek sıcaklıkta süperiletken olan metal alaşımları bile süperiletken yapacak kadar soğuk değildir.

Gezegen boyunda kablo

Diğer yandan, Mars yörüngesindeki bu kablo 5 santimetre kalınlığında ve 1 milyon ton ağırlığında, yani Eyfel Kulesi’nden 100 kat ağır olacaktır. Bunun için bize bizmut-stronsiyum-kalsiyum-bakır-oksit (BSCCO) yapılan bir kablo gerekir. Elbette grafen yazımı okuyarak ama hocam, grafen elektriği daha iyi iletiyor, onu süperiletken yapsak daha hafif ve ucuz olur mi diye sorabilirsiniz. Ne yazık ki hayır. BSCCO –188 derece sıcaklıkta süperiletken oluyor ama grafeni –272 dereceye soğutmak gerekiyor. Gelecekte grafen için seri üretim teknolojisi geliştireceğimiz ama üretimi her zaman çok daha maliyetli olacak. Peki BSCCO kablosunun ham madde maliyeti nedir?

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

 

Mars gezegenini dönüştürme maliyeti

Dünya’da sadece 320 bin ton bizmut olduğuna ve yılda 14 bin ton bizmut üretildiğine göre 1 milyon tonluk kablo için işimiz zor. Bunun için bize Mars’tan bile uzak Asteroit Kuşağı’na gidip oradan çok sayıda asteroidi Ay yörüngesine getirerek park etmek zorundayız. Dünya’ya en yakın asteroitler sadece 20 milyon km uzakta ama o mesafede 10 bin katrilyon dolarlık demir ve 1 trilyon dolarlık platin içeren asteroit var da bizmutu bol uzay kayası yok. 😀 Dolayısıyla Mars kablosu için bize 200 yıl sürecek olan bir asteroit madenciliği sanayi devrimi şart… Demek istiyorum ki Mars’ı Dünyalaştırmak için gereken teknolojiyi değil ama ekonomiyi geliştirmek için en az 200 yıl süreyle uzaya yayılıyor olmamız lazım.

Bunun maliyetini şimdiden gerçekçi olarak hesaplayamayız. Bu yüzden Mars kablosu madenlerini Dünya’dan çıkarma maliyetlerini hesaplamaya çalışacağız. Mesela Dünya’nın yıllık stronsiyum üretimi de 220–525 bin ton arasında değişiyor. Öte yandan Mars kablosundaki bakır oranı bizmut ve stronsiyumdan yüksek olacağından işimiz *biraz* kolay olacak. İşimizi daha da kolaylaştırmak için 1 milyon tonluk kablonun bileşenlerinin de eşit oranda olduğunu varsayalım ki ucuz madenlerin bolluğu nadir madenlerin fiyatını dengelesin.

O zaman veri zamanı!

İnternetten bakınca 250 gram bizmutun 173 pound, 500 gram stronsiyumun ise 146 pound olduğunu görüyoruz. 2 ton kalsiyum tozu 930 dolar ve 1 ton bakır oksit de 8500 dolara satılıyor. 1 milyon tonu dörde bölünce bize her madenden 250 bin ton gerekiyor. Hatta bir kıyak daha yaparak bu madenlerin üretim kalitesi ve saflık oranını hesaba katmadan (ki fiyatı çok artırır) bileşenleri salt ham madde olarak hesaba katalım. Kendimi çok cömert hissettiğim için bu madenleri Mars yörüngesine taşıyacak roket altyapısını kurma; roketleri üretme, bakımını yapma, gönderme ve roket yakıt harcamalarını da saymayacağım. Amerika’dan Türkiye’ye gümrüksüz ve nakliye bedelsiz telefon getirmek gibi olacak işimiz (bir zamanlar mümkündü). 😊 Bakalım kaç dolar ediyor bu durumda?

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Mars gezegenini fiyatlandırmak

250 bin ton bakır oksit 2,125 milyar dolar ediyor. Kalsiyum tozu 116 milyon dolar, Stronsiyum 100 milyar dolar ve bizmut da 237 milyar dolara mal oluyor. Öyleyse Mars kablosu sana son olarak 240 milyar dolar abla diyebiliriz. Ar-Ge, 200 yıllık uzay sanayi devrimi, lojistik, yakıt, personel ve inşaat maliyetlerini hesaba katmadık ama olsun. Çok kaba bir tahminle toplam maliyetin 10 trilyon doları bulacağını söyleyebiliriz. Oysa sorun değil; çünkü ABD’nin GSMH’si 20 trilyon dolar. Yapsınlar işte! Gelelim Mars atmosferini kalınlaştırmaya:

Karbondioksit Dünya’da küresel ısınmaya yol açan ikinci en tehlikeli sera gazıdır. (Birinci sırada doğal gazın ana bileşeni metan var). Öyleyse Mars toprağındaki karbondioksiti ısıtıp buharlaştırırsak, ayrıca kutuplardaki karbondioksit buzunu da (kuru buz) buharlaştırırsak atmosferi kalınlaştırırız değil mi? Maalesef hayır. Mars yüzeyini birkaç km derinliğe kadar kazıp çıkarabileceğiniz bütün karbondioksiti havaya versek bile atmosferik basıncı ancak yüzde 4,5’a yükseltebiliyoruz. ☹

Evet, atmosfer basıncı yüzde 20’ye çıkar diyen iyimser araştırmacılar var ki bu bile 8849 metre yüksekliğinde olan Everest zirvesindeki basınçtan düşüktür ama yüzde 20 bir hayal… Üstelik bu hayal gerçekleşse bile kızıl gezegende ortalama sıcaklık -60 derece yerine -50 derece olurdu. Dünya deniz seviyesi basıncın yüzde 4,5’u ileyse sıcaklıkta kayda değer artış olmazdı. Yine de atmosferi kalınlaştırdığımızı kabul edelim. O zaman geriye iki sorun kalıyor: Oksijen ve azot eklemek.

İlgili yazı: Uzayda Hayatı Ganymede Uydusunda mı Arayalım?

 

Mars kimyasını değiştiriyoruz

Mars atmosferi yüzde 95 oranında karbondioksitten oluşuyor. Karbondioksiti soluyabiliriz tabii ama sadece kısa bir süre için. 😊 Neyse ki nefes almak için bize yüzde 21 oranında oksijen ve Dünya deniz seviyesindeki basınç yeterlidir. Diğer yandan Mars ilk bakışta birçok açıdan fakir bir gezegen olabilir ama oksijen fakiri değildir… Mars kabuğu yüzde 46,6 oranında oksijen içeriyor ve bu müthiş bir miktar! Bu kadar oksijen nereden geldi derseniz Mars’ın 3,5 milyar yıl önce belki de yüzde 70’ini kaybettiği eski yüzey suyundan, denizlerden ve kuzey okyanusundan geldi.

Mars atmosferini yitirince buharlaşıp yok olan sudan geriye kalan oksijen Mars yüzeyine çöktü. Böylece demiri paslandırdı. Zaten Mars bu yüzden kızıl gezegendir; çünkü kabuğundaki demir tozu tamamen paslanmış bir gezegendir. Kısacası Mars regolitini (orada toprak yok) ısıtarak atmosferdeki oksijen oranını artırmak nispeten kolaydır fakat bu yetmez. Aslında bu bizi ikinci soruna getirir: Azotu nereden bulacaksınız?

Mars atmosferindeki azot oranı yüzde 2,8’dir ama bunu yüzde 78’e çıkarmamız gerekiyor. Neyse ki azotun bir kısmını kayaların arasındaki alüminyuma sıkışmış amonyaktan ve regolit içindeki nitrat tuzlarından elde edebiliriz. Yine de kesin bilgi… Mars’ta atmosferik azotu yüzde 78’e çıkaracak kadar azot elementi yoktur. Mars azot fakiri bir gezegendir. Bir gün Mars toprağında bitki yetiştirmek için yeterli azot bulabiliriz ama atmosfere ekleyecek kadar azot bulamayız. Ayrıca regolitteki azot bize tarımda lazım olacaktır. Bu nedenle azot rezervlerini atmosferi kalınlaştırmakta kullanamayız. Öyleyse eksik azotu nereden getireceğiz?

İlgili yazı: Gücü Kullan!

 

Mars gezegenini Venüs’e emanet ediyoruz

Derler ki erkekler Mars’tan ve kadınlar Venüs’ten gelir. Hem kadınlar ve erkekler genellikle bir araya gelir. Buna benzer bir durum gezegenler için de geçerlidir. Nitekim biz de eksik azotu Venüs’ten getirebiliriz. Venüs Güneş’e ortalama uzaklık olarak bize en yakın gezegendir. Ayrıca kalın atmosferinde bol miktarda azot vardır. Demek ki bize asteroit madenciliği yetmiyor. Mars’ı Dünyalaştırmak için gelecek 200 yılda bir de Venüs madenciliği yapmak gerekiyor. Bu karşın Psyche 16 asteroitinde 10 bin katrilyon dolar değerinde demir var, ancak geleceğin ekonomisini hesaplamak çok zor.

Bunun sebebi ham maddelerinin değerinin bollukla ölçülmesidir. Örneğin bugün o asteroitteki demiri pazara soksak 1 kg demir belki de plastik kadar ucuz olurdu. Asteroitteki demirin piyasa değeri (geleceğin teknolojileriyle ucuz madencilik maliyetini hesaba katarsak) birkaç yüz milyar dolardan fazla etmezdi. Yine de 200 yıl sonraki ekonominin bugünkü kurla yüzlerce katrilyon dolar seviyesine çıkacağını öngörebiliriz. Biz de Mars’ı Dünyalaştırmanın gizli maliyetlerini ve ekonomik çapını gördük.

Oysa bütün bunlar yağ, un, irmik ve şekerden ibaret fakat yetmez… Mars’ı Dünyalaştırmak için bir de helva yapmak lazım. Kısacası atmosferi kalınlaştırmak, hava sıcaklığıyla basıncı artırarak yüzeyde sıvı su akıtmak için başka ne yapmamız gerekiyor? Mars Dünyalaştırma mühendisliği tabii ki:

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Mars gezegenini tarlaya çevirmek

Mars’ta su ve oksijen hiç problem değil. Kraterlerde, toprağın hemen altında ve kutuplarda su buzu var. Hatta çamurlu ve aşırı tuzlu yeraltı suyu da var. İllaki bu suyu kullanacağız. Dahası NASA’nın Azim robotunun Mars’a taşıdığı MOXIE gibi, atmosferdeki karbondioksiti parçalayarak oksijen üretmeyi de başaracağız (Bkz. Mars’ta nasıl oksijen üretiriz?). NASA’nın Kilopower nükleer reaktör tasarımı, SpaceX Yıldız Gemisi’nin metan roketleri, Mars’ta metan üretmeyi sağlayan 1905 model Sabatier kimya reaktörleri ısınma, barınma, yakıt sorunumuzu çözecektir.

Oysa Dünya’dan getirmesi ve Mars’ta yetiştirmesi zor olan bir şey var. Karın tokluğu, yemek meselesi, yani Mars tarlalarındaki Mars ekinleri… Mars’ta yeraltında veya kraterlerin üstünü fanusla kapatarak yer üstünde bitki yetiştirmek mümkündür. Gerçi ilk insanların Mars’a gitmesinin üzerinden en az 30 yıl geçmeden tarla açacağımızı sanmayın. Bu iş çok zordur fakat Mars’ta bitki yetiştirmek için kullanacağımız diğer yöntemlerde de en büyük sorun enerji üretimi olacaktır. Nasıl ki doğal gaza yine zam geldi, Mars binalarındaki sıcaklığın da 20 derecenin üstünde tutulacağını sanmıyorum.

Öyle ya da böyle bizim düşük basınç ve sıcaklıkta büyüyen zorlu ekinlere ihtiyacımız olacak. O beğenmediğiniz GDO (genetiği değiştirilmiş organizmalar, gen mühendisliği) Mars’ta çok işe yarayacak. Bitkilerin yetişmesi için de öncelikle azot, fosfor ve potasyum gerekir. Bunlar Mars regolitinde de var ama Mars “toprağı” diyelim, bitkilerin kök salması için çok serttir. Dahası -50 derece yerine hava sıcaklığını -20 dereceye çıkaracağımız tarlalarda toprağın su tutması da zor olacaktır. Öyle ki 10 hektarlık tarımsal araziyi 20 derece sıcaklıkta ısıtamazsınız. Üstü kapalı krater olsa bile çok enerji ister.

Tarla açma projesi

Bu ilk Marslılar için sorun olmaz ama nüfus on binleri bulunca problem olacaktır. O zaman geniş arazileri cılız Mars güneşi ve ince atmosferde ısıtmanın başka bir yolunu bulmamız lazım. Toprağı ısıtmanın havayı ısıtmaktan daha zor olduğunu tahmin edersiniz. Ne yapacağız öyleyse?

İlgili yazı: Zamanda Yolculuk Etmenin 9 Sıra Dışı Yolu

 

Mars gezegenini evcilleştirmek şart mı?

2019 yılında bilim insanları Mars yüzeyini aerojel denilen sentetik bir malzemeyle kaplamayı önerdiler. Tıpkı epoksi yapar gibi… Aerojel kuş tüyünden hafif, mikro gözenekli bir materyel olup bol miktarda gaz emebilir. Üstelik de ısıyı çok iyi korur, yani toprağın üstüne aerojel sıkarsanız sera etkisine yol açar. Hem toprağın cılız güneşte bile ısınmasını sağlar hem de mikro gözenekleri sayesinde bitkilerin kök salmasına izin verir. Toprakla gaz ve su alışverişi yapmasına imkan tanır. Ayrıca aerojel toprağın hemen üzerindeki karbondioksiti de hapseder. Böylece bu sera gazıyla toprağı güneşte daha iyi ısıtır.

Üstelik –90 derecelik Mars gecelerinde toprağın donmasını önler. Oysa bunun için de atmosferik basıncı arttırmanız gerekir. Yoksa ısınan toprakta eriyen su hemen buharlaşacaktır. Böylece Mars’ı Dünyalaştırmanın 200 yıldan önce mümkün olmayacağını, gerekli teknolojiyle bile bunun 300–500 yıl süreceğini gördük. Ayrıca astarının yüzünden pahalıya geldiğini öğrendik. Peki bütün gezegeni Dünyalaştırmak şart mı? Açık havada şortla dolaşacak kadar ısıtmak şart mı? Bunun yerine Mars’taki yüz binlerce irili ufaklı kraterin üstünü kapatıp bunları tarlalar, şehirler, parklar ve fabrikalara çevirebiliriz. Hem aerojelden hem de fanuslardan yararlanarak seracılıkla çiftçiliği birleştirebiliriz.

Sonsöz

Böylece kraterlerin içindeki tarlaları sadece aerojel ve güneş ışığıyla, biraz da içeriye pompaladığımız atmosferle ısıtırız. Sürekli atmosfer pompalamak da çok enerji gerektireceğinden bize kendi sıcaklık, basınç ve oksijen–karbondioksit dengesini koruyacak özdenetimli zirai sistemler gerekecektir. İşte Mars’ı Dünyalaştırmak yerine yapabileceğimiz en iyi şey budur. Siz de Mars helikopteri Hüner’in nasıl uçtuğuna ve VASIMR roketi ile Mars’a yalnızca 40 günde nasıl gideceğimize şimdi bakabilirsiniz. Neden yeryüzünde adalar ve anakaralar olduğunu görüp Mars’ın kuzey okyanusunu şimdi inceleyebilirsiniz. Hızınızı alamayarak Mars mega tsunamilerine de göz atabilirsiniz. Bilimle ve sağlıcakla kalın.

Uzaydan Kinetik Bombardıman Silahı

¹Fundamental Physical and Resource Requirements for a Martian Magnetic Shield
²How to create an artificial magnetosphere for Mars
³Waterfront on the Martian Planitia: Algorithmic emergent catchments on disordered terrain
⁴Inventory of CO2 available for terraforming Mars
⁵Enabling Martian habitability with silica aerogel via the solid-state greenhouse effect