Sanje o potovanju do druge zvezde in posaditvi semena človeštva na oddaljenem planetu… Ni pretiravanje reči, da je že stoletja očaralo domišljijo človeških bitij. Z rojstvom moderne astronomije in vesoljske dobe so se pojavili celo znanstveni predlogi, kako bi to lahko storili. Seveda pa življenje v relativističnem vesolju predstavlja veliko izzivov, za katere ni enostavnih rešitev.
Od teh izzivov je eden največjih povezan z veliko količino energije, ki je potrebna, da človek v svoji življenjski dobi pripelje drugo zvezdo. Zato nekateri zagovorniki medzvezdnih potovanj priporočajo pošiljanje vesoljskih plovil, ki so v bistvu miniaturni svetovi, ki lahko sprejmejo popotnike več stoletij ali dlje. Te "generacije ladij" (aka. Svetovne ladje ali medzobni loki) so vesoljska plovila, ki so narejena za resnično dolgo vleko.
Logika generacije ladje je preprosta: če ne morete potovati dovolj hitro, da bi v enem samem življenjskem obdobju prišli do drugega zvezdnega sistema, zgradite plovilo, ki je dovolj veliko, da lahko prevaža vse, kar bi morda potrebovali za dolgo plovbo. To bi pomenilo zagotovitev, da ima ladja zanesljiv pogonski sistem, ki lahko zagotavlja enakomerno potiskanje med pospeševanjem in zaviranjem ter potrebne ugodnosti za več generacij ljudi.
Poleg vsega tega bi ladja morala biti sposobna zagotoviti, da bodo njene posadke imele hrano, vodo in zrak, ki diha - dovolj, da zdrži stoletja ali celo tisočletja. Po vsej verjetnosti bi to pomenilo ustvariti mikroklimo zaprtega sistema znotraj ladje, skupaj z vodnim ciklom, ciklom ogljika in ciklom dušika. To bo omogočilo gojenje hrane in neprekinjeno recikliranje vode in zraka.
Doseganje najbližjih zvezd
Najbližja zvezda našega Osončja je Proxima Centauri, zvezda glavnega zaporedja tipa M (rdeči pritlikavec), ki se nahaja približno 4,24 svetlobnih let. Ta zvezda je del sistema trojnih zvezd, ki vključuje sistem Alpha Centauri, dvojiško datoteko, sestavljeno iz glavnega zaporedja soncu podobne zvezde (rumeni palček tipa G) in glavne zaporedne zvezde tipa K (oranžni škrat).
Proxima Centauri je poleg tega, da je naš najbližji zvezdni sistem tudi dom najbližjega eksoplaneta na Zemlji - Proxima b. Ta kopenski (aka. Skalnati) planet - katerega odkritje je leta 2016 napovedal Evropski južni observatorij (ESO) - je približno enak velikosti kot Zemlja (1,3 zemeljske mase) in kroži v krožnem območju stanovanja svoje zvezde.
Naslednji najbližji eksoplanet, ki kroži znotraj HZ zvezde, je Ross 128 b, eksoplanet velikosti Zemlje, ki kroži okoli rdeče palčeve zvezde približno 11 svetlobnih let. Naslednja najbližja soncu podobna zvezda je Tau Ceti, ki je oddaljena nekaj manj kot 12 svetlobnih let in ima enega potencialno zaživetega kandidata (Tau Ceti e). V 50 svetlobnih letih na Zemlji je 16 eksoplanetov, ki bi lahko podpirali življenje.
Toda kot smo raziskovali v prejšnjem članku, bi potovanje do najbližje zvezde trajalo zelo dolgo in bi zahtevalo ogromno energije. Z običajnimi pogonskimi sredstvi bi lahko trajalo med 19.000 in 81.000 let. S predlaganimi metodami, ki so bile preizkušene, vendar še niso zgrajene (na primer jedrske rakete), se čas potovanja zoži na približno 1000 let.
Obstajajo predlagane metode, ki lahko dosežejo najbližje zvezde v eni življenjski dobi, na primer pogon z usmerjeno energijo - na primer Breakthrough Starshot. V tem konceptu bi lahko lahka jadra in vesoljska plovila v gramih pospešili do 20% hitrosti svetlobe (0,2 c), s čimer se je pot v Alfo Centauri odpravila v samo 20 letih. Vendar so Starshot in podobni predlogi vsi nerazviti koncepti.
Poleg tega so edine možne metode za pošiljanje ljudi v drug zvezdni sistem bodisi tehnično izvedljive (vendar nerazvite) bodisi povsem teoretične (kot je Alcubierre Warp Drive). Glede na to so mnogi znanstveniki pripravili predloge, ki bi opustili hitrost in se namesto tega osredotočili na sprejem posadke med dolgim plovbo.
Primeri iz leposlovja
Zdi se, da je najzgodnejši primer napisal inženir in pisatelj znanstvene fantastike John Munro v svojem romanu Izlet na Venero (1897). V njem omenja, kako lahko človeštvo nekega dne postane medzvezdna vrsta:
»[W] s plovilom, ki je dovolj veliko, da bi vsebovalo nujne potrebe, bi izbrana stranka gospe in gospodov lahko začela Mlečno pot, in če bi šlo vse po redu, bi njihovi potomci v nekaj milijonih let prišli tja. ”
Koncept je bil podrobneje obravnavan v romanu znanstvene fantastike iz leta 1933 Ko se svetovni trk, ki sta bila soavtorja Philip Wylie in Edwina Balmerja. V tej zgodbi naj bi Zemljo uničili loputi planeti, ki prehajajo skozi Osončje. To prisili skupino astronomov, da ustvari masivno ladjo s 50-člansko posadko, skupaj z živino in opremo, na nov planet.
Robert A. Heinlein je v enem svojih najzgodnejših romanov raziskal tudi fizične, psihološke in družbene učinke generacijske ladje oz. Sirote neba. Zgodba je bila prvotno objavljena kot dve ločeni noveli leta 1941, vendar je bila ponovno objavljena kot en sam roman leta 1963. Ladja v tej zgodbi je znana kot Vanguard, generacijska ladja, ki je po meteju trajno plovna v vesolju, je privedla do smrti vseh pilotskih častnikov.
Kasnejše generacije so potomci pozabili na namen in naravo ladje in verjamejo, da je to njihovo vesolje. Večji del posadke še vedno živi v jeklenki, vendar ločena skupina "mutijev" (kar izmenično pomeni, da so mutanti ali mutanti) živi v zgornjih krovih, kjer je gravitacija nižja in je izpostavljenost sevanju povzročila fizične spremembe.
Arthur C. Clarke Spoznavanje z Ramo (1973) je zagotovo najbolj znan primer generacijske ladje v znanstveni fantastiki. Za razliko od drugih izmišljenih obravnav koncepta je bilo plovilo v tej zgodbi zunajzemeljskega izvora! Ta masivni vesoljski cilinder, znan kot Rama, je samostojen svet, ki prenaša "ramane" z ene strani galaksije na drugo.
Zgodba se odpre, ko se posadka z Zemlje napoti na srečanje z ladjo in razišče notranjost. V notranjosti najdejo strukture, urejene kot mesta, prometno infrastrukturo, morje, ki se razteza okoli središča, in vodoravne rove, ki delujejo kot okna. Ko se ladja bliža Soncu, svetloba poplavi in stroji začnejo oživljati.
Sčasoma človeški astronavti sklenejo, da so stavbe dejansko tovarne in da je ladijsko morje kemična juha, ki jo bodo uporabili za ustvarjanje "Ramanov", ko bo dosegel cilj. Navsezadnje je naš Osončje le postanek na njihovi poti in tako Ramans seme galaksijo s svojimi vrstami.
V Alastairju Reynoldu Ponočje mesta (2001) - ki je del njegovega Razodetje prostora serija - velik del zgodbe se odvija na krogu velikih medzvezdnih vesoljskih plovil. Te ladje potujejo do 61 Cygni, binarnega zvezdastega sistema, sestavljenega iz dveh oranžnih palčkov tipa K, da kolonizirajo svet, ki je v celotni seriji znan kot Sky's Edge.
Te ladje so opisane kot cilindrične in se zanašajo na protimične sile, ki potujejo z relativističnimi hitrostmi. Poleg tega, da prevažajo pohvalo kriogeno zamrznjenih potnikov, te ladje vzdržujejo posadko v budnih pogojih in imajo vse potrebne zmogljivosti in opremo, da se zabavajo. Sem spadajo osebne četrti, dvorane za nered, medicinski zalivi in rekreacijski centri.
Leta 2002 je znana avtorica znanstvene fantastike Ursula K. LeGuin izdala svoje mnenje o učinkih medgeneracijskih vesoljskih potovanj z naslovom Paradisi izgubljeni. Nastavitev te zgodbe je Odkritje, ladja, ki že več generacij potuje skozi vesolje. Ko se tisti, ki se spominjajo Zemlje, začnejo odmirati, mlajše generacije začnejo čutiti, da je ladja zanje bolj otipljiva kot bodisi poznavalci njihovega starega domačega sveta bodisi namembnega kraja.
Sčasoma se pojavi nova religija, imenovana blaženost, ki uči, da je Odkritje (»Vernikom vesoljska ladja«) je dejansko večno namesto na drug planet. Ta religija se zgraža na zgražanje starejše generacije, ki se bojijo, da njihovi otroci nikoli ne bodo želeli zapustiti ladje, ko jo prispejo. Ta zgodba je bila leta 2012 prilagojena tudi v opero.
Novela iz leta 2011 Leviathan Wakes avtor James James A. Corey (in nadaljnji obroki v Razširjenost serija) vsebuje generacijsko ladjo z imenom "Nauvoo". To plovilo gradi skupina mormonov, da bi lahko potovali v drug zvezdni sistem in tam kolonizirali. Nauvoo je opisan kot masiven, valjaste oblike in se vrti, da ustvari umetno gravitacijo svoje posadke.
V filmu Kim Stanleyja Robina Aurora (2015) se večina zgodbe odvija na krovu istoimensko imenovanega medzvezdnega zvezda. Robinson opisuje plovilo, ki uporablja dve vrteči se toriji za simuliranje gravitacije, medtem ko ljudje živijo v vrsti zemeljskih analognih okolij. Njihov končni cilj je Tau Ceti, soncu podobna zvezda, ki se nahaja 12 svetlobnih let od Zemlje, kjer nameravajo kolonizirati eksomoon, ki kroži v Tau Ceti e.
Ladja je opisana kot plovilo razreda Orion, ki uporablja nadzorovano eksplozijo termonuklearnih naprav za ustvarjanje pogona, skupaj z elektromagnetnim nizom, ki se uporablja za zagon iz Osončja. V slogu podpisa Robinson je veliko pozornosti namenjeno tudi temu, kako kolonisti ohranjajo skrbno ravnotežje na svojem plovilu in psihološkim učinkom potovanj z več generacij.
Predlogi
Že od zgodnjega 20. stoletja so znanstveniki in inženirji podali več predlogov. Mnogi od teh predlogov so bili predstavljeni v obliki študij, drugi pa so bili popularizirani v znanstvenofantastičnih romanih. Najzgodnejši primer je bil esej iz leta 1918 "The Ultimate Migration" raketnega pionirja Roberta H. Goddarda (za katerega je poimenovan NASA-in center za vesoljske polete Goddard).
Posadka bi več stoletne poti preživela v suspendirani animaciji, pri čemer bi se pilot v intervalih prebujal, da bi opravil popravke tečajev in vzdrževanje. Kot je zapisal:
"Pilota je treba prebujati ali animirati v presledkih, morda 10.000 let za prehod do najbližjih zvezd in 1.000.000 let na velikih razdaljah ali za druge zvezdne sisteme. Za to bi bilo treba uporabiti uro, ki jo upravlja sprememba teže (namesto električnih nabojev, ki povzročajo prehitre učinke) sevalne snovi ... To prebujanje bi bilo seveda potrebno za usmerjanje aparata, če bi odstopil od svoje poti. "
Predvideval je tudi, da se lahko atomska energija uporablja kot vir energije; vendar če tega ne bi zadostovala kombinacija vodikovega in kisikovega goriva ter sončna energija. Na podlagi svojih izračunov je Goddard ocenil, da bi to zadostovalo, da se ladja dvigne do hitrosti od 4,8 do 16 km / s (3 do 10 milj / s), kar deluje od 17,280 km / h do 57,600 km / h (10,737 do 36.000 mph) ali 0.000016% do 0.00005% hitrosti svetlobe.
Konstantin E. Tsiolkovsky, "oče astronavtske teorije", se je v svojem eseju "Prihodnost zemlje in človeštva" (1928) prav tako lotil ideje večgeneracijske vesoljske ladje. Tsiolkovsky je opisal vesoljsko kolonijo ("Noev ark"), ki bi bila samozadostna in kjer so posadke zadrževale v budnih pogojih, dokler niso tisoče let pozneje prispele na cilj.
Drug zgodnji opis generacije ladje je v eseju iz leta 1929 "Svet, meso in hudič" J. D. Bernala (izumitelj "Bernalske sfere"). Bernal je v tem vplivnem eseju pisal o človeški evoluciji in prihodnosti v vesolju, ki je vključeval plovila, ki bi jih danes opisali kot "generacije ladij."
Leta 1946 je poljsko-ameriški matematik Stanislaw Ulam predlagal novo idejo, znano kot Nuklearni impulzni pogon (NPP). Kot eden od udeležencev projekta Manhattan je Ulam zamislil, kako bodo jedrske naprave zamenjane zaradi raziskovanja vesolja. Leta 1955 je NASA lansirala Project Orion z namenom preiskovanja NNP kot sredstva za izvajanje potovanj v vesolje.
Ta projekt (ki je uradno trajal od leta 1958 do 1963) sta vodila Ted Taylor iz General Atomics in fizik Freeman Dyson z Inštituta za napredni študij v Princetonu v New Jerseyju. Opuščena je bila po tem, ko je Pogodba o omejeni prepovedi testiranja (podpisana leta 1963) vzpostavila trajno prepoved jedrskih poskusov na zemeljski orbiti.
Leta 1964 je dr. Robert Enzmann predlagal najbolj podroben koncept za generacijsko ladjo do danes, zatem znan kot "Enzmann Starship". Njegov predlog je zahteval, da bi ladja, ki bi uporabljala devterijsko gorivo, ustvarila fuzijske reakcije, da bi dosegla majhen odstotek hitrosti svetlobe. Plovilo bi v dolžino merilo 600 metrov (2000 čevljev) in bi imelo začetno 200 posadko (s prostorom za širitev).
V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja je Britansko medplanetarno društvo izvedlo študijo izvedljivosti za medzvezdna potovanja, znana kot Projekt Daedalus. Ta študija je zahtevala oblikovanje dvostopenjskega vesoljskega plovila s fuzijskim pogonom, ki bi lahko v enem samem življenju izvedlo potovanje do Barnardove zvezde (5,9 svetlobnih let od Zemlje). Medtem ko je bil ta koncept za odpeto vesoljsko plovilo, bodo raziskave podale prihodnje ideje za misije posadke.
Na primer, mednarodna organizacija Icarus Interstellar je poskušala koncept oživiti v obliki Projekta Icarus. Icarusovi prostovoljni znanstveniki, ki so bili ustanovljeni leta 2009 (mnogi izmed njih so delali za NASA in ESA) upajo, da bodo v 21. stoletju postali fuzijski pogon in druge napredne metode pogona resničnost.
Opravljene so bile tudi študije, ki so štele, da je antimaterija sredstvo za pogon. Ta metoda bi vključevala trčenje atomov vodika in antihidrogena v reakcijski komori, kar ponuja prednosti neverjetne gostote energije in majhne mase. Zaradi tega razloga, Nasine Inštitut za napredne koncepte (NIAC) raziskuje tehnologijo kot možno sredstvo za dolgotrajne misije.
Med letoma 2017 in 2019 je dr. Frederic Marin iz astronomskega observatorija v Strasbourgu izvedel vrsto zelo podrobnih študij o potrebnih parametrih za generacijsko ladjo - vključno z minimalno velikostjo posadke, gensko raznolikostjo in velikostjo ladje. V vseh primerih se je on in njegovi sodelavci skliceval na novo vrsto numerične programske opreme (imenovano DEDIŠČINA), ki so jo ustvarili sami.
V prvih dveh študijah sta dr. Marin in njegovi sodelavci izvedli simulacije, ki so pokazale, da je treba zagotoviti najmanj 98 oseb (največ 500) s kriogeno banko semenčic, jajčec in zarodkov, da bi zagotovili preživetje (vendar se izognili prenaseljenosti ) kot tudi genetska raznolikost in dobro zdravje ob prihodu.
V tretji študiji sta dr. Marin in druga skupina raziskovalcev ugotovila, da bo morala generacija ladje v dolžino meriti 320 metrov (1050 čevljev), v polmeru 224 metrov (735 čevljev) in naj vsebuje vsaj 450 m² (~ 4,850 ft²) ) umetnih zemljišč zaradi kmetijstva. Ta dežela bi zagotovila tudi recikliranje ladijske vode in zraka kot del mikroklime.
Prednosti
Glavna prednost generacije ladje je dejstvo, da jo je mogoče zgraditi s preverjeno tehnologijo in ji ne bo treba čakati na znaten napredek tehnologije. Osrednji cilj koncepta je tudi preprečiti vprašanje hitrosti in pogonske mase, da bi zagotovili, da lahko posadka ljudi na koncu kolonizira drug zvezdni sistem.
Kot smo raziskovali v prejšnjem članku, bi generacijska ladja izpolnila tudi dva glavna cilja raziskovanja vesolja, ki sta ohranjanje človeške kolonije v vesolju in dovoljenje potovanja na potencialno bivalni eksoplanet. Poleg tega bi posadka, ki šteje na stotine ali tisoče, pomnožila možnosti za uspešno kolonizacijo drugega planeta.
Nenazadnje bi prostorno okolje generacijske ladje omogočilo več načinov. Na primer, del posadke bi lahko v času budnosti zadrževali v budnih pogojih, drugi del pa v kriogeni suspenziji. Ljudje bi lahko tudi oživeli in se v izmenah vrnili v suspenz, s čimer bi zmanjšali psihološke učinke dolgotrajne poti.
Žal se tu končajo prednosti in začnejo se težave / izzivi.
Slabosti
Najbolj očitna pomanjkljivost generacijske ladje je sam strošek gradnje in vzdrževanja tako velikih vesoljskih ladij, kar bi bilo prepovedno. Obstajajo tudi nevarnosti pošiljanja človeških posadk v globok prostor za tako daljša časovna obdobja. Na plovbi, ki bi trajala stoletja ali tisočletja, obstaja posebna možnost, da se posadka podleže občutkom izolacije in dolgčasa ter se obrne drug na drugega.
Potem so tu fiziološka vprašanja, ki bi jih lahko povzročilo večgeneracijsko potovanje skozi vesolje. Znano je, da se sevalno okolje v globokem vesolju bistveno razlikuje od okolja na Zemlji ali v nizki zemeljski orbiti (LEO). Tudi z zaščito pred sevanjem lahko dolgotrajna izpostavljenost kozmičnim žarkom resno vpliva na zdravje posadke.
Medtem ko bi kriogena suspenzija lahko pomagala omiliti nekatere od teh vprašanj, dolgoročni učinki kriogenetike na človekovo fiziologijo še niso znani. To pomeni, da bi bilo potrebno obsežno testiranje, preden bi se kdaj sploh lahko poskusili takšni misiji. To le še dodaja splošne moralne in etične premisleke, ki jih ta koncept vključuje.
Nenazadnje obstaja možnost, da bo poznejši tehnološki napredek medtem privedel do razvoja hitrejših in naprednejših zvezdnih ladij. Te ladje, ki so odšle na Zemljo po veliko poznejših obdobjih, bi lahko prehitele generacijsko ladjo, še preden bi kdaj dosegle svoj cilj - tako bi celotno potovanje nesmiselno.
Sklepi
Glede na visoke stroške izdelave generacije ladje, nevarnosti tako dolge poti, število vpletenih neznank in možnost, da bi bilo z napredkom tehnologije nesmiselno, si moramo zastaviti vprašanje: ali je vredno to? Na tako veliko vprašanj, ki se nanašajo na večgeneracijsko vesoljsko potovanje, žal ni jasnega odgovora.
Na koncu bodo ljudje, če bodo na voljo, in volja, da to počnejo, resnično poskusili takšno misijo. Ne bo nobenega zagotovila za uspeh in četudi se posadka uspešno prebije v drug zvezdni sistem in kolonizira oddaljeni planet, bo minilo tisočletja, preden kdo od Zemlje sliši od svojih potomcev.
V danih okoliščinah bi bilo bolj smiselno počakati na nadaljnji tehnološki napredek in poskusiti iti medzvezdice pozneje. Vendar pa vsi morda niso tako pripravljeni čakati, zgodovina pa se spominja tistih, ki kljubujejo kvotam in tvegajo. In kot so nam pokazali podvigi, kot je Mars One, ne manjka ljudi, ki so pripravljeni tvegati svoje življenje zaradi kolonizacije oddaljenega sveta!
Tu smo napisali veliko člankov na temo Generation Ships tukaj pri reviji Space. Tukaj je najmanjše število ljudi, ki bi jih morali poslati v generacijsko ladjo v Proxima Centauri? in Kako velika bi morala biti generacija ladje, da bi posadko, ki bo živela s 500 živih posadk, za potovanje do druge zvezde? Najučinkovitejši način raziskovanja celotne Mlečne poti, zvezda zvezda, prednosti in slabosti različnih načinov medzvezdnih potovanj .
Viri:
- Wikipedia - generacija ladje
- Wikipedija - medzvezdni ark
- Čudne poti - medzobni ark
- SFF - Teme: Generacijski ladje
- Mashable - medzvezdne sanje umirajo
- Centauri Dreams - Svetovni ladje: Intervju z Gregom Matloffom
- Icarus Interstellar - Projekt Hyperion: Votel zvezdni asteroid - razširjanje ideje
- DEDIŠČINA: koda Monte Carlo za oceno sposobnosti medzvezdnih potovanj z uporabo večgeneracijske posadke, Marin, Frederic. JBIS, vol. 70, št. 5-6, 2017
- Izračunavanje minimalne posadke za večgeneracijsko vesoljsko potovanje proti Proxima Centauri b, Marin, F., Beluffi, C. 71, št. 2, 2018
- Številčne omejitve velikosti proizvodnih ladij zaradi skupnih izdatkov za energijo na krovu, letne proizvodnje hrane in vesoljske tehnike kmetovanja, Marin (et al.). 10. 2018
