Je to základ vědecké fantastiky a něco, o čem mnoho lidí fantazírovalo najednou: myšlenka vyslání kosmických lodí s kolonisty a přesazení semene lidstva mezi hvězdy. Mezi objevováním nových světů, mezihvězdným druhem a možná i objevením mimozemských civilizací je sen o šíření za Sluneční soustavou ten, který se nemůže stát realitou brzy!
Vědci po celá desetiletí uvažovali o tom, jak může lidstvo jednoho dne dosáhnout tohoto vznešeného cíle. A řada konceptů, které přišly, přináší spoustu kladů a záporů. Tyto výhody a nevýhody byly vzneseny v nedávné studii Martinem Braddockem, členem Mansfieldské a Suttonské astronomické společnosti, členem Královské biologické společnosti a členem Královské astronomické společnosti.
Studie s názvem „Koncepty pro hluboké kosmické cestování: od warpových disků a hibernace po světové lodě a kryogeniku“ se nedávno objevila ve vědeckém časopise Současné trendy v biomedicínském inženýrství a biologii (publikace Juniper Journals). Jak uvádí Braddock ve své studii, otázka objevování exoplanet se v posledních letech stala otázkou, jak by lidé mohli prozkoumávat sousední hvězdné systémy.
Jak jsme přezkoumali v předchozím článku „Jak dlouho bude trvat cesta k nejbližší hvězdě?“, Existuje řada navrhovaných a teoretických způsobů cestování mezi naší sluneční soustavou a jinými hvězdami v galaxii. Kromě technologie a času, který to vyžaduje, však existují i biologické a psychologické důsledky pro lidské posádky, které je třeba předem vzít v úvahu.
A díky tomu, jak se v posledních letech obnovil zájem veřejnosti o průzkum vesmíru, je stále nezbytnější analýza nákladů a přínosů všech možných metod. Jak Dr. Braddock řekl časopisu Space Magazine e-mailem:
„Mezihvězdné cestování se stalo důležitějším díky společnému úsilí najít cesty napříč všemi vesmírnými agenturami k udržení lidského zdraví v„ krátkých “(2-3letých) kosmických cestách. S misemi na Marsu, které jsou přiměřeně v dohledu, smrt Stephena Hawkinga zdůrazňuje jedno z jeho mnoha přesvědčení, že bychom měli kolonizovat hluboký vesmír a odhodlání Elona Muska minimalizovat plýtvání vesmírným cestováním, spolu s znovuzrozenými vizemi „připevňovacích“ doplňků k ISS (rozšiřitelný Bigelow) modul) vyvolává některé nápadité koncepty. “
Všichni říkají, Dr. Braddock ve své studii zvažuje pět základních prostředků pro nasazení posádkových misí na jiné hvězdné systémy. Patří mezi ně super-luminální (aka / FTL) cestování, režimy hibernace nebo stázy, zanedbatelné stárnutí (aka. Anti-aging) inženýrství, světové lodě schopné podporovat více generací cestujících (aka. Generační lodě) a cyogenní zmrazovací technologie.
Pro cestování FTL jsou výhody zřejmé a přestože v tomto bodě zůstává zcela teoretická, existují koncepty, které se dnes zkoumají. Pozoruhodný koncept FTL - známý jako Alcubierre Warp Drive - je v současné době zkoumán několika organizacemi, mezi něž patří Nadace Tau Zero Foundation a Laboratoř pokročilé fyziky pohonu: Eagleworks (APPL: E) v Johnson Space Center NASA.
Abychom to stručně rozebrali, tento způsob kosmického cestování zahrnuje roztahování struktury časoprostoru ve vlně, která by (teoreticky) způsobila, že se prostor před lodí smrští a prostor za ním se rozšíří. Loď by pak projela tento region, známý jako „osnovní bublina“, vesmírem. Protože se loď nehýbe v bublině, nýbrž se přenáší spolu s pohybem regionu, nevztahují se obvyklé relativistické efekty, jako je dilatace času.
Jak naznačuje Dr. Brannock, mezi výhody takového pohonného systému patří schopnost dosáhnout „zdánlivého“ cestování FTL, aniž by došlo k porušení zákonů relativity. Navíc by se loď, která cestuje ve warpové bublině, nemusela starat o střet s kosmickými troskami a neexistovala by žádná horní hranice maximální dosažitelné rychlosti. Nevýhody tohoto způsobu cestování jsou bohužel stejně zřejmé.
Patří sem skutečnost, že v současné době neexistují žádné známé způsoby vytváření osnovní bubliny v oblasti prostoru, která ji již neobsahuje. Kromě toho by k vytvoření tohoto efektu bylo zapotřebí extrémně vysokých energií a není známo, jak by loď mohla opustit warp bublinu, jakmile vstoupí. Stručně řečeno, FTL je prozatím čistě teoretický koncept a neexistují žádné náznaky, že se v blízké budoucnosti přesune z teorie do praxe.
"První [strategie] je cestování FTL, ale ostatní strategie akceptují, že cestování FTL je velmi teoretické a že jednou z možností je prodloužení lidského života nebo zapojení do generačních cest," řekl Dr. Braddock. "Toho by bylo možné dosáhnout v budoucnosti, vzhledem k ochotě navrhnout dostatečně velké plavidlo a vývoji pohonné technologie k dosažení 0,1 x c."
Jinými slovy, nejpravděpodobnější koncepty pro mezihvězdnou vesmírnou dopravu pravděpodobně nedosáhnou rychlosti o více než deset procent rychlosti světla – asi 29,979,245,8 m / s (~ 107,925,285 km / h; 67,061,663 mph). To je stále velmi vysoký řád s ohledem na to, že nejrychlejším úkolem doposud byla Helios 2 mise, která dosáhla maximální rychlosti přes 66 000 m / s (240 000 km / h; 150 000 mph). Přesto to poskytuje realističtější rámec pro práci uvnitř.
Pokud jde o hibernace a stázové pluky, výhody (a nevýhody) jsou bezprostřednější. Pro začátečníky je technologie realizovatelná a byla rozsáhle studována na kratších časových intervalech pro lidi i zvířata. V druhém případě poskytují přirozené hibernační cykly nejpřesvědčivější důkaz, že hibernace může trvat měsíce bez incidentu.
Nevýhody však sestupují ke všem neznámým. Například existuje pravděpodobné riziko tkáňové atrofie vyplývající z delší doby strávené v prostředí mikrogravitace. To by mohlo být zmírněno umělou gravitací nebo jinými prostředky (jako je elektrostimulace svalů), ale předtím, než by se o to mohl pokusit, je zapotřebí značného klinického výzkumu. To vyvolává celou řadu etických problémů, protože takové testy by představovaly jejich vlastní rizika.
Strategie pro zanedbatelné stárnutí způsobené genetickým inženýrstvím (SENS) jsou další cestou, která lidem nabízí potenciál čelit účinkům dlouhodobého kosmického letu obrácením procesu stárnutí. Kromě zajištění toho, že stejná generace, která nalodila na loď, bude ta, která se dostane na místo určení, má tato technika také potenciál řídit výzkum terapie kmenovými buňkami na Zemi.
V souvislosti s dlouhodobým kosmickým letem by však bylo pro dosažení plného omlazení pravděpodobně nutné opakované ošetření (nebo nepřetržité ošetření během celého cestovního procesu). Rovněž by bylo nutné předem provést značné množství výzkumu, aby se tento proces otestoval a řešily jednotlivé složky stárnutí, což opět vede k řadě etických otázek.
Pak jsou tu vesmírné lodě (aka. Generační lodě), kde by se použily samostatné a udržovací kosmické lodě dostatečně velké, aby pojaly několik generací vesmírných cestujících. Tyto lodě by se spoléhaly na konvenční pohon, a proto by trvala staletí (nebo tisíciletí), než dosáhne jiného hvězdného systému. Okamžitými výhodami tohoto konceptu je, že by splnil dva hlavní cíle průzkumu vesmíru, kterým by bylo udržení lidské kolonie v prostoru a umožnění cestování na potenciálně obyvatelnou exoplanetu.
Navíc by se generační loď spoléhala na koncepty pohonu, které jsou v současné době proveditelné, a tisíce posádek by znásobily šance na úspěšnou kolonizaci další planety. Náklady na výstavbu a údržbu takových velkých kosmických lodí by samozřejmě byly neúnosné. Posílání lidských posádek do hlubokého vesmíru na tak dlouhou dobu také existuje morální a etické výzvy.
Existuje například nějaká záruka, že by posádka nebyla šílená a navzájem se zabíjela? A konečně, je tu skutečnost, že mezitím budou na Zemi vyvinuty novější, vyspělejší lodě. To znamená, že rychlejší loď, která by později odletěla ze Země, by mohla předjíždět generační loď dříve, než dosáhne jiné hvězdné soustavy. Proč utrácet tolik na lodi, když je pravděpodobné, že se stane zastaralou dříve, než se dostane na místo určení?
Konečně, existuje kryogenika, koncept, který byl v posledních několika desetiletích rozsáhle prozkoumán jako možný prostředek pro prodloužení života a cestování vesmírem. V mnoha ohledech je tento koncept rozšířením technologie hibernace, ale těží z řady nedávných vylepšení. Okamžitou výhodou této metody je to, že odpovídá za všechna současná omezení uložená technologií a relativistickým vesmírem.
V zásadě nezáleží na tom, zda FTL (nebo rychlosti nad 0,10 C) jsou možné nebo jak dlouho bude cesta trvat, protože posádka bude po celou dobu spát a dokonale zachována. Kromě toho již známe technologické práce, jak ukazují nedávné pokroky, kdy byly tkáňové tkáně a dokonce celé organismy zahřívány a vitrifikovány po zmrazení zmrazením.
Rizika jsou však také větší než u hibernace. Například dosud nejsou známy dlouhodobé účinky kryogenního zmrazení na fyziologii a centrální nervový systém zvířat a lidí vyššího řádu. To znamená, že by bylo nutné provést rozsáhlé testování a pokusy na lidech dříve, než by se o ně někdy pokusilo, což opět vyvolává řadu etických výzev.
Nakonec je spousta neznámých spojena s jakýmikoli potenciálními metodami mezihvězdného cestování. Podobně je zapotřebí mnohem více výzkumu a vývoje, než budeme moci bezpečně říci, který z nich je nejvhodnější. Mezitím Dr. Braddock připouští, že je mnohem pravděpodobnější, že jakékoli mezihvězdné plavby budou zahrnovat robotické průzkumníky využívající technologii telepresence, aby nám ukázaly jiné světy - ačkoli tito nemají stejnou lásku.
"Téměř určitě, a to reviduje ranou představu von Neumannových replikačních sond (mínus replikace!)," Řekl. "Cube Sats nebo podobně může tento cíl dobře dosáhnout, ale pravděpodobně nebude zapojovat veřejnou fantazii téměř stejně jako lidské vesmírné cestování." Věřím, že sir Martin Rees navrhl koncept pololidského zařízení typu AI… také trochu mimo. “
V současné době existuje pouze jedna navržená mise pro odeslání mezihvězdného kosmického plavidla do blízkého hvězdného systému. To by byl průlomový Starshot, návrh na odeslání laserového plachetem poháněného nanocraftu do Alpha Centauri za pouhých 20 let. Po zrychlení na 4,4704 000 m / s (160,934,400 km / h; 100 milionů mph), 20% rychlosti světla, by toto plavidlo provedlo prolétání Alpha Centauri a bylo by také schopné paprskovat domácí snímky Proxima b.
Kromě toho se všechny mise, které zahrnují odvádění do vnější sluneční soustavy, skládají z robotických orbiter a sond a všechny navrhované mise s posádkou směřují k vyslání astronautů zpět na Měsíc a na Mars. Přesto, lidstvo teprve začíná s průzkumem vesmíru a určitě musíme dokončit zkoumání naší vlastní sluneční soustavy, než budeme moci uvažovat o průzkumu za ní.
Nakonec bude potřeba hodně času a trpělivosti, než se můžeme vydat za Kuiperův pás a Oortův Cloud, abychom viděli, co je tam venku.
