Quindi vuoi colonizzare Marte. Bene, Marte è molto lontano, e affinché una colonia funzioni così lontano dal supporto terrestre, le cose devono essere pensate con molta attenzione. Compreso quante persone sono necessarie per farlo funzionare.

Un nuovo studio fissa il numero minimo di coloni a 110.

Lo studio è intitolato "Numero minimo di coloni per la sopravvivenza su un altro pianeta". L'autore è Jean-Marc Salotti, professore al Bordeaux Institut National Polytechnique. Il suo articolo è pubblicato in Rapporti scientifici .

Ovviamente, c'è molto a cui pensare quando si tratta di stabilire qualsiasi tipo di presenza prolungata su un altro pianeta. Come si organizzeranno le persone? Che attrezzatura porteranno? Come estrarranno le risorse in situ? Che tipo di competenze sono necessarie?

Queste domande sono state già affrontate, Certo, e in questo rapporto, Salotti afferma che "sono stati proposti l'uso di risorse in situ e diverse organizzazioni sociali, ma c'è ancora una scarsa comprensione delle variabili del problema".

Questo studio si concentra principalmente su una domanda:quante persone ci vorranno? Scrive Salotti:"Mostro qui che un modello matematico può essere utilizzato per determinare il numero minimo di coloni e il modo di vivere per sopravvivere su un altro pianeta, usando Marte come esempio."

Si è pensato molto alla colonizzazione di Marte. SpaceX afferma che il loro veicolo spaziale interplanetario proposto potrebbe trasportare 100 persone su Marte. Musk ha parlato di costruirne una flotta, in modo che ci sia un flusso costante di risorse su Marte. "Però, "Salotti scrive, "questa è una stima ottimistica della capacità, la fattibilità della riutilizzabilità rimane incerta e la qualificazione del veicolo per l'atterraggio su Marte e il rilancio da Marte potrebbe essere molto difficile e richiedere diversi decenni".

Una dinamica simile aleggia su altre parti della discussione sulla colonia di Marte. Molti ricercatori hanno pensato all'utilizzo delle risorse in situ, ad esempio. I gas potrebbero essere estratti dall'atmosfera, e minerali dal suolo. L'estrazione di risorse in situ potrebbe fornire composti organici, ferro e persino vetro. Anche ammettendo la fattibilità di queste idee, "la complessità dell'implementazione è poco conosciuta e il numero di articoli che rimarrebbero da inviare ogni anno rappresenterebbe ancora una sfida enorme, ", scrive Salotti.

Il problema di una colonia è incredibilmente complesso.

Salotti ha lavorato su un modello matematico che secondo lui potrebbe servire come buon punto di partenza per pensare a una colonia autosufficiente. Al centro della sua idea c'è quello che lui chiama il fattore di condivisione, "che consente una certa riduzione dei requisiti di tempo per individuo se, Per esempio, l'attività riguarda la costruzione di un oggetto che possa essere condiviso da più individui."

Il punto di partenza dell'insediamento è fondamentale per il resto del lavoro. Quali risorse ci saranno? Se all'inizio c'è una grande quantità di risorse e strumenti tecnologici, che influenzerà il resto dei calcoli. Ma in qualche modo, il punto di partenza potrebbe non essere così critico, per due fattori.

La complessità, la spesa e la fattibilità del viaggio interplanetario è una. E la durata dell'attrezzatura con cui iniziano i coloni è un'altra. Ogni pezzo di attrezzatura ha una vita.

"Per amore della semplicità, "Salotti scrive, "si presume qui che la quantità iniziale di risorse e strumenti inviati dalla Terra sarà piuttosto limitata, e di conseguenza, non avrà un grande impatto sulla sopravvivenza." In sostanza, costruire un modello che si basi su un facile rifornimento dalla Terra non sarebbe così utile.

Quindi, ammesso che lo stato iniziale della colonia sia vitale, Salotti passa a due variabili che avranno un enorme effetto sulla sopravvivenza:

• La disponibilità di risorse locali. Fondamentalmente, questo significa acqua, ossigeno ed elementi chimici. Queste risorse devono essere facili da sfruttare.
• Capacità produttiva. Pensalo come un elenco di cose che devono essere prodotte, come strumenti, e se abbastanza di loro possono essere prodotti nel lasso di tempo appropriato.

Quello che Salotti sta lavorando fino a qui è un'equazione. Cose come la disponibilità delle risorse e la capacità di produzione sono variabili in quell'equazione.

Ma l'idea di Salotti torna sempre al concetto di "fattore di condivisione".

Immagina un individuo isolato in una situazione di colonizzazione su Marte. Dovrebbero svolgere tutti i compiti da soli. Avrebbero bisogno di costruire e/o mantenere i propri sistemi per acquisire acqua potabile, ossigeno, e per generare potenza. Non ci sarebbe abbastanza tempo in ogni giorno. L'onere per una singola persona sarebbe enorme.

Ma in una colonia più grande, la loro tecnologia per cose come ottenere acqua potabile, ossigeno e per generare energia viene utilizzato da più persone. Che crea più domanda, ma distribuisce anche il fardello. Lo sforzo necessario per costruire e mantenere tutti questi sistemi è ora distribuito tra più persone. Quella, in sostanza, è il fattore di condivisione di Salotti.

Migliora.

All'aumentare del numero delle persone, c'è spazio per una maggiore specializzazione. Immagina una colonia di sole 10 persone. Quanti di loro dovrebbero essere in grado di riparare e mantenere il sistema dell'acqua potabile? O il sistema dell'ossigeno? Questi sistemi non possono fallire, quindi ci sarebbe pressione affinché una grande percentuale di quelle persone sia in grado di utilizzare e comprendere quei sistemi.

Salotti scrive, "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, Certo. "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
• produzione di energia
• industria
• edifici
• 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.

Ovviamente, 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.

Fondamentalmente, 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.

Naturalmente, 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. "To our knowledge, 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, " conclude.

Let the debate begin.