Inimkond on juba pikka aega unistanud inimeste saatmisest teistele planeetidele, isegi enne, kui meeskonnaga kosmoselennud said reaalsuseks. Ja kui viimastel aastakümnetel on avastatud tuhandeid eksoplaneete, eriti neid, mis tiirlevad naabruses asuvates tähesüsteemides (nagu Proxima b), näib see unistus reaalsuseks saamiseni lähemal kui kunagi varem. Kuid muidugi tuleb enne sellise missiooni lootmist ületada palju tehnilisi väljakutseid.
Lisaks tuleb vastata paljudele küsimustele. Näiteks millist laeva peaksime saatma Proxima b-le või teistele lähedalasuvatele eksoplaneetidele? Ja kui palju inimesi oleks vaja selle laeva pardale paigutada? Viimast küsimust käsitleti hiljuti prantsuse teadlaste meeskonna kirjutatud artiklis, mis arvutas välja minimaalse arvu inimesi, mida oleks vaja selleks, et terve mitme põlvkonna meeskond saaks teekonna Proxima b-le.
Uuring pealkirjaga „Minimaalse meeskonna arvutamine mitme põlvkonna kosmosesõiduks Proxima Centauri b poole” ilmus hiljuti veebis ja avaldatakse peagi Briti Interplanetary Society ajakiri. Selle viisid läbi Strasbourgi astronoomilise observatooriumi astrofüüsik dr Frederic Marin ja osakestefüüsik dr Camille Beluffi, kes töötab koos teadusliku alustajaga Casc4de.
Nende uuring oli teine sarjast, kus üritati hinnata tähtedevahelise reisi elujõulisust Proxima b-le. Esimene uuring pealkirjaga “HERITAGE: Monte Carlo kood tähtedevaheliste reiside elujõulisuse hindamiseks mitme põlvkonna meeskonnaga” avaldati ka 2017. aasta augusti numbris Briti Interplanetary Society ajakiri.
Dr Marin ja dr Beluffi alustavad oma viimast uurimust, uurides erinevaid mõisteid, mis on välja pakutud tähtedevahelise reisi jaoks - neid paljusid uuriti eelmises TÜ artiklis “Kui kaua läheks lähima täheni jõudmiseks aega? “. Nende hulka kuuluvad traditsioonilisemad lähenemisviisid, nagu tuumaimpulss-tõukejõud (s.o Orioni projekt) ja termotuumasünteesi raketid (s.h Daedalus-projekt), ning ka kaasaegsem kontseptsioon Läbimurre Starshot.
Sellised missioonid on siiski kaugel ja / või ei hõlma meeskonnaga kosmoselende (nagu juhtub Starshot). Sellisena võttis dr Beluffi arvesse ka lähiaastatel käivitatavaid missioone nagu NASA Parker Solar Probe. See sond saavutab rekordilise orbitaalkiiruse kuni 724 205 km / h, mis töötab umbes 200 km / s (ehk 0,067% valguse kiirusest).
Nagu dr Marin kosmoseajakirjale meili teel ütles:
„See tugineb täielikult ja täielikult missiooni ajal olemasolevale tehnoloogiale. Kui me praegu kosmoselaeva looksime, saaksime liikuda vaid umbes 200 km / s, mis tähendab 6300-aastast reisi. Muidugi läheb tehnoloogia aja jooksul paremaks ja selleks ajaks, kui luuakse tõeline tähtedevaheline projekt, võime oodata, et oleme kestust parandanud ühe suurusjärgu võrra, st 630 aasta võrra. See on spekulatiivne, kuna tehnoloogia on veel leiutamata. ”
Võttes aluseks kiiruse ja sõiduaja algtaseme - 200 km / s-¹ ja 6300 aastat -, asus dr Beluffi seejärel määrama minimaalse inimeste arvu, mida on vaja, et tagada terve meeskonna saabumine Proxima b. Selleks viis paar läbi rea Monte Carlo simulatsioone, kasutades dr Marini enda loodud uut koodi. See matemaatiline meetod arvestab otsuste tegemisel juhuslikke sündmusi võimalike tulemuste jaotuse saamiseks.
"Me kasutame uut numbrilist tarkvara, mille olen loonud," ütles dr Marin. “Selle nimi on HERITAGE, vaata sarja esimest paberit. See on stohhastiline Monte Carlo kood, mis kajastab kõiki kosmosesimulatsioonide võimalikke tulemusi, testides igat juhuslikku stsenaariumi sigimise, elu ja surma jaoks. Varjates simulatsiooni tuhandeid kordi, saame statistilisi väärtusi, mis esindavad mitme põlvkonna meeskonna reaalset kosmosereisi. Kood arvestab võimalikult paljude bioloogiliste teguritega ja praegu arendatakse seda nii, et see hõlmaks üha enam füüsikat. ”
Need bioloogilised tegurid hõlmavad näiteks naiste arvu võrreldes meeste arvu, nende vastavaid vanuseid, eeldatavat eluiga, sündimuse määra, sündivust ja seda, kui kaua meeskond peaks paljunema. Samuti võeti arvesse mõningaid äärmuslikke võimalusi, sealhulgas õnnetusi, katastroofe, katastroofilisi sündmusi ja meeskonnaliikmete arvu, kelle poolt nad tõenäoliselt toimuvad.
Seejärel keskmistati nende simulatsioonide tulemused 100 tähtedevahelise sõidu kohta nende erinevate tegurite ja erinevate väärtuste põhjal minimaalse meeskonna suuruse määramiseks. Lõpuks jõudis dr Beluffi järeldusele, et konservatiivsetes tingimustes on vaja mitme põlvkonna reisi jätkamiseks lähimasse tähesüsteemi potentsiaalselt asustatava eksoplaneedi abil vähemalt 98 meeskonnaliiget.
Veelgi vähem ja õnnestumise tõenäosus väheneb märkimisväärselt. Näiteks kui algkoosseisus oli 32 inimest, näitasid nende simulatsioonid, et õnnestumise tõenäosus ulatub 0% -ni, suuresti seetõttu, et nii väike kogukond muudaks tõuaretuse vältimatuks. Ehkki see meeskond võib lõpuks jõuda Proxima b-le, poleks nad geneetiliselt terve meeskond ja seetõttu pole see eriti hea viis koloonia rajamiseks! Nagu dr Marin selgitas:
„Meie simulatsioonid võimaldavad meil suure täpsusega ennustada esialgse meeskonna miinimumsuurust, mis lahkub sajandeid kestvateks kosmosereisideks. Lubades meeskonnal areneda kohanduvate sotsiaalse inseneriprintsiipide loendi alusel (nimelt iga-aastased hinnangud laevade populatsioonile, järglaste piirangutele ja aretuspiirangutele), näitame selles artiklis, et tervet populatsiooni on võimalik luua ja säilitada praktiliselt määramata aja jooksul. ”
Ehkki tähtedevahelise reisi tegemiseks vajalik tehnoloogia ja ressursid on veel põlvkondade kaugusel, võivad sedalaadi uuringud olla nende missioonide jaoks äärmiselt olulised - olgu need siis ja millal. Kui te teate ette, kas selline missioon õnnestub, ja mis suurendab seda tõenäosuseni, et edu on praktiliselt tagatud, suureneb ka tõenäosus, et sellised missioonid korraldatakse.
See ja sellele eelnenud uuring on märkimisväärsed ka selle poolest, et nad võtavad esimestena arvesse peamisi bioloogilisi tegureid (näiteks paljunemist) ja seda, kuidas need mõjutavad mitme põlvkonna meeskonda. Nagu dr Marin järeldas:
„Meie projekti eesmärk on pakkuda tuleviku kosmoseuuringute ettevalmistamiseks mitme põlvkonna kosmoselaevade realistlikke simulatsioone multidistsiplinaarses projektis, mis kasutab füüsikute, astronoomide, antropoloogide, raketiinseneride, sotsioloogide ja paljude teiste teadmisi. HERITAGE on esimene kunagi pühendatud Monte Carlo kood, mis arvutab tähtedevahelise laeva pardal olevate sugulastel põhineva meeskonna tõenäosusliku arengu, mis võimaldab uurida, kas kavandatud suurusega meeskond suudaks ellu jääda mitu põlvkonda ilma täiendava geneetilise materjali kunstlike varudeta . Meeskonna minimaalse suuruse kindlaksmääramine on oluline samm mitme põlvkonna põlvkonna missiooni ettevalmistamisel, mõjutades selliseks ettevõtmiseks vajalikke ressursse ja eelarvet, kuid mõjutades ka sotsioloogilisi, eetilisi ja poliitilisi tegureid. Lisaks on need elemendid olulised mis tahes isepäise koloonia loomise uurimisel - mitte ainult inimestel, kes asustavad planeediasustusi, vaid neil on ka otsesemaid tagajärgi: näiteks ohustatud liikide geneetilise tervise haldamine või ressursside eraldamine piiravas keskkonnas. ”
Dr Marinit tsiteeriti hiljuti ka artiklis Vestlus tema ja dr Beluffi projekti eesmärkide kohta, mille eesmärk on kindlaks määrata, mida on vaja tulevaste tähtedevaheliste reisijate tervise ja ohutuse tagamiseks. Nagu ta artiklis ütles:
„Avastatud 3757 eksoplaneedist asub lähim Maa-sarnane planeet meist 40 triljoni kilomeetri kaugusel. 1% -l valguse kiirusest, mis on palju parem kui tipptasemel kosmoselaevade saavutatud suurim kiirus, kulub laevadel sihtkohta jõudmiseks veel 422 aastat. Selle üks otseseid tagajärgi on see, et tähtedevahelisi reise pole inimese eluea jooksul võimalik saavutada. See nõuab pikaajalist kosmosemissiooni, mis nõuab lahenduse leidmist, mille kohaselt meeskond elaks sadu aastaid sügavas kosmoses. See on meie projekti eesmärk: kehtestada isemajandava pikaajalise kosmosemissiooni minimaalne suurus nii riistvara kui ka elanikkonna osas. Sellega kavatseme saada teaduslikult täpsed hinnangud mitme põlvkonna tähtedevahelise reisimise kohta, avades inimese kosmoseuuringute, rände ja asustamise tuleviku. "
Järgmistel aastakümnetel loodetakse järgmise põlvkonna teleskoopidega avastada veel tuhandeid eksoplaneete. Kuid mis veelgi olulisem: eeldatakse, et need kõrgresolutsiooniga instrumendid paljastavad ka eksoplaneetide kohta asju, mis võimaldavad meil neid iseloomustada. Nende hulka kuuluvad atmosfääri spektrid, mis annavad teadlastele suurema kindluse teada, kas need on tegelikult elamiskõlblikud.
Kui valida on rohkem kandidaate, oleme rohkem valmis selleks päevaks, mil saab alustada tähtedevahelisi reise. Kui see aeg kätte jõuab, on meie teadlased relvastatud vajaliku teabega, et saabuvad inimesed oleksid rahelised, südamlikud ja oleksid valmis uue maailma uurimise väljakutsetega toime tulema!
