Det er en stift i science fiction, og noe mange mennesker har fantasert om på et eller annet tidspunkt: ideen om å sende ut romskip med kolonister og transplantere menneskets frø blant stjernene. Mellom å oppdage nye verdener, bli en interstellar art og kanskje til og med finne utenomjordiske sivilisasjoner, er drømmen om å spre seg utenfor solsystemet en som ikke kan bli virkelighet snart nok!
I flere tiår har forskere tenkt på hvordan menneskeheten en dag kan nå dette høye målet. Og utvalget av konsepter de har kommet frem til, presenterer en hel masse fordeler og ulemper. Disse fordeler og ulemper ble hevet i en nylig studie av Martin Braddock, medlem av Mansfield og Sutton Astronomical Society, en stipendiat av Royal Society of Biology og en stipendiat av Royal Astronomical Society.
Studien, med tittelen “Concepts for Deep Space Travel: From Warp Drives and Hibernation to World Ships and Cryogenics”, dukket nylig opp i det vitenskapelige tidsskriftet Aktuelle trender innen biomedisinsk teknikk og biovitenskap (en Juniper Journals-publikasjon). Som Braddock indikerer i studien sin, har spørsmålet om hvordan mennesker kan utforske nabostjernersystemer blitt mer relevant de siste årene takket være eksoplanettfunn.
Som vi gjennomgikk i en forrige artikkel, "Hvor lang tid vil det ta å reise til den nærmeste stjernen?", Er det mange foreslåtte og teoretiske måter å reise mellom vårt solsystem og andre stjerner i galaksen. Utover teknologien som er involvert, og tiden det vil ta, er det imidlertid også de biologiske og psykologiske implikasjoner for menneskelige mannskaper som må tas i betraktning på forhånd.
Og takket være måten offentlig interesse for romutforskning har blitt fornyet de siste årene, blir kostnads-nytteanalyser av alle mulige metoder stadig mer nødvendige. Som Dr. Braddock fortalte Space Magazine via e-post:
"Interstellar reise har blitt mer relevant på grunn av det samordnede arbeidet med å finne måter på tvers av alle romfartsorganene for å opprettholde menneskers helse på" korte "(2-3 år) romreise. Med Mars-oppdrag rimelig i sikte, fremhever Stephen Hawkings død en av hans mange oppfatninger om at vi skulle kolonisere dyp verdensrommet og Elon Musks vilje til å minimere avfall på romfart, sammen med gjenfødte visjoner om 'bolt-on' tilbehør til ISS (Bigelow-utvidbart modul) trylle frem noen fantasifulle konsepter. ”
Alt brakt vurderer Dr. Braddock fem prinsipielle midler for å montere besatte oppdrag til andre stjernesystemer i sin studie. Disse inkluderer super-luminal (aka / FTL) reise, dvalemodus eller stasisregimer, ubetydelig senescence (aka. Anti-aging) engineering, verdensskip som er i stand til å støtte flere generasjoner reisende (alias generasjonsskip), og cyogen fryseteknologi.
For FTL-reiser er fordelene åpenbare, og selv om det forblir helt teoretisk på dette tidspunktet, er det konsepter som undersøkes i dag. Et bemerkelsesverdig FTL-konsept - kjent som Alcubierre Warp Drive - forskes for tiden av flere organisasjoner, som inkluderer Tau Zero Foundation og Advanced Propulsion Physics Laboratory: Eagleworks (APPL: E) ved NASAs Johnson Space Center.
For å bryte den kortfattet sammen, innebærer denne metoden for romfart å strekke stoffet i romtid i en bølge som (i teorien) vil føre til at rommet foran et skip trekker seg sammen og plassen bak det utvides. Skipet skulle da ri denne regionen, kjent som en "varpboble", gjennom verdensrommet. Siden skipet ikke beveger seg innenfor boblen, men blir ført med mens selve regionen beveger seg, vil ikke konvensjonelle relativistiske effekter som tidsutvidelse gjelde.
Som Dr. Brannock indikerer, inkluderer fordelene ved et slikt fremdriftssystem å kunne oppnå "tilsynelatende" FTL-reiser uten å bryte relativitetslovene. I tillegg trenger ikke et skip som ferdes i en varpboble å bekymre seg for å kollidere med romrester, og det vil ikke være noen øvre grense for oppnåelig maksimalhastighet. Dessverre er ulempene ved denne reisemåten like åpenbare.
Disse inkluderer det faktum at det foreløpig ikke er noen kjente metoder for å lage en varpboble i et område i rommet som ikke allerede inneholder en. I tillegg vil det være nødvendig med ekstremt høye energier for å skape denne effekten, og det er ingen kjent måte for et skip å forlate en varpeboble når den har kommet inn. Kort sagt, FTL er et rent teoretisk konsept for tiden, og det er ingen indikasjoner på at det vil gå fra teori til praksis i nærmeste fremtid.
"Den første [strategien] er FTL-reiser, men de andre strategiene aksepterer at FTL-reiser er veldig teoretisk, og at ett alternativ er å forlenge menneskelivet eller å delta i flere generasjonsreiser," sa Dr. Braddock. Det siste kunne oppnås i fremtiden, gitt viljen til å designe et stort nok håndverk og utvikling av fremdriftsteknologi til å oppnå 0,1 x c. ”
Med andre ord er det ikke sannsynlig at de mest sannsynlige konseptene for interstellar romfart oppnår hastigheter på mer enn ti prosent lysets hastighet – omtrent 29.979.245,8 m / s (~ 107.925.285 km / t; 67.061.663 mph). Dette er fremdeles en veldig høy ordre med tanke på at det raskeste oppdraget til dags dato var Helios 2 oppdrag, som oppnådde en maksimal hastighet på over 66 000 m / s (240 000 km / t; 150 000 mph). Likevel gir dette en mer realistisk ramme å jobbe innenfor.
Når det gjelder dvalemodus og stasisregimenter, er fordelene (og ulempene) mer umiddelbare. For det første kan teknologien realiseres og har vært omfattende studier på kortere tidsrom for både mennesker og dyr. I sistnevnte tilfelle gir naturlige dvalesykluser det mest overbevisende beviset på at dvalemodus kan vare i flere måneder uten hendelser.
Ulempene kommer imidlertid ned til alle de ukjente. For eksempel er det sannsynlig risiko for vevsatrofi som følge av lengre tidsbruk i et mikrogravitasjonsmiljø. Dette kan avbøtes ved kunstig tyngdekraft eller på andre måter (for eksempel elektrostimulering av muskler), men det trengs betydelig klinisk forskning før dette kan forsøkes. Dette reiser en hel rekke etiske spørsmål, siden slike tester utgjør deres egen risiko.
Strategier for Engineered Negligible Senescence (SENS) er en annen mulighet, som tilbyr potensialet for mennesker å motvirke effekten av romfart over lang tid ved å reversere aldringsprosessen. I tillegg til å sikre at den samme generasjonen som gikk ombord på skipet ville være den som skal komme seg til sin destinasjon, har denne teknikken også potensialet til å drive stamcelleterapiforskning her på jorden.
Imidlertid vil det i forbindelse med romfart med lang varighet være flere behandlinger (eller kontinuerlige behandlinger gjennom hele reiseprosessen) nødvendig for å oppnå full foryngelse. Det vil også være behov for en betydelig mengde forskning på forhånd for å teste prosessen og adressere de enkelte komponentene i aldring, noe som igjen fører til en rekke etiske spørsmål.
Så er det verdensskaper (også generasjonsskip), hvor selvforsynt og selvopprettholdende romskip som er store nok til å romme flere generasjoner romfartsreisende, vil bli brukt. Disse skipene ville stole på konvensjonell fremdrift og tar derfor århundrer (eller årtusener) å nå et annet stjernesystem. De umiddelbare fordelene med dette konseptet er at det ville oppfylle to hovedmål for romutforskning, som ville være å opprettholde en menneskelig koloni i verdensrommet og å tillate reise til en potensielt beboelig exoplanet.
I tillegg vil et generasjonsskip stole på fremdriftskonsepter som for øyeblikket er gjennomførbare, og et mannskap på tusenvis ville multiplisere sjansene for å lykkes med å kolonisere en annen planet. Selvfølgelig vil kostnadene ved å konstruere og vedlikeholde så store romskip være uoverkommelige. Det er også de moralske og etiske utfordringene med å sende menneskelige mannskaper ut i dype rom i så lang tid.
Er det for eksempel noen garanti for at mannskapet ikke alle vil bli sinnssyke og drepe hverandre? Og sist er det faktum at nyere, mer avanserte skip ville bli utviklet på jorden i mellomtiden. Dette betyr at et raskere skip, som vil forlate Jorden senere, vil kunne ta et generasjonsskip før det nådde et annet stjernesystem. Hvorfor bruke så mye på et skip når det sannsynligvis blir foreldet før det til og med kommer til bestemmelsesstedet?
Til slutt er det kryogenikk, et konsept som har blitt utforsket mye de siste tiårene som et mulig middel for livsforlengelse og romfart. På mange måter er dette konseptet en utvidelse av dvaleteknologi, men drar nytte av en rekke nyere fremskritt. Den umiddelbare fordelen med denne metoden er at den står for alle dagens begrensninger pålagt av teknologi og et relativistisk univers.
I utgangspunktet spiller det ingen rolle om FTL (eller hastigheter utover 0,10 c) er mulig, eller hvor lang tid en seilas vil ta siden mannskapet skal sove og perfekt bevart i løpet av varigheten. På toppen av det vet vi allerede teknologien fungerer, som demonstrert av nylige fremskritt der organvev og til og med hele organismer ble varmet og forglasset etter å ha blitt fryst.
Risikoen er imidlertid også større enn ved dvalemodus. For eksempel er langtidsvirkningene av kryogen frysing på fysiologi og sentralnervesystemet hos dyr og mennesker med høyere orden ennå ikke kjent. Dette betyr at det ville være behov for omfattende tester og menneskelige forsøk før det noen gang ble forsøkt, noe som igjen gir en rekke etiske utfordringer.
Til slutt er det mange ukjente assosiert med alle potensielle metoder for interstellare reiser. Tilsvarende er mye mer forskning og utvikling nødvendig før vi trygt kan si hvem av dem som er mest mulig. I mellomtiden innrømmer Dr. Braddock at det er mye mer sannsynlig at eventuelle interstellare reiser vil involvere robotutforskere som bruker telepresence-teknologi for å vise oss andre verdener - selv om disse ikke har den samme lokkelsen.
"Nesten sikkert, og dette gjenoppretter det tidlige konseptet med von Neumann-replikasjonsprober (minus replikasjonen!)," Sa han. “Cube Sats eller lignende kan godt oppnå dette målet, men vil sannsynligvis ikke engasjere den offentlige fantasien nesten like mye som menneskelig romfart. Jeg tror Sir Martin Rees har antydet konseptet med en semi-human AI-type enhet ... også et stykke unna. ”
For øyeblikket er det bare et foreslått oppdrag for å sende et interstellært romfartøy til et stjernesystem i nærheten. Dette ville være gjennombrudd Starshot, et forslag om å sende et lasersegledrevet nanokraft til Alpha Centauri på bare 20 år. Etter å ha blitt akselerert til 4.4704.000 m / s (160.934.400 km / t; 100 millioner km / h) 20% lysets hastighet, ville dette fartøyet utføre en flyby av Alpha Centauri og også kunne stråle hjemmebilder av Proxima b.
Utover det består alle oppdragene som involverer venturing til det ytre solsystemet av robotkonkurranser og sonder, og alle foreslåtte besetningsoppdrag er rettet mot å sende astronauter tilbake til Månen og videre til Mars. Likevel er menneskeheten bare i gang med romutforskning, og vi må absolutt være ferdig med å utforske vårt eget solsystem før vi kan tenke oss å utforske utover det.
Til slutt vil det trenge mye tid og tålmodighet før vi kan begynne å begi oss utover Kuiper Belt og Oort Cloud for å se hva som er der ute.
