Se on tieteellisen fiktion katkottua asia, josta monet ihmiset ovat fantasioineet kerralla tai toiseen: ajatus lähettää avaruusaluksia kolonistien kanssa ja siirtää ihmiskunnan siemen tähtien joukkoon. Uusien maailmojen löytämisen, tähtienvälisiksi lajeiksi tulemisen ja kenties jopa maan ulkopuolisten sivilisaatioiden löytämisen välillä unelma levittää aurinkokunnan ulkopuolelle on sellainen, josta ei voi tulla todellisuutta riittävän pian!
Vuosikymmenien ajan tutkijat ovat pohtineet, kuinka ihmiskunta voisi yhden päivän saavuttaa tämän korkean tavoitteen. Ja heidän keksimänsä konseptien joukossa on paljon etuja ja haittoja. Nämä edut ja haitat otettiin esille äskettäisessä tutkimuksessa, jonka teki Mansfieldin ja Suttonin tähtitieteellisen seuran jäsen, kuninkaallisen biologisen seuran jäsen ja kuninkaallisen tähtitieteellisen seuran jäsen Martin Braddock.
Tutkimus, jonka otsikko on ”Syvän avaruusmatkan käsitteet: loimilaitteista ja lepotilasta maailmanlaivoihin ja kryogenisiin”, ilmestyi äskettäin tieteellisessä lehdessä Biolääketieteen tekniikan ja biotieteiden nykyiset suuntaukset (Juniper Journals -julkaisu). Kuten Braddock toteaa tutkimuksessaan, kysymys siitä, kuinka ihmiset voisivat tutkia naapurimaiden tähtijärjestelmiä, on viime vuosina tullut ajankohtaisemmaksi eksoplaneettojen löytöjen ansiosta.
Kuten olemme tarkastelleet edellisessä artikkelissa ”Kuinka kauan matka lähimpään tähtiin kestää?”, On olemassa lukuisia ehdotettuja ja teoreettisia tapoja matkustaa aurinkokunnan ja muiden galaksin tähtijen välillä. Kyseisen tekniikan lisäksi ja siihen tarvittavan ajan lisäksi ihmishenkilökunnalle on kuitenkin myös biologisia ja psykologisia vaikutuksia, jotka olisi otettava huomioon etukäteen.
Ja kiitos sen, miten yleinen kiinnostus avaruustutkimukseen on viime vuosina uusittu, kaikkien mahdollisten menetelmien kustannus-hyötyanalyysit ovat yhä tarpeellisempia. Kuten tohtori Braddock kertoi Space Magazinelle sähköpostitse:
”Tähtienvälisestä matkustamisesta on tullut ajankohtaisempaa, koska kaikista avaruusjärjestöistä on löydetty yhteisiä pyrkimyksiä ylläpitää ihmisten terveyttä” lyhyessä ”(2-3 vuotta) avaruusmatkalla. Kun Mars-operaatiot ovat kohtuudella näköpiirissä, Stephen Hawkingin kuolema korosti hänen monia uskomuksiaan siitä, että meidän pitäisi siirtää syvälle avaruudelle, ja Elon Muskin päättäväisyyttä minimoida avaruusmatkojen tuhlausta yhdessä uudelleensyntyneiden visioiden ISS: n "pultti" -lisävarusteisiin (Bigelow laajennettavissa) moduuli) loihtii joitain kekseliäitä käsitteitä. ”
Dr. Braddock harkitsee tutkimuksensa aikana viittä periaatetta miehistötehtävien sijoittamiseksi muihin tähtijärjestelmiin. Näitä ovat super-luminaaliset (alias / FTL) -matkat, lepotilat tai lepotilat, vähäpätöinen vanhenemis- (eli vanhentamisenesto) tekniikka, maailman alukset, jotka kykenevät tukemaan usean sukupolven matkustajia (alias. Sukupolven alukset), ja syogeeninen jäätymistekniikka.
FTL-matkoilla edut ovat ilmeiset, ja vaikka se pysyykin tässä vaiheessa täysin teoreettisena, käsitteitä tutkitaan tänään. Huomattavaa FTL-konseptia, joka tunnetaan nimellä Alcubierre Warp Drive, tutkitaan parhaillaan useissa organisaatioissa, joihin kuuluvat Tau Zero -säätiö ja Advanced Propulsion Physics Laboratory: Eagleworks (APPL: E) NASA: n Johnson-avaruuskeskuksessa.
Tämän erittelemiseksi lyhyesti, tämä avaruusmatkustusmenetelmä käsittää avaruus-ajan kankaan venyttämisen aallossa, joka aiheuttaisi (teoriassa) laivan edessä olevan tilan supistumisen ja sen takana olevan tilan laajenemisen. Laiva ajaa sitten tämän alueen, jota kutsutaan ”loimukuplaksi”, avaruuden läpi. Koska alus ei liiku kuplan sisällä, vaan sitä kuljetetaan alueen itsensä liikkuessa, tavanomaisia relativistisia vaikutuksia, kuten ajan dilaatio, ei sovellettaisi.
Kuten tohtori Brannock toteaa, tällaisen käyttövoimajärjestelmän etuihin kuuluu kyky saavuttaa ”ilmeinen” FTL-matka kuljettamatta suhteellisuuslakeja. Lisäksi loimikuplissa kulkevan aluksen ei tarvitse huolehtia törmäyksestä avaruusjätteiden kanssa, eikä saavutettavalle enimmäisnopeudelle ole ylärajaa. Valitettavasti tämän matkustusmenetelmän haitat ovat yhtä ilmeiset.
Näitä ovat se, että tällä hetkellä ei ole tunnettuja menetelmiä loimikuplan luomiseksi avaruusalueelle, joka ei jo sisällä sitä. Lisäksi tämän vaikutelman luomiseksi vaaditaan erittäin suuria energioita, eikä alukselle ole tunnettua tapaa poistua loimukuplista saapumisensa jälkeen. Lyhyesti sanottuna FTL on toistaiseksi puhtaasti teoreettinen käsite, eikä ole merkkejä siitä, että se siirtyisi lähivuosina teoriasta käytäntöön.
"Ensimmäinen [strategia] on FTL-matka, mutta muut strategiat hyväksyvät sen, että FTL-matka on hyvin teoreettinen ja että yksi vaihtoehto on pidentää ihmisen elämää tai osallistua useiden sukupolvien matkoihin", tohtori Braddock sanoi. "Jälkimmäinen voitaisiin saavuttaa tulevaisuudessa, kun otetaan huomioon halu suunnitella riittävän suuri vene ja potkuritekniikan kehitys 0,1 x c: n saavuttamiseksi."
Toisin sanoen, kaikkein todennäköisimpiä konseptienvälisten avaruusmatkojen konsepteja ei todennäköisesti saavuteta yli kymmenen prosentin nopeudella valon nopeudesta – noin 29,979,245,8 m / s (~ 107,925,285 km / h; 67,061,663 mph). Tämä on edelleen erittäin pitkä tilaus ottaen huomioon, että nopein tehtävä tähän mennessä oli Helios 2 Suorituskyky, jonka suurin nopeus oli yli 66 000 m / s (240 000 km / h; 150 000 mph). Silti tämä tarjoaa realistisemman kehyksen työskennellä sisällä.
Hibernaation ja stasis-rykmenttien edut (ja haitat) ovat välittömiä. Ensinnäkin, tekniikka on toteuttamiskelpoinen, ja sitä on tutkittu laajasti sekä ihmisille että eläimille lyhyemmissä aikatauluissa. Viimeksi mainitussa tapauksessa luonnolliset lepotilat ovat vakuuttavinta näyttöä siitä, että lepotila voi kestää kuukausia ilman tapauksia.
Haittapuolet kuitenkin laskeutuvat tuntemattomiin. Esimerkiksi on olemassa todennäköisiä kudosten surkastumisen riskejä, jotka johtuvat pitkistä ajanjaksoista, jotka vietetään mikrogravitaatioympäristössä. Tätä voidaan lievittää keinotekoisella painovoimalla tai muilla keinoilla (kuten lihaksen sähköstimulaatio), mutta ennen kliinistä tutkimusta tarvitaan huomattavaa kliinistä tutkimusta. Tämä herättää suuren määrän eettisiä kysymyksiä, koska tällaiset testit aiheuttavat omia riskejä.
Strategia suunnitellulle vähäpätöiselle senesenssille (SENS) on toinen keino, joka tarjoaa ihmisille mahdollisuuden torjua pitkäkestoisen avaruuslennon vaikutuksia kääntämällä ikääntymisprosessia. Sen lisäksi, että tällä tekniikalla varmistetaan, että sama sukupolvi, joka nousi alukseen, päättää sen määränpäähänsä, tällä tekniikalla on myös potentiaalia ohjata kantasoluhoitotutkimusta täällä maan päällä.
Pitkäkestoisen avaruuslennon yhteydessä kuitenkin useita hoitoja (tai jatkuvia hoitoja koko matkaprosessin aikana) olisi todennäköisesti välttämätöntä täydellisen nuorentamisen saavuttamiseksi. Merkittävää määrää tutkimusta tarvitaan myös etukäteen prosessin testaamiseksi ja ikääntymisen yksittäisten osien käsittelemiseksi, mikä johtaa jälleen joukko eettisiä kysymyksiä.
Sitten on maailmanaluksia (eli. Sukupolven aluksia), joissa käytettäisiin itsenäisiä ja itsensä ylläpitäviä avaruusaluksia, jotka olisivat riittävän suuria majoittamaan useita sukupolvia avaruusmatkustajia. Nämä alukset luottaisivat tavanomaiseen työntövoiman ja siksi kestää vuosisatoja (tai vuosituhansia) päästäkseen toiseen tähtijärjestelmään. Tämän konseptin välittömät edut ovat, että se täyttäisi kaksi avaruustutkimuksen päätavoitetta, jotka olisivat ihmisen siirtokunnan ylläpitäminen avaruudessa ja mahdollisuus matkustaa potentiaalisesti asuttavalle eksoplaneetalle.
Lisäksi sukupolven alus luottaisi propulsiokonsepteihin, jotka ovat tällä hetkellä toteutettavissa, ja tuhansien miehistö moninkertaistaisi mahdollisuudet siirtää toisen planeetan menestyksekkäästi. Tietysti tällaisten suurten avaruusalusten rakentamisen ja ylläpidon kustannukset olisivat kohtuuttomia. On myös moraalisia ja eettisiä haasteita, jotka aiheutuvat ihmishenkilöstön lähettämisestä syvään avaruuteen niin pitkään aikaan.
Esimerkiksi, onko mitään takeita siitä, että miehistö ei kaikki menisi hulluksi ja tappaisi toisiaan? Ja viimeiseksi, on tosiasia, että tällä välin kehitetään maapallolle uudempia, edistyneempiä aluksia. Tämä tarkoittaa, että nopeampi alus, joka poistuu maapallosta myöhemmin, pystyisi ohittamaan sukupolven aluksen ennen kuin se saavutti toisen tähtijärjestelmän. Miksi kuluttaa niin paljon alukselle, kun se todennäköisesti vanhenee, ennen kuin se edes saa sen määränpäähänsä?
Viimeisenä on kryogenetiikka, käsite, jota on tutkittu laajasti viime vuosikymmeninä mahdollisena keinona elinajan pidentämiseen ja avaruusmatkoihin. Tämä käsite on monin tavoin lepotilan teknologian jatke, mutta hyötyy useista viimeaikaisista edistyksistä. Tämän menetelmän välitön etu on, että se vastaa kaikkia tekniikan ja relativistisen maailmankaikkeuden asettamia nykyisiä rajoituksia.
Periaatteessa sillä ei ole väliä, onko FTL (tai nopeuden yli 0,10 C) ovat mahdollisia tai kuinka kauan matka kestää, koska miehistö nukkuu ja säilyy täydellisesti koko ajan. Tämän lisäksi tiedämme jo teknologiatoiminnan, kuten viimeaikaiset edistykset osoittavat, että elinkudokset ja jopa kokonaiset organismit lämmitettiin ja lasitettiin sen jälkeen, kun ne olivat jäädytettyjä.
Riskit ovat kuitenkin myös suuremmat kuin lepotilassa. Esimerkiksi kryogeenisen jäädytyksen pitkäaikaisia vaikutuksia korkeamman asteen eläinten ja ihmisten fysiologiaan ja keskushermostoon ei vielä tunneta. Tämä tarkoittaa, että tarvitaan laajoja kokeita ja ihmiskokeita ennen kuin sitä koskaan yritetään, mikä herättää jälleen useita eettisiä haasteita.
Loppujen lopuksi on olemassa paljon tuntemattomia, jotka liittyvät mihin tahansa ja kaikkiin mahdollisiin tähteiden välisen liikkumisen menetelmiin. Samoin tarvitaan paljon enemmän tutkimusta ja kehittämistä, ennen kuin voimme turvallisesti sanoa, mikä niistä on toteuttamiskelpoisin. Sillä välin tohtori Braddock myöntää, että on paljon todennäköisempää, että kaikki tähtienvälisiin matkoihin osallistuvat robotit, jotka käyttävät telepresence-tekniikkaa osoittamaan meille muita maailmoja - tosin niillä ei ole samaa houkutusta.
"Melkein varmasti, ja tämä tarkistaa von Neumannin replikaatiokoettimien varhaisen käsityksen (miinus replikaatio!)", Hän sanoi. ”Kuutiosatit tai vastaavat saattavat saavuttaa tämän tavoitteen, mutta eivät todennäköisesti kiinnitä julkista mielikuvitusta lähes yhtä paljon kuin ihmisten avaruusmatkat. Uskon, että Sir Martin Rees on ehdottanut puoli-ihmisen AI-tyyppisen laitteen käsitettä ... myös jollain tavalla. ”
Tällä hetkellä on vain yksi ehdotettu tehtävä lähettää tähtiä välinen avaruusalusta läheiseen tähtijärjestelmään. Tämä olisi Breakthrough Starshot, ehdotus lähettää laserpurjevetoinen nanokanta Alpha Centauriin vain 20 vuodessa. Kun kiihtyvyys oli 4,4704 000 m / s (160,934,400 km / h; 100 miljoonaa mph) 20%: n valonopeudella, tämä alus kuljettaisi Alpha Centaurin lentosuunnan ja pystyisi myös säteittämään Proxima b: n kotikuvia.
Tämän lisäksi kaikki ulkoiseen aurinkokuntaan ilmanvaihtoon liittyvät tehtävät koostuvat robottiroboteista ja koettimista, ja kaikki ehdotetut miehistön tehtävät on suunnattu astronauttien lähettämiseen takaisin Kuulle ja edelleen Marsille. Ihmiskunta on silti vasta aloittamassa avaruustutkimuksen kanssa, ja meidän on ehdottomasti lopetettava oman aurinkokunnan tutkiminen ennen kuin voimme harkita tutkimusta sen ulkopuolella.
Loppujen lopuksi tarvitaan paljon aikaa ja kärsivällisyyttä, ennen kuin voimme ryhtyä jatkamaan Kuiper Belt- ja Oort-pilvien ulkopuolelle nähdäksemme, mitä siellä on.
