Colonização espacial
Colonização espacial é a hipotética habitação permanente, autônoma e sustentada de seres humanos em outros locais que não o planeta Terra. É um dos principais temas da ficção científica, assim como o objetivo a longo prazo de vários programas espaciais, como a NASA e a ESA.
A construção de colônias no espaço irá exigir pessoas, alimentos, materiais de construção, energia, transporte, comunicação, sistemas de suporte de vida, gravidade simulada (com a utilização de dispositivos rotatórios) e proteção contra radiação. Colônias precisarão ser construídas com essas necessidades em mente.
Materiais
Colônias na Lua ou em Marte poderão utilizar materiais locais, embora a Lua seja pobre em materiais voláteis, como hidrogênio, carbono e nitrogênio, possui uma grande quantidade de oxigênio, silício e metais como ferro, alumínio e titânio. Como o transporte de materiais da Terra para a Lua seria muito dispendioso, materiais de construção deveriam vir da própria Lua ou de asteróides em órbita da Terra. Os satélites de Marte, Fobos e Deimos, também seriam fontes rentáveis de material, uma vez que sua baixa gravidade permitiria facilidade de transporte e, sendo corpos celestes mortos, não possuem uma biosfera que possa ser danificada. Outros asteróides, como os que circundam Júpiter, são provavelmente ricos em água e materiais voláteis.
Energia
A energia solar é abundante em órbita, sendo comumente utilizada para energizar satélites artificiais. Uma vez que não existe noite no espaço, nem nuvens ou atmosfera para bloquear sua emissão, essa energia é também muito confiável. A energia solar disponível, em watts por metro quadrado, a qualquer distância, d, a partir do Sol, pode ser calculada pela fórmula matemática E=1 366/d2, onde d é medido em unidades astronômicas. Nas condições desprovidas de gravidade encontradas no espaço, a luz do sol pode ser utilizada diretamente, com o uso de grandes painéis solares feito de material metálico leve capaz de gerar milhares de graus Celsius de calor sem custo algum. A luz direta também pode incidir sobre cultivos de plantas para estimular a fotossíntese.
Transporte
O acesso à órbita terrestre é um fator limitante para os projetos espaciais. Atualmente, o custo para se lançar um foguete em órbita é proibitivo - US$ 5 mil a US$ 30 mil por quilo de material transportado da superfície da Terra até a órbita geoestacionária. Se a colonização espacial for pretendida, veículos de lançamento melhores e mais baratos precisarão ser desenvolvidos, assim como alguma forma de evitar o dano ecológico causado à atmosfera pelo lançamento de milhares (ou milhões) de veículos necessários à colonização espacial. A NASA e outras agências possuem projetos de pesquisa voltados ao desenvolvimento de tais naves. Também existem propostas para a construção de projetos de larga escala, como um elevador espacial ou um acelerador de massas.
Comunicação
Comparada a outras necessidades, a comunicação é um fator relativamente simples para colônias espaciais. Comunicação com a Lua ou colônias orbitais a partir da superfície terrestre podem ocorrer em tempo real. Comunicação com colônias em Marte ou Vênus sofreriam atrasos devido à distância entre os planetas, atrasos que seriam entre 7 e 44 minutos dependendo da posição dos planetas em relação à Terra. Embora os atrasos não sejam consideráveis, seriam o suficiente para tornar a comunicação em tempo real impraticável. Outros sistemas, como e-mail ou correio de voz, poderiam ser utilizados normalmente.
Suporte de vida
Colonizadores espaciais precisariam de ar, água, alimentos, gravidade e temperaturas compatíveis para implementar a colonização. Isso poderia ser obtido através de pequenos sistemas ecológicos fechados que fossem capazes de reciclar esses recursos sem o risco de escassez. Na Terra, o sistema de suporte de vida dos submarinos nuclerares é o mais próximo de um sistema de reciclagem de recursos vitais em um ambiente fechado, e sua tecnologia básica poderia ser adaptada para operações espaciais. Entretanto, os submarinos tipicamente dispensam gás carbônico, reciclando apenas oxigênio. Um projeto mais atrativo de suporte de vida seria a Biosfera 2, localizado no estado do Arizona, nos Estados Unidos. O projeto demonstrou que um pequeno ambiente fechado pode sustentar um grupo de oito pessoas por pelo menos um ano, com a utilização de plantas recicladoras de atmosfera e geradoras de alimento.
Proteção contra radiação
Raios cósmicos e tempestades solares emitem doses letais de radiação no espaço. A vida na Terra é protegida da radiação pelo Cinturão de Van Allen, mas acima do cinturão essa proteção termina. Para proteger a vida, as colônias deverão ser cercadas por material suficiente para absorver ou refletir a radiação. Algo entre 5 e 10 toneladas de material por metro quadrado seriam o bastante. Esse material poderia ser obtido de forma simples e barata reaproveitando o lixo gerado pelo processamento de mineração de asteróides.
A localização de um futuro assentamento é um ponto de discussão entre os entusiastas da colonização espacial. A localização de um assentamento poderia ser em:
Locações planetárias
Entusiastas da colonização planetária indicam os seguintes planetas como locações potenciais: Marte é um tópico frequente de discussão. A maior parte de sua superfície é muito similar aos desertos terrestres, o planeta pode possuir vastas reservas de água, e possui carbono sob a forma de dióxido de carbono suspenso na atmosfera. Marte, provavelmente, passou por processos geológicos e hidrológicos similares aos experimentados pela Terra e deve conter minérios valiosos, embora isso seja discutível. Já existem equipamentos capazes de extrair recursos naturais do solo e atmosfera marcianos. Existe um forte interesse científico em colonizar Marte devido à possibilidade de que a vida já tenha existido em algum ponto da história marciana, e que talvez ainda exista em algumas partes do planeta.
Locações em satélites naturais
Devido à sua proximidade e relativa familiaridade, a Lua é um tema frequente de discussão como alvo para uma futura colonização. Apresenta os benefícios de ser muito próxima da Terra e ter uma baixa velocidade de escape, permitindo que bens e serviços sejam transitados facilmente. A maior desvantagem em colonizar a Lua é sua escassez em materiais voláteis necessários à vida, como hidrogênio e carbono. Depósitos de água congelada devem existir em crateras polares e poderiam servir como fontes desses materiais. Uma solução alternativa seria trazer hidrogênio da Terra e combiná-lo com oxigênio extraído das rochas lunares. A baixa gravidade na superfície da Lua também é uma preocupação. É desconhecido se gravidade tão baixa (1/6 da terrestre) seria viável para habitação humana de longo prazo.
Colônias de espaço profundo
Locações de espaço profundo, ou seja, sem corpos planetários ou lunares próximos, obrigatoriamente necessitariam de uma habitação espacial, na prática, uma estação espacial que seria habitada permanentemente, ao contrário das atuais. Tais habitações seriam literais "cidades" no espaço, onde pessoas pudessem viver, trabalhar e constituir família. Muitas proposições de engenharia já foram feitas sobre como construir tais habitações, variando largamente em seu grau de realismo. Uma habitação espacial também serviria como campo de testes para a construção de uma nave de gerações, verificando a viabilidade de se ter centenas (ou milhares) de pessoas vivendo permanentemente no espaço. Tal habitação poderia ser isolada do resto da humanidade por um século, mas perto o suficiente da Terra caso auxílio se faça necessário.
