Je to základ sci-fi a niečo, o čom mnohí ľudia fantázovali naraz: myšlienka vyslať kozmické lode s kolonistami a presadiť semeno ľudstva medzi hviezdami. Medzi objavovaním nových svetov, medzihviezdnymi druhmi a možno aj nájdením mimozemských civilizácií je sen o rozšírení mimo slnečnú sústavu taký, ktorý sa nemôže čoskoro stať skutočnosťou!
Po celé desaťročia vedci uvažovali o tom, ako by ľudstvo mohlo jedného dňa dosiahnuť tento vznešený cieľ. A celý rad konceptov, ktoré prišli, predstavuje množstvo kladov a záporov. Tieto výhody a nevýhody boli vyzdvihnuté v nedávnej štúdii Martina Braddocka, člena Mansfieldskej a Suttonskej astronomickej spoločnosti, člena Kráľovskej biologickej spoločnosti a člena Kráľovskej astronomickej spoločnosti.
Štúdia s názvom „Koncepty hlbokého vesmíru: od osnovných jednotiek a hibernácie po svetové lode a kryogénne látky“ sa nedávno objavila vo vedeckom časopise. Aktuálne trendy v biomedicínskom inžinierstve a biologických vedách (publikácia Juniper Journals). Ako naznačuje Braddock vo svojej štúdii, otázka, ako by mohli ľudia skúmať susedné hviezdne systémy, sa v posledných rokoch stala v dôsledku objavov exoplanety relevantnejšou.
Ako sme preskúmali v predchádzajúcom článku „Ako dlho trvá cesta k najbližšej hviezde?“, Existuje veľa navrhovaných a teoretických spôsobov cestovania medzi našou slnečnou sústavou a inými hviezdami v galaxii. Okrem zahrnutej technológie a času, ktorý by to vyžadovalo, však existujú aj biologické a psychologické dôsledky pre posádky, ktoré je potrebné vopred zohľadniť.
A vďaka tomu, ako sa v posledných rokoch obnovil záujem verejnosti o prieskum vesmíru, je čoraz nevyhnutnejšia analýza nákladov a prínosov všetkých možných metód. Ako Dr. Braddock povedal časopisu Space Magazine e-mailom:
„Medzihviezdne cestovanie sa stalo relevantnejším vďaka spoločnému úsiliu nájsť spôsoby, ako naprieč všetkými vesmírnymi agentúrami udržať ľudské zdravie v„ krátkom “(2 až 3-ročnom) vesmírnom cestovaní. Keď sú misie Mars primerane v dohľade, smrť Štefana Hawkinga zdôrazňuje jedno z jeho mnohých presvedčení, že by sme mali kolonizovať hlboký vesmír a odhodlanie Elona Muska minimalizovať plytvanie vesmírnym cestovaním, spolu s znovuzrodenými víziami doplnkov k ISS (rozšíriteľný Bigelow). modul) vyvoláva niekoľko imaginatívnych konceptov. “
Braddock vo svojej štúdii zvažuje päť základných prostriedkov na pripojenie posádkových misií k iným hviezdnym systémom. Patria medzi ne super-luminálne (aka / FTL) cestovné režimy, režimy hibernácie alebo stázy, zanedbateľné starnutie (aka. Anti-aging) inžinierstvo, svetové lode schopné podporovať viac generácií cestujúcich (tzv. Generačné lode) a technológie cyogénneho zamŕzania.
Pokiaľ ide o cestovanie FTL, výhody sú zrejmé a hoci v tomto bode zostávajú úplne teoretické, v súčasnosti sa skúmajú koncepty. Pozoruhodný koncept FTL - známy ako Alcubierre Warp Drive - je v súčasnosti skúmaný viacerými organizáciami, medzi ktoré patrí Nadácia Tau Zero a Laboratórium pokročilej fyziky pohonu: Eagleworks (APPL: E) v Johnson Space Center agentúry NASA.
Stručne povedané, tento spôsob vesmírneho cestovania zahŕňa napínanie štruktúry časopriestoru vo vlne, ktorá (teoreticky) spôsobí, že priestor pred loďou sa stiahne a priestor za ním sa rozšíri. Loď by potom prešla týmto regiónom, známym ako „osnovná bublina“, vesmírom. Keďže sa loď nepohybuje v bubline, ale nesie sa spolu s pohybom samotnej oblasti, neuplatňujú sa bežné relativistické účinky, ako je dilatácia času.
Ako naznačuje Dr. Brannock, medzi výhody takéhoto pohonného systému patrí schopnosť dosiahnuť „zjavné“ cestovanie FTL bez porušenia zákonov relativity. Okrem toho by sa loď pohybujúca sa v osnovnej bubline nemusela báť zrážky s vesmírnymi troskami a neexistovala by žiadna horná hranica maximálnej dosiahnuteľnej rýchlosti. Nevýhody tohto spôsobu cestovania sú, žiaľ, rovnako zrejmé.
Patria medzi ne skutočnosť, že v súčasnosti neexistujú žiadne známe metódy na vytvorenie osnovnej bubliny v oblasti priestoru, ktorá ešte jednu neobsahuje. Okrem toho by na dosiahnutie tohto účinku boli potrebné extrémne vysoké energie a nie je známy spôsob, ako loď opustiť osnovnú bublinu, keď vstúpi. Stručne povedané, FTL je v súčasnosti čisto teoretický koncept a neexistujú žiadne náznaky toho, že by sa v blízkej budúcnosti presunulo z teórie do praxe.
"Prvou [stratégiou] je cestovanie FTL, ale ostatné stratégie akceptujú, že cestovanie FTL je veľmi teoretické a jednou z možností je predĺženie ľudského života alebo zapojenie sa do viacgeneračných plavieb," uviedol Dr. Braddock. "Posledne uvedeného možno dosiahnuť v budúcnosti, vzhľadom na ochotu navrhnúť dostatočne veľké plavidlo a vývoj technológie pohonu tak, aby sa dosiahol 0,1 x c."
Inými slovami, najpravdepodobnejšie koncepcie medzihviezdneho vesmírneho cestovania pravdepodobne nedosiahnu rýchlosti viac ako desať percent rýchlosti svetla – asi 29,979,245,8 m / s (~ 107,925,285 km / h; 67,061,663 mph). Toto je stále a veľmi vysoký poriadok, pretože najrýchlejšou misiou doposiaľ bola Helios 2 misia, ktorá dosiahla maximálnu rýchlosť nad 66 000 m / s (240 000 km / h; 150 000 mph). Napriek tomu to poskytuje realistickejší rámec pre prácu v rámci.
Pokiaľ ide o režim hibernácie a stázy, výhody (a nevýhody) sú bezprostrednejšie. Pre začiatočníkov je táto technológia realizovateľná a rozsiahle študovala kratšie časové limity pre ľudí aj zvieratá. V druhom prípade poskytujú prirodzené hibernačné cykly najpôsobivejší dôkaz, že hibernácia môže trvať mesiace bez incidentu.
Nevýhody však zostupujú do všetkých neznámych. Napríklad existuje pravdepodobné riziko tkanivovej atrofie v dôsledku predĺženia doby strávenej v prostredí mikrogravitácie. Dalo by sa to zmierniť umelou gravitáciou alebo inými prostriedkami (napríklad elektrostimulácia svalov), ale predtým, ako sa o to bude možné pokúsiť, je potrebný značný klinický výskum. To vyvoláva celý rad etických problémov, pretože takéto testy by predstavovali ich vlastné riziká.
Stratégie pre zanedbateľné starnutie v inžinierstve (SENS) sú ďalšou cestou, ktorá ľudstvu ponúka potenciál čeliť účinkom dlhodobého vesmírneho letu zvrátením procesu starnutia. Okrem zabezpečenia toho, že rovnaká generácia, ktorá nastúpila na loď, by bola tá, ktorá sa dostane na miesto určenia, má táto technika tiež potenciál riadiť výskum liečby kmeňovými bunkami tu na Zemi.
V súvislosti s dlhodobým vesmírnym letom by však na dosiahnutie úplného omladenia bolo pravdepodobne potrebné viacnásobné ošetrenie (alebo nepretržité ošetrenie počas celého procesu cestovania). Potrebné je tiež značné množstvo výskumu vopred, aby sa otestoval proces a zamerali sa na jednotlivé zložky starnutia, čo opäť vedie k viacerým etickým otázkam.
Potom existujú svetové lode (tzv. Generačné lode), v ktorých by sa použili dostatočne veľké a sebestačné kozmické lode, ktoré by boli schopné umiestniť niekoľko generácií cestujúcich do vesmíru. Tieto lode by sa spoliehali na konvenčný pohon, a preto by trvalo niekoľko storočí (alebo tisícročia), kým dosiahlo iný hviezdny systém. Okamžitými výhodami tohto konceptu je to, že by splnilo dva hlavné ciele prieskumu vesmíru, ktorým by bolo zachovanie ľudskej kolónie vo vesmíre a povolenie cestovania na potenciálne obývateľnú exoplanetu.
Generačná loď by sa navyše spoliehala na koncepcie pohonu, ktoré sú v súčasnosti uskutočniteľné, a tisícka posádka znásobila šance na úspešnú kolonizáciu inej planéty. Náklady na výstavbu a údržbu takýchto veľkých kozmických lodí by, samozrejme, boli neprimerané. Posielanie ľudských posádok do hlbokého vesmíru na také dlhé časové obdobia je tiež morálne a etické.
Existuje napríklad záruka, že posádka nebude šialená a nebude sa zabíjať? A nakoniec je tu skutočnosť, že medzitým by sa na Zemi vyvinuli novšie, vyspelejšie lode. To znamená, že rýchlejšia loď, ktorá by neskôr odletela zo Zeme, bola schopná predbehnúť generačnú loď skôr, ako dosiahne inú hviezdnu sústavu. Prečo toľko utrácať za loď, keď je pravdepodobné, že bude zastaraná skôr, ako sa dostane na miesto určenia?
Nakoniec je tu kryogenika, čo je koncept, ktorý sa v posledných niekoľkých desaťročiach intenzívne skúmal ako možný prostriedok na predĺženie života a cestovanie do vesmíru. Tento koncept je v mnohých ohľadoch rozšírením technológie hibernácie, ale ťaží z množstva nedávnych vylepšení. Okamžitou výhodou tejto metódy je to, že zodpovedá za všetky súčasné obmedzenia uložené technológiou a relativistickým vesmírom.
V zásade nezáleží na tom, či FTL (alebo rýchlosti nad 0,10 C) sú možné alebo ako dlho bude cesta trvať, pretože posádka bude po celú dobu spánku. Okrem toho už poznáme technologické práce, o čom svedčia nedávne pokroky, keď boli tkanivové tkanivá a dokonca celé organizmy po kryogénnom zmrazení zahriate a vitrifikované.
Riziká sú však väčšie ako pri hibernácii. Napríklad ešte nie sú známe dlhodobé účinky kryogénneho zmrazenia na fyziológiu a centrálny nervový systém zvierat a ľudí vyššieho poriadku. To znamená, že predtým, ako sa bude niekedy pokúšať, budú potrebné rozsiahle testy a pokusy na ľuďoch, čo opäť prináša množstvo etických výziev.
Nakoniec existuje veľa neznámych vecí spojených so všetkými možnými metódami medzihviezdneho cestovania. Podobne je potrebný oveľa viac výskumu a vývoja, aby sme mohli bezpečne povedať, ktorý z nich je najvýhodnejší. Medzitým Dr. Braddock pripúšťa, že je oveľa pravdepodobnejšie, že akékoľvek medzihviezdne plavby budú zahŕňať robotických prieskumníkov, ktorí používajú technológiu telepresencie, aby nám ukázali iné svety - hoci tieto nemajú rovnakú lásku.
"Takmer určite, a to reviduje skorý koncept von Neumannových replikačných sond (mínus replikácia!)," Povedal. „Cube Sats alebo podobné môžu tento cieľ dosiahnuť, ale pravdepodobne nezabúdajú predstavivosť verejnosti takmer rovnako ako cestovanie ľudským vesmírom. Domnievam sa, že sir Martin Rees navrhol koncepciu poloľudského zariadenia typu AI ... tiež trochu mimo. “
V súčasnosti existuje iba jedna navrhnutá misia na odoslanie medzihviezdneho vesmírneho plavidla do blízkeho hviezdneho systému. Bol by to prielom Starshot, návrh na odoslanie nanočerstva poháňaného laserovými plachtami do Alpha Centauri za pouhých 20 rokov. Po zrýchlení na 4,4704 000 m / s (160,934,400 km / h; 100 miliónov mph), 20% rýchlosti svetla, by toto plavidlo vykonalo prelet Alpha Centauri a bolo by tiež schopné nasmerovať domáce snímky Proxima b.
Okrem toho sa všetky misie, ktoré sa púšťajú do vonkajšej slnečnej sústavy, skladajú z robotických obežných dráh a sond a všetky navrhované misie zamerané na poslanie astronautov späť na Mesiac a na Mars. Ľudstvo ešte len začína s prieskumom vesmíru a určite musíme dokončiť prieskum našej vlastnej slnečnej sústavy, aby sme mohli uvažovať o jej prieskume.
Nakoniec bude treba veľa času a trpezlivosti, než sa môžeme pustiť za oblasť Kuiper Belt a Oort Cloud, aby sme videli, čo je tam vonku.
