Ludzkość od dawna marzyła o wysyłaniu ludzi na inne planety, nawet zanim załoga statku kosmicznego stała się rzeczywistością. A wraz z odkryciem tysięcy egzoplanet w ostatnich dziesięcioleciach, szczególnie tych, które krążą wokół sąsiednich układów gwiezdnych (takich jak Proxima b), to marzenie wydaje się bliższe niż kiedykolwiek, aby stać się rzeczywistością. Ale oczywiście musimy pokonać wiele technicznych problemów, zanim będziemy mogli liczyć na podjęcie takiej misji.
Ponadto należy odpowiedzieć na wiele pytań. Na przykład, jaki rodzaj statku powinniśmy wysłać do Proxima b lub innych pobliskich egzoplanet? A ilu ludzi musielibyśmy umieścić na pokładzie tego statku? To ostatnie pytanie było przedmiotem ostatniego artykułu napisanego przez zespół francuskich naukowców, który obliczył minimalną liczbę osób, która byłaby potrzebna, aby zapewnić, że zdrowa wielopokoleniowa załoga może udać się do Proxima b.
Badanie zatytułowane „Obliczanie minimalnej załogi podczas wielopokoleniowej podróży kosmicznej w kierunku Proxima Centauri b” niedawno pojawiło się w Internecie i wkrótce zostanie opublikowane w Journal of British Interplanetary Society. Przeprowadzili go dr Frederic Marin, astrofizyk z Obserwatorium Astronomicznego w Strasburgu, oraz dr Camille Beluffi, fizyk cząstek pracujący przy nowopowstałym ośrodku naukowym Casc4de.
Ich badanie było drugim z serii artykułów, które próbują ocenić żywotność podróży międzygwiezdnej do Proxima b. Pierwsze badanie, zatytułowane „DZIEDZICTWO: kod Monte Carlo do oceny opłacalności podróży międzygwiezdnych z wykorzystaniem załogi wielopokoleniowej”, zostało również opublikowane w numerze z sierpnia 2017 r. Journal of British Interplanetary Society.
Dr Marin i dr Beluffi rozpoczynają swoje ostatnie badanie od rozważenia różnych koncepcji, które zostały zaproponowane na podróż międzygwiezdną - z których wiele zostało zbadanych w poprzednim artykule UT „Ile czasu zajmie dotarcie do najbliższej gwiazdy? „. Należą do nich bardziej tradycyjne podejścia, takie jak Nuclear Pulse Propulsion (tj. Projekt Orion) i rakiety termojądrowe (tj. Projekt Daedalus), a także bardziej nowoczesna koncepcja przełomu Starshot.
Jednak takie misje są jeszcze daleko i / lub nie obejmują załogowych lotów kosmicznych (co ma miejsce w przypadku Starshot). Dlatego dr Beluffi wziął również pod uwagę misje, które rozpoczną się w nadchodzących latach, takie jak sonda Parker Solar Probe NASA. Ta sonda osiągnie rekordowe prędkości orbitalne do 724,205 km / h, co daje około 200 km / s (czyli 0,067% prędkości światła).
Jak dr Marin powiedział Space Magazine pocztą elektroniczną:
„Opiera się wyłącznie na technologii dostępnej w czasie misji. Gdybyśmy teraz stworzyli statek kosmiczny, moglibyśmy osiągnąć jedynie około 200 km / s, co przekłada się na 6300 lat podróży. Oczywiście technologia staje się coraz lepsza z czasem i zanim powstanie prawdziwy projekt międzygwiezdny, możemy spodziewać się poprawy czasu trwania o jeden rząd wielkości, tj. 630 lat. Jest to spekulacyjna technologia, która jeszcze nie została wynaleziona. ”
Po ustaleniu podstawowej prędkości i czasu podróży - 200 km / s-¹ i 6300 lat - dr Beluffi postanowił ustalić minimalną liczbę osób potrzebną do zapewnienia, że do Proxima b dotrze zdrowa załoga. Aby to zrobić, para przeprowadziła serię symulacji Monte Carlo przy użyciu nowego kodu stworzonego przez samego Dr. Marina. Ta technika matematyczna uwzględnia przypadkowe zdarzenia przy podejmowaniu decyzji w celu uzyskania rozkładów możliwych wyników.
„Używamy nowego oprogramowania numerycznego, które stworzyłem” - powiedział dr Marin. „Nazywa się HERITAGE, patrz pierwszy artykuł z serii. Jest to stochastyczny kod Monte Carlo, który uwzględnia wszystkie możliwe wyniki symulacji kosmicznych, testując każdy losowy scenariusz prokreacji, życia i śmierci. Tysiąc razy zapętlając symulację, otrzymujemy wartości statystyczne reprezentatywne dla prawdziwej podróży kosmicznej dla wielopokoleniowej załogi. Kod uwzględnia tak wiele czynników biologicznych, jak to możliwe i jest obecnie opracowywany tak, aby obejmował coraz więcej fizyki. ”
Te czynniki biologiczne obejmują między innymi liczbę kobiet w porównaniu z mężczyznami, ich odpowiedni wiek, oczekiwaną długość życia, wskaźniki dzietności, wskaźniki urodzeń oraz czas, w jakim załoga musiałaby się rozmnażać. Uwzględniono także niektóre ekstremalne możliwości, w tym wypadki, katastrofy, katastroficzne wydarzenia oraz liczbę członków załogi, których mogą oni dopuścić.
Następnie uśrednili wyniki tych symulacji dla ponad 100 podróży międzygwiezdnych na podstawie tych różnych czynników i różnych wartości, aby określić wielkość minimalnej załogi. W końcu dr Beluffi doszedł do wniosku, że w konserwatywnych warunkach potrzeba co najmniej 98 członków załogi, aby odbyć wielopokoleniową podróż do najbliższego układu gwiezdnego z potencjalnie nadającą się do zamieszkania egzoplanetą.
Wszystko jedno, a prawdopodobieństwo sukcesu znacznie spadłoby. Na przykład, przy początkowej załodze liczącej 32 osoby, ich symulacje wykazały, że szanse na sukces sięgną 0%, głównie dlatego, że tak mała społeczność sprawiłaby, że inbred nieunikniony. Chociaż ta załoga może ostatecznie dotrzeć do Proxima b, nie byłaby załogą genetycznie zdrową, a zatem nie byłaby to bardzo dobry sposób na założenie kolonii! Jak wyjaśnił dr Marin:
„Nasze symulacje pozwalają nam z wielką precyzją przewidzieć minimalny rozmiar początkowej załogi, która odleci na wielowiekowe podróże kosmiczne. Pozwalając załodze ewoluować zgodnie z listą adaptacyjnych zasad inżynierii społecznej (a mianowicie corocznych ocen populacji statków, ograniczeń potomstwa i ograniczeń hodowlanych), pokazujemy w tym dokumencie, że możliwe jest stworzenie i utrzymanie zdrowej populacji praktycznie na czas nieokreślony. ”
Choć technologia i zasoby potrzebne do podróży międzygwiezdnej są jeszcze z dala od pokoleń, badania tego rodzaju mogą mieć ogromne znaczenie dla tych misji - jeśli i kiedy się one zdarzają. Wiedza z góry, że taka misja się powiedzie, i co zwiększy to prawdopodobieństwo do tego stopnia, że sukces jest praktycznie gwarantowany, zwiększy również prawdopodobieństwo, że takie misje zostaną zrealizowane.
Badanie to i poprzedzające je są również znaczące, ponieważ jako pierwsze uwzględniają kluczowe czynniki biologiczne (takie jak prokreacja) i ich wpływ na wielopokoleniową załogę. Jak stwierdził dr Marin:
„Nasz projekt ma na celu zapewnienie realistycznych symulacji wielopokoleniowych statków kosmicznych w celu przygotowania przyszłej eksploracji kosmosu, w interdyscyplinarnym projekcie, który wykorzystuje wiedzę fizyków, astronomów, antropologów, inżynierów rakietowych, socjologów i wielu innych. DZIEDZICTWO to pierwszy w historii dedykowany kod Monte Carlo do obliczenia probabilistycznej ewolucji załogi opartej na krewnych na pokładzie statku międzygwiezdnego, co pozwala zbadać, czy załoga o proponowanej wielkości mogłaby przetrwać wiele pokoleń bez sztucznych zapasów dodatkowego materiału genetycznego . Określenie minimalnej wielkości załogi jest niezbędnym krokiem w przygotowaniu każdej misji wielopokoleniowej, wpływając na zasoby i budżet wymagane do takiego przedsięwzięcia, ale także z implikacjami dla czynników socjologicznych, etycznych i politycznych. Co więcej, elementy te są niezbędne w badaniu tworzenia każdej samowystarczalnej kolonii - nie tylko ludzi zakładających planetarne osady, ale także o bardziej bezpośrednich skutkach: na przykład zarządzania zdrowiem genetycznym zagrożonych gatunków lub alokacji zasobów w ograniczonych środowiskach. ”
Dr Marin był również ostatnio cytowany w artykule w Rozmowa na temat celów jego i projektu dr Beluffiego, który polega na określeniu, co jest potrzebne, aby zapewnić zdrowie i bezpieczeństwo przyszłych podróżników międzygwiezdnych. Jak powiedział w artykule:
„Z wykrytych 3757 egzoplanet najbliższa planeta podobna do Ziemi znajduje się w odległości 40 bilionów kilometrów od nas. Przy 1% prędkości światła, znacznie przewyższającej najwyższe prędkości osiągane przez najnowocześniejsze statki kosmiczne, dotarcie statków do celu zajęłoby 422 lata. Jedną z bezpośrednich konsekwencji tego jest to, że podróży międzygwiezdnych nie można osiągnąć w ciągu ludzkiego życia. Wymaga to długotrwałej misji kosmicznej, która wymaga znalezienia rozwiązania, dzięki któremu załoga przetrwałaby setki lat w kosmosie. To jest cel naszego projektu: ustalenie minimalnego rozmiaru samowystarczalnej, długiej misji kosmicznej, zarówno pod względem sprzętu, jak i populacji. W ten sposób zamierzamy uzyskać naukowo dokładne szacunki wymagań dotyczących wielopokoleniowych podróży międzygwiezdnych, odblokowując przyszłość eksploracji kosmosu, migracji i zamieszkiwania ludzi ”.
Oczekuje się, że w nadchodzących dziesięcioleciach teleskopy nowej generacji odkryją tysiące innych egzoplanet. Co ważniejsze, oczekuje się, że te instrumenty o wysokiej rozdzielczości ujawnią także rzeczy na temat egzoplanet, które pozwolą nam je scharakteryzować. Obejmują one widma z ich atmosfery, które pozwolą naukowcom wiedzieć z większą pewnością, czy rzeczywiście nadają się do zamieszkania.
Z większą liczbą kandydatów do wyboru, tym bardziej będziemy przygotowani na dzień, w którym można rozpocząć podróże międzygwiezdne. Kiedy nadejdzie ten czas, nasi naukowcy będą uzbrojeni w niezbędne informacje, aby zapewnić, że przybywający ludzie będą gradowi, serdeczni i przygotowani do stawienia czoła wyzwaniom eksploracji nowego świata!
