Marsin mahdollinen tulevaisuuden talous — vuoden 2023 skenaario

Unelma ulottuvilla

SpaceX:n (SPCX ) Starshipin kehitystyö on lisännyt kiinnostusta Mars-lentoihin. Tässä vuoden 2023 tulevaisuuspohdinnassa tarkastellaan mahdollisen Mars-asutuksen taloutta.

Miehitetty laskeutuminen ja omavarainen asutus edellyttävät silti monien teknisten ja taloudellisten ongelmien ratkaisemista.

NASA kehittää Artemis-ohjelmaa ja sen kansainvälisiä kumppanuuksia Kuuhun palaamista varten. Kiinalla on erillinen kuututkimusohjelma; myös Intia, Venäjä ja eurooppalaiset toimijat ovat esittäneet avaruusasemahankkeita.

Elon Musk on ilmaissut tavoitteekseen tehdä ihmisistä monella planeetalla elävän lajin. Tavoite ei kuitenkaan vielä ratkaise Marsissa asumisen käytännön edellytyksiä.

Jos ensimmäinen miehitetty laskeutuminen toteutuu, pitkäaikainen asutus tarvitsee rahoituksen sekä jatkuvaan ylläpitoon että kehittämiseen. Taloudellinen omavaraisuus olisi vaikea saavuttaa.

Ajatusta on käsitelty tieteiskirjallisuudessa, esimerkiksi Kim Stanley Robinsonin Mars-trilogiassa, jonka ensimmäinen osa julkaistiin vuonna 1992. Tämä artikkeli tarkastelee noin kolme vuosikymmentä myöhemmin mahdollisia kehityskulkuja uuden tekniikan ja Mars-tiedon valossa.

Lähde: Unsplash

Kustannukset

Mars-asutuksen perustaminen sekä ihmisten ja tavaroiden jatkuva kuljetus olisivat kalliita. Pitkällä aikavälillä rahoittajat haluaisivat todennäköisesti nähdä, että asutus pystyy kattamaan yhä suuremman osan kustannuksistaan.

Kuljetus

Kuljetus on yksi merkittävistä kustannuksista ja miehitettyjen Mars-lentojen esteistä.

Pelkkä kuljetushinnan aleneminen ei silti ratkaisisi esimerkiksi säteilyn, elossapidon ja turvallisen laskeutumisen ongelmia.

Vuoden 2023 skenaariossa Starshipin kiertoratalennon kustannukseksi arvioitiin 1–5 miljoonaa dollaria laukaisua kohti. Tämä oli tavoite tai oletus, ei toteutunut vakiintunut hinta. Samoin noin 150 tonnin hyötykuorma oli suunnitteluarvo. Mars-lento vaatisi lisäksi esimerkiksi kiertoradalla tapahtuvaa polttoainesiirtoa ja useita tukilentoja.

Artikkelin havainnollistava Mars-kuljetusoletus oli 100 000 dollaria tonnilta tai enemmän. Maapallon lentorahdille se käytti vertailuarvona 3 000–7 000 dollaria tonnilta. Merirahdin historialliseksi vertailuksi mainittiin noin 2,5 dollaria tonnilta 1 000 mailin eli noin 1 600 kilometrin matkalla. Nämä ovat eri reittien ja matkapituuksien suuntaa antavia lukuja, eivät keskenään suoraan vertailukelpoisia hintoja.

Näistä oletuksista ei voida johtaa yleistä 100–100 000-kertaista hintaeroa: kuljetusmuotojen matkat, yksiköt ja palvelut eroavat toisistaan.

Korkeat kuljetuskustannukset kannustaisivat tuottamaan mahdollisimman suuren osan tarvittavista tavaroista paikallisesti. Tuonti voisi painottua vaikeasti valmistettaviin tai erityisen arvokkaisiin tuotteisiin.

Kauppa saattaisi muistuttaa arvotavaroiden ja harvinaisten mausteiden kauppaa ennen nykyistä globalisaatiota.

Selviytyminen

Toinen suuri kustannus olisi elossa pysyminen. Maa tarjoaa luonnostaan hengitysilmaa, nestemäistä vettä, säteilysuojaa ja viljelymaata. Marsissa niiden vastineet pitäisi tuottaa tai rakentaa.

Asutuksen olisi hankittava perustarpeensa mahdollisimman tehokkaasti paikallisesti. Suuret kuljetuskustannukset suosisivat ihmisten, arvokkaiden koneiden ja vaikeasti valmistettavien osien kuljettamista tavallisten massatuotteiden sijaan.

Tarkastellaan siis ruokaa, vettä, suojaa ja lämpöä.

Perusteet

Ruoka

Ruokaa voidaan kasvattaa hydroponisesti tai aeroponisesti, mutta pitkäaikainen Mars-tuotanto vaatisi luotettavan paineistetun ympäristön, valoa, energiaa, ravinteita ja veden kierrätystä. Kustannuksia ei vielä tunneta. Kasvit voisivat myös tukea asukkaiden psyykkistä hyvinvointia; mahdollisten tuotantoeläinten tarpeet lisäisivät järjestelmän vaatimuksia.

Lähde: Unsplash

Vesi

Marsin vesivaroista on saatu lisää tietoa. Esimerkiksi vuoden 2021 tutkimus arvioi, että suuri osa muinaisesta vedestä voi olla sitoutunut kuoren mineraaleihin. Tämä ei tarkoita helposti käytettävää nestemäistä vettä. Jään tai mineraaleihin sitoutuneen veden paikantaminen, talteenotto ja puhdistaminen vaatisivat energiaa ja laitteita.

Suojat

Marsilta puuttuu Maan kaltainen maailmanlaajuinen magneettikenttä, ja sen ilmakehä on ohut. Säteilysuojaksi tutkitaan esimerkiksi paikallisella aineksella peitettyjä rakennuksia, 3D-tulostusta ja maanalaisia tiloja. Lisätietoa on tässä Marsin säteilyä ja ihmiselämää käsittelevässä tutkimuksessa.

Lähde: Autodesk

Artikkelin kirjoittaja pohti tunneleita yhtenä asutusvaihtoehtona ja yhdisti ajatuksen Muskin kiinnostukseen Boring Companya kohtaan. Tämä on tulkinta, ei vahvistettu Mars-asutussuunnitelma. Asuntojen rakentamiskustannuksia ja kestävyyttä ei vielä tunneta. Sähkömoottorit sopivat Mars-ajoneuvoihin, mutta ne eivät ole ainoa fysikaalisesti mahdollinen käyttövoima: esimerkiksi polttokenno tai mukana kuljetettavaa hapetinta käyttävä järjestelmä olisi eri asia kuin palaminen Marsin ilmassa.

Lämpö

Marsin keskilämpötila on noin −63 °C. Ydinvoima voisi tuottaa sähköä ja lämpöä. Vuonna 2023 Rolls-Royce kehitti avaruuskäyttöön mikroreaktoria ja tavoitteli sen lähetysvalmiutta Kuuhun vuodeksi 2029 (RRU.DE ). Kyse oli kehitystavoitteesta, ei toimivasta kuureaktorista tai varmistetusta toimituksesta. Hukkalämpöä voitaisiin hyödyntää asuintiloissa.

Lähde: Rolls Royce

Tuulivoimaa on tutkittu mahdollisena täydentävänä energialähteenä. Marsin ohut ilma vähentää samalla tuulen tehotiheyttä, joten suuri tuulennopeus ei yksin takaa suurta energiantuottoa. Tuotanto riippuisi paikasta, vuodenajasta ja turbiinista.

Marsin keskimääräinen auringonsäteily sen etäisyydellä Auringosta on noin 43 % Maan vastaavasta arvosta. Aurinkovoiman suunnittelussa olisi huomioitava myös pöly ja vuodenaikaisuus. Avaruudesta siirrettävä aurinkoenergia on yksi spekulatiivinen vaihtoehto.

Rahan ansaitseminen

Pitkällä aikavälillä asutuksen olisi rahoitettava tuontinsa esimerkiksi viennillä, omaisuustuloilla tai ulkopuolisilla tulonsiirroilla. Kaiken kulutuksen ei tarvitse perustua samana vuonna tuotettuun samanarvoiseen tavaravientiin.

Aluksi Maan julkinen ja yksityinen rahoitus olisivat todennäköisesti tärkeitä. Rahoituksen jatkuvuus riippuisi myös poliittisesta tuesta ja saavutetuista tuloksista.

Joidenkin tuotteiden tuontia voitaisiin tarvita pitkään: esimerkiksi mikrosirujen, erikoiskoneiden, lääkkeiden ja tieteellisten laitteiden.

Millä tuloilla asutus voisi maksaa nämä tuotteet ja niiden kuljetuksen?

Tutkimus

Tutkimus voisi olla ensimmäisiä muita kuin välitöntä selviytymistä palvelevia työaloja. Maan tutkimuslaitokset voisivat rahoittaa Marsin pinnalla tehtävää työtä samaan tapaan kuin Etelämantereella, mutta komennukset olisivat huomattavasti pidempiä.

Geologia, tähtitiede ja ihmisen avaruusfysiologia voisivat hyötyä tutkimuksesta. Merkit muinaisesta elämästä lisäisivät kiinnostusta, ja mahdollinen nykyinen elämä herättäisi myös biologista ja lääkekehityksen tutkimusta. Tällaisesta löydöstä ei kuitenkaan ole vahvistettua näyttöä, ja näytteiden käsittely vaatisi planeettasuojelua.

Turismi

Matkailu voisi kehittyä kaupalliseksi toiminnaksi, jos turvallinen matkustaminen ja kohtuullisen mukava oleskelu joskus muuttuvat rutiiniksi.

Vuonna 2023 Virgin Galactic (SPCE ) (SPCE) ja Jeff Bezosin Blue Origin kehittivät ja toteuttivat avaruusturismia suborbitaalisilla lennoilla. Ne eivät olleet matkailijoiden kiertoratalentoja.

Kiertorata- ja suborbitaaliset lennot voivat tarjota painottomuutta ja näkymiä Maahan, mutta niiden kesto ja lentoradat eroavat toisistaan.

Valles Marineris: noin 4 000 km pitkä, enimmillään noin 200 km leveä ja noin 7 km syvä kanjonijärjestelmä. Marsin noin 38 %:n pintapainovoima tarjoaisi erilaiset liikkumisolosuhteet, mutta retkeily vaatisi painepukua, säteilysuojaa ja huolellista turvallisuussuunnittelua.

Lähde: Wikipedia

Olympus Mons: suuri kilpitulivuori, jonka huippu on noin 22 km Marsin vertailutason yläpuolella ja läpimitta noin 600 km. Huippu ei ulotu avaruuteen; sen korkeudella on yhä ohutta Marsin ilmakehää.

Lähde: Wikipedia

Vuorta ympäröi useiden kilometrien korkuinen reunajyrkänne, jota artikkelissa kuvattiin paikoin noin 7 km korkeaksi. Vertailuna artikkeli käytti historiallista Everest-retkikunnan kustannusväliä 30 000–200 000 dollaria. Mars-kiipeily voisi kiinnostaa hyvin varakkaita matkailijoita, mutta 1–5 miljoonan dollarin matkahinta 1–5 henkilölle oli pelkkä skenaario, ei hinnoiteltu palvelu tai osoitettu kustannusarvio.

Lisäksi Marsissa ovat Tharsis Montesin kolme suurta tulivuorta.

Lentäminen: Marsin painovoima on noin 38 % Maan vastaavasta, mutta ilmakehän erittäin pieni tiheys vaikeuttaa nosteen tuottamista. Ingenuity osoitti moottoroidun lennon mahdolliseksi, mutta zeppeliinit, liitokoneet tai matkustajakoneet vaatisivat erityissuunnittelua. Matkailulennot ovat tulevaisuuden mahdollisuus, eivät helppo seuraus pienemmästä painovoimasta.

Luksuslomakohteet: risteilyalukset sekä Dubain ja Las Vegasin lomakeskukset osoittavat, että asiakkaat maksavat hallituista ympäristöistä ja erikoisista kokemuksista. Mars-lomakeskus olisi kuitenkin paljon riippuvaisempi elossapitojärjestelmistä ja ulkopuolisesta huollosta. Erityinen sijainti ja maisemat voisivat houkutella matkailijoita.

Kerskailuoikeudet ja eksklusiivisuus

Avaruusmatkan harvinaisuus ja arvovalta voisivat olla merkittäviä myyntivaltteja. Varakkaat asiakkaat saattavat maksaa kokemuksesta, johon vain harvalla on pääsy.

Rajallisia matkapaikkoja voitaisiin myydä esimerkiksi huutokaupoilla tai yrityssponsoroinnilla. Tämä voisi rahoittaa asutusta, jos kysyntää ja toimiva kuljetuspalvelu syntyisivät.

Myös kansallinen arvovalta voisi kannustaa suurvaltoja rahoittamaan omaa läsnäoloaan.

Kansainvälinen kilpailu voisi siten vauhdittaa Kuu- ja Mars-hankkeita Yhdysvaltojen, Kiinan ja niiden kumppanien pyrkiessä säilyttämään asemansa avaruustutkimuksessa.

Kustannusten laskiessa ja uutuudenviehätyksen vähentyessä tämä peruste voisi heikentyä. Alkuvaiheessa se saattaisi kuitenkin auttaa rahoittamaan pysyvämpiä yhteisöjä.

Harvinaiset materiaalit

Marsin geologia voi sisältää hyödyllisiä mineraaliesiintymiä. Helposti ja kannattavasti louhittavia kulta-, timantti- tai platinaesiintymiä ei kuitenkaan ole osoitettu. Myös ainutlaatuisten jalokivien kaupallinen arvo on tässä skenaariossa oletus.

Artikkelin historiallisella esimerkkihinnalla 28 000 dollaria kilolta platina vastaisi 28 miljoonaa dollaria tonnilta. Pelkkä metallin hinta ei todista kannattavuutta: louhinta, jalostus, paluukuljetus ja markkinavaikutukset maksaisivat, eikä paluualuksen vapaa kapasiteetti olisi ilmaista.

Jos taloudellisesti hyödynnettäviä esiintymiä löytyisi, ne voisivat tukea asutusta. Kalifornian kultaryntäys on tässä vertaus, ei näyttö saman kehityksen toteutumisesta Marsissa.

Keräilyesineet, kuten ensimmäinen Maahan palautettu Mars-kivi, voisivat kiinnostaa ostajia. Näytteiden myynti riippuisi kuitenkin omistuksesta, säännöistä ja tutkimustarpeista.

Korkean arvon teollisuudet

Erittäin arvokkaat tuotteet voisivat kestää suuret kuljetuskustannukset. Mikrosirut ovat yksi ajatuskoe, jos niitä pystyttäisiin joskus valmistamaan Marsissa kilpailukykyisesti.

Marsin 38 %:n painovoiman teollisia etuja ei vielä tunneta. Sen sijaan eräiden optisten kuitujen laatua on tutkittu parannettavaksi mikropainovoimassa. Näitä kuituja valmistetaan myös Maassa, eikä Marsin osittainen painovoima vastaa kiertoradan mikropainovoimaa.

Marsilla voisi siis olla vielä tuntemattomia teollisia tai bioteknologisia etuja, mutta niitä ei ole osoitettu kannattaviksi tuotantomalleiksi.

Tutkijoihin ja insinööreihin painottuva yhteisö voisi synnyttää uusia innovaatioita. Singapore ja Piilaakso ovat vertauksia osaamisen taloudelliseen arvoon, eivät suoria malleja Marsin olosuhteille.

Etätyö

Maan ja Marsin välisen viestin yhdensuuntainen kulkuaika on planeettojen sijainnista riippuen noin 3–22 minuuttia. Tavallinen reaaliaikainen Zoom-keskustelu ei siten toimisi, mutta viiveen sietävä tutkimus, kirjoittaminen, suunnittelu ja muu tietotyö voisivat olla mahdollisia.

Sähköpostilla ja tiedostoilla tehtävä työ sopisi tähän paremmin kuin jatkuvaa vuorovaikutusta vaativa työ. Myös yhteyskatkot ja tiedonsiirtokapasiteetti olisi huomioitava.

Digitaaliset palvelut ja tutkimuksesta syntyvät patentit tai rojaltit voisivat tuoda tuloja ilman tavaran fyysistä kuljetusta. Niiden kilpailukyky riippuisi silti osaamisesta, yhteyksistä ja Marsissa asumisen kustannuksista.

Muut tulonlähteet

Myös monet pienemmät alat voisivat tuottaa tuloja Mars-asutukselle.

Alhaisen painovoiman urheilulajit

Koripallo, baseball, vapaaottelu, amerikkalainen jalkapallo ja rugby muuttuisivat noin 38 %:n painovoimassa. Ympäristö voisi synnyttää uusia urheilulajeja ja kiinnostusta niiden seuraamiseen.

Eläkkeelle siirtyminen ja kuntoutuskodit

Pienempi painovoima voisi muuttaa joidenkin sairauksien oireita tai liikkumisen kuormitusta, mutta sen pitkäaikaisia vaikutuksia Marsissa ei tunneta. Avaruuslentojen tunnettuja riskejä ovat luu-, lihas- ja verenkiertoelimistön muutokset. Marsin hyötyä eläkeläisille tai sydänpotilaille ei ole osoitettu. Hoito- tai eläkeasutus on siksi spekulatiivinen ajatus.

Elokuvatuotanto

Avaruudessa kuvattavat elokuvat voisivat tarjota uusia elämyksiä. Kiertorata-asemien painottomuus poikkeaa Marsin osittaisesta painovoimasta, mutta molemmat ympäristöt voisivat kiinnostaa tuotantoja, jos kustannukset sallivat.

Tankkaus- ja korjauskeskus

Jos ihmisten toiminta laajenisi asteroidivyöhykkeelle tai Jupiterin ja Saturnuksen kuille, Mars voisi ehkä toimia logistiikkakeskuksena. Kaasujättiläisten aineiden hyödyntäminen fuusiopolttoaineena olisi erittäin vaativa tulevaisuuden hanke, ei osoitettu rajaton ja käyttövalmis energialähde.

Kuva: Planet Volumes — Unsplash

Terraformointi

Terraformointi tarkoittaa planeetan muuttamista Maata muistuttavaksi lämpötilaltaan, ilmakehältään ja elinympäristöiltään. Elämän levittämistä voitaisiin pitää lahjoituksia houkuttelevana tavoitteena, mutta tämä on eettinen kannanotto, ei yleisesti hyväksytty velvollisuus.

Koko Marsin muuttaminen asuttavaksi ei onnistu nykytekniikalla. Käytettävissä oleva hiilidioksidi ei yksin riittäisi luomaan Maan kaltaista lämmintä ja hengitettävää ilmakehää. Mahdollinen paikallinen elämä ja planeettasuojelu olisi myös huomioitava.

Myös odotukset tulevasta viljelymaasta tai kiinteistöjen arvosta voisivat houkutella rahoitusta. Mars-maan omistusoikeuksia tai arvonnousua ei kuitenkaan voi pitää varmistettuina.

Lähde: Deviantart

Elämä ja kulttuuri Marsilla

Pitkällä aikavälillä suurin osa asukkaista voisi työskennellä paikallisessa taloudessa: kasvattaa ruokaa, tuottaa energiaa ja valmistaa tavaroita muille asukkaille.

Monimutkaiset tuotteet saattaisivat pitkään vaatia tuontia. Artikkelin skenaariossa automaatio voisi siksi olla vähäisempää kuin Maassa, jos paikallinen työ olisi halvempaa kuin kehittyneiden sirujen ja robottien tuonti. Toisaalta työntekijöiden elossapidon kustannus voisi suosia automaatiota.

Paikallisen sähkötekniikan ja peruselektroniikan kehittäminen voisi vähentää tuontiriippuvuutta, vaikka tuotannon pieni mittakaava rajoittaisi tehokkuutta.

Säästeliäisyys, korjattavuus ja luottamus tieteeseen voisivat korostua yhteisössä, jonka selviytyminen riippuu tekniikasta.

Maanalaiset tai vahvasti suojatut asuinympäristöt voisivat synnyttää kulttuurin, jossa ulkona oleskelu on harvinaista ja huolellisesti suunniteltua.

Yksi kehityssuunta olisi Marsin pinnan ja mahdollisten elämän merkkien säilyttäminen mahdollisimman koskemattomina.

Toinen olisi voimakas teollistuminen, jossa kupolipuutarhat ja raskas teollisuus vuorottelisivat. Ei kuitenkaan tiedetä, onko Mars täysin eloton, joten ekologisten vaikutusten puuttumista ei voi olettaa.

Mahdollinen Marsin yhteiskunta voisi kehittyä monella tavalla, teknis-ekologisesta ihanteesta teolliseen ympäristöön. Sen toteutuminen ja historiallinen merkitys ovat avoimia tulevaisuudenkysymyksiä.