Este un element esențial de ficțiune științifică și ceva ce mulți oameni au fantasat la un moment dat sau altul: ideea de a trimite nave spațiale cu coloniști și de a transplanta sămânța umanității printre stele. Între descoperirea unor lumi noi, a deveni o specie interstelară și poate chiar a găsi civilizații extraterestre, visul de a se extinde dincolo de Sistemul Solar este unul care nu poate deveni realitate destul de curând!
Timp de zeci de ani, oamenii de știință au avut în vedere modul în care umanitatea ar putea atinge într-o zi atingerea acestui obiectiv ridicat. Și gama de concepte cu care au ajuns să prezinte o mulțime de argumente pro și contra. Aceste argumente pro și contra au fost ridicate într-un studiu recent realizat de Martin Braddock, membru al Societății Astronomice Mansfield și Sutton, Fellow al Royal Society of Biology și Fellow of the Royal Astronomical Society.
Studiul, intitulat „Conceptele pentru călătoriile în spațiu profund: de la Warp Drives and Hibernation to World Ships and Cryogenics”, a apărut recent în revista științifică Tendințe actuale în inginerie biomedicală și biociențe (o publicație Juniper Journals). După cum indică Braddock în studiul său, întrebarea modului în care ființele umane ar putea explora sistemele stelare vecine a devenit mai relevantă în ultimii ani datorită descoperirilor exoplanetelor.
După cum am trecut în revistă într-un articol anterior, „Cât timp ar fi nevoie pentru a călători până la steaua cea mai apropiată?”, Există numeroase modalități teoretice propuse și de a călători între sistemul nostru solar și alte stele din galaxie. Cu toate acestea, dincolo de tehnologia implicată și de timpul necesar, există, de asemenea, implicațiile biologice și psihologice pentru echipajele umane care ar trebui să fie luate în considerare în prealabil.
Și datorită modului în care interesul public pentru explorarea spațială a devenit reînnoit în ultimii ani, analizele cost-beneficiu ale tuturor metodelor posibile sunt din ce în ce mai necesare. După cum a spus dr. Braddock la Space Magazine prin e-mail:
„Călătoria interstelară a devenit mai relevantă datorită efortului concertat de a găsi modalități în toate agențiile spațiale de a menține sănătatea umană în călătorii spațiale„ de scurtă durată ”(2-3 ani). Cu misiunile Marte la vedere în mod rezonabil, moartea lui Stephen Hawking evidențiază una dintre numeroasele sale credințe că ar trebui să colonizăm spațiul profund și hotărârea lui Elon Musk de a minimiza risipa în călătoria spațială, împreună cu viziunile renăscute de accesorii „bolt-on” către ISS (Bigelow expandable Bigelow modul) conjurează câteva concepte imaginative. "
Cu toate acestea, dr. Braddock consideră cinci principii mijloace pentru montarea misiunilor echipate pe alte sisteme stelare în studiul său. Acestea includ călătoriile super-luminale (aka / FTL), regimurile de hibernare sau stază, inginerie neglijabilă de senescență (de asemenea, anti-îmbătrânire), nave mondiale capabile să susțină mai multe generații de călători (precum nave de generație) și tehnologii de înghețare cyogenice.
Pentru călătoriile FTL, avantajele sunt evidente și, deși rămâne în întregime teoretică în acest moment, există astăzi concepte care sunt cercetate. Un concept notabil FTL - cunoscut sub numele de Alcubierre Warp Drive - este în prezent cercetat de mai multe organizații, care include Fundația Tau Zero și Laboratorul de Fizică pentru Propulsie Avansată: Eagleworks (APPL: E) la Johnson Space Center din NASA.
Pentru a o descompune succint, această metodă de călătorie spațială implică întinderea țesăturii spațiului-timp într-un val care ar (în teorie) face ca spațiul din fața unei nave să se contracte și spațiul din spatele acesteia să se extindă. Nava ar merge apoi în această regiune, cunoscută sub numele de „bule de urzeală”, prin spațiu. Deoarece nava nu se mișcă în interiorul bulei, ci se desfășoară pe măsură ce regiunea se mișcă, efectele relativiste convenționale, cum ar fi dilatarea timpului nu se vor aplica.
După cum indică dr. Brannock, avantajele unui astfel de sistem de propulsie includ posibilitatea de a realiza călătorii FTL „aparente” fără a încălca legile relativității. În plus, o navă care călătorește într-o bulă de urzeală nu ar trebui să se preocupe de coliziunea cu resturile spațiale și nu ar exista o limită superioară la viteza maximă atinsă. Din păcate, dezavantajele acestei metode de călătorie sunt la fel de evidente.
Acestea includ faptul că în prezent nu există metode cunoscute pentru crearea unei bule de urzeală într-o regiune a spațiului care nu conține deja una. În plus, ar fi necesare energii extrem de ridicate pentru a crea acest efect și nu este cunoscut un mod pentru ca o navă să poată ieși dintr-o bulă de urzeală după ce a intrat. Pe scurt, FTL este un concept pur teoretic deocamdată și nu există indicii că va trece de la teorie la practică în viitorul apropiat.
„Prima [strategie] este călătoria FTL, dar celelalte strategii acceptă faptul că călătoria FTL este foarte teoretică și că o opțiune este extinderea vieții umane sau implicarea în călătorii cu generații multiple”, a spus dr. Braddock. „Aceasta din urmă ar putea fi realizată în viitor, având în vedere disponibilitatea de a proiecta o ambarcațiune suficient de mare și dezvoltarea tehnologiei de propulsie pentru a atinge 0,1 x c.”
Cu alte cuvinte, cele mai plauzibile concepte pentru călătoria spațială interstelară nu sunt susceptibile de a atinge viteze mai mari de zece la sută viteza luminii – aproximativ 29.979.245,8 m / s (~ 107.925.285 km / h; 67.061.663 mph). Acesta este încă un foarte ordin înalt, având în vedere că cea mai rapidă misiune până în prezent a fost Helios 2 misiune, care a obținut o viteză maximă de peste 66.000 m / s (240.000 km / h; 150.000 mph). Totuși, acest lucru oferă un cadru mai realist în care să funcționeze.
În ceea ce privește regimentele de hibernare și stază, avantajele (și dezavantajele) sunt mai imediate. Pentru început, tehnologia este realizabilă și a făcut studii pe scară mai scurtă atât pentru oameni cât și pentru animale. În ultimul caz, ciclurile naturale de hibernare oferă dovezi cele mai convingătoare că hibernarea poate dura luni întregi fără incidente.
Dezavantajele, însă, ajung la toate necunoscutele. De exemplu, există riscurile probabile de atrofie tisulară rezultate din perioade de timp prelungite într-un mediu de microgravitate. Aceasta ar putea fi atenuată de gravitația artificială sau de alte mijloace (cum ar fi electrostimularea mușchilor), dar este necesară o cercetare clinică considerabilă înainte de a putea fi încercată. Acest lucru ridică o serie de probleme etice, deoarece aceste teste ar prezenta propriile riscuri.
Strategiile de inginerie a senescenței neglijabile (SENS) sunt o altă cale, oferind potențialului uman să contracareze efectele fluxului spațial de lungă durată prin inversarea procesului de îmbătrânire. Pe lângă asigurarea că aceeași generație care a urcat pe navă va fi cea care va ajunge la destinația sa, această tehnică are și potențialul de a conduce cercetarea terapiei cu celule stem aici pe Pământ.
Cu toate acestea, în contextul zborului spațial de lungă durată, ar putea fi necesare mai multe tratamente (sau cele continue pe parcursul întregului proces de călătorie) pentru a realiza o întinerire completă. O cantitate considerabilă de cercetare ar fi, de asemenea, necesară în prealabil pentru a testa procesul și a aborda componentele individuale ale îmbătrânirii, ducând din nou la o serie de probleme etice.
Apoi, există nave mondiale (de asemenea, nave de generație), unde vor fi folosite nave spațiale independente și autonome suficient de mari pentru a găzdui câteva generații de călători spațiali. Aceste nave s-ar baza pe propulsia convențională și, prin urmare, au nevoie de secole (sau milenii) pentru a ajunge la un alt sistem stelar. Avantajele imediate ale acestui concept sunt că ar îndeplini două obiective majore ale explorării spațiale, care ar fi să mențină o colonie umană în spațiu și să permită călătoria către un exoplanet potențial locuibil.
În plus, o navă de generație s-ar baza pe concepte de propulsie care sunt realizabile în prezent, iar un echipaj de mii ar multiplica șansele de a coloniza cu succes o altă planetă. Desigur, costul construirii și menținerii unor nave spațiale mari ar fi prohibitiv. Există, de asemenea, provocările morale și etice ale trimiterii echipajelor umane într-un spațiu profund pentru astfel de perioade îndelungate de timp.
De exemplu, există vreo garanție că echipajul nu va fi tot nebun și să se omoare reciproc? Și în cele din urmă, există faptul că, între timp, vor fi dezvoltate pe Pământ nave mai noi și mai avansate. Aceasta înseamnă că o navă mai rapidă, care ar pleca mai târziu pe Pământ, ar putea depăși o navă de generație înainte de a ajunge la un alt sistem stelar. De ce să cheltuim atât de mult pe o navă când este probabil să rămână învechită, chiar înainte de a ajunge la destinație?
În cele din urmă, există criogenia, concept care a fost explorat pe larg în ultimele decenii ca un posibil mijloc de extindere a vieții și de călătorie în spațiu. În multe privințe, acest concept este o extensie a tehnologiei de hibernare, dar beneficiază de o serie de progrese recente. Avantajul imediat al acestei metode este că el reprezintă toate limitările actuale impuse de tehnologie și de un Univers relativist.
Practic, nu contează dacă FTL (sau viteze peste 0,10 c) sunt posibile sau cât va dura o călătorie, deoarece echipajul va fi adormit și va fi perfect păstrat pe toată durata. În plus, deja știm că tehnologia funcționează, așa cum s-a demonstrat prin avansările recente în care țesuturile de organ și chiar organismele întregi au fost încălzite și vitrificate după ce au fost înghețate criogenic.
Cu toate acestea, riscurile sunt mai mari decât în cazul hibernării. De exemplu, efectele pe termen lung ale congelării criogenice asupra fiziologiei și sistemului nervos central al animalelor și oamenilor de ordin superior nu sunt încă cunoscute. Acest lucru înseamnă că ar fi necesare teste ample și încercări umane înainte de a fi încercat vreodată, ceea ce ridică din nou o serie de provocări etice.
În final, există o mulțime de necunoscute asociate cu oricare și toate metodele potențiale de călătorie interstelară. În mod similar, este necesară mult mai multă cercetare și dezvoltare înainte de a putea spune cu siguranță care dintre ele este cel mai posibil. Între timp, dr. Braddock recunoaște că este mult mai probabil ca orice călătorie interstelară să implice exploratori robotici care folosesc tehnologia telepresenței pentru a ne arăta alte lumi - deși acestea nu au aceeași atitudine.
„Aproape cu siguranță, iar acest lucru revizuiește conceptul timpuriu al sondelor de replicare von Neumann (minus replicarea!)”, A spus el. „Cube Sats sau altele asemenea pot atinge bine acest obiectiv, dar probabil că nu vor implica imaginația publică aproape cât călătoriile în spațiul uman. Cred că Sir Martin Rees a sugerat conceptul unui dispozitiv semi-uman de tip AI ... de asemenea, într-o anumită măsură. ”
În prezent, există o singură misiune propusă pentru trimiterea unei nave spațiale interstelare către un sistem de stele din apropiere. Aceasta ar fi Breakthrough Starshot, o propunere de a trimite o nanocraft laser navigată către Alpha Centauri în doar 20 de ani. După ce a fost accelerat până la 4.4704.000 m / s (160.934.400 km / h; 100 milioane mph) cu 20% viteza luminii, această ambarcațiune ar conduce un flyby de Alpha Centauri și ar putea, de asemenea, să emită imagini din casa Proxima b.
Dincolo de asta, toate misiunile care implică aventura către Sistemul Solar exterior sunt formate din orbiteri și sonde robotizate, iar toate misiunile echipate propuse sunt direcționate către trimiterea astronauților înapoi pe Lună și pe Marte. Cu toate acestea, umanitatea tocmai începe cu explorarea spațiului și cu siguranță trebuie să terminăm explorarea propriului nostru sistem solar înainte de a putea contempla explorarea dincolo de el.
La final, va fi nevoie de mult timp și răbdare înainte de a putea începe să ne aventuram dincolo de Centura Kuiper și Cloud Oort pentru a vedea ce este acolo.
