Teraz sa zdá, že medzihviezdne cestovanie a kolonizácia sú veľmi nepravdepodobné. Základné fyzikálne zákony tomu jednoducho zabraňujú a veľa ľudí o tom ani neuvažuje ako o nemožnom.
Iní hľadajú spôsoby, ako porušiť fyzikálne zákony (alebo aspoň nájsť riešenie), ktoré nám umožnia cestovať k vzdialeným hviezdam a objavovať odvážne nové svety.
Alcubierre Warp Drive
Čokoľvek, čo sa volá „osnovná jednotka“, sa týka skôr Star Trek než NASA. Myšlienka alternátora Alcubierre spočíva v tom, že by mohlo byť možným riešením (alebo aspoň začiatkom jeho hľadania) prekonať obmedzenia vesmíru, ktoré kladie na cestovanie rýchlejšie ako rýchlosť svetla.
Základy tejto myšlienky sú dosť jednoduché a NASA na jej vysvetlenie používa príklad bežiaceho pásu. Aj keď sa osoba môže pohybovať na bežiacom páse konečnou rýchlosťou, kombinovaná rýchlosť osoby a bežiaceho pásu znamená, že koniec bude bližší, ako by bol, keby cestoval po bežnom bežiacom páse.
Bežecký pás je len osnovná jednotka pohybujúca sa v priestore-čas v určitej expanznej bubline. Pred osnovnou jednotkou je skomprimovaný priestoročas. Expanduje za ním. Teoreticky to umožňuje motoru pohybovať cestujúcimi rýchlejšie ako rýchlosť svetla.
Propagačné video:
Verí sa, že jeden z kľúčových princípov spojených s rozširovaním časopriestoru umožnil vesmíru rýchlo expandovať práve krátko po Veľkom tresku. Teória by teoreticky mala byť uskutočniteľná.
Ťažšie bude vytvorenie samotnej osnovnej jednotky, ktorá bude vyžadovať obrovské vrecko negatívnej energie okolo plavidla. Nie je jasné, či je to v zásade možné. Nikto nevie. Okrem toho manipulácia s časopriestorom vedie k ešte zložitejším otázkam týkajúcim sa cestovania v čase, napájania zariadenia negatívnou energiou a spôsobu jeho zapínania a vypínania.
Hlavná myšlienka prišla od fyzika Miguela Alcubierra, ktorý tiež vysvetlil možnosti osnovnej jednotky ako pohybujúce sa po vlnách časopriestoru namiesto toho, aby sa vydal najdlhšou cestou. Z technického hľadiska táto myšlienka neporušuje cestovné zákony rýchlejšie ako rýchlosť svetla a dokonca aj jej matematické odôvodnenie hovorí v prospech jej možného vykonávania.
Medzihviezdny internet
Je to hrozné, keď na Zemi nie je internet a do svojho smartfónu nemôžete načítať Mapy Google. Počas medzihviezdneho cestovania bude bez neho ešte horšie. Výlet do vesmíru je iba prvým krokom, vedci už začínajú uvažovať o tom, čo robiť, keď naše sondy s posádkou a bez posádky musia posielať správy späť na Zem.
V roku 2008 NASA vykonala prvé úspešné testy medzihviezdnej verzie internetu. Projekt bol zahájený v roku 1998 ako súčasť partnerstva medzi Jet Propulsion Laboratory (JPL) a Google spoločnosti NASA. O desať rokov neskôr partneri získali systém na narušenie tolerancie (DTN), ktorý umožňuje odosielanie obrázkov do kozmickej lode vzdialenej 30 miliónov kilometrov.
Technológia musí byť schopná zvládnuť dlhé oneskorenia a prerušenia prenosu, aby mohla pokračovať v prenose, aj keď je signál prerušený na 20 minút. Môže prechádzať cez, medzi alebo cez všetko od slnečných erupcií a slnečných búrok až po trápne planéty, ktoré sa môžu dostať do cesty prenosu údajov bez straty informácií.
Podľa Vint Cerfa, jedného zo zakladateľov nášho pozemského internetu a priekopníka medzihviezdneho, systém DTN prekonáva všetky problémy, ktoré trápia tradičný protokol TCIP / IP, keď potrebuje pracovať na veľké vzdialenosti, v kozmickom meradle. Pri TCIP / IP bude vyhľadávanie Google na Marse trvať tak dlho, že sa výsledky budú počas spracovania žiadosti meniť a výstup sa čiastočne stratí. S DTN inžinieri pridali niečo úplne nové - schopnosť priradiť rôzne názvy domén rôznym planétam a vybrať si, na ktorej planéte chcete prehľadávať internet.
A čo cestovanie na planéty, ktoré ešte nie sme oboznámení? Vedecký Američan navrhuje, že existuje spôsob, aj keď veľmi nákladný a časovo náročný, na získanie internetu na serveri Alpha Centauri. Spustením série samoreprodukujúcich von Neumannových sond sa môže vytvoriť dlhá séria reléových staníc, ktoré môžu posielať informácie pozdĺž medzihviezdneho reťazca.
Signál zrodený v našom systéme prejde sondami a dosiahne Alpha Centauri a naopak. Je pravda, že to bude vyžadovať veľa sond, ktorých výstavba a spustenie bude trvať miliardy.
Všeobecne platí, že vzhľadom na to, že najvzdialenejšia sonda bude musieť pokryť svoju cestu tisíce rokov, dá sa predpokladať, že v tomto období sa nielen technológie zmenia, ale aj celkové náklady na udalosť. Poďme sa ponáhľať.
Embryonálna kolonizácia vesmíru
Jedným z najväčších problémov s medzihviezdnym cestovaním - a kolonizáciou všeobecne - je množstvo času, ktoré je potrebné na to, aby ste sa dostali kamkoľvek, dokonca aj s niektorými osnovnými pohybmi na rukáve.
Samotná úloha dopraviť skupinu osadníkov na miesto určenia spôsobuje veľa problémov, takže sa rodia návrhy, aby neposlali skupinu kolonistov s posádkou s plnou posádkou, ale skôr loď naplnenú embryami - semená budúcnosti ľudstva.
Keď loď dosiahne požadovanú vzdialenosť k cieľu, zmrazené embryá začnú rásť. Potom opúšťajú deti, ktoré vyrastajú na lodi, a keď konečne dorazia do cieľa, majú všetky schopnosti predstaviť si novú civilizáciu.
To všetko samozrejme vyvoláva obrovské množstvo otázok, ako napríklad kto a ako bude pestovať embryá. Roboti môžu vychovávať ľudí, ale aký druh ľudí roboty vychovávajú? Dokážu roboti porozumieť tomu, čo dieťa potrebuje na rast a rozmach? Budú schopní porozumieť trestom a odmenám, ľudským emóciám?
Stále však bude zrejmé, ako udržať zmrazené embryá neporušené stovky rokov a ako ich pestovať v umelom prostredí.
Jedným z navrhovaných riešení, ktoré by mohli vyriešiť problémy opatrovateľky robotov, by mohla byť kombinácia lode s embryami a lode so pozastavenou animáciou, v ktorej dospelí spia, pripravení sa prebudiť, keď musia vychovávať deti.
Rad rokov výchovy detí spolu s návratom do režimu dlhodobého spánku by teoreticky mohol viesť k stabilnej populácii. Starostlivo vypracovaná šarža embryí môže poskytnúť genetickú diverzitu, ktorá po založení kolónie udrží populáciu viac-menej stabilnú.
Súčasťou lode s embryami môže byť aj ďalšia šarža, ktorá v budúcnosti diverzifikuje genetický fond.
Von Neumannove sondy
Všetko, čo staviame a posielame do vesmíru, nevyhnutne čelí vlastným problémom a zdá sa, že je absolútne nemožné urobiť niečo, čo prechádza milióny kilometrov a nespáli, nerozpadlo sa ani nezmizlo. Riešenie tohto problému sa však mohlo nájsť pred desiatkami rokov.
V 40. rokoch 20. storočia navrhol fyzik John von Neumann mechanickú technológiu, ktorá by sa rozmnožovala, a hoci jeho myšlienka nemala nič spoločné s medzihviezdnymi cestami, k tomu nevyhnutne došlo.
Výsledkom je, že von Neumannove sondy by sa teoreticky mohli použiť na skúmanie rozsiahlych medzihviezdnych území. Podľa niektorých vedcov je myšlienka, že toto všetko prišlo do našej mysle ako prvé, nielen pompézna, ale tiež nepravdepodobná.
Vedci z Edinburskej univerzity uverejnili príspevok v International Journal of Astrobiology, v ktorom skúmali nielen možnosť vytvorenia takejto technológie pre svoje vlastné potreby, ale aj pravdepodobnosť, že ju niekto už urobil. Na základe predchádzajúcich výpočtov, ktoré ukázali, ako ďaleko môže prístroj prejsť s použitím rôznych spôsobov pohybu, vedci skúmali, ako by sa táto rovnica zmenila, keď by sa uplatňovala na samoreprodukujúce sa vozidlá a sondy.
Výpočty vedcov boli zostavené na základe samoreprodukujúcich sa sond, ktoré by mohli na vytváranie juniorských sond používať trosky a iné vesmírne materiály. Rodičovské a detské sondy sa množia tak rýchlo, že pokryjú celú galaxiu za pouhých 10 miliónov rokov - za predpokladu, že sa pohybujú rýchlosťou 10% rýchlosťou svetla.
To by však znamenalo, že v určitom okamihu by nás mali niektoré také sondy navštíviť. Keďže sme ich ešte nevideli, môžeme nájsť vhodné vysvetlenie: buď nie sme dosť technologicky vyspelí, aby sme vedeli, kam hľadať, alebo sme skutočne sami v galaxii.
Prak s čiernou dierou
Myšlienka použitia gravitácie planéty alebo mesiaca na streľbu ako prak bola vzatá do služby v našej slnečnej sústave viac ako raz alebo dvakrát, najskôr Voyager 2, ktorý dostal ďalší tlak najskôr od Saturn a potom od Uránu na ceste zo systému. …
Ide o manévrovanie s loďou, čo jej umožní zvýšiť (alebo znížiť) svoju rýchlosť pri pohybe gravitačným poľom planéty. Autori sci-fi sú obzvlášť radi pre túto myšlienku.
Spisovateľ Kip Thorne predložil nápad: takýto manéver by mohol pomôcť zariadeniu vyriešiť jeden z najväčších problémov medzihviezdneho cestovania - spotrebu paliva. A navrhol riskantnejší manéver: zrýchlenie s binárnymi čiernymi dierami. Vypálenie paliva bude trvať minútu, kým prejde kritická obežná dráha z jednej čiernej diery do druhej.
Po niekoľkých otáčkach okolo čiernych dier zariadenie naberie rýchlosť blízko svetla. Zostáva iba zamerať sa a aktivovať raketový útok, aby sa zmapoval smer pre hviezdy.
Nepravdepodobné, že? Áno. Úžasný? Rozhodne. Thorne zdôrazňuje, že s takýmto nápadom je veľa problémov, napríklad presné výpočty trajektórií a času, ktoré neumožnia poslať zariadenie priamo na najbližšiu planétu, hviezdu alebo iné telo. Existujú aj otázky týkajúce sa návratu domov, ale ak sa rozhodnete pre takýto manéver, určite sa nemáte v úmysle vrátiť.
Precedens pre takúto myšlienku už bol vytvorený. 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 nebeské hviezdy boli z galaxie vyvrhnuté párom čiernych dier, ktoré skončili v páre v procese deštrukcie a zlúčenia dvoch samostatných galaxií.
Spúšťač hviezd
Pokiaľ ide o spustenie aj samoreprodukujúcich sa sond, je tu problém so spotrebou paliva.
To nezabráni ľuďom v hľadaní nových nápadov, ako spustiť sondy v medzihviezdnych vzdialenostiach. Tento proces by vyžadoval megatóny energie, ak by sme používali technológiu, ktorú máme dnes.
Forrest Bishop z Inštitútu pre atómové inžinierstvo uviedol, že vytvoril metódu na spustenie medzihviezdnych sond, ktorá by vyžadovala množstvo energie zhruba rovnocenné s energiou autobatérie.
Teoretický odpalovač hviezd bude mať dĺžku približne 1 000 km a bude pozostávať predovšetkým z drôtov a drôtov. Napriek svojej dĺžke sa celá táto vec mohla zmestiť do jednej nákladnej lode a nabiť ju 10-voltovou batériou.
Súčasťou plánu je vypustenie sond, ktoré sú o niečo väčšie ako mikrogram hmotnosti a obsahujú iba základné informácie potrebné na ďalšiu konštrukciu sond v priestore. Miliardy takýchto sond môžu byť vypustené v sérii štartov.
Hlavným bodom plánu je to, že samoreprodukujúce sa sondy sa budú môcť po spustení spojiť. Samotná nosná raketa bude vybavená supravodivými magnetickými levitačnými cievkami, ktoré vytvárajú spätnú silu, ktorá poskytuje ťah.
Biskup hovorí, že niektoré podrobnosti plánu si vyžadujú prácu, napríklad boj proti medzihviezdnemu žiareniu a zvyšky sondami, ale vo všeobecnosti sa môže začať s výstavbou.
Špeciálne rastliny pre vesmírny život
Keď sa niekde dostaneme, potrebujeme spôsoby, ako pestovať jedlo a regenerovať kyslík. Fyzik Freeman Dyson prišiel s niekoľkými zaujímavými nápadmi, ako sa to dá urobiť.
V roku 1972 predniesol Dyson svoju slávnu prednášku na Birkbeck College v Londýne. Zároveň navrhol, že pomocou nejakej genetickej manipulácie by bolo možné vytvárať stromy, ktoré dokážu nielen rásť, ale aj prosperovať na nehostinnom povrchu, napríklad kométach.
Preprogramujte strom tak, aby odrážal ultrafialové svetlo a efektívnejšie šetril vodu. Strom nielenže zakorení a rastie, ale bude rásť aj do veľkostí, ktoré podľa pozemských štandardov nemožno predstaviť. V rozhovore Dyson navrhol, že v budúcnosti sa môžu objaviť čierne stromy, a to tak vo vesmíre, ako aj na Zemi.
Stromy na báze kremíka by boli účinnejšie a účinnosť je kľúčom k dlhodobému prežitiu. Dyson zdôrazňuje, že tento proces nebude malý - možno o dvesto rokov konečne prídeme na to, ako dosiahnuť, aby stromy rastli vo vesmíre.
Dysonova myšlienka nie je tak zákerná. Inštitút pre pokrokové koncepcie agentúry NASA je celé oddelenie, ktoré sa venuje riešeniu problémov budúcnosti, vrátane úlohy pestovania stabilných rastlín na povrchu Marsu. Dokonca aj skleníkové rastliny na Marse budú rásť v extrémnych podmienkach a vedci hľadajú možnosti, ako spojiť rastliny s extrémofilmi, malými mikroskopickými organizmami, ktoré prežijú v niektorých najbrutálnejších podmienkach na Zemi.
Od alpských paradajok, ktoré majú zabudovanú odolnosť proti ultrafialovému svetlu, až po baktérie, ktoré prežívajú v najchladnejších, najteplejších a najhlbších rohoch sveta, môžeme jedného dňa spojiť marťanskú záhradu. Zostáva už len prísť na to, ako dať všetky tieto tehly dohromady.
Využitie miestnych zdrojov
Život na zemi môže byť na Zemi novým trendom, ale pokiaľ ide o mesačné misie vo vesmíre, je to nevyhnutné. NASA v súčasnosti skúma okrem iného využitie miestnych zdrojov (ISRU).
Na kozmickej lodi nie je veľa miesta a stavebné systémy na použitie materiálov nájdených vo vesmíre a na iných planétach budú potrebné pre akúkoľvek dlhodobú kolonizáciu alebo cestovanie, najmä keď sa cieľ stane miestom, kde bude veľmi ťažké získať zásoby, palivo, jedlo. atď.
Prvé pokusy demonštrovať možnosti využívania miestnych zdrojov sa uskutočnili na svahoch havajských sopiek a počas polárnych misií. Zoznam úloh zahŕňa také položky, ako je extrakcia palivových komponentov z popola a iného prirodzene prístupného terénu.
V auguste 2014 NASA urobila silné oznámenie odhalením nových hračiek, ktoré budú cestovať na Mars s ďalším vozidlom, ktoré sa začne v roku 2020. Medzi nástroje v arzenáli nového rovera patrí experiment MOXIE, experiment na lokálnom využití zdrojov vo forme marťanského kyslíka.
MOXIE zachytí Marsovu nepriepustnú atmosféru (96% kysličník uhličitý) a rozdelí ho na kyslík a oxid uhoľnatý. Zariadenie bude schopné produkovať 22 gramov kyslíka na každú hodinu prevádzky.
NASA tiež dúfa, že MOXIE bude môcť preukázať niečo iné - konzistentný výkon bez zníženia produktivity alebo efektívnosti. MOXIE môže byť nielen dôležitým krokom k dlhodobým mimozemským misiám, ale môže tiež pripraviť cestu pre mnoho potenciálnych spracovateľov škodlivých plynov na užitočné.
2suit
Reprodukcia vo vesmíre sa môže stať problematickou na mnohých rôznych úrovniach, najmä v prostredí mikrogravitácie. 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 ekvivalent), sa normálne nevyvíjajú.
Problémy nastanú, keď sa bunky musia rozdeliť a vykonať špeciálne akcie. To neznamená, že k oplodneniu nedochádza: myšie embryá, koncipované vo vesmíre a implantované do suchozemských samíc myší, úspešne rástli a narodili sa bez problémov.
Vyvoláva tiež ďalšiu otázku: ako presne funguje detská produkcia v mikrogravitácii? Zákony fyziky, najmä skutočnosť, že každá akcia má rovnakú a opačnú reakciu, robí z jej mechaniky trochu smiešne. Autorka, herečka a vynálezkyňa Vanna Bonta sa rozhodla túto otázku brať vážne.
A vytvorila 2 obleky: oblek, v ktorom môžu dvaja ľudia utiecť a začať vyrábať deti. Dokonca ho skontrolovali. V roku 2008 bol 2suit testovaný na tzv. Komete Vomit (letún, ktorý robí ostré zákruty a vytvára nepatrné podmienky nulovej gravitácie).
Aj keď Bonta navrhuje, aby sa jej vynálezom podarilo opraviť medové týždne, oblek má aj praktickejšie využitie, napríklad udržiavanie telesného tepla v prípade núdze.
Projekt Longshot
Projekt Longshot bol vyvinutý na konci osemdesiatych rokov spoločne tímom Námornej akadémie USA a NASA. Konečným cieľom plánu bolo spustiť niečo na prelome 21. a 21. storočia, a to bezpilotnú sondu, ktorá by cestovala do Alpha Centauri.
Trvalo mu 100 rokov, kým dosiahol svoj cieľ. Predtým, ako bude uvedený na trh, bude však potrebovať niektoré kľúčové komponenty, ktoré bude tiež potrebné vyvinúť.
Okrem komunikačných laserov, trvanlivých jadrových štiepnych reaktorov a zotrvačného laserového fúzneho raketového motora boli aj ďalšie prvky.
Sonda musela získať nezávislé myslenie a funkciu, pretože by bolo takmer nemožné komunikovať na medzihviezdnych vzdialenostiach dostatočne rýchlo, aby informácie zostali relevantné po dosiahnutí cieľa. Muselo to byť tiež neuveriteľne odolné, pretože sonda by dosiahla cieľové miesto za 100 rokov.
Longshot mal byť poslaný do Alpha Centauri s rôznymi úlohami. V podstate musel zbierať astronomické údaje, ktoré by umožňovali presné výpočty vzdialeností k miliardám, ak nie biliónom, iným hviezdam. Ale ak dôjde reaktor, ktorý poháňa tento prístroj, misia sa tiež zastaví. Longshot bol ambiciózny plán, ktorý nikdy nevyšiel zo zeme.
To však neznamená, že nápad zomrel v zárodku. V roku 2013 sa projekt Longshot II doslova rozbehol vo forme študentského projektu Icarus Interstellar. Od zavedenia pôvodného programu Longshot prešli desaťročia technologického pokroku, môžu sa uplatniť na novú verziu a program ako celok bol prepracovaný. Náklady na palivo boli revidované, misia bola znížená na polovicu a celý dizajn Longshot bol revidovaný od hlavy až k päte.
Konečný návrh bude zaujímavým ukazovateľom toho, ako sa mení nevyriešiteľný problém s pridaním nových technológií a informácií. 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.