San o putovanju do druge zvijezde i zasaditi sjeme čovječanstva na dalekoj planeti ... Nije pretjerano reći da je stoljećima očarao zamišljanja ljudskih bića. Rođenjem moderne astronomije i svemirskog doba čak su napravljeni znanstveni prijedlozi o tome kako se to može učiniti. Ali naravno, življenje u relativističkom Svemiru predstavlja mnogo izazova za koje nema jednostavnih rješenja.
Među tim izazovima, jedan od najvećih ima veze sa čistom količinom energije koja je potrebna da se ljudi dobiju do druge zvijezde unutar njihovog vlastitog života. Stoga neki zagovornici međuzvjezdanih putovanja preporučuju slanje svemirskih letjelica koje su u osnovi minijaturizirani svjetovi koji mogu smjestiti putnike stoljećima ili duže. Ti brodovi "generacije" (aka. Svjetski brodovi ili međustanični lukovi) svemirski su brodovi koji su izgrađeni za uistinu dugo vučenje.
Logika koja stoji iza generacije broda je jednostavna: ako ne možete putovati dovoljno brzo da biste tokom jednog životnog vijeka stigli do drugog zvjezdanog sustava, napravite brod dovoljno velik da prenese sve što vam je možda potrebno za dugo putovanje. To bi podrazumijevalo osiguravanje da brod ima pouzdan pogonski sustav koji može osigurati stalni potisak tijekom ubrzavanja i usporavanja i potrebne pogodnosti za pružanje nekoliko generacija ljudi.
Povrh svega toga, brod bi trebao biti u stanju osigurati da njegova posada ima hranu, vodu i zrak koji diše - dovoljno da traje stoljećima ili čak tisućljećima. Po svemu sudeći, to bi značilo stvaranje mikroklime zatvorenog sustava unutar broda, zajedno s vodenim ciklusom, ciklusom ugljika i ciklusom dušika. To će omogućiti uzgoj hrane i stalnu recikliranje vode i zraka.
Dosezanje najbližih zvijezda
Najbliža zvijezda našem Sunčevom sustavu je Proxima Centauri, zvijezda glavnog slijeda M-tipa (crveni patuljak) koja se nalazi otprilike 4,24 svjetlosne godine. Ova zvijezda dio je sustava trostrukih zvijezda koji uključuje sustav Alpha Centauri, binarni element koji se sastoji od glavnog slijeda zvijezde nalik Suncu (žuti patuljak tipa G) i glavne sekvencije K (narančasti patuljak) zvijezde K.
Proxima Centauri, pored toga što je nama najbliži zvjezdani sustav, ujedno je i dom najbližeg egzoplaneta Zemlji - Proxima b. Ova zemaljska (aka. Stjenovita) planeta - čije je otkriće najavio 2016. Europski opservatorij na jugu (ESO) - otprilike je iste veličine kao i Zemlja (1,3 Zemljine mase) i orbituje unutar cirkularne naseljene zone svoje zvijezde.
Sljedeća najbliža egzoplaneta koja orbitira unutar ZZ zvijezde je Ross 128 b, egzoplanet veličine Zemlje koji kruži oko zvijezde crvenog patuljaka udaljenog nekih 11 svjetlosnih godina. Sljedeća najbliža sunčevoj zvijezdi je Tau Ceti, koja je udaljena nešto manje od 12 svjetlosnih godina i ima jednog potencijalno prihvatljivog kandidata (Tau Ceti e). Zapravo, unutar 50 svjetlosnih godina Zemlje postoji 16 egzoplaneta koji bi mogli podržati život.
Ali kao što smo istražili u prethodnom članku, putovanje do najbliže zvijezde trajalo bi jako dugo vremena i zahtijevalo bi ogromnu količinu energije. Korištenje konvencionalnih načina pogona, moglo bi proći između 19.000 i 81.000 godina da se tamo stigne. Korištenjem predloženih metoda koje su testirane, ali još nisu izgrađene (poput nuklearnih raketa) vrijeme putovanja suženo je na oko 1000 godina.
Predložene su metode koje su u jednom životnom vijeku sposobne doseći najbliže zvijezde, poput pogonskog usmjeravanja - na primjer, Breakthrough Starshot. Za ovaj koncept, lagano jedro i svemirske letjelice u gramu moglo bi se ubrzati do 20% brzine svjetlosti (0,2 c), čime je putovanje do Alpha Centauri učinio u samo 20 godina. Međutim, Starshot i slični prijedlozi sve su nerazriješeni pojmovi.
Pored toga, jedine moguće metode slanja ljudi u drugi sustav zvijezda tehnički su izvedive (ali nerazvijene) ili potpuno teoretske (poput Alcubierre Warp Drive). Imajući to u vidu, mnogi su znanstvenici izradili prijedloge koji bi oduzeli brzinu i umjesto toga se usredotočili na smještaj posada tijekom dugog putovanja.
Primjeri iz fikcije
Čini se da je najraniji zabilježeni primjer napisao inženjer i pisac znanstvene fantastike John Munro u svom romanu Izlet u Veneru (1897.). U njemu spominje kako čovječanstvo jednog dana može postati međuzvjezdana vrsta:
"[W] s brodom dovoljno velikim da sadrži životne potrepštine, odabrana stranka dame i gospode mogla bi započeti Mliječni put, i ako sve pođe dobro, njihovi potomci stigli bi tamo tijekom nekoliko milijuna godina. ”
Koncept je detaljnije obrađen u romanu o znanstvenoj fantastiki iz 1933. godine Kad se svjetski sudario, čiji su koautori Philip Wylie i Edwin Balmer. U ovoj priči Zemlja će uskoro biti uništena odbojnim planetima koji prolaze Sunčevim sustavom. To prisiljava skupinu astronoma da stvori masivan brod s 50-ak posada, zajedno s stokom i opremom, na novi planet.
Robert A. Heinlein također je istraživao fizičke, psihološke i socijalne učinke broda generacije u jednom od svojih najranijih romana, Siročadi neba, Priča je izvorno objavljena kao dvije odvojene novele 1941., ali je ponovo objavljena kao jedinstveni roman 1963. Brod u ovoj priči poznat je pod nazivom Avangarda, generacijski brod koji je trajno letel u svemiru nakon pobune, doveo je do smrti svih pilotskih časnika.
Kasnije generacije potomci su zaboravili svrhu i prirodu broda i vjeruju da je to njihov cijeli Svemir. Većina posade i dalje živi unutar cilindra, ali zasebna skupina "mutije" (što naizmjenično znači da su mutanti ili pobunjenici) živi u gornjim palubama gdje je gravitacija niža i izloženost zračenju uzrokovala fizičke promjene.
Arthura C. Clarkea Sastanak s Ramom (1973) je vjerojatno najpoznatiji primjer generacijskog broda u znanstvenoj fantastici. Za razliku od drugih izmišljenih postupaka koncepta, brod je u ovoj priči bio izvanzemaljskog podrijetla! Poznat i kao Rama, ovaj ogromni svemirski cilindar je samosvojni svijet koji nosi „Ramanove“ s jedne strane galaksije na drugu.
Priča se otvara kad se posada sa Zemlje otpremi na brod i istraži unutrašnjost. Unutra se nalaze strukture raspoređene poput gradova, prometna infrastruktura, more koje se proteže oko središta i vodoravni rovovi koji djeluju kao prozori. Kako se brod približava Suncu, svjetlost poplavi i strojevi počinju oživljavati.
Na kraju, ljudski astronauti zaključuju da su zgrade zapravo tvornice i da je brodsko more kemijska supa koja će se koristiti za stvaranje "Ramana" nakon što stigne na svoje odredište. Naposljetku, naš je Sunčev sustav samo zaustavljanje na njihovom putovanju i to je to način na koji Ramans sjeme galaksije sa svojim vrstama.
U Alastairu Reynoldu Grad provalije (2001) - što je dio njegovog Otkrivenje prostora serija - velik dio priče odvija se na brodu velikih, međuzvjezdanih letjelica. Ti brodovi putuju do 61 Cygni, binarnog zvjezdanog sustava koji se sastoji od dva narančasta patuljaka tipa K, kako bi kolonizirali svijet koji je u seriji poznat pod nazivom Sky's Edge.
Ti su brodovi opisani kao cilindrični i oslanjaju se na antimaterijsku vožnju koja se kreće relativističkim brzinama. Osim što nose kompliment kriogenski smrznutih putnika, ti brodovi održavaju posadu i u budnim uvjetima te imaju svu potrebnu opremu i opremu za zabavu. To uključuje osobne četvrti, nerede, medicinske uvale i rekreacijske centre.
Godine 2002, poznata autorica znanstvene fantastike Ursula K. LeGuin objavila je svoje mišljenje o efektima svegeneracijskih svemirskih putovanja pod naslovom Paradisi izgubljeni, Postavka za ovu priču je Otkriće, brod koji generacijama putuje kroz svemir. Kako se oni koji se sjećaju Zemlje počinju odumirati, mlađe generacije počinju osjećati kao da im je brod opipljiviji od bilo kakvih saznanja o njihovom starom zavičaju ili odredištu.
Na kraju se pojavljuje nova religija pod nazivom "Blaženstvo" koja podučava da Otkriće ("Nebeskim svemirskim brodom" vjernicima) zapravo je vezano za vječnost, a ne za drugi planet. Ova religija prihvaćena je na zgražanje starije generacije koja se boji da njihova djeca više nikada neće htjeti napustiti brod nakon što stignu. Ova je priča adaptirana i u operu 2012. godine.
Roman iz 2011. godine Leviathan Wakes James S. A. Corey (i naknadne rate u prostor serija) sadrži brod generacije nazvan "Nauvoo". To plovilo gradi grupa mormona kako bi mogli putovati u drugi sustav zvijezda i tamo se kolonizirati. Nauvoo je opisan kao masivan, cilindričnog oblika i rotira se da bi stvorio umjetnu gravitaciju za svoju posadu.
U Kim Stanley Robin zora (2015), najveći dio priče odvija se na istoimenom međuzvjezdanom brodu. Robinson opisuje plovilo koje koristi dvije rotirajuće torije za simulaciju gravitacije dok ljudi žive u nizu Zemljinih analognih okruženja. Njihovo krajnje odredište je Tau Ceti, zvijezda slična suncu, koja se nalazi 12 svjetlosnih godina od Zemlje, gdje namjeravaju kolonizirati exomoon koji orbitira Tau Ceti e.
Brod je opisan kao brod klase Orion koji koristi kontroliranu eksploziju termonuklearnih uređaja za proizvodnju pogona, zajedno s elektromagnetskim nizom koji se koristi za njegovo pokretanje iz Sunčevog sustava. U robinzonskom stilu potpisa značajna se pažnja posvećuje i tome kako kolonisti održavaju pažljiv balans na svom plovilu i psihološkim učincima putovanja u više generacija.
Prijedlozi
Od početka 20. stoljeća znanstvenici i inženjeri dali su više prijedloga. Mnogi od tih prijedloga predstavljeni su u obliku studija, dok su drugi popularizirani u romanima znanstvene fantastike. Najraniji poznati primjer bio je esej iz 1918. godine „The Ultimate Migration“ raketnog pionira Roberta H. Goddarda (po kojem je NASA-in Centar za svemirske letove Goddard nazvan).
Posada će provesti stoljetno putovanje u suspendiranoj animaciji, s tim da će se pilot buditi u intervalima kako bi izvršio korekcije tečaja i održavanje. Kako je napisao:
„Pilot bi trebao biti budan ili animiran u intervalima, možda 10.000 godina za prolazak do najbližih zvijezda, i 1.000.000 godina na velikim udaljenostima, ili za druge zvjezdane sustave. Da bi se to postiglo, treba upotrijebiti sat koji djeluje promjenom težine (umjesto električnim nabojima koji proizvode prebrze posljedice) radijacijske tvari ... To buđenje bi, naravno, bilo neophodno za upravljanje uređajem, ako je skrenuo s puta. "
Također je zamislio da se atomska energija može koristiti kao izvor energije; ali ako to ne učinimo, dovoljna bi bila kombinacija vodika i kisika, kao i solarna energija. Goddard je, prema svojim proračunima, procijenio da će to biti dovoljno da se brod digne do brzine od 4,8 do 16 km / s (3 do 10 milja / s), što djeluje na 17,280 km / h do 57,600 km / h (10,737 do 36.000 mph) ili 0.000016% do 0.00005% brzine svjetlosti.
Konstantin E. Tsiolkovsky, „otac astronautičke teorije“, također se obratio ideji višegeneracijskog svemirskog broda u svom eseju „Budućnost Zemlje i čovječanstva“ (1928.). Tsiolkovsky je opisao svemirsku koloniju ("Noinov kovčeg") koja bi bila samozatajna i gdje su se posade držale u budnim uvjetima sve dok tisuće godina kasnije nisu stigle na odredište.
Još jedan rani opis broda generacije je u eseju iz 1929. "Svijet, meso i vrag" J. D. Bernala (izumitelja "Bernalske sfere"). U ovom utjecajnom eseju Bernal je pisao o ljudskoj evoluciji i budućnosti u svemiru, što je obuhvaćalo i brodove koje bismo danas opisali kao "brodove generacije".
Godine 1946. poljsko-američki matematičar Stanislaw Ulam predložio je novu ideju poznatu kao nuklearni impulsni pogon (NPP). Kao jedan od suradnika na Manhattanskom projektu, Ulam je zamislio kako će se nuklearni uređaji prebaciti radi svemira. Godine 1955. NASA je pokrenula Project Orion u svrhu istraživanja NNP-a kao sredstva za provođenje plovidbi u svemire.
Ovaj projekt (koji je službeno trajao od 1958. do 1963.) vodili su Ted Taylor iz General Atomics-a i fizičar Freeman Dyson s Instituta za napredni studij u Princetonu, New Jersey. Napuštena je nakon što je Ugovorom o ograničenoj zabrani testiranja (potpisan 1963.) uspostavljena trajna zabrana nuklearnih ispitivanja u Zemljinoj orbiti.
1964. godine, dr. Robert Enzmann predložio je najcrnjiviji koncept za jedan generacijski brod do danas, nakon toga poznat kao "Enzmann Starship". Njegov je prijedlog pozvao brod koji će koristiti deuterijsko gorivo za stvaranje reakcija fuzije kako bi postigao mali postotak brzine svjetlosti. Plovidba bi dužina bila 600 metara (2000 stopa) i mogla bi primiti početnu posadu od 200 (s prostorom za širenje).
Tijekom 1970-ih, Britansko interplanetarno društvo provelo je studiju izvodljivosti za međuzvjezdana putovanja poznata kao Projekt Daedalus. Ova studija je zahtijevala stvaranje dvostupanjske svemirske letjelice koja bi mogla putovati Barnardovom zvijezdom (5,9 svjetlosnih godina od Zemlje) u jednom životnom vijeku. Iako se ovaj koncept odnosio na neraspadnu svemirsku letjelicu, istraživanje će pružiti buduće ideje za misije u kojima se nalazi posada.
Na primjer, međunarodna organizacija Icarus Interstellar od tada pokušava revitalizirati koncept u obliku Projekta Icarus. Osnovan 2009. godine, Icarusovi volonterski znanstvenici (od kojih su mnogi radili za NASA i ESA) nadaju se da će 21. stoljeće postati fuzijski pogon i druge napredne metode pogona stvarnost.
Provedena su i istraživanja koja su smatrala antimateriju sredstvo pokretanja. Ova metoda uključuje uključivanje sudara atoma vodika i antihidrogena u reakcijskoj komori, što nudi prednosti nevjerojatne gustoće energije i male mase. Zbog ovog razloga, NASA Institut za napredne koncepte (NIAC) istražuje tehnologiju kao moguće sredstvo za dugotrajne misije.
Između 2017. i 2019. dr. Frederic Marin iz Astronomskog opservatorija u Strasbourgu proveo je niz vrlo detaljnih studija o potrebnim parametrima za brod generacije - uključujući minimalnu veličinu posade, genetsku raznolikost i veličinu broda. U svim se slučajevima on i njegovi kolege oslanjali na novu vrstu numeričkog softvera (nazvanu HERITAGE) koju su sami kreirali.
Za prve dvije studije, dr. Marin i njegovi kolege proveli su simulacije koje su pokazale da se minimalna posada od 98 (max. 500) spaja s kriogenom bankom sperme, jajašca i embrija kako bi se osigurao opstanak (ali izbjegavajući prenapučenost ) kao i genetska raznolikost i dobro zdravlje po dolasku.
U trećoj studiji, dr. Marin i drugi tim istraživača utvrdili su da će brod generacije trebati u dužinu dužine 320 metara, radijusa 224 metra (735 stopa) i sadržavati najmanje 450 m² (~ 4,850 ft²) ) umjetne zemlje radi poljoprivrede. Ova će zemlja također osigurati recikliranje vode i zraka broda kao dio mikroklime.
Prednosti
Glavna prednost broda generacije je činjenica da se može graditi pomoću provjerene tehnologije i neće trebati čekati na značajan napredak tehnologije. Također, središnji cilj koncepta je spriječiti pitanje brzine i pogonske mase kako bi se osiguralo da posada ljudi može eventualno kolonizirati drugi zvjezdani sustav.
Kao što smo istražili u prethodnom članku, brod generacije također bi ispunio dva glavna cilja istraživanja svemira, a to su održavanje ljudske kolonije u svemiru i omogućavanje putovanja potencijalno naseljenom egzoplanetu. Povrh svega, posada koja broji stotine ili tisuće umnožila bi šanse za uspješno koloniziranje drugog planeta.
I posljednje, ali ne najmanje bitno, prostrano okruženje broda generacije omogućilo bi više načina. Na primjer, dio posade se može držati u budnim uvjetima tijekom trajanja putovanja, dok se drugi dio može zadržati u kriogenom ovjesu. Ljudi bi se također mogli oživjeti i u smjenama vratiti suspenziji, čime bi se minimizirali psihološki učinci dugotrajnog putovanja.
Nažalost, tu se završavaju prednosti i počinju problemi / izazovi.
Nedostaci
Najočitiji nedostatak broda generacije su skupi troškovi izgradnje i održavanja tako velikih svemirskih brodova, što bi bilo prekomjerno. Postoje i opasnosti od slanja ljudskih posada u duboki svemir za tako produžena razdoblja. Na putovanju koje bi trajalo stoljećima ili tisućljećima, postoji različita mogućnost da se posadica podlegne osjećaju izoliranosti i dosade i okrene se jedna drugoj.
Potom su tu fiziološka pitanja koja bi putovanje kroz više generacija mogla prouzročiti. Poznato je da se radijacijski okoliš u dubokom svemiru značajno razlikuje od okoliša na Zemlji ili u niskoj zemaljskoj orbiti (LEO). Čak i uz zaštitu od zračenja, dugotrajno izlaganje kozmičkim zrakama moglo bi imati ozbiljan utjecaj na zdravlje posade.
Iako bi kriogena suspenzija mogla pomoći ublažavanju nekih od ovih problema, dugoročni učinci kriogenike na ljudsku fiziologiju još nisu poznati. To znači da bi bilo potrebno opsežno testiranje prije nego što se takva misija ikad pokuša. To samo dodaje cjelokupnim moralnim i etičkim pitanjima koja ovaj koncept sadrži.
I na kraju, postoji mogućnost da će kasniji tehnološki napredak u međuvremenu dovesti do razvoja bržih i naprednijih zvjezdanih brodova. Ti brodovi, koji su mnogo kasnije odlazili sa Zemlje, mogli bi nadmašiti brod generacije prije nego što ikada stignu na svoje odredište - tako čine čitavo putovanje besmislenim.
Zaključci
S obzirom na skupe troškove izgradnje generacijskog broda, rizike tako dugog putovanja, broj uključenih nepoznanica i mogućnost da će to besprijekornim razvojem tehnologije postati besmisleno, mora se postaviti pitanje: vrijedi li to? Nažalost, kao i na toliko mnogo pitanja koja se odnose na multigeneracijske svemirske putovanja, nema jasnog odgovora.
Na kraju, ako su resursi dostupni i volja za tim, ljudi će vrlo brzo možda pokušati takvu misiju. Neće biti jamstva za uspjeh i, čak i ako se posada uspješno uspije prebaciti u drugi sustav zvijezda i kolonizirati daleki planet, proći će tisućljeća prije nego što itko na Zemlji čuje od svojih potomaka.
U tim bi se okolnostima činilo razumnijim samo pričekati daljnji tehnološki napredak i pokušati ići međuzvjezdani kasnije. Međutim, možda neće svi biti spremni čekati, a povijest se sjeća onih koji prkose izgledi i riskiraju. I kao što su pokazali pothvati poput Mars Onea, ne nedostaje ljudi koji su spremni riskirati svoje živote radi kolonizacije dalekog svijeta!
Ovdje smo napisali mnoge članke na temu Generacijski brodovi u časopisu Space Magazine. Evo minimalnog broja ljudi koje biste trebali poslati generacijskim brodom u Proxima Centauri? i kako bi velik bio generacijski brod da bi posadu od 500 živih zadržali za putovanje do druge zvijezde? Najefikasniji način istraživanja čitavog Mliječnog Puta, zvijezda iz zvijezde, te prednosti i nedostatke različitih metoda međuzvjezdanih putovanja ,
izvori:
- Wikipedia - brod generacije
- Wikipedija - međustanični ark
- Čudne staze - međustanični ark
- SFF - Teme: Generacijski brodovi
- Mashable - međuzvjezdani san umire
- Centauri snovi - Svjetski brodovi: Intervju s Gregom Matloffom
- Icarus Interstellar - Projekt Hyperion: Šuplji asteroidni zvjezdani brod - širenje ideje
- POVIJEST: Monte Carlo kod za procjenu održivosti međuzvjezdanih putovanja koristeći posadu više generacija, Marin, Frederic. JBIS, god. 70, br. 5-6, 2017
- Izračunavanje minimalne posade za sve generacije svemirskog putovanja prema Proxima Centauri b, Marin, F., Beluffi, C. 71, br. 2, 2018
- Numerička ograničenja veličine generacijskih brodova iz ukupnih troškova energije na brodu, godišnje proizvodnje hrane i tehnika uzgoja u svemiru, Marin (i dr.). 10, 2018
