W obecnym stanie nauki szansę na dotarcie do celu ma tylko załoga, która będzie miała potomstwo podczas lotów kosmicznych przez kilkaset lat.
W 1995 roku astrofizycy Michel Mayor i Didier Quelozm odkryli pierwszą egzoplanetę 51 Pegasi b (51 Pegasi b), krążącą wokół gwiazdy innej niż Słońce. To odkrycie obcego świata zapoczątkowało poszukiwania światów nadających się do zamieszkania.
23 lata później liczba istniejących egzoplanet przekracza 3700. Zbliża się prawdopodobieństwo znalezienia świata takiego jak nasz.
Powołanie Proximy b
Niedawne odkrycie Proximy Centauri b, najbliższej egzoplanety krążącej wokół najbliższej gwiazdy naszego Słońca, daje mieszkańcom Ziemi kolejną interesującą możliwość.
Jest bardzo prawdopodobne, że to ciało niebieskie ma skalistą powierzchnię i masę zbliżoną do masy naszej planety i jest bardzo interesujące, ponieważ jego temperatura równowagi sugeruje, że woda na jego powierzchni może mieć postać płynną.
Położona 40 000 miliardów kilometrów od Ziemi Proxima b jest idealnym celem podróży. Teoretycznie krótka podróż międzygwiezdna z celem zwiadu i możliwością kolonizacji jest możliwa: w ten sposób moglibyśmy osiedlić ludzi na innej planecie.
Film promocyjny:
Ale nawet gdyby rakieta osiągnęła prędkość równą jednemu procentowi prędkości światła, czyli znacznie większą niż prędkość współczesnego załogowego statku kosmicznego, lot do Proximy b trwałby ponad 423 lata.
Gigantyczne autonomiczne statki
Przy takich wstępnych danych jedno ludzkie życie nie wystarczy, aby dotrzeć do egzoplanety. Badacze muszą znaleźć rozwiązanie dla załogi, aby mogła przetrwać setki lat w kosmosie.
Możesz na przykład zamrażać ciała. Pomimo postępów w tej dziedzinie technologie kriogeniczne nie osiągnęły jeszcze pożądanego poziomu: gdy komórki są zamarznięte, na ich ścianach tworzą się kryształki lodu (zeszklenie), co po rozgrzaniu doprowadzi do zniszczenia organizmu.
Hibernacja? Wszystkie opcje wybudzania się ze snu, w których fizjologiczne funkcje członków załogi są spowolnione, zanim statek dotrze na miejsce docelowe, nie zostały jeszcze zbadane.
Inną hipotezą jest latający szpital położniczy, w którym ludzkie embriony pod okiem robotów cicho rozwijają się, aż dotrą do celu. Głównym problemem jest brak ludzkich rodziców do wychowywania dzieci. Ponadto nigdy nie było populacji w pełni urodzonej in vitro: iw takich warunkach może nie być pożądane, aby misja polegała na tej metodzie.
Najlepszą opcją może być użycie gigantycznych autonomicznych statków, które będą podróżować w kosmosie, gdy ich populacje będą aktywne. Ludzie będą żyć i umierać na pokładzie, dopóki nie dotrą do celu.
Kilka koncepcji projektowych takich statków zostało przedstawionych w Islands in the Sky: Daring Ideas for Colonizing Space w 1996 roku, ale ich obliczenia matematyczne i statystyczne nie pasują już do naszej obecnej technologii.
Załoga od 150 do 44 000 osób
Amerykański antropolog John Moore jako pierwszy wykorzystał narzędzie etnograficzne Ethnopop do ilościowego określenia minimalnej liczby osób potrzebnych na lot wielopokoleniowy.
Ethnopop symuluje sytuację małżeńską i demograficzną małych osadników i wykorzystuje zewnętrzne moduły do tworzenia epizodycznych epidemii i katastrof. Ale te moduły nigdy nie były stosowane w kontekście lotów kosmicznych, ponieważ ten program został opracowany do obliczania i analizy historycznych migracji pierwszych grup ludzi.
Biorąc pod uwagę, że w podróżach kosmicznych procesy imigracji i emigracji są niemożliwe, Moore doszedł do wniosku, że na 200-letnią misję początkowa załoga powinna liczyć od 150 do 180 osób.
Jego zdaniem załoga powinna składać się z młodych ludzi i jak najpóźniej rodzić potomstwo, aby jak najdłużej opóźnić pojawienie się pierwszego pokolenia. Warunki te pomogą uniknąć przeludnienia i wysokiego odsetka pokrewieństwa.
Nowsze obliczenia antropologa Camerona Smitha przewidują wzrost liczebności załogi. Według niego początkowa załoga powinna liczyć od 14 000 do 44 000 osób. Jest to optymalna liczba zapewniająca zdrowe przekazywanie ludzkiego dziedzictwa genetycznego.
Według jego badań 150-osobowa załoga zawsze będzie na skraju wyginięcia w przypadku poważnej katastrofy. Smith zaleca posiadanie na pokładzie większej liczby początkowych próbek genetycznych, a to wymaga dużej załogi.
Ten znaczący wzrost liczby osób na pokładzie wynika z podstawowych hipotez naukowca, który za pomocą prostego podejścia statystycznego obliczył liczbę osadników przybywających do celu.
Wydaje się, że istnieją trudności w oszacowaniu optymalnej liczby startujących pracowników, i to bez uwzględnienia skutków psychologicznych, które mogą mieć wpływ na załogę rozstając się z Ziemią na zawsze.
Projekt Dziedzictwa
Dlatego w 2017 roku stworzyłem Heritage Project, nowe narzędzie do modelowania statystycznego, takie jak Monte Carlo. W projekcie biorą udział fizyk Camille Beluffi, astrofizyk Rhys Taylor oraz inżynier ds. Badań i rozwoju Loïc Grau, aby zapewnić realistyczne symulacje przyszłych eksploracji kosmosu.
Nasz projekt ma charakter multidyscyplinarny: biorą w nim udział fizycy, astronomowie, antropolodzy, inżynierowie lotniczy, socjolodzy i lekarze.
Legacy to pierwszy program całkowicie poświęcony obliczaniu prawdopodobieństwa ewolucji załogi na pokładzie międzygwiezdnego statku. Musi między innymi ustalić, czy grupa ludzi tej wielkości może zapewnić życie przez kilka pokoleń bez sztucznego dostarczania dodatkowego materiału genetycznego.
Stało się już jasne, że ustalenie minimalnej liczby członków załogi jest ważnym etapem w przygotowaniu jakiejkolwiek misji z udziałem kilku pokoleń, wiąże się nie tylko z zasobami i budżetem niezbędnymi dla takiego przedsięwzięcia, ale ma także konsekwencje socjologiczne, etyczne, społeczne i polityczne. Wszystkie te elementy są niezbędne do zbadania tworzenia samowystarczalnej kolonii, aby ludzie mogli osiedlić się na innych planetach.
Pierwsze efekty naszej współpracy zostały opublikowane w Journal of the British Interplanetary Society, a kolejny artykuł w regularnej prasie. Publiczna prezentacja naszych badań odbyła się w Strasburgu w ramach sympozjum transmisyjnego, podczas którego pokazaliśmy, że dane dotyczące liczby załóg zaproponowane przez Moore'a i Smitha nie są opłacalne na bardzo długich trasach.
Teraz mówimy o zdefiniowaniu zasad i reguł życia niezbędnych do tego, aby załoga dysponująca jak najmniejszą liczbą osób mogła zapewnić wykonalność misji i była odporna na katastrofy i poważne choroby.
W tej chwili opracowywany jest program, który może przewidzieć potrzeby żywieniowe załogi i określić przestrzeń wymaganą do uprawy kosmicznej wewnątrz samego statku. W tej chwili najlepszym rozwiązaniem są szklarnie hydroponiczne. Nasze obliczenia wkrótce określą wymagania dotyczące minimalnej wielkości statku.
Pierwsze pogłębione prace nad eksploracją kosmosu dopiero zaczynają się pojawiać. Temat jest wciąż rozległy i wiele czynników ludzkich, przestrzennych, kulturowych, psychologicznych i społecznych musi zostać uwzględnionych w programie komputerowym. Żmudna praca jest niezbędna, jeśli chcemy, aby ludzie mogli dotrzeć do nowych światów.
Frédéric Marin