Desať Možných Riešení Problémov Medzihviezdneho Cestovania

Obsah:

Video: Desať Možných Riešení Problémov Medzihviezdneho Cestovania

Video: Desať Možných Riešení Problémov Medzihviezdneho Cestovania
Video: Неделя толерантности 2021 (Tydzień tolerancji 2021) 2024, Marec
Desať Možných Riešení Problémov Medzihviezdneho Cestovania
Desať Možných Riešení Problémov Medzihviezdneho Cestovania
Anonim
Desať možných riešení problémov medzihviezdneho cestovania - kolonizácia, cestovanie vesmírom
Desať možných riešení problémov medzihviezdneho cestovania - kolonizácia, cestovanie vesmírom

Teraz medzihviezdne cestovanie a kolonizácia zdá veľmi nepravdepodobné. Základné fyzikálne zákony tomu jednoducho zabraňujú a mnoho ľudí to ani nepovažuje za nemožné.

Iní hľadajú spôsoby, ako porušiť fyzikálne zákony (alebo aspoň nájsť riešenie), ktoré nám umožní cestovať k vzdialeným hviezdam a objavovať odvážne nové svety.

Warp Drive Alcubierre

Obrázok
Obrázok

Čokoľvek sa nazýva „warp drive“, odkazuje skôr na Star Trek než na NASA. Myšlienka osnovného pohonu Alcubierre je, že by to mohlo byť možné riešenie (alebo prinajmenšom začiatok jeho hľadania) na prekonanie obmedzení vesmíru, ktoré kladie na cestovanie rýchlejšie, ako je rýchlosť svetla.

Základy tejto myšlienky sú veľmi jednoduché a NASA to vysvetľuje na príklade bežiaceho pásu. Napriek tomu, že sa človek môže na bežiacom páse pohybovať konečnou rýchlosťou, kombinovaná rýchlosť človeka a bežeckého pásu znamená, že koniec bude bližšie, ako keby bol na bežiacom páse.

Bežecký pás je len warp pohon pohybujúci sa časopriestorom v akejsi expanzívnej bubline. Pred osnovnou mechanikou je priestoročas komprimovaný. Rozširuje sa to za ním. Teoreticky to umožňuje motoru pohybovať sa cestujúcimi rýchlejšie ako je rýchlosť svetla.

Verí sa, že jeden z kľúčových princípov spojených s expanziou časopriestoru umožnil vesmíru rýchlu expanziu len chvíľu po Veľkom tresku. Teoreticky by táto myšlienka mala byť uskutočniteľná.

Bude ťažšie vytvoriť samotný warpový pohon, ktorý bude vyžadovať obrovské vrecko negatívnej energie okolo plavidla. Nie je jasné, či je to v zásade možné. Nikto nevie. Manipulácie s časopriestorom navyše vedú k ešte zložitejším otázkam o cestovaní v čase, napájaní zariadenia negatívnou energiou a o tom, ako ho zapínať a vypínať.

Hlavnou myšlienkou bol fyzik Miguel Alcubierre, ktorý tiež vysvetlil možnosti warpovej jazdy ako pohybu po vlnách časopriestoru namiesto toho, aby sa vydal po najdlhšej ceste. Technicky myšlienka neporušuje zákony cestovania rýchlejšie ako rýchlosť svetla a dokonca aj jej matematické zdôvodnenie hovorí v prospech jej možnej implementácie.

Medzihviezdny internet

Je to hrozné, keď na Zemi nie je internet a nemôžete si do svojho smartfónu načítať Mapy Google. Bez medzihviezdneho cestovania to bude ešte horšie. Vylet do vesmíru je len prvým krokom, vedci už začínajú premýšľať nad tým, čo robiť, keď naše sondy s posádkou aj bez posádky potrebujú odoslať správy späť na Zem.

Obrázok
Obrázok

V roku 2008 NASA uskutočnila prvé úspešné testy medzihviezdnej verzie internetu. Projekt bol spustený v roku 1998 ako súčasť partnerstva medzi NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) a Google. O desať rokov neskôr partneri získali systém Disruption-Tolerant Networking (DTN), ktorý umožňuje odosielanie snímok vesmírnej lodi vzdialenej 30 miliónov kilometrov.

Technológia musí byť schopná zvládnuť dlhé oneskorenia a prerušenia prenosov, aby mohla pokračovať vo vysielaní, aj keď je signál prerušený na 20 minút. Môže prechádzať, medzi nimi alebo cez všetko od slnečných erupcií a slnečných búrok po otravné planéty, ktoré môžu brániť prenosu údajov bez straty informácií.

Podľa Vint Cerfa, jedného zo zakladateľov nášho terestriálneho internetu a priekopníka medzihviezdneho, systém DTN prekonáva všetky problémy, ktoré trápia tradičný protokol TCIP / IP, keď potrebuje pracovať na dlhé vzdialenosti, v kozmickom meradle. Vďaka TCIP / IP bude vyhľadávanie Google na Marse trvať tak dlho, že sa výsledky počas spracovania žiadosti zmenia a informácie sa čiastočne stratia vo výstupe. Vďaka DTN inžinieri pridali niečo úplne nové - možnosť priradiť rôznym planétam rôzne názvy domén a vybrať si, na ktorej planéte chcete vyhľadávať na internete.

Čo cestovanie na planéty, ktoré ešte nepoznáme? Scientific American naznačuje, že môže existovať spôsob, aj keď veľmi drahý a časovo náročný, ako dostať internet do Alpha Centauri. Spustením série samoreplikujúcich sa von Neumannových sond je možné vytvoriť dlhý rad reléových staníc, ktoré môžu odosielať informácie medzihviezdnym reťazcom.

Signál narodený v našom systéme prejde sondami a dosiahne Alpha Centauri a naopak. Je pravda, že bude potrebných veľa sond, ktorých výstavba a spustenie bude stáť miliardy.

A vôbec, vzhľadom na to, že najvzdialenejšia sonda bude musieť svoju cestu pokrývať tisíce rokov, dá sa predpokladať, že za tento čas sa zmenia nielen technológie, ale aj celkové náklady na akciu. Neponáhľajme sa.

Embryonálna kolonizácia vesmíru

Obrázok
Obrázok

Jeden z najväčších problémov medzihviezdneho cestovania - a kolonizácie všeobecne - je čas, ktorý potrebujete na to, aby ste sa dostali kamkoľvek, dokonca aj s niektorými warpovými rukávmi v rukáve.

Samotná úloha doručiť skupinu osadníkov na miesto určenia spôsobuje veľa problémov, preto sa rodia návrhy, aby nebola vyslaná skupina kolonistov s plne obsadenou posádkou, ale skôr loď plná embryí - zárodky budúcnosti ľudstva.

Akonáhle loď dosiahne požadovanú vzdialenosť do cieľa, zmrazené embryá začnú rásť. Potom z nich vychádzajú deti, ktoré vyrastajú na lodi, a keď konečne dorazia do cieľa, majú všetky schopnosti na počatie novej civilizácie.

Očividne toto všetko následne vyvoláva obrovskú hromadu otázok, napríklad kto a ako bude kultiváciu embryí vykonávať. Roboty môžu vychovávať ľudí, ale akých ľudí budú vychovávať roboty? Budú roboti schopní porozumieť tomu, čo dieťa potrebuje na rast a prosperitu? Budú schopní pochopiť tresty a odmeny, ľudské emócie?

Každopádne sa ešte uvidí, ako udržať mrazené embryá stovky rokov neporušené a ako ich pestovať v umelom prostredí.

Jedným z navrhovaných riešení, ktoré by mohlo vyriešiť problémy robotickej opatrovateľky, by mohla byť kombinácia lode s embryami a lode s pozastavenou animáciou, v ktorej spia dospelí, pripravení zobudiť sa, keď budú musieť vychovávať deti.

Séria rokov rodičovstva spojená s návratom do hibernácie by teoreticky mohla viesť k stabilnej populácii. Starostlivo vytvorená dávka embryí môže poskytnúť genetickú diverzitu, ktorá udrží populáciu viac -menej stabilnú, hneď ako sa založí kolónia.

Do lode s embryami môže byť zahrnutá aj dodatočná dávka, ktorá v budúcnosti ďalej diverzifikuje genetický fond.

Von Neumann sondy

Všetko, čo postavíme a pošleme do vesmíru, nevyhnutne čelí svojim vlastným problémom a zdá sa byť úplne nemožnou úlohou urobiť niečo, čo prejde milióny kilometrov a nespáli, nerozpadne sa a nezmizne. Riešenie tohto problému však možno bolo nájdené pred desaťročiami.

V štyridsiatych rokoch minulého storočia fyzik John von Neumann navrhol mechanickú technológiu, ktorá by bola reprodukovateľná, a hoci jeho myšlienka nemala nič spoločné s medzihviezdnym cestovaním, všetko k tomu nevyhnutne prišlo.

Obrázok
Obrázok

Výsledkom bolo, že von Neumannovy sondy by teoreticky mohli byť použité na prieskum obrovských medzihviezdnych území. Podľa niektorých vedcov je predstava, že toto všetko k nám prišlo prvé, nielen pompézna, ale aj nepravdepodobná.

Vedci z University of Edinburgh publikovali v International Journal of Astrobiology príspevok, v ktorom skúmali nielen možnosť vytvorenia takejto technológie pre vlastné potreby, ale aj pravdepodobnosť, že to už niekto urobil. Na základe predchádzajúcich výpočtov, ktoré ukázali, ako ďaleko sa zariadenie dokáže vyšplhať pomocou rôznych spôsobov pohybu, vedci skúmali, ako sa táto rovnica zmení, ak bude aplikovaná na samoreplikujúce sa vozidlá a sondy.

Výpočty vedcov boli postavené na samoreplikujúcich sa sondách, ktoré by na stavbu mladších sond mohli použiť úlomky a ďalšie vesmírne materiály. Sondy rodiča a dieťaťa sa množia tak rýchlo, že by pokryli celú galaxiu za pouhých 10 miliónov rokov - za predpokladu, že by sa pohybovali rýchlosťou svetla 10%.

To by však znamenalo, že v určitom okamihu nás mali navštíviť niektoré takéto sondy. Keďže sme ich nevideli, môžeme nájsť pohodlné vysvetlenie: buď nie sme dostatočne technologicky vyspelí na to, aby sme vedeli, kde hľadať, alebo sme v galaxii skutočne sami.

Prak s čiernou dierou

Myšlienka využiť gravitáciu planéty alebo mesiaca na streľbu ako prak sa v našej slnečnej sústave začala používať viackrát alebo dvakrát, a to predovšetkým pomocou sondy Voyager 2, ktorá získala dodatočný tlak najskôr od Saturnu a potom od Uránu. na ceste von zo systému ….

Táto myšlienka zahŕňa manévrovanie s loďou, ktoré jej umožní zvýšiť (alebo znížiť) rýchlosť pri pohybe gravitačným poľom planéty. Túto myšlienku majú obzvlášť radi spisovatelia sci -fi.

Spisovateľ Kip Thorne predložil myšlienku: takýto manéver by mohol zariadeniu pomôcť vyriešiť jeden z najväčších problémov medzihviezdneho cestovania - spotrebu paliva. A navrhol riskantnejší manéver: zrýchlenie s binárnymi čiernymi dierami. Spálenie paliva na prechod kritickou obežnou dráhou z jednej čiernej diery do druhej bude trvať minútu.

Po niekoľkých otáčkach okolo čiernych dier naberie zariadenie rýchlosť blízku svetlu. Zostáva iba dobre zamieriť a aktivovať raketový ťah, aby ste mohli naplánovať kurz pre hviezdy.

Nepravdepodobné? Áno. Podivuhodný? Určite. Thorne zdôrazňuje, že s takouto myšlienkou je veľa problémov, napríklad presné výpočty trajektórií a času, ktoré neumožnia odoslanie zariadenia priamo na najbližšiu planétu, hviezdu alebo iné teleso. Otázky sú aj ohľadom návratu domov, ale ak sa pre takýto manéver skutočne rozhodnete, rozhodne sa neplánujete vrátiť.

Pre túto myšlienku už bol vytvorený precedens. V roku 2000 astronómovia objavili 13 supernov lietajúcich galaxiou neuveriteľnou rýchlosťou 9 miliónov kilometrov za hodinu. Vedci z University of Illinois v Urbana-Champagne zistili, že tieto svojhlavé hviezdy boli vyvrhnuté z galaxie dvojicou čiernych dier, ktoré boli zablokované v páre v procese ničenia a spájania dvoch oddelených galaxií.

Spúšťač hviezdnych semien

Obrázok
Obrázok

Pokiaľ ide o spustenie dokonca aj samoreprodukujúcich sa sond, je tu problém so spotrebou paliva.

To ľuďom nezabráni v hľadaní nových nápadov, ako vypúšťať sondy do medzihviezdnych vzdialeností. Tento proces by si vyžadoval megatony energie, ak by sme používali technológiu, ktorú dnes máme.

Forrest Bishop z Inštitútu atómového inžinierstva uviedol, že vytvoril metódu na vypúšťanie medzihviezdnych sond, ktorá by vyžadovala množstvo energie zhruba rovnaké ako v autobatérii.

Teoretický spúšťač hviezdnych semien bude mať zhruba 1 000 kilometrov a bude pozostávať predovšetkým z drôtu a drôtu. Napriek svojej dĺžke sa to celé zmestilo na jednu nákladnú loď a nabíjalo sa 10-voltovou batériou.

Súčasťou plánu sú štartovacie sondy, ktorých hmotnosť je o niečo väčšia ako mikrogram a obsahujú iba základné informácie potrebné pre ďalšiu výstavbu sond vo vesmíre. Miliardy takýchto sond je možné spustiť v sérii štartov.

Hlavným bodom plánu je, že samoreplikujúce sa sondy sa budú môcť po štarte spojiť. Samotná spúšť bude vybavená supravodivými magnetickými levitačnými cievkami, ktoré vytvárajú opačnú silu a poskytujú ťah.

Bishop hovorí, že je potrebné vypracovať niektoré detaily plánu, ako napríklad boj proti medzihviezdnemu žiareniu a úlomkom sondami, ale vo všeobecnosti sa výstavba môže začať.

Špeciálne rastliny pre vesmírny život

Akonáhle sa niekam dostaneme, potrebujeme spôsoby, ako pestovať jedlo a regenerovať kyslík. Fyzik Freeman Dyson prišiel na zaujímavé nápady, ako by sa to dalo urobiť.

Obrázok
Obrázok

V roku 1972 mal Dyson svoju slávnu prednášku na Birkbeck College London. Zároveň naznačil, že pomocou nejakej genetickej manipulácie by bolo možné vytvárať stromy, ktoré môžu nielen rásť, ale aj kvitnúť na nehostinnom povrchu, napríklad kométy.

Preprogramujte strom tak, aby odrážal ultrafialové svetlo a efektívnejšie šetril vodu, a strom nielenže zakorení a vyrastie, ale tiež porastie do veľkosti, ktorú si podľa pozemských noriem nemyslí. V rozhovore Dyson naznačil, že v budúcnosti sa môžu objaviť čierne stromy, vo vesmíre aj na Zemi.

Stromy na báze kremíka by boli efektívnejšie a účinnosť je kľúčom k dlhodobému prežitiu. Dyson zdôrazňuje, že tento proces nebude trvať ani minútu - možno o dvesto rokov konečne prídeme na to, ako prinútiť stromy rásť vo vesmíre.

Dysonova myšlienka nie je taká absurdná. Inštitút pokročilých koncepcií NASA je celé oddelenie, ktoré sa zaoberá riešením problémov budúcnosti vrátane úlohy pestovania stabilných rastlín na povrchu Marsu. Dokonca aj skleníkové rastliny na Marse rastú v extrémnych podmienkach a vedci hľadajú možnosti, ako zladiť rastliny s extrémofilmi, drobnými mikroskopickými organizmami, ktoré prežijú v niektorých najbrutálnejších podmienkach na Zemi.

Od alpských paradajok, ktoré majú v sebe odolnosť voči ultrafialovému svetlu, až po baktérie, ktoré prežijú v najchladnejších, najteplejších a najhlbších kútoch zemegule, možno jedného dňa dáme dohromady marťanskú záhradu. Zostáva len zistiť, ako všetky tieto tehly dať dohromady.

Miestne využitie zdrojov

Život na zemi môže byť novým trendom na Zemi, ale pokiaľ ide o mesačné misie vo vesmíre, je to nevyhnutné. NASA sa v súčasnosti okrem iného zaoberá štúdiom problematiky využívania miestnych zdrojov (ISRU).

Na kozmickej lodi nie je veľa priestoru a stavebné systémy na používanie materiálov nachádzajúcich sa vo vesmíre a na iných planétach budú nevyhnutné pre akúkoľvek dlhodobú kolonizáciu alebo cestovanie, najmä keď sa destinácia stane miestom, kde bude veľmi ťažké získať zásoby, palivo, jedlo atd.

Prvé pokusy o demonštráciu možností využitia miestnych zdrojov boli urobené na svahoch havajských sopiek a počas polárnych misií. Zoznam úloh obsahuje položky ako ťažba palivových zložiek z popola a iného prírodne prístupného terénu.

V auguste 2014 NASA urobila silné oznámenie tým, že odhalila nové hračky, ktoré pocestujú na Mars s ďalším roverom, ktorý bude uvedený na trh v roku 2020. Medzi nástroje vo výzbroji nového rovera patrí MOXIE, experiment na lokálne využitie zdrojov vo forme marťanského kyslíka.

MOXIE zachytí nedýchateľnú atmosféru Marsu (96% oxidu uhličitého) a rozdelí ho na kyslík a oxid uhoľnatý. Zariadenie bude schopné vyprodukovať 22 gramov kyslíka za každú hodinu prevádzky.

NASA tiež dúfa, že MOXIE bude schopná predviesť niečo iné - konzistentný výkon bez ohrozenia produktivity alebo účinnosti. MOXIE môže byť nielen dôležitým krokom k dlhodobým mimozemským misiám, ale môže tiež pripraviť cestu mnohým potenciálnym prevádzačom škodlivých plynov na užitočné.

2 obleky

Reprodukcia vo vesmíre môže byť problematická na mnohých rôznych úrovniach, najmä v mikrogravitačných prostrediach. V roku 2009 japonské experimenty na myších embryách ukázali, že aj keď k oplodneniu dochádza pri nenulovej gravitácii, embryá, ktoré sa vyvíjajú mimo obvyklú gravitáciu Zeme (alebo jej ekvivalentu), sa nevyvíjajú normálne.

Problémy nastávajú, keď sa bunky musia rozdeliť a vykonávať špeciálne akcie. To neznamená, že nedôjde k oplodneniu: embryá myší, počaté vo vesmíre a implantované do suchozemských myších samíc, úspešne rástli a narodili sa bez problémov.

Obrázok
Obrázok

Vyvoláva to aj ďalšiu otázku: ako presne funguje výroba detí v mikrogravitácii? Fyzikálne zákony, najmä skutočnosť, že každá akcia má rovnakú a opačnú reakciu, robí jej mechaniku trochu smiešnou. Vanna Bonta, spisovateľka, herečka a vynálezkyňa, sa rozhodla brať tento problém vážne.

A vytvorila 2suit: oblek, v ktorom sa môžu dvaja ľudia skryť a začať produkovať deti. Dokonca ho aj skontrolovali. V roku 2008 bol 2suit testovaný na takzvanej Vomit Comet (lietadle, ktoré robí ostré zákruty a vytvára minútové podmienky s nulovou gravitáciou).

Aj keď Bonta naznačuje, že medové týždne vo vesmíre by sa dali splniť jej vynálezom, oblek má aj praktickejšie využitie, ako napríklad udržanie telesného tepla v prípade núdze.

Projekt Longshot

Projekt Longshot bol vyvinutý spoločne tímom Americkej námornej akadémie a NASA na konci 80. rokov minulého storočia. Konečným cieľom plánu bolo vypustiť niečo na prelome 21. storočia, a to bezpilotnú sondu, ktorá by putovala do Alpha Centauri.

Kým by dosiahol svoj cieľ, trvalo by mu to 100 rokov. Kým sa však uvedie do prevádzky, bude potrebovať niekoľko kľúčových komponentov, ktoré bude tiež potrebné vyvinúť.

Obrázok
Obrázok

Okrem komunikačných laserov, odolných jadrových štiepnych reaktorov a zotrvačného laserového fúzneho raketového motora tu boli aj ďalšie prvky.

Sonda musela získať nezávislé myslenie a funkciu, pretože bolo by takmer nemožné komunikovať na medzihviezdnych vzdialenostiach dostatočne rýchlo, aby informácia zostala relevantná, akonáhle dorazila do bodu príjmu. Tiež musel byť neuveriteľne odolný, pretože sonda dorazí na miesto určenia o 100 rokov.

Longshot mal byť odoslaný do Alpha Centauri s rôznymi úlohami. V zásade musel zbierať astronomické údaje, ktoré by umožnili presné výpočty vzdialeností na miliardy, ak nie na bilióny, iných hviezd. Ale ak sa vybije jadrový reaktor, ktorý poháňa aparát, misia sa tiež zastaví. Longshot bol veľmi ambiciózny plán, ktorý sa nikdy nedostal zo zeme.

To však neznamená, že táto myšlienka zomrela v zárodku. V roku 2013 sa projekt Longshot II doslova rozbehol v podobe študentského projektu Icarus Interstellar. Od predstavenia pôvodného programu Longshot ubehli desaťročia technologického pokroku, je možné ich použiť na novú verziu a program ako celok prešiel zásadnou opravou. Náklady na palivo boli zrevidované, misia bola skrátená na polovicu a celý dizajn Longshotu bol zrevidovaný od hlavy po päty.

Konečný návrh bude zaujímavým ukazovateľom toho, ako sa s pridaním nových technológií a informácií zmení neriešiteľný problém. Fyzikálne zákony zostávajú rovnaké, ale o 25 rokov neskôr má Longshot príležitosť nájsť druhý vietor a ukázať nám, aké by malo byť budúce medzihviezdne cestovanie.

Odporúča: