Gwiazdy nad nami są tak piękne, że ludzie zbudowali na ich podstawie nawet całe mitologie. Są naprawdę spektakularne, a teraz, gdy dotarliśmy na Księżyc i wkrótce dotrzemy na Marsa, naszym naturalnym pragnieniem będzie droga do gwiazd.
Ta podróż stała się podstawą niezliczonych opowiadań science fiction i filmowych. Wiele osób już teraz myśli, że podróżowanie od gwiazdy do gwiazdy jest łatwe - wystarczy nacisnąć spust, ale nie wszystko jest takie proste. Do rozwiązania pozostaje kilka ważnych kwestii.
Szybszy niż światło
Wiele podróży kosmicznych w science fiction opiera się na podróżach z prędkością większą niż prędkość światła. W rzeczywistości fizyka uniemożliwia taką możliwość. I nie ma sposobu, aby obejść to fundamentalne ograniczenie. Nawet podróżowanie z prędkością bliską prędkości światła napotyka wiele interesujących relatywistycznych problemów związanych z masą i energią. Naszą jedyną opcją jest użycie portali - tuneli czasoprzestrzennych.
Wormhol musi być uważnie monitorowany, który jest obecnie poza naszym zasięgiem, i musimy jakoś stworzyć drugi tunel w miejscu jego przeznaczenia. Potrzeba wysłania kogoś na drugi koniec w celu stworzenia tunelu czasoprzestrzennego nie jest najlepszym powodem do pierwszej międzygwiezdnej podróży. Ponadto efekty fizyczne podczas podróży przez stały lub tymczasowy tunel czasoprzestrzenny mogą prowadzić do zniszczenia dowolnej materii. Możesz łatwo dotrzeć do celu w postaci plazmy.
Film promocyjny:
Teleportacja
Klasyczna teleportacja polega na obecności osoby, która aktywuje urządzenie i znika, aby ponownie pojawić się w miejscu docelowym. Jednak w rzeczywistości teleportacja działa znacznie bardziej skomplikowana niż pokazano na filmach. Nawet jeśli uznamy możliwość istnienia takiej zasady, pomyśl o tym: osoba zostaje rozłożona na atomy w maszynie teleportacyjnej, fizycznie przetransportowana do celu i złożona.
Sam montaż wymaga niesamowitych maszyn w miejscu docelowym, a elementarne prawa fizyczne powstrzymają nas przed precyzyjnym manipulowaniem materią na tak gigantyczną odległość - aż do innej gwiazdy. Taka teleportacja będzie możliwa tylko do tych miejsc, w których już byliśmy. Nie mamy jeszcze możliwości złożenia atomów, ale jest całkiem możliwe. Wystarczy wysłać atomy do innej gwiazdy, a można to zrobić z prędkością światła - wyraźnie szybciej niż wysłanie ciała, ale i tak zajmie to lata.
Inną opcją jest zebranie dokładnej kopii osoby na drugim końcu i zniszczenie poprzedniej. Ale ta opcja raczej nie będzie odpowiadać nikomu.
Statek kolonizacyjny
Jeśli podróżowanie z prędkością większą niż prędkość światła nie jest możliwe, możemy budować statki pokoleń. Światło dociera do najbliższej gwiazdy za cztery lata, ale ciężki obiekt potrwa znacznie dłużej. Większość gwiazd będzie latać co najmniej setki lat. Na statkach pokoleń ludność może się rodzić i umierać, aż wiele lat później dotrze do celu. Ale te statki mają wiele problemów.
Potomkowie mogą po prostu zapomnieć o pierwotnym celu misji, ponieważ na setki lat stanie się ona legendą. Inteligentny system komputerowy mógłby uczyć ludzi urodzonych na statku, jak unikać takiej awarii, ale mimo to bardzo trudno jest przewidzieć, co się stanie, gdy jedno pokolenie zostanie zastąpione przez inne. Jeśli coś stanie się ze statkiem, prawie pokolenie, które przez lata zapomniało o zawiłościach inżynierii, nie będzie w stanie cokolwiek zrobić.
Statek-matka
Aby wyeliminować jak najwięcej niepewności na statkach pokoleniowych, można użyć statków-jaj. Będą nosić zamrożone zapłodnione ludzkie jaja, które będą hodowane i hodowane przez skomplikowane maszyny, które będą pełnić rolę ich matek, rodziców i wychowawców. Jajka można zamienić w ludzi po dotarciu do odległej gwiazdy lub planety, a komputery nauczą przyszłych zdobywców kosmosu wszystkiego, co trzeba.
Zaprojektowanie takich maszyn może w tej chwili nie jest możliwe, ale w przyszłości - dlaczego nie? W każdym razie, podobnie jak statek pokolenia, statek jaj nie może pomóc osobie, która chce wyruszyć w poszukiwaniu nowych gwiazd. Rolnicy mogą nie lubić swojej misji, a nawet urodzić się bez pragnienia podróży.
Długość życia
Alternatywą dla statku pokoleń może być modyfikacja genetyczna ludzi, którzy mogą żyć setki lub tysiące lat i podróżować w ciągu swojego życia. Wszystkie kwestie życia w kosmosie zostaną rozstrzygnięte. Długowieczność i nieśmiertelność są dokładnie badane przez naukę, ale największą przeszkodą w tych kwestiach są telomery - końce chromosomów, które stają się krótsze za każdym razem, gdy komórki się dzielą.
Ostatecznie długość telomerów zostanie zjedzona, a komórki zaczną uszkadzać własne zdolne do życia DNA podczas podziału. Oznacza to, że samo DNA zawiera liczbę podziałów komórkowych, które mogą wystąpić. Komórki dzielą się, aby zastąpić stare lub uszkodzone komórki, takie jak rzęsy, skóra lub części żołądka (wiesz o wysokiej kwasowości w żołądku).
Wydawałoby się, że odpowiedź jest prosta: trzeba przechowywać długość telomerów. Ale faktem jest, że jedynymi dorosłymi komórkami, które mogą to zrobić, są czynniki rakotwórcze.
Hibernacja
Ponieważ długowieczność i nowe pokolenie nie stały się odpowiedzią na ważne pytanie, może pomóc zawieszona animacja. W wielu filmach i książkach ludzie spali, aby móc je transportować na duże odległości. W tym stanie ludzie się nie starzeją lub starzeją się bardzo wolno, jest to rodzaj „trybu uśpienia”. Niestety telomery również tutaj stanowią problem.
Nasze ciała zawsze zawierają niewielką ilość pierwiastków radioaktywnych. Emitują niewielkie ilości promieniowania, co jest dla nas nieszkodliwe, ponieważ nowe komórki nieustannie zastępują uszkodzone. Jeśli osoba nie starzeje się podczas wstrzymanej animacji, jej telomery nie kurczą się, a komórki nie dzielą. Wszelkie pierwiastki radioaktywne w tym stanie spowodują trwałe uszkodzenie ciała, co ostatecznie doprowadzi do śmierci. Nawet powolne starzenie się nie uchroni Cię przed promieniowaniem przez długi czas. Konieczne jest, aby komórki dzieliły się w zwykłym tempie.
Ruch
Nawet jeśli ludzkie problemy związane z podróżami do innych gwiazd zostaną rozwiązane, problemy z ruchem pozostaną. Konwencjonalne systemy wymagają spalania paliwa lub masy odrzutowej, ale dotarcie do innej gwiazdy wymagałoby niesamowitych ilości paliwa, co jest wyjątkowo nieefektywne. Jako rozwiązanie możesz zbierać paliwo po drodze.
W przestrzeni między gwiazdami nie ma zwykłych asteroid ani planet, na których można by wylądować i zdobyć paliwo. Na szczęście kosmos nie jest próżnią; zawiera wiele rozproszonych maleńkich atomów, głównie wodoru. Jeśli poruszasz się z dużą prędkością, te atomy mogą być zbierane i wykorzystywane jako paliwo w reakcjach takich jak fuzja (oczywiście jeśli do tego dojdziemy).
Aby zebrać wodór, potrzebna jest potężna „miarka”, według wstępnych obliczeń, o powierzchni 2000 km2. Rozmiar ten znacznie zwiększy opór statku i zmniejszy prędkość do konwencjonalnej rakiety. Taki system byłby wysoce nieskuteczny i nie do utrzymania. Ale została rozważona.
Uszkodzić
Najbliższą nam gwiazdą jest Alpha Centauri. Znajduje się cztery lata świetlne od Ziemi. Dotarcie do niego zwykłym samochodem z prędkością 60 km / h zajęłoby 72 miliony lat. Nawet jeśli założymy, że taki samochód powstanie, w tym okresie wygasną wszystkie możliwe okresy rozkładu i normalnego zużycia, nie mówiąc o prawie zerowym prawdopodobieństwie przybycia po tak długim czasie.
Potrzebujesz prędkości, nawet jeśli ogranicza ją prędkość światła. Z powodu drobnych atomów rozproszonych w przestrzeni, każdy statek poruszający się z dużą prędkością zostanie zbombardowany z taką siłą, że przebije nawet najtrwalszą stal.
Istnieją dwie możliwości: ludzie lub samochody będą stale łatać dziury i naprawiać uszkodzenia, co oznacza, że będziesz potrzebować ogromnej ilości materiałów naprawczych, które będziesz musiał nosić ze sobą, lub statek będzie wykonany z elastycznych materiałów, które naprawią się sam. To właśnie te materiały są obecnie opracowywane w agencjach kosmicznych. Zła wiadomość jest taka, że naukowcy nie wierzą w możliwość istnienia takich materiałów.
Powaga
Struktura naszego ciała jest silnie uzależniona od grawitacji. Kiedy ludzie nie żyją w warunkach zwykłej ziemskiej grawitacji, ich organizmy zaczynają cierpieć. Po kilku tygodniach lub miesiącach kości stają się kruche, mięśnie słabną, a długoterminowe konsekwencje są na ogół śmiertelne.
Ludzie mogą walczyć z tymi skutkami poprzez różnorodne ćwiczenia i dietę, ale po kilku latach lub dziesięcioleciach w kosmosie ludzki organizm zostanie nieodwracalnie uszkodzony. Nawet podczas stosunkowo krótkich lotów widzenie bardzo się pogarsza. Nawiasem mówiąc, to jest właśnie problem, który NASA chce rozwiązać, zanim wyśle ludzi na Marsa.
Zamiast żyć w zerowej grawitacji, możesz stworzyć sztuczną grawitację, obracając obiekt kosmiczny. Niestety będzie to wymagało ogromnej ilości energii i paliwa, a sam wirowanie nieuchronnie wywoła nudności - w krótkim okresie. To, co wydarzy się w dłuższej perspektywie, jest wciąż nieznane, nie zostało zbadane.
Jedzenie, powietrze i woda
Osoby mieszkające na statku przez dłuższy czas będą potrzebować systemu podtrzymywania życia. Będą musieli jeść, pić, oddychać, oddawać mocz, wypróżniać się, myć i spać. Wiele z tego można już zrobić w kosmosie przy użyciu obecnej technologii. Ale podczas długich podróży ilość wody i jedzenia stanie się zbyt duża, aby zabrać ze sobą.
Najmądrzejszym rozwiązaniem byłoby zabranie na pokład samowystarczalnego ekosystemu. Rośliny wytwarzają powietrze, są z powodzeniem zjadane i konsumują ludzkie odchody. Każdy ekosystem jest wystarczająco nieefektywny, ale może wydłużyć żywotność, zanim dotrze do celu.
Sprzęt statku zostałby poważnie uszkodzony przez krążące gazy, jednak można by to rozwiązać, tworząc inteligentne materiały. Algi są uważnie badane, ponieważ mają ogromny potencjał w utrzymaniu ekosystemów. Ale mają też problemy - jeśli jesz glony w dużych ilościach, możesz się poważnie zatruć. I znowu - modyfikacja genetyczna może rozwiązać ten problem.
Pozostaje tylko rozwiązać dziewięć poprzednich problemów.