See on ulme põhiosa ja midagi, millest paljud inimesed on ühel või teisel moel fantaseerinud: idee saata kolonistidega kosmoselaevad ja siirdada tähtede hulka inimkonna seeme. Uute maailmade avastamise, tähtedevaheliseks liigiks saamise ja võib-olla isegi maapealsete tsivilisatsioonide leidmise vahel on unistus Päikesesüsteemist kaugemale levida ja see ei saa piisavalt kiiresti reaalsuseks saada!
Teadlased on aastakümneid kaalunud, kuidas inimkond võiks selle ülbe eesmärgi saavutamise ühel päeval saavutada. Ja nende pakutavad kontseptsioonid pakuvad palju plusse ja miinuseid. Need plussid ja miinused tõstatati hiljuti Mansfieldi ja Suttoni astronoomiaseltsi liikme, kuningliku bioloogiaühingu ja kuningliku astronoomiaühingu liikme Martin Braddocki hiljutises uuringus.
Hiljuti ilmus teadusajakirjas uurimus pealkirjaga „Sügavas kosmoses reisimise kontseptsioonid: lõimeajamitest ja talveunest kuni maailma laevade ja krüogeenikani“ Biomeditsiinitehnika ja bioteaduste praegused suundumused (Juniper Journali väljaanne). Nagu Braddock oma uuringus osutab, on küsimus, kuidas inimesed saaksid uurida naabruses asuvaid tähesüsteeme, muutunud viimastel aastatel tänu eksoplaneedi avastustele aktuaalsemaks.
Nagu me vaatasime üle ühes varasemas artiklis „Kui kaua läheks lähima tähe juurde sõitmiseks aega?“, On arvukalt välja pakutud ja teoreetilisi viise meie päikesesüsteemi ja teiste galaktikas asuvate tähtede vahel liikumiseks. Lisaks kasutatavale tehnoloogiale ja sellele kulutatavale ajale on ka inimmeeskondade jaoks bioloogilisi ja psühholoogilisi tagajärgi, mida tuleks eelnevalt arvesse võtta.
Ja tänu sellele, kuidas üldsuse huvi kosmoseuuringute vastu on viimastel aastatel taastunud, on kõigi võimalike meetodite tasuvusanalüüs üha vajalikumaks muutunud. Nagu dr Braddock kosmoseajakirjale e-posti teel ütles:
Tähtedevaheline reisimine on muutunud aktuaalsemaks tänu ühistele jõupingutustele leida võimalusi kõigi kosmoseagentuuride jaoks, et säilitada inimeste tervis lühikese (2–3 a.) Kosmosereisi ajal. Kui Marsi missioonid on mõistlikul kohal, näib Stephen Hawkingi surm tuues esile tema paljud veendumused, et me peaksime koloniseerima süvakosmose, ja Elon Muski otsusekindluse minimeerida kosmosereisidel tekkivat raiskamist koos taassündinud nägemustega ISS-i (peale keeratavate) tarvikute (Bigelow laiendatav moodul) võluvad mõned kujutlusvõimelised kontseptsioonid. ”
Dr Braddock peab oma uuringus viit peamist võimalust meeskonna missioonide korraldamiseks teistesse tähesüsteemidesse. Nende hulka kuuluvad üliluminaalsed (aka / FTL) reisimis-, talve- või seisukordade režiimid, ebaoluline vananemis- (ehk vananemisvastane) tehnika, maailma laevad, mis on võimelised toetama mitme põlvkonna reisijaid (teise nimega põlvkonna laevad), ja tsüogeensed külmutamistehnoloogiad.
FTL-i reisimisel on eelised ilmsed ja kuigi see on siiani täiesti teoreetiline, on tänapäeval veel mõistet, mida uuritakse. Märkimisväärset FTL-i kontseptsiooni - tuntud kui Alcubierre'i lõimeülekannet - uurivad praegu mitmed organisatsioonid, sealhulgas Tau Zero Foundation ja NASA Johnsoni kosmosekeskuse täiustatud tõukejõu füüsika labor: Eagleworks (APPL: E).
Selle lühikeseks jaotamiseks hõlmab see kosmosereisi meetod kosmose-aja kanga venitamist laines, mis põhjustaks (teoreetiliselt) laeva ees oleva ruumi kokkutõmbumist ja laeva taga asuva ruumi laienemist. Seejärel sõidab laev läbi kosmose selle piirkonna, mida nimetatakse lõimemulliks. Kuna laev ei liigu mullis, vaid seda veetakse piirkonna liikumisel iseenesest, siis tavapärased relativistlikud efektid, näiteks aja laienemine, ei kehti.
Nagu dr Brannock osutab, hõlmavad sellise tõukejõusüsteemi eelised võimalust saavutada "nähtav" FTL-liikumine ilma relatiivsusteadusi rikkumata. Lisaks ei peaks lõimemullas liikuv laev muretsema kosmoseprügiga kokkupõrke pärast ning saavutatava maksimaalse kiiruse ülempiiri poleks. Kahjuks on selle reisimeetodi varjuküljed sama ilmsed.
Nende hulgas on asjaolu, et praegu pole teada meetodeid lõimemulli loomiseks kosmosepiirkonnas, mis seda juba ei sisalda. Lisaks on selle efekti loomiseks vaja erakordselt suuri energiaid ja laeval pole teada viisi lõimemullist väljumiseks, kui see on sisenenud. Lühidalt öeldes on FTL praegu puhtteoreetiline kontseptsioon ja pole mingeid märke selle kohta, et see lähitulevikus teooria juurest praktikale üle läheks.
"Esimene strateegia on FTL-i reisimine, kuid teiste strateegiate kohaselt on FTL-i reisimine väga teoreetiline ja et üks võimalus on pikendada inimese elu või osaleda mitme põlvkonna reisidel," ütles dr Braddock. "Viimast võiks tulevikus saavutada, arvestades valmisolekut kavandada piisavalt suur veesõiduk ja jõuseadmete arendamine 0,1 x c saavutamiseks."
Teisisõnu ei saavuta tähtedevahelise kosmosereisimise kõige mõistlikumad kontseptsioonid valguse kiirusest rohkem kui kümme protsenti – umbes 29,979,245,8 m / s (~ 107,925,285 km / h; 67,061,663 mph). See on ikka a väga pikk järjekord, arvestades, et seni on kiireim missioon olnud Helios 2 mis saavutas maksimaalse kiiruse üle 66 000 m / s (240 000 km / h; 150 000 mph). Sellegipoolest annab see sisemiseks töötamiseks realistlikuma raamistiku.
Talveune- ja staasirütmide puhul on eelised (ja puudused) otsesemad. Alustuseks on see tehnoloogia teostatav ja seda on põhjalikult uuritud nii inimeste kui loomade lühema ajakava osas. Viimasel juhul pakuvad looduslikud talvitumistsüklid kõige veenvamaid tõendeid selle kohta, et talveune võib kesta mitu kuud ilma vahejuhtumiteta.
Negatiivsed küljed taanduvad aga kõigile tundmatutele. Näiteks on olemas pikaajalisest mikrogravitatsioonikeskkonnas veedetud kudede atroofia oht. Seda saab leevendada kunstliku gravitatsiooni või muude vahenditega (näiteks lihaste elektrostimulatsioon), kuid enne selle proovimist on vaja teha märkimisväärseid kliinilisi uuringuid. See tekitab terve hulga eetilisi küsimusi, kuna sellised testid kujutavad endast oma riske.
Insenerirajatises tähtsusetu sensoosi (SENS) strateegiad on veel üks võimalus, mis pakub inimestele võimalust vananemisprotsessi vastupidiseks muuta pikaajalise kosmoselennu mõju vastu. Lisaks sellele, et see tehnika tagab selle, et laevale saabuv põlvkond suudab selle sihtkohta jõuda, on sellel tehnikal ka potentsiaal juhtida tüvirakuteraapiat siin Maa peal.
Pikaajalise kosmoselennu kontekstis on täieliku noorendamise saavutamiseks siiski vaja mitmekordset ravi (või pidevat ravi kogu reisiprotsessi jooksul). Samuti oleks eelnevalt vaja läbi viia märkimisväärne hulk uuringuid, et katsetada vananemise protsesse ja käsitleda üksikuid komponente, mis taaskord tekitab mitmeid eetilisi probleeme.
Siis on olemas maailmalaevad (teise nimega põlvkonna laevad), kus kasutataks iseseisvaid ja isemajandavaid kosmoselaevu, mis on piisavalt suured, et mahutada mitu põlvkonda kosmosereisijaid. Need laevad tugineksid tavapärastele jõuseadmetele ja võtaksid seetõttu teise tähesüsteemi jõudmiseks aastasadu (või aastatuhandeid). Selle kontseptsiooni otsesed eelised on see, et see täidaks kosmoseuuringute kahte peamist eesmärki, milleks oleks inimkoloonia säilitamine kosmoses ja võimaldamine reisida potentsiaalselt asustatavale eksoplaneedile.
Lisaks sellele toetuks põlvkonna laev praegu teostatavatele tõukejõukontseptsioonidele ja tuhandete meeskonnaga mitmekordistuks võimalused teise planeedi edukaks koloniseerimiseks. Muidugi oleks selliste suurte kosmoselaevade ehitamise ja hooldamise kulud liiga suured. Inimmeeskondade sügavasse ruumi saatmine nii pikaks ajaks on ka moraalsete ja eetiliste väljakutsetega.
Näiteks, kas on mingit garantiid, et meeskond ei läheks kõik hulluks ja tapaks üksteist? Ja viimane, on fakt, et vahepeal töötatakse Maal välja uuemad, arenenumad laevad. See tähendab, et kiirem laev, mis hiljem Maalt lahkub, suudaks põlvkonna laeva möödasõiduks enne teise tähesüsteemi jõudmist. Miks kulutada nii palju laevale, kui see tõenäoliselt vananeb, enne kui see isegi sihtkohta jõuab?
Viimaseks on krüogeenika - kontseptsioon, mida on viimastel aastakümnetel põhjalikult uuritud kui elu võimaliku pikendamise ja kosmosereisi võimalusi. Paljuski on see kontseptsioon talveunerežiimi laiendus, kuid sellele on kasu paljudest hiljutistest edusammudest. Selle meetodi otsene eelis on see, et see kajastab kõiki praeguseid piiranguid, mille on seadnud tehnoloogia ja relativistlik universum.
Põhimõtteliselt pole vahet, kas FTL (või kiirus ületab 0,10 c) on võimalikud või kui kaua sõit võtab, kuna meeskond magab ja on selle aja jooksul ideaalselt säilinud. Lisaks sellele teame juba tehnoloogia toimimist, nagu näitasid hiljutised edusammud, kus elundikoed ja isegi terved organismid soojendati ja klaasistati pärast krüogeenset külmutamist.
Kuid ka riskid on suuremad kui talveunest. Näiteks ei ole krüogeense külmumise pikaajaline mõju kõrgema järgu loomade ja inimeste füsioloogiale ja kesknärvisüsteemile veel teada. See tähendab, et enne selle proovimist oleks vaja põhjalikke katseid ja inimkatseid, mis tekitab taas mitmeid eetilisi väljakutseid.
Lõpuks on tähtedevahelise liikumise võimalike meetoditega seotud palju tundmatuid. Samamoodi on vaja palju rohkem teadus- ja arendustegevust, enne kui saame kindlalt öelda, milline neist on kõige teostatavam. Vahepeal tunnistab dr Braddock, et on palju tõenäolisem, et tähtedevahelised reisid hõlmavad robotresursse, mis kasutavad telepresence'i tehnoloogiat, et näidata meile teisi maailmu - ehkki neil pole sama võlu.
"Peaaegu kindlasti ja see kordab von Neumanni replikatsioonisondide varase kontseptsiooni (miinus replikatsioon!)," Ütles ta. „Cube Sats vms võib selle eesmärgi küll saavutada, kuid tõenäoliselt ei köida see avalikkuse kujutlusvõimet peaaegu kui inimeste kosmosereisid. Usun, et Sir Martin Rees on pakkunud välja pool-inimese AI-tüüpi seadme kontseptsiooni… ka pisut eemal. “
Praegu on tähtedevahelise kosmoselaeva lähedalasuvasse tähesüsteemi saatmiseks ainult üks väljapakutud missioon. See oleks Breakthrough Starshot, ettepanek saata laserpurjega juhitav nanokäsitlus Alpha Centaurisse kõigest 20 aasta pärast. Pärast kiirendust kiiruseni 4,4704 000 m / s (160,934,400 km / h; 100 miljonit mph) 20% -list valguse kiirust juhiks see veesõiduk Alpha Centauri lendoravat ja lisaks sellele ka Proxima b kodupilte.
Peale selle koosnevad kõik välise Päikesesüsteemi õhkulaskmisega robotite orbiidid ja sondid ning kõik kavandatud meeskonnaülesanded on suunatud astronautide saatmisele Kuule ja Marsile. Inimkond alles alustab kosmoseuuringutega ja kindlasti peame enne oma päikesesüsteemi uurimist lõpule jõudma, enne kui saame kaaluda uurimist sellest väljaspool.
Lõpuks on vaja palju aega ja kannatlikkust, enne kui saame astuda kaugemale Kuiperi vööst ja Oorti pilvest, et näha, mis seal väljas on.
