Nie ma na to dwóch sposobów, Wszechświat to niezwykle duże miejsce! A dzięki ograniczeniom, jakie nałożyła na nas Specjalna Teoria Względności, podróżowanie nawet do najbliższych układów gwiezdnych może zająć tysiące lat. Jak omówiliśmy w poprzednim artykule, szacowany czas podróży do najbliższego układu gwiezdnego (Alpha Centauri) może zająć od 19 000 do 81 000 lat przy użyciu konwencjonalnych metod.
Z tego powodu wielu teoretyków zaleca ludzkości
Badanie, które niedawno pojawiło się w Internecie, było prowadzone przez dr Frederica Marina z Obserwatorium Astronomicznego w Strasburgu i dr Camille Beluffi, fizyka cząstek z naukowym start-upem Casc4de. Dołączyli do nich dr Rhys Taylor z Instytutu Astronomicznego Czeskiej Akademii Nauk oraz dr Loic Grau z firmy inżynierii budowlanej Morphosense.
Ich badanie jest najnowszym z serii przeprowadzonej przez dr Marin i dr Beluffi, które dotyczą wyzwań związanych z wysłaniem wielopokoleniowego statku kosmicznego do innego układu gwiezdnego. W poprzednim badaniu badali, jak duża musiałaby być załoga statku pokoleniowego, aby dotrzeć do miejsca przeznaczenia w dobrym zdrowiu.
Zrobili to za pomocą niestandardowego oprogramowania do kodu numerycznego opracowanego przez samego Dr. Marina, znanego jako HERITAGE. W poprzednim wywiadzie dla dr Marin opisał HERITAGE jako „stochastyczny kod Monte Carlo, który uwzględnia wszystkie możliwe wyniki symulacji kosmicznych, testując każdy losowy scenariusz prokreacji, życia i śmierci”.
Na podstawie analizy ustalili, że do wykonania wielopokoleniowej misji do innego układu gwiezdnego potrzeba co najmniej 98 osób, bez ryzyka zaburzeń genetycznych i innych negatywnych skutków związanych z małżeństwem. W ramach tego badania zespół zajął się równie ważnym pytaniem, jak karmić załogę.
Biorąc pod uwagę, że zapasy suszonej żywności nie byłyby realną opcją, ponieważ ulegałyby one pogorszeniu i rozkładowi w ciągu stuleci, gdy statek był w tranzycie, statek i załoga musieliby być wyposażeni do uprawy własnej żywności. Rodzi to pytanie, ile miejsca byłoby potrzebne, aby wyprodukować wystarczającą ilość plonów, aby utrzymać pokaźną załogę?
Jeśli chodzi o podróże kosmiczne, rozmiar statku kosmicznego jest poważnym problemem. Jak wyjaśnił dr Marin do Space Magazine za pośrednictwem poczty elektronicznej:
„Im cięższy satelita, tym droższe jest wystrzelenie go w kosmos. Następnie, im większy / cięższy statek kosmiczny, tym bardziej skomplikowany i kosztowny będzie system napędowy. W rzeczywistości rozmiar statku kosmicznego ograniczy wiele parametrów. W przypadku statku generacyjnego ilość żywności, którą możemy wyprodukować, jest bezpośrednio związana z powierzchnią wewnątrz statku. Obszar ten jest z kolei związany z liczebnością populacji na pokładzie. Wielkość, produkcja żywności i populacja są w rzeczywistości wewnętrznie powiązane ”.
Aby odpowiedzieć na to ważne pytanie - „jak duży musi być statek?” - zespół polegał na zaktualizowanej wersji oprogramowania HERITAGE. Jak stwierdzili w swoich badaniach, ta wersja „uwzględnia zależne od wieku cechy biologiczne, takie jak wzrost i waga oraz cechy związane ze zmienną liczbą kolonistów, takie jak bezpłodność, ciąża i poronienia”.
Oprócz tego zespół wziął również pod uwagę potrzeby kaloryczne załogi, aby obliczyć, ile żywności trzeba by wyprodukować rocznie. Aby to osiągnąć, zespół uwzględnił w swoich symulacjach dane antropomorficzne, aby określić, ile kalorii należy zużyć na podstawie wieku, masy ciała, wzrostu, poziomów aktywności i innych danych medycznych.
„Wykorzystując równanie Harrisa-Benedykta do oszacowania podstawowego metabolizmu danej osoby, oceniliśmy, ile kilogramów kalorii należy zjadać dziennie na osobę w celu utrzymania idealnej masy ciała. Zadbaliśmy o uwzględnienie zmian masy i wzrostu, aby uwzględnić realistyczną populację, w tym ciężką / lekką zwłokę i wysokich / małych ludzi. Po oszacowaniu zapotrzebowania na kalorie obliczyliśmy, ile geoponiki żywności, hydroponiki i technik uprawy aeroponiki może wyprodukować rocznie na kilometr kwadratowy. ”
Porównując te liczby z konwencjonalnymi i nowoczesnymi technikami rolniczymi, jesteśmy w stanie przewidzieć ilość sztucznej ziemi, którą należałoby przeznaczyć na rolnictwo wewnątrz statku. Następnie oparli swoje ogólne obliczenia na stosunkowo dużej śrubie (500 osób) i uzyskali ogólną liczbę. Marin wyjaśnił:
„Odkryliśmy, że dla heterogenicznej załogi, np. 500 osób żyjących na wszystkożernej, zbilansowanej diecie, wystarczy 0,45 km² [0,17 mil²] sztucznej ziemi, aby wyhodować cały niezbędny pokarm przy użyciu kombinacji aeroponiki (na owoce) , warzywa, skrobia, cukier i olej) oraz konwencjonalne rolnictwo (mięso, ryby, nabiał i miód). ”
Wartości te zapewniają również pewne ograniczenia architektoniczne dla minimalnego rozmiaru samego statku generacji. Zakładając, że statek został zaprojektowany do generowania sztucznej grawitacji za pomocą siły dośrodkowej (tj. Obracającego się cylindra), jego promień powinien wynosić co najmniej około 224 metry (735 stóp) i 320 metrów (1050 stóp) długości.
„Oczywiście konieczne są inne obiekty oprócz rolnictwa - mieszkanie ludzkie, sterownie, wytwarzanie energii, masa reakcyjna i silniki, które sprawiają, że statek kosmiczny jest co najmniej dwa razy większy” - dodaje dr Marin. „Co ciekawe, nawet jeśli podwoimy długość statku kosmicznego, znajdziemy konstrukcję, która jest wciąż mniejsza niż najwyższy budynek na świecie - Burj Khalifa (828 m; 2716,5 stopy).”
Dla miłośników międzygwiezdnych eksploracji kosmosu i planistów misji to najnowsze badanie (i inne w tej serii) ma ogromne znaczenie, ponieważ zapewnia coraz wyraźniejszy obraz tego, jak wyglądałaby architektura misji statku generacji. Oprócz jedynie teoretycznych propozycji tego, co by się w to zaangażowało, badania te dostarczają rzeczywistych liczb, z którymi naukowcy będą mogli kiedyś pracować.
I jak wyjaśnił dr Marin, sprawia, że tak wspaniały projekt (który wydaje się zniechęcający na pierwszy rzut oka) wydaje się o wiele bardziej wykonalny:
„Ta praca daje nam wgląd w realną możliwość tworzenia statków generacji. Jesteśmy już w stanie zbudować tak duże struktury na Ziemi. Teraz precyzyjnie obliczyliśmy, jak duża powinna być powierzchnia przeznaczona na rolnictwo na statkach generacji, aby ludność mogła wyżywić się podczas trwających stulecia podróży. ”
Według Marin jedyną kwestią, którą należy zbadać, jest woda. Każda misja z udziałem dużej załogi spędzającej kilka stuleci w przestrzeni międzygwiezdnej będzie wymagała dużej ilości wody do picia, nawadniania i urządzeń sanitarnych. Nie wystarczy po prostu polegać na metodach recyklingu, aby zapewnić stałe dostawy.
Marin wskazuje, że będzie to temat ich następnego badania. „W kosmosie (z dala od planet, księżyców lub dużych asteroid) woda może być bardzo trudna do zebrania” - powiedział. „Wtedy zasoby na pokładzie mogą cierpieć z powodu braku wody. Musimy poświęcić nasze przyszłe dochodzenia, aby rozwiązać ten problem. ”
Podobnie jak w przypadku większości rzeczy związanych z eksploracją kosmosu lub kolonizacją innych światów, odpowiedź na niezmienne pytanie („czy można to zrobić?”) Jest prawie zawsze taka sama - „ile jesteś gotów wydać?” Nie ma wątpliwości, że misja międzygwiezdna, niezależnie od jej formy, wymagałaby ogromnego zaangażowania pod względem czasu, energii i zasobów.
Wymagałoby to również, aby ludzie byli gotowi zaryzykować swoje życie, więc składaliby tylko ludzie żądni przygód. Ale być może przede wszystkim potrzebowałaby woli, aby to przejrzeć. Pomijając pilną potrzebę lub ekstremalną konieczność (tj. Planeta Ziemia jest skazana na zagładę), trudno jest wyobrazić sobie, że wszystkie te czynniki się łączą.
Jednak wiedza o tym, ile dokładnie będzie nas to kosztowało pod względem pieniędzy, zasobów i czasu na przygotowanie takiego projektu, jest bardzo dobrym pierwszym krokiem. Tylko wtedy ludzkość może zdecydować, czy jest gotowa podjąć zobowiązanie.
