Dus je wilt Mars koloniseren. We zullen, Mars is nog ver weg, en om een ​​kolonie zo ver van aardse steun te laten functioneren, dingen moeten heel goed worden doordacht. Inclusief hoeveel mensen er nodig zijn om het te laten werken.

Een nieuwe studie stelt het minimum aantal kolonisten vast op 110.

De studie is getiteld 'Minimum aantal kolonisten om te overleven op een andere planeet'. De auteur is Jean-Marc Salotti, een professor aan het Bordeaux Institut National Polytechnique. Zijn paper is gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .

Blijkbaar, er is veel om over na te denken als het gaat om het vestigen van enige vorm van duurzame aanwezigheid op een andere planeet. Hoe gaan mensen zich organiseren? Welke uitrusting zullen ze meenemen? Hoe zullen ze in-situ bronnen extraheren? Wat voor vaardigheden zijn nodig?

Deze vragen zijn al eerder aan de orde geweest, natuurlijk, en in dit rapport Salotti zegt dat "het gebruik van in situ middelen en verschillende sociale organisaties zijn voorgesteld, maar er is nog steeds een slecht begrip van de variabelen van het probleem."

Dit onderzoek richt zich voornamelijk op één vraag:hoeveel mensen zijn er nodig? Salotti schrijft:"Ik laat hier zien dat een wiskundig model kan worden gebruikt om het minimum aantal kolonisten en de manier van leven te bepalen om op een andere planeet te overleven, met Mars als voorbeeld."

Er is veel nagedacht over het koloniseren van Mars. SpaceX zegt dat hun voorgestelde interplanetaire ruimtevaartuig 100 mensen naar Mars zou kunnen vervoeren. Musk heeft gesproken over het bouwen van een vloot van hen, zodat er een constante stroom van middelen naar Mars is. "Echter, "Salotti schrijft, "Dit is een optimistische schatting van het vermogen, de haalbaarheid van herbruikbaarheid blijft onzeker en de kwalificatie van het voertuig voor de landing op Mars en de herlancering vanaf Mars kan erg moeilijk zijn en tientallen jaren duren."

Een soortgelijke dynamiek hangt boven andere delen van de discussie over de Marskolonie. Veel onderzoekers hebben nagedacht over in-situ gebruik van hulpbronnen, bijvoorbeeld. Gassen kunnen uit de atmosfeer worden gehaald, en mineralen uit de bodem. In-situ extractie van hulpbronnen kan organische verbindingen opleveren, ijzer en zelfs glas. Zelfs als we de haalbaarheid van deze ideeën toekennen, "de complexiteit van de implementatie wordt slecht begrepen en het aantal items dat nog elk jaar moet worden verzonden, zou nog steeds een enorme uitdaging vormen, " schrijft Salotti.

Het probleem van een kolonie is verbijsterend complex.

Salotti werkte aan een wiskundig model dat volgens hem een ​​goed uitgangspunt zou kunnen zijn om na te denken over een zichzelf in stand houdende kolonie. Centraal in zijn idee staat wat hij de deelfactor noemt, "wat enige vermindering van de tijdsvereisten per persoon mogelijk maakt als, bijvoorbeeld, de activiteit betreft de constructie van een object dat door meerdere personen kan worden gedeeld."

Het startpunt van de schikking is cruciaal voor de rest van het werk. Welke middelen zullen er zijn? Als er in het begin veel middelen en technologische hulpmiddelen zijn, dat heeft invloed op de rest van de berekeningen. Maar in sommige opzichten, het startpunt is misschien niet zo kritisch, voor twee factoren.

De complexiteit, kosten en haalbaarheid van interplanetair reizen is er één. En de levensduur van de apparatuur waarmee kolonisten beginnen is een andere. Elk apparaat heeft een levensduur.

"Voor de eenvoud, "Salotti schrijft, "Hier wordt aangenomen dat de aanvankelijke hoeveelheid middelen en gereedschappen die vanaf de aarde worden verzonden, eerder beperkt zal zijn, en als gevolg daarvan, zal niet veel invloed hebben op de overleving." het bouwen van een model dat afhankelijk is van gemakkelijke herbevoorrading vanaf de aarde zou niet zo nuttig zijn.

Dus als we aannemen dat de oorspronkelijke staat van de kolonie levensvatbaar is, Salotti gaat verder met twee variabelen die een enorm effect zullen hebben op de overleving:

• De beschikbaarheid van lokale middelen. In principe, dit betekent water, zuurstof en chemische elementen. Die middelen moeten gemakkelijk te exploiteren zijn.
• Productiecapaciteit. Zie het als een lijst van dingen die moeten worden geproduceerd, zoals gereedschap, en als er genoeg van kunnen worden geproduceerd in het juiste tijdsbestek.

Waar Salotti hier naartoe werkt, is een vergelijking. Zaken als beschikbaarheid van hulpbronnen en productiecapaciteit zijn variabelen in die vergelijking.

Maar het idee van Salotti keert altijd terug naar het concept van de 'deelfactor'.

Stel je een geïsoleerd individu voor in een koloniserende situatie op Mars. Ze zouden alle taken zelf moeten uitvoeren. Ze zouden hun eigen systemen moeten bouwen en/of onderhouden om drinkwater, zuurstof, en om stroom op te wekken. Elke dag zou niet genoeg tijd hebben. De last voor één persoon zou enorm zijn.

Maar in een grotere kolonie, hun technologie voor zaken als drinkwater, zuurstof en voor het opwekken van stroom wordt door meer mensen gebruikt. Dat zorgt voor meer vraag, maar het spreidt ook de last. De moeite die het kost om al die systemen te bouwen en te onderhouden, wordt nu over meer mensen verspreid. Dat, in essentie, is de deelfactor van Salotti.

Het wordt beter.

Naarmate het aantal mensen toeneemt, er is ruimte voor meer specialisatie. Stel je een kolonie voor van slechts 10 mensen. Hoeveel van hen zouden het drinkwatersysteem moeten kunnen repareren en onderhouden? Of het zuurstofsysteem? Die systemen mogen niet falen, dus er zou druk zijn voor een groot percentage van die mensen om die systemen te kunnen bedienen en begrijpen.

Salotti schrijft, "If each settler was completely isolated and no sharing was possible, each individual would have to perform all activities and the total time requirement would be obtained by a multiplication by the number of individuals."

But if there are 100 people, how many people need to understand those systems? Not everyone. So that allows others to specialize in something else.

"…a greater number of individuals makes it possible to be more efficient through specialization and to implement other industries, allowing the use of more efficient tools."

Salotti argues that this sharing factor can be calculated and estimated with mathematical functions. Math-interested people can check out that part of the paper for themselves.

There are some constraints and starting points for the sharing factor, natuurlijk. "The sharing factor depends on the needs, the processes, the resources and environmental conditions, which may be different depending on the planet, " Salotti writes.

This leads us to Salotti's description of "survival domains." Salotti outlines five domains that need to be considered in these calculations:

• ecosystem management
• energy production
• industrie
• gebouwen
• human factors/social activities

These are mostly self-explanatory, but human factors refers to things like raising and education children, and some amount of cultural activities like sports, games and perhaps music.

Now Salotti turns to Mars, the primary planet when it comes to this kind of futuristic figuring, and the planet that Salotti addresses in his paper.

Salotti doesn't start from scratch when it comes to Mars. There's already been a lot of scientific thinking into building a sustained human presence on that planet. "The specific utilization of Martian resources for life support, agriculture and industrial production has been studied in different workshops and published in reports and books, " Salotti explains.

Blijkbaar, this is a complex problem, and some assumptions have to be made in order to think about it. For any solution to have merit, those assumptions have to be honest. No place for science fiction here.

The basic assumption Salottti uses is that for whatever reason, the flow of supplies from Earth has been interrupted, and the colony must sustain itself. He borrows a scenario from a contest organized by the Mars Society, where participants were asked to define a realistic scenario for setting Mars.

Basically, Salotti's equation comes down to time. How much time is required for survival vs. how much time is available. For Salotti, the effective number of people required to balance the time equation is 110 on Mars. "It is based on the comparison between the required working time to fulfill all the needs for survival and the working time capacity of the individuals, " he writes in the conclusion.

Naturally, work of this nature makes some assumptions, which are spelled out in the paper. "This is obviously a rough estimate with numerous assumptions and uncertainties, " he writes. But that doesn't diminish its usefulness.

If there's ever going to be a human colony on Mars at some point in the future, then we need to develop working models to guide our thinking and our planning. We have a lot of sci-fi talk and flowery announcements from people with large Twitter followings, but that's not real work. "Voor zover we weten, it is nevertheless the first quantitative assessment of the minimum number of individuals for survival based on engineering constraints, " Salotti says.

"Our method allows simple comparisons, opening the debate for the best strategy for survival and the best place to succeed, " concludeert hij.

Let the debate begin.