Ingineria la scară astronomică sau ingineria astronomică, adică ingineria care implică operațiuni cu corpuri astronomice întregi (planete, stele etc.), este o temă cunoscută în science fiction, precum și o chestiune de cercetare științifică recentă și inginerie exploratorie.

Scara Kardashev este o metodă de măsurare a nivelului de progres tehnologic al unei civilizații pe baza cantității de energie pe care o poate folosi. Măsura a fost propusă de astronomul sovietic Nikolai Kardashev în 1964.

Scala are trei categorii desemnate. Acestea sunt primele 3 din 6 părți ale scalei Kardashev.

O civilizație de tip I, numită și civilizație planetară, poate folosi și stoca toată energia disponibilă pe planeta sa. În această fază civilizația poate realiza o Sferă Dyson pentru a folosi întreaga energie a stelei mamă. O sferă Dyson este o megastructură ipotetică descrisă în 1960 de fizicianul și matematicianul britanic-american omonim Freeman Dyson, într-un scurt articol publicat în revista Science și intitulat Search for Artificial Stellar Sources of Infrared Radiation. Această structură de astroinginerie constă dintr-o sferă de materie, artificială și goală, situată în jurul unei stele și concepută pentru a capta aproape toată energia pentru uz industrial. Dyson mai numește această structură „biosferă artificială”.

Sferele ipotetice imaginate de Dyson ar fi situate în ecosferele, sau zonele continuu locuibile ale galaxiei. În cadrul unui sistem solar, structura ar fi situată la o distanță de aproximativ o unitate astronomică (UA) de steaua sa , sau aproximativ la o distanță similară cu cea a orbitei Pământului care este și cea favorabilă stării lichide a apei.

O civilizație de tip II, numită și civilizație stelară, poate folosi și controla energia la scara sistemului său planetar.
O civilizație de tip III, numită și civilizație galactică, poate controla energia la scara întregii sale galaxii gazdă.

Freeman John Dyson este un fizician anglo-american care este cunoscut pentru munca sa speculativă asupra civilizațiilor extraterestre. Ca om de știință imaginativ, el a propus că o civilizație tehnologică foarte avansată ar înconjura complet steaua gazdă cu o înveliș uriaș pentru a capta 100% din energia radiantă utilă. Această „cochilie Dyson”, ar avea un grup gigantic de planetoide artificiale („norul Dyson”) cu miliarde de miliarde de locuitori care ar folosi energia captată de cochilia Dyson. De asemenea, a făcut speculația că o cochilie Dyson privită din alte galaxii ar avea o lumină deosebită, nenaturală. El sugerează astronomilor să caute astfel de stele colorate, care ar trebui să semnifice viață avansată, inteligentă.

Celelalte 3 părți ale scalei au fost stabilite în de 1973, Carl Sagan care a remarcat că diferențele dintre fiecare tip enunțat de Kardachev sunt prea mari și nu permit modelarea cât mai fină evoluției civilizațiilor. În consecință, Sagan propune o clasificare mai rafinată, bazată tot pe tipurile de Kardachev dar integrând etape intermediare.

În lucrarea sa Physics of the Future (2011), fizicianul american Michio Kaku examinează condițiile pentru ca umanitatea să tindă către o civilizație planetară de tip I. Această convergență se bazează în principal pe economia cunoașterii. Kaku folosește scara Kardachev, dar o extinde adăugând o etapă suplimentară: o civilizație de tip IV ar fi capabilă să atragă energia de care are nevoie din radiațiile extragalactice.

Terraformarea unei planete, a unui satelit sau a altui corp ceresc este procesul ipotetic de modificare deliberată a atmosferei, temperaturii, topografiei suprafeței sau ecologiei pentru a fi asemănătoare cu biosfera Pământului, pentru a face planeta respectivă locuibilă de către oameni. Termenul este uneori folosit mai general ca sinonim pentru ingineria planetară, deși unii consideră că această utilizare mai generală este o greșeală, deoarece ingineria planetară presupune modificarea proprietăților globale ale unei planete nu doar creearea unor condiții asemănătoare celor de pe Terra incluzând ecopoieza ( introducerea unui ecosistem într-un mediu lipsit de viață).

Ingineria planetară este aplicarea tehnologiei cu scopul de a modifica proprietățile generale ale unei planete. Scopul acestui proces teoretic este, în general, de a face alte lumi propice vieții. Ingineria planetară este în mare parte science-fiction în acest moment, cu excepția faptului că unele aspecte ale schimbărilor climatice de pe Pământ sunt dovada că oamenii pot provoca schimbări la scară globală.

Geoingineria este aplicarea tehnicilor de inginerie planetară pe Pământ. Propunerile recente se referă în principal la metode de combatere a încălzirii globale, fie prin eliminarea dioxidului de carbon din atmosferă, fie prin gestionarea radiației solare (de exemplu, folosind oglinzi în spațiu) pentru a compensa efectele încălzirii datorate schimbărilor climatice. Nu trebuie confundat cu geoingineria subsolului (minelor).

Terraformarea este o temă clasică științifico-fantastică prezentată pentru prima dată de William Olaf Stapledon,(n.10 mai 1886 –d. 6 septembrie 1950) poet și filozof englez cunoscut pentru romanele sale științifico-fantastice. El descrie pentru prima dată acest proces într-un roman din 1930, Last and First Men (Ultimii și primii oameni), o cronică despre aventura umanității pentru următoarele două miliarde de ani. În această perioadă, nu mai puțin de optsprezece specii umane diferite se vor dezvolta și vor dispărea pe rând și oferă, de asemenea, o descriere a ingineriei genetice și a terraformării. În zilele noastre este o temă clasică a hard science-fiction.

Romanul său Star Maker conține prima descriere cunoscută a ceea ce se numește acum Sferă Dyson.

Jack Williamson este considerat autorul inventării și popularizării termenului „terraformare”. În iulie 1942, sub pseudonimul Will Stewart, Williamson a publicat o nuvelă intitulată Collision Orbit în revista Astounding Science-Fiction. Seria a fost publicată ulterior ca două romane, Seetee Shock (1949) și Seetee Ship (1951). Geograful american Richard Cathcart a făcut eforturi pentru recunoașterea formală a verbului „a terraforma” care a fost inclus pentru prima dată în ediția a patra a Shorter Oxford English Dictionary în 1993.

Criteriile pentru capacitatea planetelor de a fi terraformate pot fi împărțite în trei categorii principale: planetă locuibilă (planetă ca Terra), cea mai potrivită pentru colonizare; planetă biologic comparabilă, adică o planeta într-o stare similară cu cea a Pământului cu miliarde de ani în urmă; planetă ușor terraformabilă cu costuri minime deoarece are unele caracteristici apropiate celor necesare.

Principalele condiții pentru ca o planetă să poată suporta un proces de terraformare sunt:

1.Accelerația în cădere liberă pe suprafața planetei ( accelerația gravitațională). Gravitația unei planete trebuie să fie suficientă pentru a menține o atmosferă cu o compoziție gazoasă adecvată și a umidității. Planetele prea mici în dimensiune și, prin urmare, ca masă, sunt total inutilizabile, deoarece va exista o scurgere rapida a atmosferei în spațiu. În plus, un anumit grad de atracție este necesară pentru existența normală a organismelor vii de pe planetă, reproducerea lor și dezvoltarea lor durabilă. Gravitația prea mare poate face, de asemenea, planeta improprie terraformării din cauza imposibilității de a trăi confortabil pe suprafața ei.

2.Cantitatea de energie solară primită. Pentru a efectua lucrările privind terraformarea planetelor, o cantitate suficientă de energie solară este necesară ca să încălzească suprafața și atmosfera planetei. În primul rând, iluminarea planetei de soare (precum și orice altă stea mamă) trebuie să fie suficientă pentru a încălzi atmosfera planetei , cel puțin până când un efect de seră artificial este realizat pentru a menține temperaturi de suprafață suficiente pentru prezența stabilă a apei în starea lichidă. Lumina este, de asemenea, necesară pentru punerea în aplicare a reproducerii energiei folosind convertoare foto- sau termice și pentru punerea în aplicare a sarcinilor de terraformare.

3.Disponibilitatea apei. Cantitatea de apă necesară pentru a menține populația planetei cu plante și animale este una dintre condițiile obligatorii pentru colonizare și terraformare.

4. Suprafața stabilă ( fără erupții vulcanice, cutremure mari, maree puternice, etc.)

5. Existența unui câmp magnetic. În absența unui câmp magnetic, vântul solar interacționează activ cu atmosfera înaltă. În acest caz, moleculele de apă sunt împărțite în hidrogen și o grupare hidroxil OH. Hidrogenul părăsește planeta, care va fi complet lipsită de apă. Un mecanism similar funcționează pe Venus.

6. Amenințarea asteroizilor. Planeta să nu fie amenințată de o centură de asteroizi prea apropiată care să ducă la coliziuni frecvente cu asteroizi. Vor trebui create mijloace de „reglementare a mișcării asteroizilor”, ceea ce va necesita un nivel tehnologic suficient de ridicat.

Întrucât subiectul este actual, cercetările s-au extins la alte posibilități, inclusiv terraformarea biologică, paraterraformarea și modificarea oamenilor pentru a se potrivi mai bine mediilor planetelor și sateliților. În ciuda acestui fapt, întrebările rămân în continuare în domenii legate de etică, logistică, economie, politică și metodologia de modificare a mediului unei lumi extraterestre, prezentând probleme la implementarea conceptului.