Zdaj se medzvezdna potovanja in kolonizacija zdijo malo verjetna. Temeljni zakoni fizike preprosto preprečujejo, da bi se to zgodilo in mnogi ljudje o tem sploh ne mislijo kot o nemogočem.
Drugi iščejo načine, kako prekršiti zakone fizike (ali vsaj najti rešitev), ki nam bodo omogočili potovanje do daljnih zvezd in raziskovanje pogumnih novih svetov.
Alcubierre Warp Drive
Vse, kar imenujemo "warp pogon", se nanaša na Star Trek in ne na NASA. Zamisel osnove Alcubierre warp je, da bi lahko bila možna rešitev (ali vsaj začetek iskanja) za preseganje omejitev vesolja, ki jih nalaga na potovanju hitreje od svetlobne hitrosti.
Osnove te ideje so precej preproste, NASA pa za razlago uporablja primer tekalne steze. Čeprav se lahko človek premika s končno hitrostjo na tekalni stezi, kombinirana hitrost osebe in tekalna steza pomeni, da bo konec bližje, kot bi bil, če bi potoval na običajni tekalni stezi.
Tekalna steza je samo osnova, ki se skozi prostor-čas giblje v nekakšnem razteznem mehurčku. Pred warp pogonom je stisnjen vesoljni čas. Širi se za njim. Teoretično to omogoča, da motor premika potnike hitreje od svetlobne hitrosti.
Promocijski video:
Eno ključnih načel, povezanih s širitvijo vesoljskega časa, naj bi omogočilo, da se vesolje hitro širi le nekaj trenutkov po velikem udaru. Teoretično bi morala biti ideja izvedljiva.
Težje bo ustvarjanje samega warp pogona, ki bo potreboval ogromno vrečko negativne energije okoli plovila. Ni jasno, ali je to načeloma mogoče. Nihče ne ve. Poleg tega manipulacije s vesoljem in časom vodijo do še bolj zahtevnih vprašanj glede potovanja v času, hranjenja naprave z negativno energijo in kako jo vklopiti in izklopiti.
Glavna ideja je prišla od fizika Miguela Alcubierrea, ki je tudi možnosti osnove razložil kot gibanje po valovih vesolja in časa, namesto da bi se podal na najdaljšo pot. Tehnično gledano ideja ne krši zakonov vožnje hitreje od svetlobne hitrosti in celo njena matematična utemeljitev govori v prid njeni možni izvedbi.
Medzvezdni internet
Grozno je, ko na Zemlji ni interneta in ne moreš naložiti Google Maps na svoj pametni telefon. Med medzvezdnim potovanjem bo še slabše brez njega. Odhod v vesolje je le prvi korak, znanstveniki že začnejo razmišljati, kaj storiti, ko morajo naše posadke in brezpilotne sonde pošiljati sporočila nazaj na Zemljo.
Leta 2008 je NASA izvedla prve uspešne teste medzvezdne različice interneta. Projekt se je začel leta 1998 kot del partnerstva med Nasinim laboratorijem za reaktivni pogon (JPL) in Googlom. Deset let pozneje so partnerji pridobili sistem Disk-Tolerant Networking (DTN), ki omogoča pošiljanje slik na vesoljsko plovilo, oddaljeno 30 milijonov kilometrov.
Tehnologija mora biti sposobna obvladati dolge zamude in prekinitve prenosov, tako da lahko nadaljuje z oddajanjem, tudi če signal prekinete 20 minut. Lahko prehaja skozi, med ali skozi vse, od sončnih izbruhov in sončnih neviht do neokusnih planetov, ki se lahko znajdejo na poti prenosa podatkov, ne da bi pri tem izgubili informacije.
Po besedah Vint Cerfa, enega od ustanoviteljev našega prizemnega interneta in pionirja medzvezdnega interneta, sistem DTN premaga vse težave, ki se spopadajo s tradicionalnim protokolom TCIP / IP, ko mora delati na dolge razdalje, v kozmičnem merilu. Pri TCIP / IP bo Googlovo iskanje na Marsu trajalo toliko časa, da se bodo rezultati med obdelavo zahteve spreminjali, izhod pa bo delno izgubljen. S tehnologijo DTN so inženirji dodali nekaj povsem novega - možnost dodelitve različnih imen domen različnim planetom in izbiro na katerem planetu želite iskati po internetu.
Kaj pa potovanje na planete, ki jih še nismo poznali? Znanstveni ameriški znanstvenik trdi, da je mogoče, da bi internet prišel do Alpha Centauri, čeprav zelo drag in dolgotrajen. Z lansiranjem serije samo ponovljivih von Neumannovih sond je mogoče ustvariti dolgo vrsto relejnih postaj, ki lahko pošiljajo informacije po medzvezdni verigi.
Signal, rojen v našem sistemu, bo šel skozi sonde in dosegel Alpha Centauri, in obratno. Res je, potrebnih bo veliko sond, katerih gradnja in zagon bo trajal milijarde.
In na splošno, glede na to, da bo morala najbolj oddaljena sonda zajeti svojo pot tisoče let, je mogoče sklepati, da se v tem času ne bodo spremenile samo tehnologije, temveč tudi skupni stroški dogodka. Ne hitimo.
Embrionalna kolonizacija prostora
Ena največjih težav z medzvezdnim potovanjem - in kolonizacijo na splošno - je čas, ki ga potrebujete, da se pripeljete kamor koli, tudi če vam nekaj rokavov zaviha rokav.
Sama naloga, da dostavijo skupino naseljencev do cilja, ustvarja veliko težav, zato se porodijo predlogi, da ne pošljemo skupine kolonistov s popolnoma posadko, temveč ladjo, napolnjeno z zarodki - seme bodočega človeštva.
Ko ladja doseže želeno razdaljo do cilja, zamrznjeni zarodki začnejo rasti. Nato pustijo otroke, ki odraščajo na ladji, in ko končno prispejo na cilj, imajo vse sposobnosti, da si zamislijo novo civilizacijo.
Očitno vse to sproža ogromno vprašanj, na primer, kdo in kako bo izvajal gojenje zarodkov. Roboti bi lahko vzgajali ljudi, a kakšne ljudi bodo roboti vzgajali? Ali bodo roboti lahko razumeli, kaj otrok potrebuje, da raste in cveti? Ali bodo znali razumeti kazni in nagrade, človeška čustva?
Kakor koli že, še ni treba videti, kako ohraniti zamrznjene zarodke stotine let nedotaknjene in kako jih gojiti v umetnem okolju.
Ena od predlaganih rešitev, ki bi lahko rešila težave robotske varuške, bi lahko bila kombinacija ladje z zarodki in ladje s suspendirano animacijo, v kateri spijo odrasli, pripravljeni prebuditi se, ko morajo vzgajati otroke.
Niz let vzgoje otrok skupaj s povratkom v mirovanje bi lahko teoretično privedlo do stabilne populacije. Skrbno izdelana serija zarodkov lahko zagotovi genetsko raznolikost, ki bo ohranila populacijo bolj ali manj stabilno, ko bo ustanovljena kolonija.
V ladjo z zarodki se lahko vključi tudi dodatna serija, ki bo genetsko skladnost v prihodnosti še povečala.
Sonde Von Neumanna
Vse, kar gradimo in pošiljamo v vesolje, se neizogibno srečuje s svojimi težavami in zdi se mi popolnoma nemogoča naloga narediti nekaj, kar potuje na milijone kilometrov in ne gori, ne razpada ali zbledi. Vendar je rešitev tega problema mogoče najti že pred desetletji.
V 40. letih prejšnjega stoletja je fizik John von Neumann predlagal mehansko tehnologijo, ki bi jo bilo mogoče reproducirati, in čeprav njegova ideja ni imela ničesar z medzvezdnim potovanjem, je vse neizogibno prišlo do tega.
Kot rezultat, bi lahko tende von Neumanna v teoriji uporabili za raziskovanje obsežnih medzvezdnih ozemelj. Po mnenju nekaterih raziskovalcev ideja, da nam je vse to najprej padlo na pamet, ni samo pompozno, ampak tudi malo verjetno.
Znanstveniki z univerze v Edinburghu so v International Journal of Astrobiology objavili članek, v katerem so raziskovali ne le možnost ustvarjanja takšne tehnologije za lastne potrebe, temveč tudi verjetnost, da jo je nekdo že storil. Na podlagi predhodnih izračunov, ki so pokazali, kako daleč lahko naprava prehaja z različnimi načini gibanja, so znanstveniki preučevali, kako bi se ta enačba spremenila, če bi jo uporabili za samoponovljiva vozila in sonde.
Znanstveni izračuni so bili zgrajeni okoli samoponovljivih sond, ki bi lahko uporabile drobir in druge vesoljske materiale za izdelavo mlajših sond. Sonde za starše in otroke bi se pomnožile tako hitro, da bi pokrivale celotno galaksijo v samo 10 milijonih let - pod pogojem, da se premikajo z 10% hitrosti svetlobe.
Vendar bi to pomenilo, da bi nas v nekem trenutku moralo obiskati nekaj takšnih sond. Ker jih še nismo videli, lahko najdemo priročno razlago: ali nismo tehnološko dovolj napredni, da bi vedeli, kje iskati, ali smo resnično sami v galaksiji.
Praga s črno luknjo
Zamisel o uporabi gravitacije planeta ali lune za posnetek, kot iz praske, je bila v našem osončju večkrat ali dvakrat v uporabi, predvsem Voyager 2, ki je dobil dodaten pritisk najprej od Saturna, nato pa od Urana na poti iz sistema …
Ideja vključuje manevriranje ladje, kar ji bo omogočilo povečanje (ali zmanjšanje) njene hitrosti, ko se premika skozi gravitacijsko polje planeta. Pisci znanstvene fantastike so še posebej všeč tej ideji.
Writer Kip Thorne je predstavil idejo: takšen manever bi lahko pomagal napravi rešiti enega največjih težav medzvezdnega potovanja - porabo goriva. In predlagal je bolj tvegan manever: pospeševanje z binarnimi črnimi luknjami. Minilo bo minuto, da gori gorivo, da preide kritično orbito iz ene črne luknje v drugo.
Po nekaj vrtljajih okoli črnih lukenj bo naprava pobrala hitrost blizu svetlobe. Vse, kar ostane, je, da se dobro usmerimo in aktiviramo raketni potisk z namenom načrtovanja tečaja za zvezde.
Malo verjetno? Da. Neverjetno? Definitivno. Thorne poudarja, da je s takšno idejo veliko težav, na primer natančni izračuni usmeritev in časa, ki ne bodo omogočali pošiljanja naprave neposredno na najbližji planet, zvezdo ali drugo telo. Obstajajo tudi vprašanja glede vrnitve domov, a če se odločite za takšen manever, se zagotovo ne nameravate vrniti.
Presedan takšne ideje je že oblikovan. Leta 2000 so astronomi odkrili 13 supernov, ki letijo skozi galaksijo z neverjetno hitrostjo 9 milijonov kilometrov na uro. Znanstveniki z univerze v Illinoisu v Urbani-Šampanjcu so ugotovili, da so te stranske zvezde izpulile iz galaksije par črnih lukenj, ki so se med uničenjem in združitvijo dveh ločenih galaksij končali v paru.
Starseed Launcher
Ko govorimo o zagonu celo samo ponovljivih sond, je težava s porabo goriva.
To ljudi ne ustavi pri iskanju novih idej, kako zagnati sonde na medzvezdnih razdaljah. Ta proces bi potreboval megatone energije, če bi uporabljali današnjo tehnologijo.
Forrest Bishop z Inštituta za atomsko tehniko je dejal, da je ustvaril metodo za zagon medzvezdnih sond, za katero bi bila potrebna količina energije, približno enaka količini avtomobilske baterije.
Teoretični Starseed Launcher bo dolg približno 1000 kilometrov in bo sestavljen predvsem iz žice in žice. Kljub dolžini bi se lahko vse to vklopilo v eno tovorno ladjo in se napolnilo z 10-voltno baterijo.
Del načrta vključuje izstrelitvene sonde, ki so malenkost večje od mikrograma in vsebujejo le osnovne podatke, potrebne za nadaljnjo gradnjo sond v vesolju. Milijarde takšnih sond lahko sproži v več seriji.
Glavna točka načrta je, da se bodo samoprenosljive sonde po izstrelitvi lahko medsebojno združile. Sam izstrelnik bo opremljen s superprevodnimi magnetnimi levitacijskimi tuljavami, ki ustvarjajo povratno silo, ki zagotavlja potisk.
Škof pravi, da nekatere podrobnosti načrta potrebujejo delo, na primer preprečevanje medzvezdnega sevanja in naplavin s sondami, na splošno pa se lahko začne gradnja.
Posebne rastline za vesoljsko življenje
Ko se nekam pripeljemo, potrebujemo načine za pridelavo hrane in obnavljanje kisika. Fizik Freeman Dyson je zasnoval nekaj zanimivih idej, kako je to mogoče storiti.
Leta 1972 je Dyson na Londonu oddal svoje znano predavanje na Birkbeck College v Londonu. Obenem je predlagal, da bi s pomočjo nekaterih genetskih manipulacij lahko ustvarili drevesa, ki ne morejo le rasti, ampak tudi cveteti na nevsiljivi površini, na primer kometi.
Preprogramirajte drevo tako, da bo odsevalo ultravijolično svetlobo in učinkoviteje varčevalo z vodo, drevo pa se ne bo samo ukoreninilo in raslo, ampak bo zraslo do velikosti, ki je nepredstavljiva po zemeljskih standardih. V intervjuju je Dyson predlagal, da se v prihodnosti lahko pojavijo črna drevesa, tako v vesolju kot na Zemlji.
Drevesa na osnovi silicija bi bila učinkovitejša, učinkovitost pa je ključna za dolgoročno preživetje. Dyson poudarja, da ta postopek ne bo minljiv - morda bomo čez dvesto let končno ugotovili, kako drevesa rastejo v vesolju.
Dysonova ideja ni vse tako neumna. Nasin inštitut za napredne koncepte je celoten oddelek, namenjen reševanju problemov prihodnosti, vključno z nalogo gojenja stabilnih rastlin na površini Marsa. Tudi rastlinjaki na Marsu bodo rasli v ekstremnih razmerah, znanstveniki pa preučujejo možnosti, kako rastline uskladiti z ekstremofili, drobnimi mikroskopskimi organizmi, ki preživijo v nekaterih najbolj brutalnih razmerah na Zemlji.
Od alpskega paradižnika, ki ima vgrajeno odpornost proti ultravijolični svetlobi, do bakterij, ki preživijo v najbolj mrzlih, najbolj vročih in najglobljih kotičkih sveta, bomo morda nekega dne združili marsovski vrt. Vse, kar ostane, je ugotoviti, kako sestaviti vse te opeke.
Izkoriščanje lokalnih virov
Življenje od tal je morda nov razvoj na Zemlji, toda ko gre za mesečne misije v vesolju, postane nujno. NASA med drugim preiskuje uporabo lokalnih virov (ISRU).
Na vesoljskem plovilu ni veliko prostora in gradbeni sistemi za uporabo materialov, ki jih najdemo v vesolju in na drugih planetih, bodo potrebni za vsako dolgotrajno kolonizacijo ali potovanje, še posebej, ko destinacija postane kraj, kjer bo zelo težko dobiti zaloge, gorivo, hrano. itd.
Prvi poskusi prikaza možnosti uporabe lokalnih virov so bili izvedeni na pobočjih havajskih vulkanov in med polarnimi misijami. Seznam nalog vključuje predmete, kot so črpanje sestavnih delov goriva iz pepela in drugih naravno dostopnih terencev.
NASA je avgusta 2014 izdala močno napoved in razkrila nove igrače, ki bodo na Mars odpotovale z naslednjim roverjem, ki bo izstreljen leta 2020. Med orodji v arzenalu novega roverja je tudi MOXIE, poskus lokalne rabe virov v obliki marsovskega kisika.
MOXIE bo pobral Marsovo dihajočo atmosfero (96% ogljikovega dioksida) in jo razdelil na kisik in ogljikov monoksid. Naprava bo lahko proizvedla 22 gramov kisika za vsako uro delovanja.
NASA tudi upa, da bo MOXIE lahko pokazal nekaj drugega - dosledno delovanje brez ogrožanja produktivnosti ali učinkovitosti. MOXIE ne more biti le pomemben korak k dolgoročnim nezemeljskim misijam, ampak tudi utirati pot številnim potencialnim pretvornikom škodljivih plinov v uporabne.
2 obleka
Razmnoževanje v vesolju lahko postane problematično na več različnih ravneh, zlasti v mikrogravitacijskih okoljih. Japonski poskusi na mišjih zarodkih so leta 2009 pokazali, da se zarodki, ki se razvijejo izven običajne gravitacije Zemlje (ali enakovredne), ne razvijejo normalno, tudi če se oploditev zgodi pod ničlo.
Težave nastanejo, ko se morajo celice deliti in izvajati posebna dejanja. To ne pomeni, da do oploditve ne pride: mišji zarodki, spočeti v vesolju in implantirani v kopenske samice, so uspešno zrasli in se rodili brez težav.
Poraja se tudi drugo vprašanje: kako natančno deluje otroška proizvodnja v mikrogravitaciji? Zakoni fizike, zlasti dejstvo, da ima vsako dejanje enako in nasprotno reakcijo, naredijo njegovo mehaniko nekoliko smešno. Vanna Bonta, pisateljica, igralka in izumiteljica, se je odločila, da to vprašanje vzame resno.
Ustvarila je 2 obleko: obleko, v kateri se lahko dve osebi zatečeta in začneta izdelovati otroke. So ga celo pregledali. Leta 2008 je bila 2suit preizkušena na tako imenovanem kometu Vomit (letalu, ki naredi ostre zavoje in ustvari minutne pogoje ničelne težnosti).
Medtem ko Bonta predlaga, da bi lahko medeni tedni v vesolju z njenim izumom postali resnični, ima obleka tudi bolj praktične namene, kot je ohranjanje telesne toplote v sili.
Projekt Longshot
Projekt Longshot je v poznih 80-ih letih skupaj razvila skupina ameriške pomorske akademije in NASA. Končni cilj načrta je bil sprožiti nekaj na prelomu 21. stoletja, in sicer brezpilotno sondo, ki bi potovala v Alpha Centauri.
Za dosego cilja bi potrebovali 100 let. Toda preden bo šel v živo, bo potreboval nekaj ključnih sestavnih delov, ki jih bo prav tako treba razviti.
Poleg komunikacijskih laserjev, trpežnih reaktorjev jedrske cepitve in inercialnega laserskega raketnega motorja so bili še drugi elementi.
Sonda je morala pridobiti neodvisno razmišljanje in delovanje, saj bi bilo na medzvezdnih razdaljah praktično nemogoče komunicirati dovolj hitro, da bi informacije ostale pomembne, ko prispejo na cilj. Prav tako je morala biti neverjetno trpežna, saj je sonda čez 100 let dosegla cilj.
Longshot bodo poslali v Alpha Centauri z različnimi nalogami. V bistvu je moral zbrati astronomske podatke, ki bi omogočili natančne izračune razdalj do milijard, če ne trilijonov, drugih zvezd. Če pa jedrskega reaktorja, ki napaja aparat, zmanjka, se bo misija tudi ustavila. Longshot je bil ambiciozen načrt, ki se ni nikoli spustil s tal.
A to ne pomeni, da je ideja popustila v popku. Leta 2013 se je projekt Longshot II dobesedno odlepil od tal v obliki študentskega projekta Icarus Interstellar. Desetletja tehnološkega napredka so minila od uvedbe prvotnega programa Longshot, uporabiti jih je mogoče v novi različici, program kot celota pa je dobil večjo prenovo. Stroški goriva so bili popravljeni, misija se je zmanjšala na polovico, celotna zasnova Longshot-a pa je bila revidirana od glave do pet.
Končni osnutek bo zanimiv pokazatelj, kako se spreminja nerešljiv problem z dodatkom novih tehnologij in informacij. Zakoni fizike ostajajo enaki, toda 25 let kasneje ima Longshot priložnost, da poišče drugi veter in nam pokaže, kakšno naj bo prihodnje medzvezdno potovanje.