Tagad starpzvaigžņu ceļojums un kolonizācija šķiet ļoti maz ticama. Fizikas pamatlikumi to vienkārši novērš, un daudzi cilvēki to pat nedomā par neiespējamu.
Citi meklē veidus, kā pārkāpt fizikas likumus (vai vismaz atrast risinājumu), kas ļaus mums ceļot uz tālām zvaigznēm un izpētīt drosmīgas jaunas pasaules.
Alcubierre velku piedziņa
Viss, ko sauc par "šķēru piedziņu", attiecas uz Star Trek, nevis NASA. Alcubierre velku piedziņas ideja ir tāda, ka tas varētu būt iespējams risinājums (vai vismaz tā meklēšanas sākums), lai pārvarētu Visuma ierobežojumus, kurus tas uzliek ātrāk nekā gaismas ātrums.
Šīs idejas pamati ir diezgan vienkārši, un NASA tās skaidrošanai izmanto skrejceliņa piemēru. Lai gan cilvēks ar skrejceļš var pārvietoties ierobežotā ātrumā, cilvēka un skrejceļš kombinētais ātrums nozīmē, ka gals būs tuvāk nekā tas būtu, ja braucot pa parastu skrejceļš.
Skrejceļš ir tikai velku piedziņa, kas pārvietojas pa telpas laiku sava veida izplešanās burbulī. Velku piedziņas priekšā kosmosa laiks tiek saspiests. Tas izplešas aiz viņa. Teorētiski tas ļauj motoram pārvietot pasažierus ātrāk nekā gaismas ātrums.
Reklāmas video:
Tiek uzskatīts, ka viens no galvenajiem principiem, kas saistīts ar kosmosa laika paplašināšanos, ļāva Visumam strauji paplašināties tieši mirkļus pēc Lielā sprādziena. Teorētiski idejai jābūt realizējamai.
Sarežģītāk būs pati šķēru piedziņa, kurai būs nepieciešams milzīgs negatīvās enerģijas maiss ap kuģi. Nav skaidrs, vai tas principā ir iespējams. Neviens nezin. Turklāt, manipulējot ar laiku un laiku, rodas vēl grūtāki jautājumi par laika ceļošanu, ierīces barošanu ar negatīvu enerģiju un to, kā to ieslēgt un izslēgt.
Galvenā ideja nāca no fiziķa Migela Alcubierre, kurš arī skaidroja velku piedziņas iespējas kā pārvietošanos pa telpas laika viļņiem, nevis garāko ceļu. Tehniski ideja nepārkāpj pārvietošanās likumus ātrāk par gaismas ātrumu, un pat tās matemātiskais pamatojums atbalsta tās iespējamo ieviešanu.
Starpzvaigžņu internets
Tas ir briesmīgi, ja uz Zemes nav interneta un viedtālrunī nevar ielādēt Google Maps. Starpzvaigžņu ceļojuma laikā bez tā būs vēl sliktāk. Iet kosmosā ir tikai pirmais solis, zinātnieki jau sāk domāt par to, kā rīkoties, kad mūsu vadītajiem un bezpilota zondiem ir jāsūta ziņojumi atpakaļ uz Zemi.
NASA 2008. gadā veica pirmos veiksmīgos starpzvaigžņu interneta versijas testus. Projekts tika uzsākts 1998. gadā kā daļa no partnerattiecībām starp NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) un Google. Desmit gadus vēlāk partneri iegādājās sistēmu Disruption-Tolerant Networking (DTN), kas ļauj nosūtīt attēlus kosmosa kuģim 30 miljonu kilometru attālumā.
Tehnoloģijai jāspēj tikt galā ar ilgstošu kavēšanos un pārraides pārtraukumiem, tāpēc tā var turpināt pārraidi pat tad, ja signāls tiek pārtraukts uz 20 minūtēm. Tas var iziet cauri, starp vai caur visu, sākot no saules uzliesmojumiem un saules vētrām līdz nepatīkamām planētām, kas var radīt traucējumus datu pārraidei, nezaudējot informāciju.
Kā sacīja Vints Cerfs, viens no mūsu virszemes interneta dibinātājiem un starpzvaigžņu pionieris, DTN sistēma pārvar visas problēmas, kas nomoka tradicionālo TCIP / IP protokolu, kad tai jāstrādā lielos attālumos, kosmiskā mērogā. Izmantojot TCIP / IP, Google meklēšana uz Marsa notiks tik ilgi, ka pieprasījuma apstrādes laikā rezultāti mainīsies, un izvade tiks daļēji zaudēta. Izmantojot DTN, inženieri ir pievienojuši kaut ko pilnīgi jaunu - iespēju dažādām planētām piešķirt dažādus domēnu nosaukumus un izvēlēties, kurā planētā vēlaties meklēt internetu.
Kā ir ar ceļošanu uz planētām, kuras mēs vēl neesam pazīstami? Amerikāņu zinātniskā literatūra norāda, ka var būt veids, kaut arī ļoti dārgs un laikietilpīgs, kā nokļūt internetā Alpha Centauri. Palaižot virkni pašreplicējošu fon Neimana zondu, var izveidot garu releju staciju sēriju, kas var nosūtīt informāciju pa starpzvaigžņu ķēdi.
Signāls, kas dzimis mūsu sistēmā, šķērsos zondes un sasniegs Alfa Centauri, un otrādi. Tiesa, tas prasīs daudz zondu, kuru izbūve un palaišana prasīs miljardus.
Un vispār, ņemot vērā to, ka visattālākajai zondei būs jāaptver tās ceļš tūkstošiem gadu, var pieņemt, ka šajā laikā mainīsies ne tikai tehnoloģijas, bet arī kopējās pasākuma izmaksas. Nesteigsimies.
Kosmosa embrionālā kolonizācija
Viena no lielākajām starpzvaigžņu ceļojuma un - visumā kolonizācijas - problēmām ir laiks, kas nepieciešams, lai nokļūtu jebkur, pat ar dažu šķēru palīdzību, kas paaugstina jūsu piedurkni.
Pats uzdevums nogādāt kolonistu grupu līdz galamērķim rada daudz problēmu, tāpēc rodas priekšlikumi sūtīt nevis kolonistu grupu ar pilnībā apkalpotu apkalpi, bet drīzāk kuģi, kas piepildīts ar embrijiem - cilvēces nākotnes sēklām.
Kad kuģis ir sasniedzis vēlamo attālumu līdz galamērķim, sasalušie embriji sāk augt. Pēc tam viņi atstāj bērnus, kuri aug uz kuģa, un, kad viņi beidzot nonāk galamērķī, viņiem ir visas iespējas iecerēt jaunu civilizāciju.
Acīmredzot tas viss savukārt rada milzīgu kaudzi jautājumu, piemēram, kas un kā veiks embriju audzēšanu. Roboti varētu audzināt cilvēkus, bet kādus cilvēkus roboti paaugstinās? Vai roboti spēs saprast, kas bērnam ir nepieciešams augt un plaukt? Vai viņi spēs izprast sodus un atlīdzību, cilvēku emocijas?
Jebkurā gadījumā atliek tikai redzēt, kā simtiem gadu saglabāt neskartus embrijus un kā tos audzēt mākslīgā vidē.
Viens no ierosinātajiem risinājumiem, kas varētu atrisināt robotu auklītes problēmas, varētu būt kuģa ar embrijiem un kuģa ar apturētu animāciju apvienojums, kurā pieaugušie guļ, gatavi mosties, kad viņiem ir jāaudzina bērni.
Gadu virkne bērnu audzināšanas un atgriešanās hibernācijā teorētiski varētu radīt stabilu populāciju. Rūpīgi izstrādāta embriju partija var nodrošināt ģenētisko daudzveidību, kas saglabās populāciju vairāk vai mazāk stabilu pēc kolonijas izveidošanas.
Papildu partiju var iekļaut arī kuģī ar embrijiem, kas nākotnē vēl vairāk dažādos ģenētisko fondu.
Von Neumann zondes
Viss, ko mēs būvējam un nosūtām kosmosā, neizbēgami saskaras ar savām problēmām, un šķiet absolūti neiespējami veikt kaut ko tādu, kas nobrauc miljoniem kilometru un nedeg, nesadalās un neizzūd. Tomēr risinājums šai problēmai, iespējams, ir atrasts pirms gadu desmitiem.
20. gadsimta četrdesmitajos gados fiziķis Džons fon Neimans ierosināja atkārtotu mehānisko tehnoloģiju, un, lai arī viņa idejai nebija nekāda sakara ar starpzvaigžņu ceļošanu, viss neizbēgami nonāca pie tā.
Tā rezultātā von Neumann zondes teorētiski varēja izmantot plašu starpzvaigžņu teritoriju izpētei. Pēc dažu pētnieku domām, ideja, ka tas viss mums ienāca prātā vispirms, ir ne tikai pompoza, bet arī maz ticama.
Edinburgas universitātes zinātnieki Starptautiskajā žurnālā Astrobiology publicēja rakstu, kurā viņi pētīja ne tikai iespēju izveidot šādu tehnoloģiju savām vajadzībām, bet arī iespējamību, ka kāds to jau bija izdarījis. Balstoties uz iepriekšējiem aprēķiniem, kas parādīja, cik tālu aparāts var noiet, izmantojot dažādus pārvietošanās veidus, zinātnieki izpētīja, kā mainīsies šis vienādojums, ja to piemēros pašreplicējošiem transportlīdzekļiem un zondes.
Zinātnieku aprēķini tika būvēti ap sevi reproducējošām zondēm, kuras varēja izmantot atlūzas un citus kosmosa materiālus, lai izveidotu jaunākās zondes. Vecāku un bērnu zondes reizināsies tik ātri, ka tās aptvers visu galaktiku tikai 10 miljonu gadu laikā - ar nosacījumu, ka tās pārvietojas ar gaismas ātrumu par 10%.
Tomēr tas nozīmētu, ka kādā brīdī mums vajadzēja apmeklēt kādu no šādām zondēm. Tā kā mēs tos neesam redzējuši, mēs varam atrast ērtu izskaidrojumu: vai nu mēs neesam pietiekami tehnoloģiski attīstīti, lai zinātu, kur meklēt, vai arī mēs patiesi esam vieni paši galaktikā.
Katapulta ar melnu caurumu
Ideja izmantot planētas vai mēness smagumu šāvienam, piemēram, no katapulta, mūsu Saules sistēmā tika izmantota vairāk nekā vienu vai divas reizes, galvenokārt ar Voyager 2, kurš saņēma papildu stimulu vispirms no Saturna, bet pēc tam no Urāna, izejot no sistēmas. …
Ideja ir saistīta ar kuģa manevrēšanu, kas ļaus tam palielināt (vai samazināt) ātrumu, virzoties pa planētas gravitācijas lauku. Īpaši šī ideja ir zinātniskās fantastikas rakstniekiem.
Rakstnieks Kip Thorne izvirzīja ideju: šāds manevrs varētu palīdzēt ierīcei atrisināt vienu no lielākajām starpzvaigžņu ceļojuma problēmām - degvielas patēriņu. Un viņš ieteica riskantāku manevru: paātrinājumu ar bināriem melnajiem caurumiem. Degvielas sadedzināšana prasīs minūti, lai kritisko orbītu pārietu no viena melnā cauruma uz otru.
Pēc vairāku apgriezienu izdarīšanas ap melnajiem caurumiem ierīce uzņems ātrumu tuvu gaismai. Atliek tikai mērķēt labi un aktivizēt raķešu vilci, lai sastādītu kursu zvaigznēm.
Maz ticams? Jā. Pārsteidzoši? Noteikti. Torns uzsver, ka ar šādu ideju ir daudz problēmu, piemēram, precīzi aprēķināt trajektorijas un laiku, kas neļaus ierīci nosūtīt tieši uz tuvāko planētu, zvaigzni vai citu ķermeni. Ir arī jautājumi par atgriešanos mājās, bet, ja jūs izlemjat par šādu manevru, jūs noteikti neplānojat atgriezties.
Šādas idejas precedents jau ir izveidots. 2000. gadā astronomi atklāja 13 supernovas, kas lido caur galaktiku ar neticamu ātrumu 9 miljoni kilometru stundā. Ilinoisas Universitātes Urbana-Champagne zinātnieki ir noskaidrojuši, ka šīs savdabīgās zvaigznes no galaktikas izgrūda melno caurumu pāris, kas divu atsevišķu galaktiku iznīcināšanas un apvienošanās procesā nonāca bloķētā pārī.
Starsered palaidējs
Runājot par pat pašreplicējošu zondu palaišanu, rodas problēmas ar degvielas patēriņu.
Tas neaptur cilvēkus meklēt jaunas idejas, kā iedarbināt zondes starpzvaigžņu attālumos. Šim procesam būtu vajadzīgas megatonnas enerģijas, ja mēs izmantotu mūsdienu tehnoloģijas.
Forrest Bīskaps no atomu inženierijas institūta teica, ka viņš ir izveidojis starpzvaigžņu zondes palaišanas metodi, kurai būtu nepieciešams enerģijas daudzums, kas aptuveni līdzvērtīgs automašīnas akumulatora enerģijas patēriņam.
Teorētiskais izsludinātais palaidējs būs aptuveni 1000 kilometru garš un galvenokārt sastāv no stieples un stieples. Neskatoties uz garumu, visa šī lieta varētu ietilpt vienā kravas kuģī un tikt uzlādēta ar 10 voltu akumulatoru.
Daļā plāna ietilpst palaišanas zondes, kas ir nedaudz lielākas par masu mikrogramos un satur tikai pamatinformāciju, kas nepieciešama zondu turpmākai uzbūvei kosmosā. Palaišanas sērijās var palaist miljardus šādu zondi.
Plāna galvenais punkts ir tāds, ka sevi reproducējošās zondes pēc palaišanas spēs sacensties savā starpā. Palaidējs pats tiks aprīkots ar supravadošām magnētiskās levitācijas spolēm, kas rada apgrieztu spēku, kas nodrošina vilci.
Bīskaps saka, ka ir jāstrādā ar dažām plāna detaļām, piemēram, starpzvaigžņu starojuma un gružu apkarošanai ar zondēm, taču kopumā būvniecība var sākties.
Īpaši augi kosmosa dzīvei
Kad esam kaut kur nokļuvuši, mums vajadzīgi veidi, kā audzēt pārtiku un reģenerēt skābekli. Fiziķis Freeman Dyson nāca klajā ar dažām interesantām idejām, kā to varētu izdarīt.
1972. gadā Disons lasīja savu slaveno lekciju Birkbeck College, London. Tajā pašā laikā viņš ierosināja, ka, izmantojot dažas ģenētiskas manipulācijas, būtu iespējams izveidot kokus, kas var ne tikai augt, bet arī zelt uz nedzīvojošas virsmas, piemēram, komētas.
Pārprogrammējiet koku tā, lai tas atspoguļotu ultravioleto gaismu un efektīvāk saglabātu ūdeni, un koks ne tikai iesakņosies un augs, bet arī pieaugs līdz tādam izmēram, kāds nav iedomājams zemes standartiem. Intervijā Deisons ierosināja, ka nākotnē var parādīties melni koki gan kosmosā, gan uz Zemes.
Koki, kuru pamatā ir silīcijs, būtu efektīvāki, un efektivitāte ir atslēga ilgtermiņa izdzīvošanai. Deisons uzsver, ka šis process nebūs mazs - iespējams, divsimt gadu laikā mēs beidzot izdomāsim, kā panākt, lai koki aug kosmosā.
Deisona ideja nav tik izveicīga. NASA progresīvo koncepciju institūts ir viss departaments, kas veltīts nākotnes problēmu risināšanai, ieskaitot uzdevumu audzēt stabilus augus uz Marsa virsmas. Pat siltumnīcas augi uz Marsa augs ekstrēmos apstākļos, un zinātnieki izskata iespējas, kā augus savienot ar ekstremofiliem, sīkiem mikroskopiskiem organismiem, kas izdzīvo dažos no brutālākajiem apstākļiem uz Zemes.
Sākot ar Alpu tomātiem, kuriem ir iebūvēta izturība pret ultravioleto gaismu, līdz baktērijām, kas izdzīvo aukstākajos, karstākajos un dziļākajos zemeslodes nostūros, kādu dienu mēs varam izveidot kopā Marsa dārzu. Atliek tikai izdomāt, kā salikt visus šos ķieģeļus.
Vietējo resursu izmantošana
Dzīvošana zemē var būt jauna virziena tendence uz Zemes, bet, kad runa ir par ikmēneša misijām kosmosā, tā kļūst nepieciešama. NASA šobrīd cita starpā pēta vietējo resursu izmantošanu (ISRU).
Kosmosa kuģī nav daudz vietas, un ēku sistēmas, lai izmantotu kosmosā un citās planētās atrastos materiālus, būs vajadzīgas jebkurai ilglaicīgai kolonizācijai vai ceļošanai, īpaši, ja galamērķis kļūst par vietu, kur būs ļoti grūti iegūt piegādes, degvielu, pārtiku. utt.
Pirmie mēģinājumi parādīt vietējo resursu izmantošanas iespējas tika veikti Havaju salu vulkānu nogāzēs un polāro misiju laikā. Uzdevumu sarakstā ir tādi jautājumi kā degvielas komponentu ieguve no pelniem un cita dabiski pieejama reljefa.
2014. gada augustā NASA izteica spēcīgu paziņojumu, atklājot jaunas rotaļlietas, kas ceļos uz Marsu ar nākamo roveru, kurš tiks palaists 2020. gadā. Starp jaunā rovera arsenālā esošajiem instrumentiem ir MOXIE, kas ir eksperiments vietējai resursu izmantošanai Marsa skābekļa formā.
MOXIE uzņems Marsa neelpojamo atmosfēru (96% oglekļa dioksīda) un sadalīs to skābeklī un oglekļa monoksīdā. Ierīce spēs saražot 22 gramus skābekļa katrā darba stundā.
NASA arī cer, ka MOXIE spēs demonstrēt kaut ko citu - konsekventu sniegumu, neapdraudot produktivitāti vai efektivitāti. MOXIE varētu būt ne tikai nozīmīgs solis ceļā uz ilgtermiņa ārpuszemes misijām, bet arī bruģēt ceļu daudziem potenciālajiem kaitīgo gāzu pārveidotājiem par noderīgām.
2 uzvalks
Pavairošana kosmosā var kļūt problemātiska dažādos līmeņos, it īpaši mikrogravitācijas vidē. Japānas eksperimenti ar peļu embrijiem 2009. gadā parādīja, ka pat tad, ja mēslošana notiek ar nulles gravitācijas spēku, embriji, kas attīstās ārpus Zemes ierastā (vai tā ekvivalenta) gravitācijas, normāli neattīstās.
Problēmas rodas, ja šūnām ir jāsadala un jāveic īpašas darbības. Tas nenozīmē, ka apaugļošanās nenotiek: peļu embriji, kas ieņemti kosmosā un iegremdēti sauszemes peļu sieviešu kārtas dzimtenē, ir veiksmīgi izauguši un dzimuši bez problēmām.
Tas rada arī citu jautājumu: kā tieši bērnu ražošana darbojas mikrogravitācijas stāvoklī? Fizikas likumi, it īpaši tas, ka katrai darbībai ir vienāda un pretēja reakcija, padara tās mehāniku mazliet smieklīgu. Rakstniece, aktrise un izgudrotāja Vanna Bonta nolēma šo jautājumu uztvert nopietni.
Un viņa izveidoja 2 uzvalku: uzvalku, kurā divi cilvēki var patverties un sākt ražot bērnus. Viņi viņu pat pārbaudīja. 2008. gadā 2suit tika pārbaudīts tā dēvētajā Vomit Comet (lidmašīnā, kas veic straujus pagriezienus un rada minimālus nulles smaguma apstākļus).
Lai arī Bonta ierosina, ka medusmēnešus kosmosā varētu padarīt par reāliem, izmantojot savu izgudrojumu, šim uzvalkam ir arī praktiskāks pielietojums, piemēram, ķermeņa siltuma uzturēšana ārkārtas situācijā.
Longshot projekts
Projektu Longshot 80. gadu beigās kopīgi izstrādāja ASV Jūras akadēmijas un NASA komanda. Plāna galvenais mērķis bija kaut ko uzsākt 21. gadsimta mijā, proti, bezpilota zondi, kas ceļotu uz Alfa Kentauru.
Lai sasniegtu savu mērķi, viņam vajadzēs 100 gadus. Bet pirms tā sāk darboties, tai būs nepieciešami daži galvenie komponenti, kas arī būs jāizstrādā.
Papildus sakaru lāzeriem, izturīgiem kodoldalīšanās reaktoriem un inerciālas lāzera kodolsintēzes raķešu dzinējam bija arī citi elementi.
Zondei bija jāiegūst neatkarīga domāšana un funkcija, jo būtu gandrīz neiespējami sazināties starpzvaigžņu attālumos pietiekami ātri, lai informācija paliktu aktuāla, tiklīdz tā ir sasniegusi galapunktu. Tam arī bija jābūt neticami izturīgam, jo zonde sasniegs galapunktu 100 gadu laikā.
Longshot ar dažādiem uzdevumiem gatavojās nosūtīt uz Alpha Centauri. Pamatā viņam bija jāvāc astronomiski dati, kas ļautu precīzi aprēķināt attālumus līdz miljardiem, ja ne triljoniem, tad citām zvaigznēm. Bet, ja kodolreaktors, kas darbina aparātu, izsīks, misija arī apstāsies. Longshot bija tālejošs plāns, kas nekad netika panākts.
Bet tas nenozīmē, ka ideja nomira pumpurā. 2013. gadā Longshot II projekts burtiski sāka darbu studentu projekta Icarus Interstellar formā. Kopš sākotnējās programmas Longshot ieviešanas ir pagājušas desmitgades, kopš tās tika ieviestas, tās var izmantot jaunajā versijā, un visa programma ir saņēmusi būtisku kapitālo remontu. Degvielas izmaksas tika pārskatītas, misija tika samazināta uz pusēm, un viss Longshot dizains tika pārskatīts no galvas līdz kājām.
Galīgais projekts būs interesants rādītājs tam, kā mainās neatrisināma problēma, pievienojot jaunas tehnoloģijas un informāciju. Fizikas likumi paliek nemainīgi, bet 25 gadus vēlāk Longshot ir iespēja atrast otru vēju un parādīt mums, kādam vajadzētu būt turpmākajam starpzvaigžņu ceļojumam.