Sen o cestovaní do inej hviezdy a vysadení semienka ľudstva na vzdialenej planéte ... Nie je prehnané tvrdiť, že uchvátil predstavivosť ľudí po celé storočia. S príchodom modernej astronómie a kozmického veku boli dokonca predložené vedecké návrhy, ako by sa to dalo urobiť. Avšak život v relativistickom vesmíre samozrejme predstavuje veľa výziev, pre ktoré neexistujú jednoduché riešenia.
Jednou z týchto výziev je, že jedna z najväčších má čo do činenia s množstvom energie potrebnej na to, aby sa ľudia dostali do inej hviezdy v rámci ich vlastných životov. Preto niektorí zástancovia medzihviezdneho cestovania odporúčajú vysielať kozmické lode, ktoré sú v podstate miniaturizované svety a ktoré môžu ubytovať cestujúcich po stáročia alebo dlhšie. Tieto „generačné lode“ (tiež známe ako svetové lode alebo medzihviezdne ark) sú kozmické lode, ktoré sú skonštruované pre vesmír skutočne diaľkový náklad.
Logika za generačnou loďou je jednoduchá: ak nemôžete cestovať dostatočne rýchlo a dostať sa k inému hviezdnemu systému v priebehu jediného života, postavte loď dostatočne veľkú, aby uniesla všetko, čo by ste potrebovali pre dlhú plavbu. Znamenalo by to zaistenie toho, aby loď mala spoľahlivý pohonný systém, ktorý dokáže zabezpečiť stabilný ťah počas zrýchľovania a spomaľovania, a potrebné vybavenie na zabezpečenie niekoľkých generácií ľudí.
Okrem toho by loď musela byť schopná zabezpečiť, aby jej posádky mali jedlo, vodu a priedušný vzduch - dosť na to, aby vydržali celé storočia alebo dokonca tisícročia. So všetkou pravdepodobnosťou by to znamenalo vytvorenie mikroklímy s uzavretým systémom vo vnútri lode, ktorá by bola doplnená cyklom vody, cyklom uhlíka a cyklom dusíka. Umožní sa tým pestovanie potravín a kontinuálna recyklácia vody a vzduchu.
Oslovenie najbližších hviezd
Najbližšou hviezdou našej slnečnej sústavy je Proxima Centauri, hviezda hlavnej sekvencie typu M (červený trpaslík) vzdialená približne 4,24 svetelných rokov. Táto hviezda je súčasťou trojitého hviezdneho systému, ktorý obsahuje systém Alpha Centauri, binárny súbor pozostávajúci z hlavnej sekvencie Slnka podobnej hviezdy (žltý trpaslík typu G) a hviezdy hlavnej sekvencie K (oranžový trpaslík).
Okrem toho, že je Proxima Centauri najbližším našim hviezdnym systémom, je tiež domovom najbližšej exoplanety k Zemi - Proxima b. Táto pozemská (aka. Skalnatá) planéta - ktorej objav oznámil v roku 2016 Európske južné observatórium (ESO) - má približne rovnakú veľkosť ako Zem (1,3 zemských hmôt) a obežné dráhy v obvodovej obývateľnej zóne svojej hviezdy.
Ďalší najbližší exoplanet, ktorý obieha v HZ svojej hviezdy, je Ross 128b, exoplaneta veľkosti Zeme, ktorá obieha okolo červeného trpaslíka vo vzdialenosti asi 11 svetelných rokov. Ďalšou najbližšou hviezdou podobnou Slnku je Tau Ceti, ktorá je vzdialená necelých 12 svetelných rokov a má jedného potenciálne obývateľného kandidáta (Tau Ceti e). V skutočnosti je v 50 svetelných rokoch Zeme 16 exoplanet, ktoré by mohli podporovať život.
Ale ako sme skúmali v predchádzajúcom článku, cestovanie k najbližšej hviezde by trvalo veľmi dlho a vyžadovalo by si obrovské množstvo energie. Pri použití konvenčných prostriedkov pohonu by to mohlo trvať medzi 19 000 a 81 000 rokmi. Použitím navrhovaných metód, ktoré boli testované, ale ešte neboli vybudované (napríklad jadrové rakety), sa cestovný čas skráti na približne 1 000 rokov.
Navrhujú sa metódy, ktoré sú schopné dosiahnuť najbližšie hviezdy v priebehu jediného života, napríklad pohon s usmernenou energiou - napríklad prielomová hviezda. Pre tento koncept by sa ľahká plachta a kozmická loď v mierke mohli zrýchliť na 20% rýchlosti svetla (0,2 C), takže cesta do Alpha Centauri za pouhých 20 rokov. Všetky návrhy Starshot a podobné návrhy sú však nezrozumiteľnými pojmami.
Okrem toho sú jediným možným spôsobom odoslania ľudí do iného hviezdneho systému buď technicky uskutočniteľné (ale nerozvinuté) alebo úplne teoretické (napríklad Alcubierre Warp Drive). S ohľadom na to mnoho vedcov vypracovalo návrhy, ktoré by opustili rýchlosť a namiesto toho sa zamerali na ubytovanie posádok počas dlhej plavby.
Príklady v beletrii
Zdá sa, že najskorší zaznamenaný príklad bol vo svojom románe autor a autor science fiction John Munro's Výlet na Venuši (1897). V nej spomína, ako sa môže ľudstvo jedného dňa stať medzihviezdnym druhom:
„Keď je loď dostatočne veľká na to, aby obsahovala životné potreby, mohla by sa pre Mliečnu cestu rozbehnúť vybraná skupina dámy a páni, a ak by všetko šlo rovno, ich potomkovia by tam dorazili v priebehu niekoľkých miliónov rokov. "
Tento koncept bol podrobnejšie opísaný v románe sci-fi z roku 1933 Keď sa svet zrazí, ktorý bol spoluautorom Philip Wylie a Edwin Balmer. V tomto príbehu sa Zem chystá zničiť nepoctivými planétami prechádzajúcimi cez slnečnú sústavu. To núti skupinu astronómov vytvoriť obrovskú loď s posádkou 50 spolu so zvieratami a vybavením na novú planétu.
Robert A. Heinlein v jednom zo svojich prvých románov skúmal aj fyzické, psychologické a sociálne účinky generačnej lode, Siroty z neba, Príbeh bol pôvodne publikovaný ako dva samostatné romány v roku 1941, ale bol znovu vydaný ako jediný román v roku 1963. Loď v tomto príbehu je známa ako predvoj, generačná loď, ktorá je neustále vznášaná vo vesmíre po vzbure, ktorá viedla k smrti všetkých pilotov.
Generácie neskôr, potomkovia zabudli na účel a povahu lode a veria, že je to celý ich vesmír. Prevažná časť posádky stále žije vo valci, ale samostatná skupina „mutantov“ (čo znamená, že sú mutantmi alebo mutantmi) žije v horných palubách, kde je gravitácia nižšia a vystavenie žiareniu spôsobilo fyzické zmeny.
Arthur C. Clarke Rendezvous s Rámou (1973) je pravdepodobne najznámejším príkladom generačnej lode v sci-fi. Na rozdiel od iných fiktívnych riešení tohto pojmu bola loď v tomto príbehu mimozemského pôvodu! Tento masívny vesmírny valec, známy ako Ráma, je izolovaným svetom, ktorý prenáša „Ramanov“ z jednej strany galaxie na druhú.
Príbeh sa otvára, keď je poslaná posádka zo Zeme, aby sa stretla s loďou a preskúmala vnútro. Vo vnútri nachádzajú štruktúry usporiadané ako mestá, dopravná infraštruktúra, more, ktoré sa tiahne okolo centra, a vodorovné priekopy, ktoré fungujú ako okná. Keď sa loď priblíži k Slnku, zaplavia sa ľahké záplavy a strojové zariadenie začne ožiť.
Ľudskí astronauti nakoniec dospeli k záveru, že budovy sú v skutočnosti továrňami a že námorné more je chemická polievka, ktorá sa použije na vytvorenie „Ramans“, keď sa dostane na miesto určenia. V konečnom dôsledku je však naša slnečná sústava len medzičasom na ich ceste a to je to, ako Ramans osiata galaxiu svojimi druhmi.
V Alastair Reynold's Chasm City (2001) - čo je jeho časť Odhalenie priestoru séria - veľká časť príbehu sa koná na palube série veľkých medzihviezdnych kozmických lodí. Tieto lode cestujú do systému 61 Cygni, binárneho hviezdneho systému pozostávajúceho z dvoch oranžových trpaslíkov typu K, aby kolonizovali svet, ktorý je v celej sérii známy ako Sky's Edge.
Tieto lode sú opísané ako valcové a spoliehajú sa na pohon antihmoty, aby mohli cestovať relativistickou rýchlosťou. Tieto lode okrem komplimentu kryogénne zamrznutých cestujúcich udržiavajú posádku aj v bdelom stave a majú k dispozícii všetky potrebné vybavenie a vybavenie, aby ich mohli baviť. Patria k nim osobné miestnosti, bordúry, lekárske zátoky a rekreačné strediská.
V roku 2002 vydala známa autorka sci-fi Ursula K. LeGuin svoj vlastný pohľad na účinky medzigeneračného vesmírneho cestovania s názvom Paradise Lost, Nastavenie pre tento príbeh je objav, loď, ktorá už celé generácie cestuje vesmírom. Keď tí, ktorí si pamätajú Zem, začínajú odumierať, začínajú sa mladšie generácie cítiť, že je pre nich hmatateľnejšia loď ako samotná tradícia ich starého domovského sveta alebo cieľ.
Nakoniec sa objaví nové náboženstvo zvané „blaženosť“, ktoré učí, že objav („Kozmická loď neba“ pre veriacich) je v skutočnosti určená skôr na večnosť ako na inú planétu. Toto náboženstvo sa prijíma na zdesenie staršej generácie, ktorá sa obáva, že sa jej deti po príchode už nikdy nebudú chcieť opustiť. Tento príbeh bol adaptovaný do opery aj v roku 2012.
Román z roku 2011 Leviathan Wakes James S. A. Corey (a následné splátky v rozloha séria) predstavuje generačnú loď s názvom „Nauvoo“. Toto plavidlo stavia skupina Mormonov, aby mohli cestovať do inej hviezdnej sústavy a kolonizovať tam. Nauvoo je popisovaný ako masívny, valcový tvar a otáča sa, aby generoval jeho posádke umelú gravitáciu.
V Kim Stanley Robin zornička (2015) sa väčšina príbehu odohráva na palube rovnomennej medzihviezdnej lode. Robinson popisuje loď, ktorá používa dva otočné torie na simuláciu gravitácie, zatiaľ čo ľudia žijú v sérii prostredí analogických k Zemi. Ich konečným cieľom je Tau Ceti, hviezda podobná Slnku, ktorá sa nachádza 12 svetelných rokov od Zeme, kde majú v úmysle kolonizovať exomoon, ktorý obieha okolo Tau Ceti e.
Loď je opísaná ako loď triedy Orion, ktorá používa riadený výbuch termonukleárnych zariadení na generovanie pohonu, spolu s elektromagnetickým poľom používaným na jej vypustenie zo slnečnej sústavy. V podpisovom štýle Robinsonovej sa veľká pozornosť venuje aj tomu, ako si kolonisti udržiavajú na palube opatrnú rovnováhu a psychologickým účinkom multigeneračného cestovania.
Návrhy
Vedci a inžinieri predložili od začiatku 20. storočia viacero návrhov. Mnohé z týchto návrhov boli predložené vo forme štúdií, zatiaľ čo iné boli popularizované v sci-fi románoch. Najskorším známym príkladom bola esej z roku 1918 „The Ultimate Migration“ od priekopníka rakiet Roberta H. Goddarda (pre ktorého je pomenované Goddardovo vesmírne letové stredisko NASA).
Posádka strávila stáročnú cestu pozastavenou animáciou, pričom pilot sa v určitých intervaloch prebúdzal, aby vykonával opravy a údržbu trate. Ako napísal:
„Pilot by mal byť prebudený alebo animovaný v intervaloch, asi 10 000 rokov, aby prešiel k najbližším hviezdam, a 1 000 000 rokov, pre veľké vzdialenosti alebo pre iné hviezdne systémy. Aby sa to dosiahlo, mali by sa používať hodiny ovládané zmenou hmotnosti (radšej ako pomocou elektrických nábojov, ktoré spôsobujú príliš rýchle účinky) žiariacej látky… Toto prebudenie by bolo samozrejme nevyhnutné na riadenie prístroja, keby sa to skončilo. “
Tiež si predstavil, že atómová energia by sa mohla použiť ako zdroj energie; ale v opačnom prípade by stačila kombinácia vodíka a kyslíka, ako aj slnečnej energie. Na základe svojich výpočtov Goddard odhadol, že by to stačilo na to, aby sa loď dostala na rýchlosti 4,8 až 16 km / s (3 až 10 km / s), čo predstavuje rýchlosť až 17 280 km / h až 57 600 km / h (10 737). až 36 000 mph) alebo 0,000016% až 0,00005% rýchlosť svetla.
Konstantin E. Tsiolkovsky, „otec astronautickej teórie“, sa vo svojej eseji „Budúcnosť Zeme a ľudstva“ (1928) zaoberal aj myšlienkou viacgeneračnej vesmírnej lode. Tsiolkovsky opísal vesmírnu kolóniu („Noemovu archu“), ktorá by bola sebestačná a kde boli posádky držané v bdelom stave, kým sa nedostali na miesto určenia o tisíce rokov neskôr.
Ďalší skorý opis generačnej lode je v eseji z roku 1929 „Svet, mäso a diabol“ J. D. Bernala (vynálezca „Bernal Sphere“). V tejto vplyvnej eseji Bernal písal o ľudskej evolúcii a jej budúcnosti vo vesmíre, medzi ktoré patria lode, ktoré by sme dnes označili ako „generačné lode“.
V roku 1946 navrhol poľsko-americký matematik Stanislaw Ulam nový nápad známy ako pohon jadrových impulzov (NPP). Ako jeden z prispievateľov do projektu Manhattan si Ulam predstavil, ako by sa v záujme prieskumu vesmíru mohli znovu umiestniť jadrové zariadenia. V roku 1955 NASA spustila projekt Orion za účelom vyšetrovania NNP ako prostriedku na uskutočňovanie plavieb vo vesmíre.
Tento projekt (ktorý oficiálne prebiehal od roku 1958 do roku 1963) bol vedený Tedom Taylorom z General Atomics a fyzikom Freemanom Dysonom z Institute for Advanced Study v Princetone v New Jersey. Bolo zrušené po tom, čo Zmluva o obmedzenom testovaní (podpísaná v roku 1963) ustanovila trvalý zákaz jadrového testovania na obežnej dráhe Zeme.
V roku 1964 Dr. Robert Enzmann navrhol najpodrobnejší koncept pre generačnú loď, ktorá sa neskôr nazýva „hviezdna loď Enzmann“. Jeho návrh vyzval na loď, ktorá by používala deutérium na generovanie fúznych reakcií na dosiahnutie malého percenta rýchlosti svetla. Plavidlo by meralo 600 metrov (2000 stôp) na dĺžku a mohlo by mať počiatočnú posádku 200 (s priestorom pre rozšírenie).
Počas sedemdesiatych rokov britská medziplanetárna spoločnosť uskutočnila štúdiu uskutočniteľnosti pre medzihviezdne cestovanie známe ako Project Daedalus. Táto štúdia vyzvala na vytvorenie dvojstupňovej kozmickej lode s jadrovou syntézou, ktorá by dokázala uskutočniť výlet na Barnardovu hviezdu (5,9 svetelných rokov od Zeme) za jediný život. Kým tento koncept bol určený pre nevytiahnutú kozmickú loď, výskum by informoval budúce nápady pre misie s posádkou.
Napríklad medzinárodná organizácia Icarus Interstellar sa odvtedy pokúsila revitalizovať tento koncept vo forme projektu Icarus. Dobrovoľníci vedci Icarusu, ktorí boli založení v roku 2009 a ktorých mnohí pracovali pre NASA a ESA, dúfajú, že sa fúzny pohon a ďalšie pokročilé metódy pohonu stanú v 21. storočí skutočnosťou.
Uskutočnili sa aj štúdie, ktoré považovali antihmotu za prostriedok pohonu. Táto metóda by zahŕňala zrážanie atómov vodíka a antihydrogénu v reakčnej komore, čo ponúka výhody neuveriteľnej hustoty energie a nízkej hmotnosti. Pre tento dôvod, NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) skúma túto technológiu ako možný prostriedok pre dlhodobé misie.
V rokoch 2017 až 2019 vykonal dr. Frederic Marin z Astronomického observatória v Štrasburgu sériu vysoko podrobných štúdií o potrebných parametroch pre generačnú loď - vrátane minimálnej veľkosti posádky, genetickej diverzity a veľkosti lode. Vo všetkých prípadoch sa on a jeho kolegovia spoliehali na nový typ numerického softvéru (nazývaného HERITAGE), ktorý sami vytvorili.
V prvých dvoch štúdiách Dr. Marin a jeho kolegovia vykonali simulácie, ktoré ukázali, že minimálna posádka 98 (max. 500) musí byť spojená s kryogénnou bankou spermií, vajíčok a embryí, aby sa zabezpečilo prežitie (ale aby sa predišlo preplneniu). ), ako aj genetická rozmanitosť a dobré zdravie pri príchode.
V tretej štúdii Dr. Marin a ďalší tím vedcov stanovili, že generačná loď by musela merať dĺžku 320 metrov (1050 stôp), 224 metrov (735 stôp) v polomere a obsahovať najmenej 450 m² (~ 4 850 stôp). ) umelej pôdy z dôvodu poľnohospodárstva. Táto krajina by tiež zabezpečila recykláciu vody a vzduchu lode v rámci mikroklímy.
Výhody
Hlavnou výhodou generačnej lode je skutočnosť, že sa dá postaviť pomocou osvedčenej technológie a nebude musieť čakať na výrazný pokrok v technológii. Hlavným cieľom koncepcie je tiež vzdať sa otázky rýchlosti a hmotnosti paliva, aby sa zabezpečilo, že posádka ľudí môže nakoniec kolonizovať iný hviezdny systém.
Ako sme skúmali v predchádzajúcom článku, generačná loď by tiež splnila dva hlavné ciele prieskumu vesmíru, ktorými sú udržanie ľudskej kolónie vo vesmíre a povolenie na cestu k potenciálne obývateľnej exoplanete. Posádka, ktorá má stovky alebo tisíce, by navyše znásobila šance na úspešnú kolonizáciu inej planéty.
V neposlednom rade by priestranné prostredie generačnej lode umožnilo vykonávanie viacerých metód. Napríklad časť posádky by sa mohla počas trvania cesty udržiavať v bdelom stave, zatiaľ čo iná časť by sa mohla udržiavať v kryogénnom pozastavení. Ľudia by mohli byť tiež oživení a vrátiť sa k pozastaveniu v smenách, čím by sa minimalizovali psychologické účinky dlhotrvajúcej cesty.
Bohužiaľ, práve tu končia výhody a začínajú problémy / výzvy.
Nevýhody
Najviditeľnejšou nevýhodou generačnej lode sú samotné náklady na výstavbu a údržbu takýchto veľkých kozmických lodí, čo by bolo neprimerané. Existuje také nebezpečenstvo, že ľudské posádky budú vysielané do hlbokého vesmíru na tak dlhý čas. Pri plavbe, ktorá by trvala storočia alebo tisícročia, existuje zreteľná možnosť, že posádka podľahne pocitom izolácie a nudy a obráti sa navzájom.
Potom sú tu fyziologické problémy, ktoré by mohla spôsobiť viacgeneračná cesta vesmírom. Je dobre známe, že radiačné prostredie v hlbokom vesmíre je výrazne odlišné od prostredia na Zemi alebo na nízkej obežnej dráhe Zeme (LEO). Aj pri ochrane pred žiarením by dlhodobé vystavenie kozmickým lúčom mohlo mať vážny vplyv na zdravie posádky.
Zatiaľ čo kryogénne pozastavenie by mohlo pomôcť zmierniť niektoré z týchto problémov, dlhodobé účinky kryogeniky na fyziológiu človeka nie sú zatiaľ známe. To znamená, že predtým, ako by sa mohla takáto misia pokúsiť, by bolo potrebné vykonať rozsiahle testovanie. To len prispieva k celkovým morálnym a etickým úvahám, ktoré tento pojem prináša.
Nakoniec je možné, že následný technologický pokrok bude medzičasom viesť k rozvoju rýchlejších a pokročilejších lodí. Tieto lode, ktoré odchádzajú po Zemi oveľa neskôr, by mohli byť schopné predbehnúť generačnú loď skôr, ako sa vôbec dostane na miesto určenia, čím celú cestu zmiznú.
Závery
Vzhľadom na vysoké náklady na výstavbu generačnej lode, riziká spojené s takou dlhou cestou, počet zúčastnených neznámych a možnosť, že by to bolo bezpredmetné v dôsledku rozvoja technológie, je potrebné položiť otázku: stojí to za to to? Bohužiaľ, rovnako ako toľko otázok týkajúcich sa viacgeneračného vesmírneho cestovania, neexistuje jasná odpoveď.
Nakoniec, ak sú k dispozícii zdroje a existuje vôľa to urobiť, môžu sa ľudia veľmi dobre pokúsiť o takúto misiu. Neexistuje žiadna záruka úspechu a aj keď sa posádka úspešne dostane do iného hviezdneho systému a kolonizuje vzdialenú planétu, bude to tisícročia predtým, ako niekto na Zemi počuje od svojich potomkov.
Za daných okolností sa zdá byť rozumnejšie počkať na ďalší technologický pokrok a pokúsiť sa ísť neskôr medzihviezdami. Nie každý však nemusí byť ochotný čakať a história má tendenciu pamätať si na tých, ktorí sa vzdorujú šanci a riskujú. A ako nám ukazujú podniky ako Mars One, nie je nedostatok ľudí ochotných riskovať svoje životy kvôli kolonizácii vzdialeného sveta!
Tu sme napísali veľa článkov na tému Generačné lode tu v časopise Space Magazine. Čo je minimálny počet ľudí, ktorých by ste mali poslať na generačnú loď do Proxima Centauri? a aká veľká by mala byť generácia lode, aby si udržala posádku 500 nažive na cestu do inej hviezdy ?, Najefektívnejší spôsob, ako preskúmať celú mliečnu cestu, hviezdu po hviezdy a výhody a nevýhody rôznych metód medzihviezdneho cestovania ,
zdroj:
- Wikipedia - Generation Ship
- Wikipedia - Medzihviezdna archa
- Strange Paths - Medzihviezdna archa
- SFF - Témy: Generačné lode
- Mashable - Medzihviezdny sen umiera
- Centauri Dreams - Worldships: Rozhovor s Gregom Matloffom
- Medzihviezdny film Icarus - projekt Hyperion: Hviezdna loď s dutými asteroidmi - šírenie myšlienky
- DEDIČSTVO: kód Monte Carlo na vyhodnotenie životaschopnosti medzihviezdnych ciest pomocou posádky generácie Marin, Frederic. JBIS, zv. 70, č. 5-6, 2017
- Výpočet minimálnej posádky pre viacgeneračnú vesmírnu cestu smerom k Proxima Centauri b, Marin, F., Beluffi, C. 71, č. 2, 2018
- Numerické obmedzenia týkajúce sa veľkosti lodí na výrobu energie z celkových energetických výdavkov na palube, z ročnej výroby potravín a z techniky kosmického poľnohospodárstva, Marin (a kol.). 10, 2018
