Това е основна научна фантастика и нещо, за което много хора са фантазирали по едно или друго време: идеята да изпрати космически кораби с колонисти и да пресади семето на човечеството сред звездите. Между откриването на нови светове, превръщането в междузвезден вид и може би дори намирането на извънземни цивилизации, мечтата за разпространение извън Слънчевата система е тази, която не може да стане реалност скоро!
От десетилетия учените обмислят как човечеството може един ден да постигне тази възвишена цел. И разнообразието от концепции, които са измислили, представя много плюсове и минуси. Тези плюсове и минуси бяха повдигнати в скорошно проучване на Мартин Брадък, член на Астрономическото дружество на Менсфилд и Сътън, сътрудник на Кралското дружество по биология и сътрудник на Кралското астрономическо общество.
Изследването, озаглавено „Концепции за дълбок космически пътувания: от деформации и хибернация до световни кораби и криогеника“, наскоро се появи в научното списание Актуални тенденции в биомедицинското инженерство и биологичните науки (публикация на Juniper Journals). Както Брадък посочва в своето изследване, въпросът за това как хората могат да изследват съседните звездни системи стана по-актуален през последните години благодарение на откритията на екзопланетите.
Както разгледахме в предишна статия, „Колко време ще отнеме пътуването до най-близката звезда?“, Има многобройни предложени и теоретични начини за пътуване между нашата Слънчева система и други звезди в галактиката. Въпреки това, освен технологията и времето, което ще отнеме, съществуват и биологичните и психологическите последици за човешките екипажи, които трябва да бъдат взети предвид предварително.
И благодарение на начина, по който общественият интерес към космическите проучвания се подновява през последните години, анализите на разходите и ползите на всички възможни методи стават все по-необходими. Както д-р Брадък каза пред Space Magazine по имейл:
„Междузвездното пътуване стана по-уместно поради съгласуваните усилия да се намерят начини за всички космически агенции за поддържане на здравето на човека при„ къси “(2-3 г.) космически пътувания. С разузнавателни мисии на Марс, смъртта на Стивън Хокинг подчертава едно от неговите многобройни убеждения, че трябва да колонизираме дълбокия космос и решимостта на Илон Мъск да минимизираме отпадъците при пътуване в космоса, заедно с преродените визии на „болт-на“ аксесоари към МКС (разширяващият се Bigelow модул) представя някои въображаеми концепции. "
Всичко казано, д-р Брадък счита, че в своето проучване са пет принципни средства за монтиране на екипажи на екипажа към други звездни системи. Те включват свръх луминални (ака / FTL) режими на пътуване, хибернация или задържане, незначителна технология на стареене (известна още като анти-стареене), световни кораби, способни да поддържат много поколения пътници (известни още като кораби от поколение) и технологии за циогенно замразяване.
За FTL пътуването предимствата са очевидни, и макар че в този момент той остава изцяло теоретичен, има концепции, които се изследват днес. Известна концепция FTL - известна като Alcubierre Warp Drive - понастоящем се изследва от множество организации, която включва фондацията Tau Zero и Лабораторията за напреднала физика на двигателя: Eagleworks (APPL: E) в космическия център на Джонсън в НАСА.
За да се разгради сбито, този метод на космическо пътуване включва разтягане на тъканта на пространството-време във вълна, която (на теория) ще доведе до свиване на пространството пред кораба и пространството зад него. След това корабът ще се вози в този космос, известен като "балон на основата" през космоса. Тъй като корабът не се движи вътре в балона, а се пренася, докато се движи и самият регион, конвенционалните релативистични ефекти, като дилатация на времето, не биха били приложими.
Както посочва д-р Браннок, предимствата на такава задвижваща система включват възможността да се постигне „явно“ пътуване FTL без да се нарушават законите на относителността. В допълнение, кораб, пътуващ с балон, не трябва да се притеснява от сблъсък с космически отломки и няма да има горна граница за достигане на максимална скорост. За съжаление недостатъците на този метод на пътуване са също толкова очевидни.
Те включват факта, че понастоящем няма известни методи за създаване на основен балон в пространство на пространството, което вече не съдържа такъв. В допълнение, за създаването на този ефект биха били необходими изключително високи енергии и не е известен начин корабът да излезе от основен балон, след като влезе. Накратко, FTL е чисто теоретична концепция за момента и няма признаци, че в близко бъдеще ще премине от теория към практика.
„Първата [стратегия] е FTL пътуване, но другите стратегии приемат, че FTL пътуването е много теоретично и че един от вариантите е да се удължи човешкият живот или да се включат в много поколения пътешествия“, казва д-р Брадък. „Последното може да бъде постигнато в бъдеще, като се има предвид желанието да се проектира достатъчно голям занаят и развитието на задвижващата технология за постигане на 0,1 х в.“
С други думи, най-правдоподобните концепции за междузвездното космическо пътуване е малко вероятно да постигнат скорост над десет процента от скоростта на светлината – около 29,979,245,8 m / s (~ 107,925,285 km / h; 67,061,663 mph). Това все пак е много висок ред, като се има предвид, че най-бързата мисия до момента беше Хелиос 2 мисия, която постигна максимална скорост над 66 000 m / s (240 000 km / h; 150 000 mph). Все пак това осигурява по-реалистична рамка за работа в рамките на.
Що се отнася до полите за зимен сън и застой, предимствата (и недостатъците) са по-непосредствени. За начало, технологията е реализируема и е обстойно проучвана по-кратки времеви граници както за хора, така и за животни. В последния случай циклите на естествената хибернация осигуряват най-убедителното доказателство, че хибернацията може да продължи с месеци без инциденти.
Недостатъците обаче се свеждат до всички неизвестни. Например, има вероятни рискове от атрофия на тъканите, дължащи се на продължителни периоди от време, прекарано в среда на микрогравитация. Това може да бъде смекчено чрез изкуствена гравитация или други средства (като електростимулация на мускулите), но са необходими значителни клинични изследвания, преди това да може да се опита. Това повдига цял набор от етични въпроси, тъй като подобни тестове биха представлявали собствен риск.
Стратегиите за инженерно пренебрежимо стареене (SENS) са друг път, предлагащ потенциал на хората да противодействат на ефектите на дълготрайния космически полет чрез обратен процес на стареене. Освен че гарантира, че същото поколение, което се е качило на кораба, ще бъде това, което ще го направи до местоназначението си, тази техника също има потенциал да управлява изследванията на терапията със стволови клетки тук, на Земята.
Въпреки това, в контекста на продължителния космически полет, вероятно ще са необходими множество лечения (или непрекъснати през целия процес на пътуване), за да се постигне пълно подмладяване. Предварително ще е необходимо и значително количество изследвания, за да се тества процесът и да се адресират отделните компоненти на остаряването, което отново води до редица етични проблеми.
Тогава има световни кораби (известни още като кораби от поколение), където ще бъдат използвани самостоятелни и самоподдържащи се космически кораби, достатъчно големи за поместване на няколко поколения космически пътешественици. Тези кораби биха разчитали на конвенционалното задвижване и затова са необходими векове (или хилядолетия), за да достигнат до друга звездна система. Непосредствените предимства на тази концепция са, че тя би изпълнила две основни цели на космическото проучване, които биха били поддържането на човешка колония в космоса и позволяването на пътуване до потенциално обитаема екзопланета.
Освен това кораб от поколение ще разчита на задвижващи концепции, които в момента са осъществими, а екипаж от хиляди ще умножи шансовете за успешно колонизиране на друга планета. Разбира се, разходите за изграждането и поддържането на такива големи космически кораби биха били прекомерни. Съществуват и моралните и етичните предизвикателства за изпращането на човешки екипажи в дълбоко пространство за такива продължителни периоди от време.
Например, има ли гаранция, че екипажът няма да се побърка и да се убие един друг? И последно, има фактът, че междувременно на Земята ще бъдат разработени по-нови, по-модерни кораби. Това означава, че по-бърз кораб, който ще тръгне на Земята по-късно, би могъл да изпревари кораб от поколение, преди да стигне до друга звездна система. Защо да харчите толкова много на кораб, когато има вероятност да остарее, преди дори да стигне до местоназначението си?
И накрая, има криогеника, концепция, която е проучена широко през последните няколко десетилетия като възможно средство за удължаване на живота и космическите пътувания. В много отношения тази концепция е разширение на хибернационната технология, но се възползва от редица скорошни постижения. Непосредственото предимство на този метод е, че той отчита всички текущи ограничения, наложени от технологията и релативистичната Вселена.
По принцип няма значение дали FTL (или скорост над 0.10) ° С) са възможни или колко време ще отпътува, тъй като екипажът ще спи и перфектно запазен за продължителността. На всичкото отгоре вече знаем, че технологията работи, както се вижда от последните постижения, при които тъканите на органите и дори цели организми са били затоплени и витрифицирани, след като са били замразени криогенно.
Въпреки това, рисковете също са по-големи, отколкото при хибернация. Например, все още не са известни дългосрочните ефекти на криогенното замразяване върху физиологията и централната нервна система на животни и хора от по-висок ред. Това означава, че ще бъдат необходими обширни тестове и човешки изпитания, преди да бъдат опитвани, което отново поставя редица етични предизвикателства.
В крайна сметка има много неизвестни, свързани с всички и всички потенциални методи за междузвездно пътуване. По същия начин са необходими много повече изследвания и разработки, преди да можем спокойно да кажем кое от тях е най-възможно. Междувременно д-р Брадък признава, че е много по-вероятно всеки междузвезден рейс да включва роботизирани изследователи, използващи технология за телеприсъствие, за да ни покаже други светове - макар че те нямат същата примамливост.
„Почти сигурно е, че това преразглежда ранната концепция за репликационните сонди на фон Нойман (минус репликацията!)“, Каза той. „Cube Sats или подобни могат да постигнат тази цел, но най-вероятно няма да ангажират общественото въображение почти толкова, колкото човешкото космическо пътуване. Вярвам, че сър Мартин Рийс е предложил концепцията за получовешко устройство от типа AI ... също някак далеч. "
В момента има само една предложена мисия за изпращане на междузвезден космически кораб до близката звездна система. Това ще бъде Breakthrough Starshot, предложение да се изпрати лазерно ветроходно корабче в Alpha Centauri само за 20 години. След като беше ускорен до 4 474 000 м / с (160 934 400 км / ч; 100 мили / ч) 20% от скоростта на светлината, този кораб щеше да извърши полет на Алфа Кентавър и също така да може да излъчва домашни изображения на Проксима b.
Отвъд всичко това всички мисии, които включват предприемането на външна Слънчева система, се състоят от роботизирани орбити и сонди, а всички предложени екипирани мисии са насочени към изпращането на астронавтите обратно на Луната и на Марс. Все пак човечеството тепърва започва с космическите проучвания и със сигурност трябва да приключим с изследването на нашата собствена Слънчева система, преди да можем да обмислим да изследваме отвъд нея.
В крайна сметка ще ни трябва много време и търпение, преди да започнем да се впускаме отвъд пояса на Койпер и Оорт Облака, за да видим какво има там.
