To je temelj znanstvene fantastike i nešto o čemu su mnogi ljudi maštali u jednom ili drugom trenutku: ideja o slanju svemirskih brodova s kolonistima i presađivanju sjemena čovječanstva među zvijezde. Između otkrivanja novih svjetova, postajanja međuzvjezdanom vrstom i možda čak pronalaženja izvanzemaljskih civilizacija, san o širenju izvan Sunčevog sustava ne može uskoro postati stvarnost!
Desetljećima su znanstvenici razmišljali kako bi čovječanstvo jednog dana moglo postići ovaj uzvišeni cilj. A raspon koncepata do kojih su došli ima puno prednosti i nedostataka. Ove prednosti i nedostatke su istaknute nedavna studija autora Martina Braddocka, člana Astronomsko društvo Mansfield i Sutton , član Kraljevsko biološko društvo , i član Kraljevsko astronomsko društvo .
Studija pod nazivom “ Koncepti za putovanja u duboki svemir: od warp pogona i hibernacije do svjetskih brodova i kriogenike “, nedavno se pojavio u znanstvenom časopisuTrenutni trendovi u biomedicinskom inženjerstvu i bioznanostima(publikacija Juniper Journals). Kao što Braddock ukazuje u svojoj studiji, pitanje kako bi ljudska bića mogla istraživati susjedne zvjezdane sustave postalo je relevantnije posljednjih godina zahvaljujući otkrićima egzoplaneta.
Popis nekih od nedavno otkrivenih potencijalno nastanjivih egzoplaneta. Zasluge: hpcf.upr.edu
Kao što smo pregledali u prethodnom članku, “ Koliko dugo bi trebalo putovati do najbliže zvijezde? “, postoje brojni predloženi i teoretski načini putovanja između našeg Sunčevog sustava i drugih zvijezda u galaksiji. Međutim, osim uključene tehnologije i vremena koje bi to zahtijevalo, postoje i biološke i psihološke implikacije za ljudske posade koje bi se prethodno trebale uzeti u obzir.
A zahvaljujući načinu na koji se posljednjih godina obnovio interes javnosti za istraživanje svemira, analiza troškova i koristi svih mogućih metoda postaje sve potrebnija. Kao što je dr. Braddock rekao za Universe Today putem e-pošte:
“Međuzvjezdana putovanja postala su relevantnija zbog zajedničkih napora da se u svim svemirskim agencijama pronađu načini za održavanje zdravlja ljudi u 'kratkim' (2-3 godine) svemirskim putovanjima. S obzirom da su misije na Mars razumno na vidiku, smrt Stephena Hawkinga naglašava jedno od njegovih brojnih uvjerenja da bismo trebali kolonizirati duboki svemir i odlučnost Elona Muska da svede na najmanju moguću mjeru otpada na svemirska putovanja, zajedno s ponovno rođenim vizijama pribora koji se 'pričvrsti' na ISS ( Bigelow proširivi modul ) dočarava neke maštovite koncepte.”
Sve u svemu, dr. Braddock u svojoj studiji razmatra pet osnovnih sredstava za postavljanje misija s posadom na druge zvjezdane sustave. To uključuje super-luminalno (aka/FTL) putovanje, režime hibernacije ili staze, zanemarivo starenje (aka. anti-aging) inženjering, svjetske brodove sposobne podržati više generacija putnika (aka. generacijski brodovi) i tehnologije kiogenog zamrzavanja.
Umjetnički koncept letjelice koja koristi Alcubierre Warp Drive. Zasluge: NASA
Za FTL putovanja, prednosti su očite, i iako je u ovom trenutku ostalo potpuno teoretski, postoje koncepti koji se danas istražuju. Značajan FTL koncept – poznat kao Alcubierre Warp Drive – trenutno istražuje više organizacija, što uključuje Zaklada Number Zero i Laboratorij za naprednu fiziku pogona: Eagleworks (APPL:E) u NASA-inom svemirskom centru Johnson.
Ukratko, ova metoda svemirskog putovanja uključuje rastezanje tkiva prostor-vremena u valu koji bi (u teoriji) uzrokovao sužavanje prostora ispred broda i širenje prostora iza njega. Brod bi se tada vozio ovom regijom, poznatom kao 'warp balon', kroz svemir. Budući da se brod ne kreće unutar mjehura, već se nosi kako se sama regija kreće, konvencionalni relativistički učinci kao što je dilatacija vremena ne bi se primjenjivali.
Kao što dr. Brannock ukazuje, prednosti takvog pogonskog sustava uključuju mogućnost postizanja 'prividnog' FTL putovanja bez kršenja zakona relativnosti. Osim toga, brod koji putuje u warp mjehuriću ne bi morao brinuti o sudaru sa svemirskim krhotinama, a ne bi bilo gornje granice za maksimalnu moguću brzinu. Nažalost, nedostaci ovog načina putovanja jednako su očiti.
To uključuje činjenicu da trenutno ne postoje poznate metode za stvaranje warp mjehurića u području prostora koje ga već ne sadrži. Osim toga, za stvaranje ovog efekta bile bi potrebne iznimno visoke energije, a ne postoji poznat način da brod izađe iz warp balona nakon što uđe. Ukratko, FTL je za sada čisto teoretski koncept i nema naznaka da će u bliskoj budućnosti prijeći s teorije na praksu.
“Prva [strategija] je FTL putovanja, ali druge strategije prihvaćaju da su FTL putovanja vrlo teoretska i da je jedna opcija produžiti ljudski život ili sudjelovati u višegeneracijskim putovanjima”, rekao je dr. Braddock. 'Potonje bi se moglo postići u budućnosti, s obzirom na spremnost da se dizajnira dovoljno velika letjelica i razvoj pogonske tehnologije za postizanje 0,1 x c.'
Drugim riječima, najvjerojatniji koncepti za međuzvjezdano putovanje svemirom vjerojatno neće postići brzine veće od deset posto brzine svjetlosti-oko 29,979,245,8 m/s (~107,925,285 km/h; 67,061,663 mph). Ovo je još uvijek avrloveliki red s obzirom da je najbrža misija do sada bila Helios 2 misija, koja je postigla maksimalnu brzinu od preko 66 000 m/s (240 000 km/h; 150 000 mph). Ipak, ovo pruža realističniji okvir za rad.
Gdje hibernacije i zastoja pukovnije, prednosti (i nedostaci) su neposrednije. Za početak, tehnologija je ostvariva i opsežno je proučavana u kraćim vremenskim razmacima i za ljude i za životinje. U potonjem slučaju, prirodni ciklusi hibernacije pružaju najuvjerljiviji dokaz da hibernacija može trajati mjesecima bez incidenata.
Nedostaci se, međutim, svode na sve nepoznanice. Na primjer, postoje vjerojatni rizici od atrofije tkiva koja je rezultat duljeg vremena provedenog u mikrogravitacijskom okruženju. To bi se moglo ublažiti umjetnom gravitacijom ili drugim sredstvima (kao što je elektrostimulacija mišića), ali potrebno je značajno kliničko istraživanje prije nego što se to pokuša. To otvara čitav niz etičkih pitanja, budući da bi takvi testovi predstavljali vlastiti rizik.
Strategije za projektirano zanemarivo starenje (SENS) su još jedan put, koji ljudima nudi potencijal da se suprotstave učincima dugotrajnih svemirskih letova preokrenuvši proces starenja. Osim što osigurava da će ista generacija koja se ukrcala na brod biti ta koja će stići do odredišta, ova tehnika također ima potencijal potaknuti istraživanje terapije matičnim stanicama ovdje na Zemlji.
Međutim, u kontekstu dugotrajnih svemirskih letova, višestruki tretmani (ili kontinuirani tijekom procesa putovanja) vjerojatno bi bili potrebni za postizanje potpunog pomlađivanja. Prethodno bi također bila potrebna znatna količina istraživanja kako bi se testirao proces i pozabavili pojedinačnim komponentama starenja, što opet dovodi do brojnih etičkih pitanja.
Zatim tu su svjetski brodovi (aka. generacijski brodovi), gdje bi se koristile samostalne i samoodržive letjelice dovoljno velike da primi nekoliko generacija svemirskih putnika. Ovi bi se brodovi oslanjali na konvencionalni pogon i stoga bi trebali stoljećima (ili tisućljećima) da stignu do drugog zvjezdanog sustava. Neposredne prednosti ovog koncepta su da bi ispunio dva glavna cilja istraživanja svemira, a to bi bilo održavanje ljudske kolonije u svemiru i dopuštanje putovanja do potencijalno nastanjivog egzoplaneta.
Osim toga, generacijski brod bi se oslanjao na koncepte pogona koji su trenutno izvedivi, a posada od tisuća ljudi povećala bi šanse za uspješnu kolonizaciju drugog planeta. Naravno, troškovi izgradnje i održavanja tako velikih svemirskih brodova bili bi previsoki. Tu su i moralni i etički izazovi slanja ljudske posade u duboki svemir na tako duga vremenska razdoblja.
Na primjer, postoji li ikakvo jamstvo da posada neće poludjeti i poubijati jedni druge? I na kraju, tu je činjenica da bi se u međuvremenu na Zemlji razvijali noviji, napredniji brodovi. To znači da bi brži brod, koji bi kasnije krenuo sa Zemlje, mogao prestići brod generacije prije nego što stigne do drugog zvjezdanog sustava. Zašto trošiti toliko na brod kada je vjerojatno da će zastarjeti prije nego što stigne na odredište?
Koncept višegeneracijskog broda koji je dizajnirao TU Delft Starship Team (DSTART), uz podršku ESA-e. Zasluge i autorska prava: Nils Faber i Angelo Vermeulen
Na kraju, tu je kriogenika, koncept koji je opsežno istražen u posljednjih nekoliko desetljeća kao moguće sredstvo za produljenje života i svemirska putovanja. Na mnogo načina, ovaj koncept je proširenje tehnologije hibernacije, ali ima koristi od brojnih nedavnih napretka. Neposredna prednost ove metode je da ona uzima u obzir sva trenutna ograničenja koja nameću tehnologija i relativistički svemir.
Uglavnom, nije važno je li FTL (ili brzine veće od 0,10c) moguće ili koliko dugo će putovanje trajati budući da će posada spavati i savršeno očuvana za vrijeme trajanja. Povrh toga, već znamo da tehnologija funkcionira, što je pokazano nedavnim napretkom gdje su tkiva organa, pa čak i cijeli organizmi, zagrijavana i vitrificirana nakon kriogenog zamrzavanja.
Međutim, rizici su također veći nego kod hibernacije. Na primjer, dugoročni učinci kriogenog zamrzavanja na fiziologiju i središnji živčani sustav životinja i ljudi višeg reda još nisu poznati. To znači da će biti potrebna opsežna testiranja i ispitivanja na ljudima prije nego što se to ikada pokuša, što ponovno postavlja niz etičkih izazova.
Na kraju, puno je nepoznanica povezanih s bilo kojim i svim mogućim metodama međuzvjezdanog putovanja. Slično tome, potrebno je mnogo više istraživanja i razvoja prije nego što možemo sa sigurnošću reći koji je od njih najizvediviji. U međuvremenu, dr. Braddock priznaje da je mnogo vjerojatnije da će bilo koja međuzvjezdana putovanja uključivati robotske istraživače koji koriste tehnologiju teleprisutnosti kako bi nam pokazali druge svjetove - iako oni nemaju istu privlačnost.
Projekt Starshot, inicijativa koju sponzorira Zaklada Breakthrough, zamišljen je kao prvo međuzvjezdano putovanje čovječanstva. Zasluge: breakthroughinitiatives.org
'Gotovo sigurno, a ovo se vraća na rani koncept von Neumannovih replikacijskih sondi (minus replikacija!)', rekao je. “Cube Sats ili slično mogli bi postići ovaj cilj, ali vjerojatno neće uključiti javnu maštu niti približno koliko ljudska putovanja u svemir. Vjerujem da je Sir Martin Rees predložio koncept poluljudskog uređaja s umjetnom inteligencijom… također daleko.”
Trenutno postoji samo jedna predložena misija za slanje međuzvjezdane letjelice u obližnji zvjezdani sustav. Ovo bi bilo Proboj Starshot , prijedlog za slanje nanocrafta s laserskim jedrima u Alpha Centauri za samo 20 godina. Nakon što je ubrzan do 4,4704,000 m/s (160,934,400 km/h; 100 milijuna mph) 20% brzine svjetlosti, ova letjelica bi proletjela Alpha Centauri i također bi mogla prenositi kućne slike Sljedeći b .
Osim toga, sve misije koje uključuju odlazak u vanjski Sunčev sustav sastoje se od robotskih orbitera i sondi, a sve predložene misije s posadom usmjerene su na slanje astronauta natrag na Mjesec i na Mars. Ipak, čovječanstvo je tek počelo s istraživanjem svemira i svakako moramo završiti istraživanje našeg Sunčevog sustava prije nego što možemo razmišljati o istraživanju izvan njega.
Na kraju, bit će potrebno puno vremena i strpljenja prije nego što krenemo krenuti dalje od Kuiperovog pojasa i Oortovog oblaka da vidimo što je tamo vani.
Daljnje čitanje: ResearchGate
