İnsanlığın Dünya dışında yaşamını sürdürebilmesi için çok uzun soluklu bir uğraş gereklidir. Bunlardan en önemlisi olan ve ilk adım denebilecek olanı, Uluslararası Uzay İstasyonu'nun kurulması ve orada yapılmakta olan çeşitli deneylerdir. Bu çalışmalarla elde edilen deneyim, insanlığın önce Güneş Sistemi içinde diğer gezegenlere yerleşmesi, daha sonra ise yıldızlar arası yolculuğa çıkarak başka yıldızların etrafında bulunan yaşama elverişli gezegenlere yerleşmesi için kullanılacaktır.
Uzay kolonisi olarak tanımlanabilecek tasarımlar, yörüngede dolanan, içinde yaşama elverişli büyük bir hacim barındıran, yüzlerce hatta milyonlarca insanın yanında hayvanların, bitkilerin ve tek hücreli canlıların da birlikte yaşayabildiği yapılardır. Böyle bir yerde yaşamanın bir çok olumlu yönü vardır. Böyle bir yapı, tek bir asteroidten elde edilebilecek malzemeyle yapılabilir.
1969'da Ay yüzeyine ilk insan ayak bastığından beri, uzayda yapılabileceklerle ilgili en kapsamlı deneyimler kazanılmaya başlamıştır. Bu tür yapılar tasarlanırken, fizik, matematik, uzay bilimleri, çevre bilimleri, biyoloji gibi bir çok farklı konuda ortak çalışmalar gereklidir. Ay macerasından bir kaç yıl sonra Princeton Üniversitesi Fizik Bölümü'nden Fizikçi Gerard O'Neill'le birlikte bir kaç kişi, yörüngeye inşa edilecek büyük bir uzay kolonisinin bilim ve mühendislik açısından yapılabilir olduğunu göstermişlerdir. O'Neill Silindiri olarak adlandırılan bu yapı tasarımı, 32 km uzunlukta dönen iki silindirden oluşmaktadır. Silindirlerdeki dev pencereler günışığı sağlamaktadır. Toplam alanı 1300 km kare kadardır ve bir kaç milyon insanı barındırabilmektedir. Bu çalışmada asteroidler ya da Ay madenlerinin gerekli malzemeyi sağlamak üzere kullanılabileceği, enerjinin aydınlatmanın dışında yine Güneş'ten sağlanabileceği ve o zamanki teknolojinin bunu yapmaya yeterli düzeyde olduğu belirtilmiştir.
İlk uzay kolonisi tasarımı, 20. yüzyılın başlarında Avusturya-Macaristan roket öncülerinden Herman Potocnik (Herman Noordung olarak da bilinir) tarafından yapılmıştır. 1928 yılında yayınlanan "Uzay Yolculuklarının Sorunları" adlı kitabında, halka biçiminde, 30 m çapında ve dönerek yapay yerçekimi sağlayan bir uzay istasyonu tanımlamıştır. Üzerinde bulunan büyük parabolik bir ayna yardımıyla Güneş ışınlarını su boruları üzerinde toplayarak suyu ısıtan ve böylelikle buhar enerjisi sağlayan bir sistem önermiştir. Daha sonra 1970'lerden itibaren bu konuda daha ayrıntılı ve günün teknolojisine daha uygun tasarımlar yapılmaya başlanmıştır.
Günümüzde bu konuda yapılan çalışmalardan en kapsamlı olanı, Dünya çevresinde ya da yakınında yörüngede inşa edilebilecek bir yerleşim uydusu yapımı ile ilgilidir. "Gökyüzüne Yerleşmek" olarak tanımlayabileceğimiz bu çalışma ile ilgili NASA uzun yıllardır çeşitli işlemler yapmaktadır. Hatta böyle bir yerleşim birimi için tasarım yarışmaları bile yapılmaktadır. 1994 yılından bu yana NASA her yıl, 18 yaş grubu öğrencilere yönelik tasarım yarışması düzenleyerek ödül vermektedir.
Böyle yapıların Ay ya da Mars gibi diğer gezegenlere kurulması yerine yörüngeye oturtulmasının iyi yönleri vardır. Bu gökcisimlerinde doğacak çocukların kemik gelişimi, bu cisimlerin çekimlerinin Dünya'ya göre düşük olması nedeniyle yeterli düzeyde olmayacaktır. Bu insanlar Dünya'ya gittiklerinde, yerçekimi nedeniyle zorluk yaşayacaklardır. Oysa ki uzay koloni yapıları, yeryüzündeki çekime benzer yapay yerçekimi oluşturulacak biçimde bir eksen etrafında döndürülebilir.
Böyle yapılar inşa etmenin temelinde bir çok farklı neden vardır. En temel neden, böyle bir şeyin yapılmasının, yapılmamasından daha iyi olduğudur. Diğer nedenler, insanlığın gelişimine katkıda bulunması, yeryüzünde yapılamayacak bir çok işlemin buralarda yapılabilmesi, yeni bilgiler öğrenilmesi ve bilimsel gelişmeye ve teknolojiye katkılar sağlanması, en önemlisi de çok uzak gelecekte insanlığın varlığını sürdürebilmesi için atılması gereken başlangıç adımlarından biri olması gösterilebilir.
Ek olarak bunu yapmak için gerekli her şey Güneş Sistemi içinde bulunmaktadır. Örneğin en büyük asteroid olan Ceres, yeryüzündeki yaşam alanlarının 100 katından daha fazla alan sağlayabilecek bir uzay koloni yapısı kurabilmek için yeterli miktarda malzeme sağlayabilecek büyüklüktedir. Güneş Sistemi içinde onbinlerce asteroid bulunduğu düşünülürse, kullanılabilecek maden ve malzeme için hiç bir sıkıntı olmadığı kolaylıkla anlaşılabilir. Ayrıca böyle kolonilerde elde edilen kullanılabilecek enerji miktarı, Dünya'nın şu anki toplam enerji gereksiniminin 2 milyar katından fazla olabilir. Daha fazlası, bu tür koloni yapıları, uzay turizmi, uzay Güneş enerjisi, uzay malzemeleri gibi bir çok konuda ek kazanç sağlayabilecek özellikte olacaklardır.
Bugün iletişim için kullanılmakta olan bir çok sayıda kilitli yörüngelerde bulunan uyduların fikir babası olan Arthur C. Clarke, bu konuda üç aşamadan söz etmiştir. İlk aşama, bunun yapılamayacağıdır. 1945 yılında kilitli yörünge ile ilgili düşüncelerini açıklarken, o zamanki teknoloji ile bu ilk aşama idi, yani yapılamazdı. İkinci aşama, yapılabilir olması ama bunu yapmaya değer olmamasıdır. Üçüncü aşama ise, bunu yapmanın çok iyi bir düşünce olması ve yapılmasının gerekliliğidir ki bugün bu aşamadayız. İlk aşamayı 1970 yılında geçmiş durumdayız. Sonraki bir kaç on yılda ikinci aşamadaydık. Şu anda ise artık üçüncü aşamanın başlangıcındayız. Gelecek on yılda bu konudaki gelişmeleri görebileceğiz.
