Мечтата за пътуване до друга звезда и засаждане на семето на човечеството на далечна планета ... Не е преувеличение да се каже, че е пленявало въображенията на хората от векове. С раждането на съвременната астрономия и космическата епоха дори са направени научни предложения за това как би могло да се направи. Но разбира се, животът в релативистка Вселена представлява много предизвикателства, за които няма прости решения.
От тези предизвикателства едно от най-големите е свързано с чистото количество енергия, необходимо, за да доведе хората до друга звезда в рамките на собствения си живот. Ето защо някои привърженици на междузвездното пътуване препоръчват изпращането на космически кораби, които по същество са миниатюрни светове, които могат да приютяват пътуващите векове или по-дълго. Тези „поколения кораби“ (известни още като световни кораби или междузвездни ковчези) са космически кораби, които са създадени за наистина дълъг път.
Логиката зад кораба от поколение е проста: ако не можете да пътувате достатъчно бързо, за да стигнете до друга звездна система в рамките на един живот, изградете кораб, достатъчно голям, за да превозва всичко, което е възможно за дълго пътуване. Това би означавало да се гарантира, че корабът има надеждна задвижваща система, която може да осигури постоянна тяга по време на ускорение и забавяне и необходимите удобства за осигуряване на няколко поколения хора.
На всичкото отгоре корабът трябва да може да гарантира, че екипажите му имат храна, вода и дишащ въздух - достатъчно, за да издържат векове или дори хилядолетия. По всяка вероятност това би означавало създаване на микроклимат в затворена система вътре в кораба, завършен с воден цикъл, въглероден цикъл и азотен цикъл. Това ще позволи храната да се отглежда и водата и въздухът да бъдат непрекъснато рециклирани.
Достигане до най-близките звезди
Най-близката звезда до нашата Слънчева система е Proxima Centauri, главна последователност от тип M (червено джудже), разположена на разстояние около 4,24 светлинни години. Тази звезда е част от система с тройни звезди, която включва системата Alpha Centauri, двоична, състояща се от основна последователност, наподобяваща слънце (жълто джудже от тип G) и основна звезда от тип K (оранжево джудже).
Освен че е най-близката до нашата звездна система, Proxima Centauri е и домът на най-близката до Земята екзопланета - Proxima b. Тази земна (известна още като скалиста) планета - чието откриване беше обявено през 2016 г. от Европейската южна обсерватория (ESO) - е с приблизително същия размер като Земята (1,3 земни маси) и орбитира в обитаемата зона на своята циркуларна звезда.
Следващата най-близка екзопланета, която обикаля около HZ на звездата си, е Росс 128 б, екзопланета с размер на Земята, която обикаля около звезда-червено джудже на около 11 светлинни години. Следващата най-близка звезда, подобна на Слънцето, е Тау Сети, която е на малко по-малко от 12 светлинни години и има един потенциално обитаем кандидат (Tau Ceti e). Всъщност в рамките на 50 светлинни години от Земята има 16 екзопланети, които биха могли да поддържат живота.
Но както проучихме в предишна статия, пътуването до дори най-близката звезда би отнело много време и ще изисква огромно количество енергия. Използвайки конвенционални задвижващи средства, може да отнеме между 19 000 и 81 000 години, за да стигнете до там. Използвайки предложени методи, които са тествани, но все още не са изградени (като ядрени ракети), времето за пътуване се ограничава до около 1000 години.
Има предложени методи, които са в състояние да достигнат най-близките звезди в рамките на един живот, като задвижване с насочена енергия - например Breakthrough Starshot. За тази концепция може да се ускори космически кораб с леко платно и грам мащаб до 20% от скоростта на светлината (0,2 ° С), като по този начин направи пътуването до Алфа Кентавър само за 20 години. Въпреки това, Starshot и подобни предложения са все още неразвити концепции.
Отвъд това, единствените възможни методи за изпращане на хора в друга звездна система са технически осъществими (но неразвити) или изцяло теоретични (като Alcubierre Warp Drive). Имайки това предвид, много учени са изготвили предложения, които биха отказали скоростта и вместо това се фокусират върху настаняването на екипажите по време на дългото плаване.
Примери в художествената литература
Изглежда, че най-ранният записан пример е направен от инженера и писателя на научна фантастика Джон Мунро в романа му Пътуване до Венера (1897). В него той споменава как един ден човечеството може да се превърне в междузвезден вид:
„[W] с кораб, достатъчно голям, за да съдържа необходимото от живота, избрана партия дами и господа може да започне за Млечния път и ако всичко върви както трябва, техните потомци ще пристигнат там в течение на няколко милиона години. "
Концепцията е разгледана по-подробно в романа за научна фантастика от 1933 г. Когато световният сблъсък, която е в съавторство с Филип Уайли и Едвин Балмер. В тази история Земята е на път да бъде унищожена от нечестиви планети, минаващи през Слънчевата система. Това принуждава група астрономи да създадат масивен кораб, превозващ екипаж от 50 души, заедно с добитък и техника, до нова планета.
Робърт А. Хайнлайн също изследва физическите, психологическите и социалните ефекти на едно поколение кораб в един от най-ранните му романи, т.е. Сираци на небето, Историята първоначално е публикувана като две отделни новели през 1941 г., но е издадена отново като самостоятелен роман през 1963 г. Корабът в тази история е известен като авангардкораб от поколение, който трайно е в космоса след бунт, довел до смъртта на всички пилотирани офицери.
Поколения по-късно, потомците са забравили предназначението и естеството на кораба и смятат, че това е цялата им Вселена. По-голямата част от екипажа все още живее в цилиндъра, но отделна група „мути“ (което алтернативно означава, че са мутанти или мутри) живеят в горните палуби, където гравитацията е по-ниска и излагането на радиация е причинило физически промени.
Артър К. Кларк Среща с Рама (1973) е несъмнено най-известният пример за поколение кораб в научната фантастика. За разлика от други измислени лечения на концепцията, съдът в тази история е с извънземен произход! Известен като Рама, този масивен космически цилиндър е самостоятелен свят, който пренася „Раманите“ от едната страна на галактиката до другата.
Историята се отваря, когато екипаж от Земята е изпратен на среща с кораба и проучване на вътрешността. Вътре те намират структури, подредени като градове, транспортна инфраструктура, море, което се простира около центъра, и хоризонтални окопи, които действат като прозорци. Когато корабът се приближава до Слънцето, светлината наводнява и машината започва да оживява.
В крайна сметка човешките астронавти стигат до заключението, че сградите всъщност са фабрики и морето на кораба е химическа супа, която ще бъде използвана за създаване на „Рамани“, след като достигне своето местоназначение. В крайна сметка обаче, нашата Слънчева система е просто спиране по време на пътуването им и че по този начин Раманите сеят галактиката със своите видове.
В Аластър Рейнолд Chasm City (2001) - което е част от неговото Откровение пространство серия - голяма част от историята се случва на борда на серия от големи междузвездни космически кораби. Тези кораби пътуват до 61 Cygni, двоична звездна система, състояща се от две оранжеви джуджета от тип K, за да колонизират свят, известен в цялата поредица като Sky's Edge.
Тези кораби са описани като цилиндрични и разчитат на антиматериално задвижване да пътуват с релативистични скорости. Освен че носят комплимент на криогенно замразени пътници, тези кораби поддържат екипаж в условия на бодърстване и разполагат с всички необходими съоръжения и оборудване, за да ги забавляват. Те включват лични помещения, зали за бъркотия, медицински заливи и центрове за отдих.
През 2002 г. известната авторка на научна фантастика Урсула К. ЛеГуин пусна собственото си въздействие върху ефектите от космическото пътуване между поколенията, озаглавено Парадира изгубени, Настройката за тази история е откритие, кораб, който пътува в Космоса от поколения. Тъй като тези, които помнят Земята, започват да умират, по-младите поколения започват да чувстват, че корабът е по-осезаем за тях, отколкото или ерудицията за стария им роден свят, или дестинацията им.
В крайна сметка се появява нова религия, наречена „Блаженство“, която учи на това откритие („Небесният космически кораб“ за верните) всъщност е обвързан за вечността, а не за друга планета. Тази религия се възприема с ужас на по-старото поколение, които се страхуват, че децата им никога няма да искат да напуснат кораба, след като пристигне. Тази история беше адаптирана и в опера през 2012 година.
Романът от 2011 г. Левиатан Уекс от James S. A. Corey (и последващи вноски в простор серия) разполага с поколение кораб на име "Nauvoo". Този кораб се изгражда от група мормони, за да могат да пътуват до друга звездна система и да се колонизират там. Nauvoo се описва като масивна, цилиндрична форма и се върти, за да генерира изкуствена гравитация за своя екипаж.
В Ким Стенли Робин полярно сияние (2015), по-голямата част от историята се случва на борда на едноименно наречен междузвезден звезден кораб. Робинсън описва съд, който използва две въртящи се тории, за да симулира гравитацията, докато хората живеят в серия от земно-аналогови среди. Крайната им дестинация е Tau Ceti, звезда, подобна на Слънце, разположена на 12 светлинни години от Земята, където те възнамеряват да колонизират екзомону, който обикаля около Tau Ceti e.
Корабът е описан като кораб от клас Орион, който използва контролираната експлозия на термоядрени устройства за генериране на задвижване, заедно с електромагнитен масив, използван за изстрелването му от Слънчевата система. В стила на подпис на Робинсън се отделя значително внимание и на това как колонистите поддържат внимателен баланс на борда на своя кораб и психологическите ефекти от пътуванията в много поколения.
Предложения
Учени и инженери са направили множество предложения от началото на 20 век. Много от тези предложения бяха представени под формата на проучвания, докато други бяха популяризирани в романи за научна фантастика. Най-ранният известен пример е есето от 1918 г. „The Ultimate Migration“ от ракетата-пионер Робърт Х. Годард (за когото е кръстен Център за космически полети Goddard на НАСА).
Екипажът би прекарал вековното пътуване в спрена анимация, като пилотът се събуждаше на интервали, за да прави корекции на курса и поддръжка. Както той написа:
„Пилотът трябва да бъде събуден или анимиран на интервали, може би от 10 000 години за преминаване до най-близките звезди и 1 000 000 години за големи разстояния или за други звездни системи. За да се постигне това, трябва да се използва часовник, управляван от промяна в теглото (вместо от електрически заряди, които произвеждат твърде бързи ефекти) на радиационно вещество ... Това събуждане, разбира се, ще е необходимо, за да се управлява устройството, т.е. ако се отклони от курса. "
Той също така предвижда, че атомната енергия може да се използва като източник на енергия; но ако не успеем, комбинация от водородно и кислородно гориво, както и слънчева енергия, би била достатъчна. Въз основа на своите изчисления Годдард прецени, че това би било достатъчно, за да достигне кораба до скорост от 4,8 до 16 км / с (3 до 10 мили / с), което достига до 17 280 км / ч до 57 600 км / ч (10 737 до 36 000 mph / или 0,000016% до 0,00005% от скоростта на светлината.
Константин Е. Циолковски, „баща на астронавтичната теория“, също се спря на идеята за космически кораб с много поколения в своето есе „Бъдещето на Земята и човечеството“ (1928 г.). Циолковски описа космическа колония („Ноевият ковчег“), която би била самодостатъчна и където екипажите са държани в будни условия, докато не достигнат дестинацията си хиляди години по-късно.
Друго ранно описание на кораб от поколение е в есето от 1929 г. „Светът, плътта и дяволът“ от Дж. Д. Бернал (изобретател на „Берналната сфера“). В това въздействащо есе Бернал пише за човешката еволюция и нейното бъдеще в Космоса, което включва кораби, които днес бихме описали като „кораби на поколението“.
През 1946 г. полско-американският математик Станислав Улам предлага нова идея, известна като ядрено-импулсно задвижване (АЕЦ). Като един от участниците в проекта за Манхатън, Улам предвиждаше как ядрените устройства ще бъдат преместени заради космическото проучване. През 1955 г. НАСА стартира Project Orion с цел изследване на NNP като средство за провеждане на пътешествия в космоса.
Този проект (който официално продължи от 1958 до 1963 г.) беше ръководен от Тед Тейлър от General Atomics и физик Фрийман Дайсън от Института за усъвършенствани изследвания в Принстън, Ню Джърси. Той е изоставен, след като Договорът за ограничена забрана на изпитванията (подписан през 1963 г.) установи постоянна забрана на ядрени изпитания в земна орбита.
През 1964 г. д-р Робърт Енцман предлага най-подробната концепция за кораб от поколение до този момент, известен след това като „Звезден кораб на Енцман“. Предложението му призовава кораб, който да използва деутериево гориво за генериране на реакции на синтез, за да се постигне малък процент от скоростта на светлината. Плавателният съд щеше да бъде с дължина 600 метра (2000 фута) и да побере начален екипаж от 200 (с възможност за разширяване).
През 70-те години на миналия век Британското междупланетно дружество проведе проучване на възможностите за междузвездно пътуване, известно като Project Daedalus. Това проучване призова за създаването на двустепенен космически кораб с термоядрен синтез, който би могъл да направи пътуването до звездата на Барнард (на 5,9 светлинни години от Земята) за един живот. Докато тази концепция е била за неразвит космически кораб, изследването ще информира бъдещите идеи за мисии на екипажа.
Например международната организация Icarus Interstellar оттогава се опитва да съживи концепцията под формата на Project Icarus. Основан през 2009 г., доброволческите учени на Икар (много от които са работили за НАСА и ЕКА) се надяват да превърнат в действие термоядрено и други усъвършенствани задвижващи методи в 21 век.
Проведени са и проучвания, които са считали антиматерията за средство за задвижване. Този метод ще включва сблъскващи се атоми на водород и антихидроген в реакционна камера, което предлага предимствата на невероятната енергийна плътност и ниската маса. Поради тази причина, НАСА Институт за усъвършенствани концепции (NIAC) изследва технологията като възможно средство за дългосрочни мисии.
Между 2017 и 2019 г. д-р Фредерик Марин от Астрономическата обсерватория в Страсбург проведе серия от подробни проучвания за необходимите параметри за кораб от поколение - включително минимален размер на екипажа, генетично разнообразие и размер на кораба. Във всички случаи той и колегите му разчитаха на нов тип цифров софтуер (наречен НАСЛЕДСТВО), който са създали сами.
За първите две проучвания д-р Марин и неговите колеги проведоха симулации, които показаха, че минимален екипаж от 98 (макс. 500) трябва да бъде съчетан с криогенна банка от сперма, яйца и ембриони, за да се осигури оцеляване (но да се избегне пренаселеността) ), както и генетично разнообразие и добро здраве при пристигането.
В третото проучване д-р Марин и друг екип от изследователи определят, че кораб от поколение ще трябва да измерва дължина 320 метра (1050 фута), радиус 224 метра (735 фута) и да съдържа най-малко 450 м² (~ 4,850 фута²) ) на изкуствена земя в името на селското стопанство. Тази земя ще гарантира също, че водата и въздухът на кораба ще бъдат рециклирани като част от микроклимата.
Предимства
Основното предимство на кораба от поколение е фактът, че той може да бъде построен по доказана технология и няма да се налага да чакате за значителен напредък в технологиите. Също така, централната цел на концепцията е да се откаже от въпроса за скоростта и горивната маса, за да се гарантира, че екипаж от хора в крайна сметка може да колонизира друга звездна система.
Както изследвахме в предишна статия, кораб от поколение също би изпълнил две основни цели на космическото изследване, които са да поддържат човешка колония в космоса и да позволят пътуване до потенциално обитаема екзопланета. На всичкото отгоре екипаж, който наброява стотици или хиляди, би умножил шансовете за успешно колонизиране на друга планета.
Не на последно място, просторната среда на кораб от поколение би позволила да се следват множество методи. Например, част от екипажа може да бъде държан в условия на бодърстване по време на пътуването, докато друга част може да бъде държана в криогенно окачване. Хората също биха могли да се съживят и да се върнат в суспензия на смени, като по този начин сведат до минимум психологическите ефекти от продължителното пътуване.
За съжаление, това свършва предимствата и започват проблемите / предизвикателствата.
Недостатъци
Най-очевидният недостатък на кораб от поколение е самите разходи за изграждане и поддържане на такива големи космически кораби, които биха били прекомерни. Съществуват и опасностите от изпращането на човешки екипажи в дълбоко пространство за толкова продължителни периоди от време. В пътешествие, което ще отнеме векове или хилядолетия, съществува отчетливата възможност екипажът да се поддаде на чувства на изолация и скука и да се обърне един към друг.
Тогава се появяват физиологичните проблеми, които може да доведе до много поколение пътуване през космоса. Известно е, че радиационната среда в дълбокия космос е значително по-различна от тази на Земята или в ниската земна орбита (LEO). Дори при радиационна защита дългосрочното излагане на космически лъчи може да окаже сериозно влияние върху здравето на екипажа.
Докато криогенната суспензия може да помогне за смекчаване на някои от тези проблеми, дългосрочните ефекти на криогениката върху човешката физиология все още не са известни. Това означава, че ще са необходими обширни тестове, преди някоя мисия да може да се опита. Това само добавя към общите морални и етични съображения, които включва тази концепция.
И последно, има възможност последващият технологичен прогрес да доведе до развитието на по-бързи и по-модерни звездни кораби междувременно. Тези кораби, напускащи Земята след много по-късно, биха могли да успеят да изпреварват кораба на поколението, преди той някога да достигне своето местоназначение - като по този начин направи цялото пътуване безсмислено.
Заключения
Като се имат предвид огромните разходи за изграждане на кораб от поколение, рисковете от извършването на толкова дълго пътуване, броя на неизвестните неизвестни и възможността той да бъде обезсмислен с напредването на технологиите, човек трябва да зададе въпроса: струва ли си то? За съжаление, като толкова много въпроси, отнасящи се до космическите пътешествия в много поколения, няма ясен отговор.
В крайна сметка, ако ресурсите са на разположение и волята да се направи това е там, хората в крайна сметка може да се опитат в крайна сметка подобна мисия. Няма да има гаранция за успех и дори ако екипажът успешно премине към друга звездна система и колонизира далечна планета, това ще настъпи хилядолетия, преди някой от Земята да чуе от своите потомци.
При тези обстоятелства ще изглежда по-разумно просто да изчакате по-нататъшен технологичен напредък и да се опитате да отидете по-късно междузвездно. Въпреки това, не всеки може да не е толкова готов да чака, а историята има тенденция да помни онези, които опровергават шансовете и рискуват. И както са ни показали начинания като Mars One, няма недостиг на хора, готови да рискуват живота си заради колонизиране на далечен свят!
Тук сме писали много статии по темата „Поколените кораби“ в сп. „Спейс“. Ето какъв е минималният брой хора, които трябва да изпратите на генерален кораб до Proxima Centauri? и колко голям би трябвало да бъде кораб от поколение, за да задържи екипаж от 500 живи, за да пътува до друга звезда ?, най-ефективният начин за изследване на целия млечен път, звезда от звезда и плюсове и минуси на различни методи за междузвездно пътуване ,
Източници:
- Уикипедия - Кораб на поколението
- Уикипедия - Междузвезден ковчег
- Странни пътеки - Междузвезден ковчег
- SFF - Теми: Кораби за поколение
- Mashable - Междузвездната мечта умира
- Сънища на Кентавър - Световни кораби: Интервю с Грег Матлоф
- Icarus Interstellar - Project Hyperion: Кухият астероиден звезден кораб - разпространение на идея
- НАСЛЕДСТВО: код от Монте Карло за оценка на жизнеспособността на междузвездни пътувания с помощта на екипаж от много поколения, Марин, Фредерик. JBIS, кн. 70, бр. 5-6, 2017г
- Изчисляване на минималния екипаж за много поколение космическо пътуване към Proxima Centauri b, Marin, F., Beluffi, C. 71, no. 2, 2018
- Числови ограничения за размера на корабите за производство от общите разходи за енергия на борда, годишните техники за производство на храна и космическото земеделие, Марин (и др.). 10, 2018
