"Planet je zibelka uma, toda človek ne more večno živeti v zibelki," je v začetku 20. stoletja zapisal Konstantin Ciolkovski. Danes znanstveniki vse pogosteje govorijo o dejstvu, da bodo slej ko prej ljudje morali zapustiti Zemljo in oditi v iskanje novega doma.
Ne spi
V znanstvenofantastičnih knjigah in filmih so posadke medzvezdnih ladij običajno med letom potopljene v suspendirano animacijo. Prikladno: dolga pot do njih preleti takojšen trenutek. Če pa to situacijo izmerite z resničnostjo, se takoj pojavijo neskladnosti. Kaj se bo z leti pojavilo z vesoljskim plovilom? Ali bodo lahko varnostni sistemi sami popravili in obnovili, ali bodo varnostni sistemi lahko upoštevali vse dejavnike tveganja in odpravili ovire? Kaj pa, če tehnologije, ki zagotavljajo anabiozo astronavtov, ne uspejo, kot v nedavnem filmu "Potniki", čigar liki so se zbudili 90 let pred rokom? Koliko neprecenljivih znanstvenih podatkov človeštvo nikoli ne bo dobilo, če se prepustimo poskusom letenja v prid spanja?
Mogoče so takšna vprašanja ljudi spravila, kako premagati brezmejni prostor, ne da bi zaspali. Uporabite lahko "rotacijsko metodo": na primer vsako leto se več astronavtov zbudi in prevzame nadzor nad nadzorom vesoljskega plovila. Leto kasneje jih nadomešča naslednje. Kaj pa, če človeštvo do odprave ekspedicije ne najde načina, kako bi se varno spustil v dolgotrajno zaspano animacijo? Konec koncev so doslej ti poskusi šele v zgodnji fazi.
Spokoj iz filma Pandorum.
Rezultat takšnih razprav so bili projekti "ladij generacij". To je plovilo za medzvezdna potovanja s hitrostjo, veliko manjšo od hitrosti svetlobe. Takšna ladja bi morala leteti več tisoč let. V tem času se bodo prvi kolonisti postarali in umrli, njihovi potomci bodo prevzeli svoje mesto. Ta scenarij se bo ponovil mnogokrat, preden odprava prispe na cilj.
Eden najbolj znanih generacijskih modelov ladij je temeljil na Orionu. Ta "eksplodirana" (jedrska impulzna ladja) je bila razvita v ZDA sredi dvajsetega stoletja. Premakniti naj bi se zaradi vrste jedrskih nabojev, aktiviranih na kratki razdalji za ladjo. Del eksplozijskih produktov je udaril v "rep" vesoljskega plovila, kjer je masivna reflektorska plošča absorbirala energijo in jo s sistemom amortizerjev prenesla na vesoljsko plovilo. Obseg projekta Energy Limited Orion Starship je neverjeten: premer ladje je bil 20 kilometrov. Po izračunih razvijalcev bi lahko ta ladja v 1330 letih dosegla najbližji zvezdni sistem Alpha Centauri. Dimenzije ladje so bile povsem dovolj, da je lahko sprejela resnično generacijo ladij - pravzaprav majhno vesoljsko mesto. Vendar je NASA stavila na cenejše projekte, Orion pa je ostal teorija.
Promocijski video:
Vendar, če bi šle stvari drugače, bi lahko danes poslali prve koloniste v vesolje? Žal ne. Koncept generacijskih vesoljskih plovil rešuje številne teoretične probleme potovanja v vesolje - in ustvarja številne nove težave. Ugotovili bomo, s kakšnimi težavami se lahko srečujejo ladje generacij in na kaj morate upoštevati odhod do daljnih zvezd.
Zvezdni brod Orion Energy Limited.
Kam letemo?
Zagovorniki kolonizacije vesolja so razdeljeni v dve skupini: nekdo ustvarja projekte za oblikovanje Marsa in nekdo je prepričan, da je iskanje nove Zemlje mogoče najti le v drugih zvezdah. Raziskovalci Exoplaneta potrjujejo, da je mogoče najti vesoljsko telo, primerno za življenje zunaj osončja, čeprav to ni enostavno.
Za uspešno naselitev je pomembno, da najdeni planet na več načinov spominja na Zemljo. Potrebujemo temperaturo, ki je sprejemljiva za zemeljsko življenje in vodo v tekočem stanju. Zvezda, okoli katere se vrti planet, naj se obnaša čim bolj "mirno" - pogosti in intenzivni sunki povzročajo ostre skoke temperature. Pretok nabitih delcev iz zvezde lahko poškoduje atmosfero planeta in sčasoma "odpihne" skoraj celotno plinsko ovojnico. Morda se je v osončju to zgodilo z Merkurjem.
Območje prostora okoli zvezde, v katerem imajo planeti lahko tekočo vodo, se imenuje bivalno območje. To je nekakšna "srednja" cona planetarnega sistema. Planeti v njem niso preveč oddaljeni od zvezde, dobijo dovolj energije, da voda ne zmrzne. Toda hkrati ne smejo biti preblizu zvezdi - voda lahko izhlapi. V angleško-literarni literaturi se ta spletna stran imenuje "Zlata zlatišča" v čast zgodbe o deklici, ki je padla v hišo s tremi medvedi. Medtem ko živali ni doma, se odloči, da bo malo spala in se izmenično uleže na tri postelje: ena je pretežka, druga preveč mehka, tretja pa ravno pravšnja.
Zdi se, da tudi mi lahko preprosto "razvrstimo" vse planete v določenem sistemu in izberemo ustreznega. Žal nam niso primerni vsi planeti v naseljeni coni: na njih je možna tekoča voda, toda vsi drugi pogoji na površini takega planeta so za zemeljske prebivalce morda nevzdržni.
Poleti 2016 so astrofiziki na evropskem južnem observatoriju napovedali odkritje najbližjega eksoplaneta na Zemlji. Orbitira Proximo Centauri, najbližjo zvezdo Osončja, zdaj pa se imenuje Proxima Centauri b. Po mnenju znanstvenikov se nahaja na območju bivanja svoje zvezde in ima lahko tekočo vodo. Noben od znanih podnebnih modelov temu ne nasprotuje. Toda prezgodaj je, da bi Proxima Centauri b poklicali v naš novi dom. Veliko je bližje svoji zvezdi, kot je Zemlja Soncu, in učinki, ki jih povzroča ta bližina, so lahko nepredvidljivi.
Potencialno bivalni eksoplaneti. Planeti TRAPPIST-1 še niso navedeni.
Sveže odkritje iz začetka leta 2017 - sedem eksoplanetov v bližini hladnega rdečega pritlikavca TRAPPIST-1 v ozvezdju Vodnar. Vsi planeti so po velikosti podobni Zemlji. Hipotetično je na vseh sedmih planetih morda tekoča voda, vendar jo najverjetneje najdemo na planetih TRAPPIST-1e, f in g. Astrofiziki ugibajo, da bodo novi teleskopi - na primer evropski izredno velik teleskop, ki so ga začeli graditi v Čilu leta 2014 - zagotovo lahko pokazali, ali imajo ti planeti vodo.
Glavna stvar je, da je celo eksoplanet, ki je najbližje Zemlji, še vedno na veliki razdalji od nas. Oddaljeno je 4,24 svetlobna leta - za prehod na to pot bodo obstoječa vesoljska plovila, tudi brez upoštevanja časa za pospeške in pojemke, potrebovala več deset tisoč let. Za primerjavo, planeti okoli TRAPPIST-1 so oddaljeni približno 40 svetlobnih let. Tehnologija napreduje, vendar so razdalje v vesolju še vedno neskončne. Zaradi tega znova in znova razmišljamo o projektih, kot je ladja generacij.
Tako lahko izgleda površina planeta TRAPPIST-1f (slika NASA).
Motorji prihodnosti
Mogoče pa še vedno obstaja način, da hitreje pretečete te razdalje? Zmogljivosti obstoječih vesoljskih plovil očitno niso dovolj, a novi razvoj še poteka. Eden najbolj impresivnih projektov je sončno (fotonsko) jadro. Uporablja pritisk svetlobe na zrcalni površini. V sončnem sistemu lahko jadro poganja sončna svetloba in ta tehnologija že obstaja. Leta 2010 je japonsko vesoljsko plovilo IKAROS (medplanetarno kite-plovilo, pospešeno s sevanjem sonca) odšlo v vesolje. Opremljeno je s kvadratnim jadrom s stranico 14 metrov, sestavljeno iz štirih cvetnih listov. Na njih so pritrjeni sončni paneli. Naloga IKAROS-a je bila uspešno odpiranje sončnega jadra in premikanje z njegovo pomočjo in japonska naprava se je s tem najbolje spoprijela. Vendar je pritisk sončne svetlobe sorazmerno majhen,zato bomo morali uporabiti druge vire, da bomo presegli naš sistem. Obstajajo projekti za overclocking takšne naprave z laserjem. Sončno jadro ima nesporne prednosti: ne potrebuje goriva in je lahko razmeroma lahkotno. Vendar človeštvo nima dovolj sredstev za spuščanje medzvezdne jadrnice. Potrebni bodo zelo močni visoko precizni laserski sistemi ali bistveno nova rešitev tega problema. Potrebni bodo zelo močni visoko precizni laserski sistemi ali bistveno nova rešitev tega problema. Potrebni bodo zelo močni visoko natančni laserski sistemi ali bistveno nova rešitev tega problema.
Drug obetaven motor, ki že obstaja, je ionski. Njegova delovna tekočina je ionizirani inertni plin (argon, ksenon) ali živo srebro. Ionizirana snov se v elektrostatskem polju pospeši do zelo velikih hitrosti. Sistem za ekstrakcijo pozitivnih ionov jih "potegne" iz snovi in jih vrže v vesolje, ki jim zagotavlja gibanje. Ionski motorji so bili uporabljeni v Hayabusa (leta 2010 so na Zemljo dobavili vzorce zemlje asteroid Itokawa) in Dawn (lansirana leta 2007 za preučevanje Veste in Ceres).
Takšen motor dosega visok specifični impulz in nizko porabo goriva. Pomanjkljivost sodobnih ionskih motorjev je izjemno nizek potisk, zato takšna ladja ne bo mogla izstreliti z Zemlje, zgraditi jo bo treba zunaj planeta.
Apa zore (računalniška grafika).
Drug zanimiv koncept je Bassard medzvezdni ramjet motor. Ladja, opremljena s takim motorjem, zajame material medzvezdnega medija (vključno z vodikom) z uporabo "lijaka" močnega elektromagnetnega polja. Premer lijaka naj bo na tisoče ali celo več deset tisoč kilometrov. Zbrani vodik se uporablja v ladijskem termonuklearnem raketnem motorju. To zagotavlja avtonomnost goriva plovila.
Žal, ima tudi ta motor številne tehnične omejitve. Njegova hitrost ni tako velika, saj ladja pri zajemanju vsakega vodikovega atoma izgubi določen zagon in to lahko nadomestimo s potiskom le pri relativno nizki hitrosti. Za premagovanje te omejitve je treba najti načine, kako kar najbolje izkoristiti ujete atome.
Tako lahko izgleda ladja, ki jo poganja Bassardov motor (ilustracija Joe Bergeron).
Družba na krovu
Koliko ljudi se lahko odpravi na medzvezdne odprave? Ocene strokovnjakov se bistveno razlikujejo. To je kljub dejstvu, da je večina optimističnih glede trajanja leta v stotinah in ne tisočih letih. Leta 2002 je antropolog John Moore z univerze na Floridi predlagal, da bi bilo v majhni vasi približno 160 prebivalcev dovolj, da bi ustvarili stabilno prebivalstvo za 200-letni let. Obenem pa ne bo potreben kruti "socialni inženiring", kot pri distopijah, družina, ki nas pozna, bo postala osnova vesoljske kolonije. Vsak bo imel približno ducat primernih zakonskih partnerjev. Še danes - z na videz neskončno izbiro - večina ljudi ne presega tega števila partnerjev v smislu dolgoročnih odnosov.
Vendar pa pri tako majhnih populacijah obstaja nevarnost zmanjšane genske raznolikosti. Zmanjša se lahko postopoma in nepričakovano - na primer, v primeru nevarne okužbe bo odprava naletela na "učinek ozkega grla", v katerem se število prebivalstva močno zmanjša in nato postopoma okreva. Genska zbirka postaja slabša, kar se odraža na potomcih tistih, ki so preživeli katastrofo. V živalskem kraljestvu je ta učinek vplival na gensko raznolikost geparjev - verjame se, da je nekoč uspelo preživeti le nekaj posameznikov. Vrsta je bila na robu izumrtja, zdaj v divjini po svetu živi le okrog 7000 geparjev. Zaradi dolgo tesnega križanja se ne razlikujejo po odpornosti proti boleznim, v naravi pa večina mladičev ne živi do enega leta.
Druga grožnja kolonistom je učinek ustanovitelja. Pojavi se, ko majhno število predstavnikov določene vrste naseli novo ozemlje. Ne ohranjajo celotnega genskega sklada prvotne populacije, zato se lahko soočijo tudi s težavo postopnega zmanjševanja genske raznolikosti.
Antropolog Cameron Smith z univerze Portland State je leta 2013 izračunal, da je za spopadanje s temi grožnjami potrebnih več deset tisoč ljudi v 150 letih poleta. Po njegovem mnenju stabilno prebivalstvo potrebuje približno 40.000 ljudi, od katerih je najmanj 23.500 v rodni dobi. Vendar je lahko kolonija manjša, če ima na razpolago dovolj veliko zarodko.
Spokoj iz filma Pandorum.
Prostor v kleti, prostor v puščavi
Seveda bodo vsa ta pomembna vprašanja še dolgo ostala le teoretična. Današnje tehnologije ne morejo človeka poslati sosednjim zvezdam in to bo še dolgo zunaj naših moči. Toda raziskave v prihodnosti, ki bi lahko približale vesoljsko prihodnost, vključno z generacijami generacij, že nekaj desetletij potekajo.
Ena najbolj znanih vrst takšnih poskusov je ustvarjanje zaprtih ekosistemov. V njej bodo tisoče let živeli potniki ladje generacij, zato mora biti kolonija popolnoma samozadostna: pomoči ni nikjer čakati. Ta izkušnja bo koristna pri razvoju novega planeta. Projekti za ustvarjanje zaprtih sistemov so se začeli v 70. letih prejšnjega stoletja, kmalu po pristanku človeka na Luno.
V ZSSR v letih 1968-1972 je bil zgrajen "BIOS-3". Znanstveniki iz Krasnoyarsk Academgorodok so ustvarili zapečateno sobo velikosti 14 × 9 × 2,5 m in prostornino približno 315 m³ v kleti Inštituta za biofiziko, sestavljeno iz štirih oddelkov. "Kabine za posadke" in oprema so zasedale le eno od njih, v ostalem so bile kamere-fitotroni za gojenje rastlin in kultivatorji mikroalg. Uporabljene so bile posebne sorte: na primer posebej vzrejena pritlikava pšenica s skrajšanim steblom. V BIOS-3 je bilo izvedenih 10 poskusov, najdaljši je trajal 180 dni. Udeleženci so uspeli ustvariti popolnoma zaprt sistem porabe plina in vode. S hrano so se oskrbeli za 80%.
V začetku devetdesetih let prejšnjega stoletja se je zgodil morda najbolj znan poskus oblikovanja zaprtega sistema, "Biosfera-2". V Arizoni je bil postavljen kompleks več zgradb in rastlinjakov na površini približno 1,5 hektarja. V notranjosti so modelirali več naravnih območij: tropske grme, savane, mangrove gozdove in celo ocean. V "Biosferi-2" je živelo približno 3000 vrst rastlin in živali. Projektno skupino je sestavljalo osem ljudi - enako moških in žensk. Podprli so delo tehnologije za kroženje vode in zraka, se ukvarjali s samostojnim kmetovanjem in izvajali različne poskuse.
Kompleksna biosfera-2.
Prva faza poskusa je trajala dve leti. Eno leto so "kolonisti" lahko ustanovili proizvodnjo hrane: v prvih mesecih so bili ljudje nenehno lačni. Kasneje so se prilagodili novi prehrani, zato se je mnogim preizkusom zdravstvenega stanja udeležencev zaradi poskusa izboljšalo, na primer znižal krvni tlak. Največji problem je bil padec ravni kisika. Sodelujoča v projektu Jane Poynter se spominja: "Ko izgubite veliko kisika - in naša raven je močno padla, je padla z 21% na 14,2% - počutite se grozno. Zbudite se, da bi vdihnili zrak, ker se sestava krvi spremeni. V sanjah prenehate dihati, nato pa končno vdihnete in se zbudite. To je strašno nadležno. In zunaj so bili vsi prepričani, da umiramo."
Menijo, da je raven kisika začel padati, ker so se mikroorganizmi "Biosfere-2" množili bolj aktivno, kot smo pričakovali. Enako se je zgodilo z žuželkami. Prepovedano jih je bilo uničiti s pomočjo pesticidov: to bi lahko porušilo ravnovesje umetne biosfere. Zato so morali organizatorji projekta ponarejati podatke: manjkajoči kisik je bil črpan v sistem. Ko je to postalo znano, je kritika padla na udeležence eksperimenta. Toda raven kisika je še naprej upadala, tudi pri dobavi plina od zunaj in natanko dve leti po začetku je bila prva faza projekta končana. Na splošno je bil eksperiment ugotovljen kot neuspešen. A ne prikrajšajte pomena takšnih poskusov. Najprej kažejo veliko pasti v izračunih in pomagajo ustvariti bolj realne modele. Drugič, ti projekti so podobni:Koloniziranje prostora zahteva več kot močne motorje. Da bo človek nekega dne prišel do drugih planetov, bo potreboval najrazličnejše znanje in spretnosti.
Udeleženci eksperimenta BIOS-3 s pridelkom pridelka pšenice.
Izgred na ladji?
Udeleženci tisočletnih odprav čakajo številne težave. Nekatere težave so povezane z okoljem: na primer uničevalni učinki vesoljskega sevanja. Lahko prispeva k razvoju raka, poškodb kostnega mozga in motenj v imunskem sistemu. Zato, ko gremo v vesolje, se morate pravilno zaščititi. Potrebni bodo sistemi za napoved sevanja, ki upoštevajo številne parametre. Glavna naloga je določiti stopnjo škode za zdravje in nenehno vzdrževati ravnovesje. Kolonisti bodo neizogibno morali tvegati, ladijski oblikovalci pa bodo morali najti način, kako namestiti zaščitne elemente na ladjo, ne da bi pri tem žrtvovali koristno breme.
Nič manj nevarne so moralne in etične težave. Ljudje, ki so iskreno predani svojemu delu, ki verjamejo v potrebo po osvojitvi drugih planetov, bodo odšli v vesolje. Toda njihovi potomci bodo lahko to vero ohranili in bodo to želeli? Kaj pa, če se predstavniki "vmesnih" generacij nekega dne počutijo ujeti v visokotehnološkem vesoljskem zaporu? Etika mora najti odgovor na ta vprašanja, sicer težav ni mogoče preprečiti.
Spokoj iz filma Pandorum.
Posledice so nepredvidljive: od pesimizma in apatije posadke do odprtih konfliktov. V zaprtem prostoru ladje bodo nerazumevanje očetov in otrok ali ideološki spori postali katastrofalni. To potrjuje zgodovina iste "Biosfere-2". Ko je postalo jasno, da raven kisika nezadržno pada, so se eksperimentatorji razdelili v dve skupini. Nekateri so želeli takoj zapustiti »biosfero«, drugi - projekt vsekakor pripeljati do konca. Govorilo se je, da se je konflikt razplamtel do te mere, da se veliko bivših udeležencev eksperimenta še vedno ne pogovarjata med seboj. Toda v zaprtem sistemu so preživeli le dve leti!
Torej, medtem ko človeštvo šele začenja pot do zvezd. Veliko več raziskav bo potrebnih za ustvarjanje izvedljivih modelov za samooskrbno vesoljsko kolonijo in zanesljivo medzvezdano plovilo.
Natalia Pelezneva
