Bine, am găsit o planetă locuibilă alături, dar cum naiba ajungem acolo?

Actualizat: 29/08/2016 19:48 ->

Cu o persoană sănătoasă? În nici un caz. Și mirelit cu zombi? Pot fi. Cum rămâne cu sondele solare de navigație cu dimensiune de ștampilă, cu laser? Ei bine, mai degrabă zombi.

Mulți Pământ 2.0 au fost deja descoperiți săptămâna trecută, dar cel mai recent hit este extrem de apropiat de sistemul solar, motiv pentru care a adus comunitatea științifică în febră. Numită Proxima b, o planetă de stâncă puțin mai mare decât Pământul, așa cum sugerează și numele său, orbitează în jurul celei mai apropiate stele existente, Proxima Centauri, în constelația Centaur, pe lângă zona locuibilă, unde condițiile de viață sunt cele mai favorabile. Exoplaneta este cu adevărat alături de scara astronomică, la doar 4,2 ani lumină distanță.

Nu știm încă dacă are o atmosferă, dacă există apă la suprafața sa, cât de stabilă este orbita sa, dar imaginația astronomilor a început deja.

LISTA CITITORILOR

Așa că apare întrebarea:

Răspunsul pesimist este simplu: nu există un zeu care să ajungă la Proxima b în viața noastră, nici măcar în acest secol. Din fericire, explorarea spațiului nu a fost niciodată condusă de pesimism - și nici de religie - așa că există câteva oportunități pentru călătorii interstelare. O altă întrebare este cine este elmeroggyantul care ar lua-o.

Matematica nu iese

Problema de bază este că suntem patetic încet în ceea ce privește călătoriile spațiale. În timp ce telescoapele noastre spațiale pot rezista la miliarde de ani-lumină distanță, navele noastre spațiale încă apar în sistemul solar. În acest moment, nici măcar nu putem livra astronauți pe Marte, care orbitează în medie la 200 de milioane de kilometri de noi (doar noua navă spațială a NASA, Orion, care va debuta în 2018, va putea face acest lucru, să nu mai vorbim de cele 40 de miliarde de miliarde -sistem Kilometru Proxima.

Dar, chiar dacă am avea o navă spațială potrivită pentru călătoriile interstelare, am putea să o pătăm pe păr. Mai științific, am putea călători cu 165.000 de ani înainte de a ajunge la destinație (viteza maximă a fostelor navete spațiale era de 28.000 km/h, se poate conta.) Dacă nu construim o navă spațială nemiloasă, care poate produce oxigen, apă, alimente, combustibil., descendenți la bord. Pe scurt, acest lucru nu va funcționa.

Astăzi ar fi necesare mii de ori mai rapide nave spațiale decât noi astăzi și ar necesita milioane de ori energia consumului anual de energie al planetei noastre. Deoarece nu avem o rachetă de această dimensiune și nu o vom avea pentru o vreme, fie trebuie să producem combustibil pe drum (solar sau nuclear), fie să „împingem” nava de la distanță (cu un laser, pentru de exemplu, vom reveni la asta mai târziu).

Dar există o altă problemă: nici măcar nu știm ce efecte, pericole fizice (vid, radiații, greutate, micrometeroizi) și efecte psihologice la care ar fi expuși astronauții noștri într-o astfel de călătorie, deoarece tocmai am început să disecăm această zonă în laboratoare ale Stației Spațiale Internaționale.experimente.

Gaură de vierme, noi?

Deși s-au născut idei pentru a depăși aceste probleme: hibernarea astronauților, fabricarea unui motor de fuziune, înghețarea embrionilor, construirea unui teleport sau pur și simplu găsirea unei gauri de vierme, le-am putea răspunde cu cel puțin un citat gros din Bayerzsolt,). Deci, dacă nu vrem ca astronauții pe jumătate nebuni să se omoare unii pe alții sau zombii dezghețați de la fregată până la încăpățânări pe acest prețios Pământ 2.0, trebuie să căutăm soluții mai blânde.

Poate că, în mod excepțional, ar trebui să acceptăm spusele lui Stalin:

Cel mai bine este să trimiteți numai sonde de recunoaștere, astfel încât să puteți economisi combustibil, fără a fi nevoie de hrană, apă, oxigen sau o cameră din cauciuc.

Starwisp: o barcă cu vele uriașă, ultra-subțire, care „plutește” pe microunde - unul dintre multele concepte de tip sun-sail (discutate mai detaliat mai jos)

Okospor: Micsio Kaku, fizician teoretic, ar trimite milioane de roiuri de sonde solare la scară nanometică către stele la viteze apropiate de viteza luminii.

Arca interstelară: o navă spațială imensă care ar putea fi ridicată de mai multe generații pe parcursul unei călătorii de o sută de mii de ani.

Nava dormitoare: de asemenea, o navă spațială concepută pentru călătorii lungi, echipajul său ar fi hibernat.

Hatchery: o navă spațială robotică va transporta embrioni umani înghețați pe o planetă locuibilă unde roboții ar crește oamenii.

Purice spațial: Utilizând gravitația și resursele asteroizilor și a altor obiecte din norul Oort, această navă spațială ar sări de la corpul ceresc la corpul ceresc.

Bussard ramjet: Fizicianul Robert Bussard a propus în 1960 că folosim cel mai comun element din spațiul cosmic, hidrogenul, pentru propulsia cu jet. Gazul ar fi canalizat prin câmpuri magnetice într-un motor de rachetă de fuziune, astfel încât nu ar fi nevoie să transportăm combustibil de pe Pământ.

Asteroid de gaură. Dacă timpul nu este un obstacol, o navă spațială asteroidă manevrabilă ar putea zbura secole, cu câteva generații în viață pe asteroid până când vor uita unde sunt.

Nava stelară a lui Einzmann: Este, de asemenea, o navă spațială lentă care transportă 3 milioane de tone de hidrogen înghețat pentru a alimenta rachetele de fuziune. Nava ar accelera până la o fracțiune din viteza luminii.

Atom anti. Unitatea antimaterie este în esență aceeași cu combustibilul convențional, numai cu încărcare inversă și rotire. Ar putea fi o sursă uriașă de energie - dacă nu ar distruge toate materialele, inclusiv nava spațială și poate destinația.

Gaură neagră. Louis Crane și Shawn Westmoreland au propus crearea unor găuri negre artificiale, miniaturale, din care să putem câștiga mult mai multă energie decât din antimaterie. Radiația Hawking s-ar concentra asupra navei spațiale, ar putea fi create găuri negre uriașe din energia extraordinară.

Bubi în spațiu. Fizicianul teoretic Miguel Alcubierre a venit cu o idee și mai ridicată de păr în 1994: ce se întâmplă dacă nu am muta nava spațială, ci îndoim spațiul în jurul ei? Am distorsiona continuumul spațiu-timp cu energie negativă, formând o bulă în jurul navei spațiale, care l-ar comprima în fața sa și ar extinde spațiul-timp în spatele ei, astfel încât să putem ajunge la Proxima în 5 luni. Ar fi nevoie doar de 500 de kilograme de antimaterie și un fraier care ar lua un milion și jumătate de Hiroshima în cazul unui accident. O și o nouă destinație, deoarece energia bulelor spațiale la sosire ar putea, de asemenea, scurge Proxima b.

Interval de timp: Chiar dacă am putea călători mai repede decât viteza luminii, o persoană cu vârsta peste 20 de ani încă nu ar putea supraviețui călătoriei dus-întors. Cu excepția cazului în care nava este capabilă să mențină accelerația la 1 g tot timpul, încetinind relativ timpul de la bord.

Gaură de vierme. Deci, desigur, este ușor: să călătorim mai repede decât lumina printr-o poartă pe care am menține-o deschisă cu energie negativă. Conceptul este menționat doar pentru că este numit după Albert Einstein și Nathan Rose.

Pui spațial: Designul Astrochicken al lui Freeman Dyson este un hibrid „viu” animal-mașină capabil să se adapteze condițiilor de spațiu, proiectat de bioingineri. Dacă ai fi o găină, nici nu ar trebui să iei mâncare.

Deus ex: Cosmologul Frank Tipler și inventatorul Ray Kurzweil pentru a transporta conștiința umană în spațiu cu nanosonde.

În sprijinul călătoriei interstelare fără pilot, sondele automate au trecut deja mult dincolo de ceea ce ar putea visa vreodată astronauții. Primul - și încă singurul - satelit care a ieșit din sistemul solar, Voyager 1, lansat în 1977, aflat în prezent la 20 de miliarde de kilometri distanță, se află dincolo de marginea sistemului solar. Sonda izbucnește cu 17 kilometri pe secundă față de Soare, dar ar ajunge la Proxima b doar în 70.000 de ani (dacă am putea să o controlăm). De atunci, am lansat sonde mai rapide (vezi tabelul nostru), de exemplu, New Horizons care orbitează Pluto ar dura 54.000 de ani și Juno orbitând Jupiter cu 17.000 de ani până la cel mai apropiat sistem stelar.

Desigur, viteza este și relativă. Durata exactă a călătoriei este dificil de calculat, deoarece nu contează care este viteza de referință: Soarele, Pământul sau alt corp ceresc. De asemenea, este necesar să se țină seama de forțele care acționează pe o navă spațială pe parcurs: acestea sunt trase sau doar împinse de gravitația unui corp ceresc. În tabelul de mai jos, listăm principalii deținători de până acum, pe categorii:

Înregistrări de viteză

Categorie	Navă spațială	An	Viteza (km/h)
Comparativ cu Pământul	Juno	2016	265.000
În comparație cu Pământul (cu oamenii)	Navete spatiale	-	28.000
Comparativ cu soarele	Helios I, II	1976	253.000
Comparativ cu ziua (plan)	Solar Probe Plus	2018	724.000
Viteza de evacuare (de pe Pământ)	Noi orizonturi	2006	58.000
Viteza de evacuare (sistemul solar)	Voyager 1, 2	2015	62.100
Viteza de intrare (la sol)	praf de stele	2006	46.600
Viteza de intrare (sol, uman)	Apollo 10	1969	39.900
Viteza de intrare (la Jupiter)	Juno	2016	209.000

Din fericire, sunt iminente noile tehnologii care pot reduce durata călătoriei interstelare la mai puțin de o sută de ani. Majoritatea conceptelor care pot fi luate în serios vizează dezvoltarea de nave spațiale miniaturale, care ar funcționa cu o navă solară sau o soluție similară fără combustibil. Au fost făcute mai multe planuri pentru construcția de rachete alimentate cu laser și cu rachete nucleare.

Trasul la țintă

Unul dintre cele mai interesante și mediatizate planuri este Inițiativa Breakthrough Starshot, anunțată în aprilie anul acesta. Inițiativa poartă numele după aventurierul miliardar rus Yuri Milner, fondatorul Facebook, Mark Zuckerberg și cosmologul Stephen Hawking, dar mai mulți oameni de știință ai NASA, universitari și cercetători premiați cu Nobel s-au alăturat partidului. Împreună cu dezvoltarea și călătoria, Starshot ar dura 50 de ani cu o „navă mamă interstelară” care ar transporta mii de mici sonde robotice. Sateliții de dimensiuni de ștampilă ar orbita Pământul și apoi le-ar despacheta incredibil de subțiri, cu câteva sute de atomi de grosime, unul vele lungi de un metru. puștile laser ar oferi un fascicul laser super-puternic ghidat pentru a accelera nava spațială la o cincime din viteza luminii, 200 de milioane de kilometri pe oră, în două minute.

Vestea bună este că tehnologiile necesare pentru afaceri sunt parțial disponibile. Camerele, computerele și unitățile de generare a energiei electrice se pot potrivi acum într-o cutie de 1 gram (acest lucru a fost deja parțial demonstrat de NASA cu programul CubeSat).

Pete Worden, fost director al Centrului de Cercetare Ames al NASA, manager de proiect, a anunțat la o conferință de presă din 24 august că lucrările au început deja, experții lor discutând despre implementarea sistemului Starshot săptămâna trecută. Costul programului, potrivit Worden, rivalizează cu bugetul de 10 miliarde de dolari al Great Hadron Collider, care poate fi redus semnificativ pe măsură ce tehnologia avansează. După cum a spus el, în următorul deceniu, vor încerca să afle cât mai multe despre cele trei stele și planete ale sistemului Proxima înainte de a trimite probe acolo.

Vestea proastă este că avertismentul Worden nu este nefondat, există încă multe semne de întrebare cu privire la fezabilitatea planului:

- Cum să construiești pe Pământ un sistem laser coordonat de 200 gigawatti care să fie suficient de precis pentru a pătrunde în atmosferă, astfel încât să nu topească nava spațială și să distrugă atmosfera?

- Cum vor rezista instrumentele la accelerația gravitațională de 51 mii G?

- Cât de mici senzori de la sateliți ar putea face măsurători de precizie?

- Ce binoclu va putea capta și procesa datele trimise de sateliți?

- Ce protejează sateliții de coliziuni cu particulele de praf cosmic?

Aceste întrebări au fost ridicate de Seth Shostak, astronomul șef al programului SETI pentru viața extraterestră, și de Jonathan McDowell, cercetător la Institutul de Astrofizică Harvard-Smithsonian, printre alții. Vorbind cu Space.com, Shostak a numit Starshot o inițiativă altfel interesantă, observând că este greu de prezis cum va evolua tehnologia în următorii 20 de ani. Totuși, McDowell a avertizat că nu am testat niciodată rezistența navelor spațiale la astfel de viteze și că, la 200.000 km/h, un singur bob de praf care se apropie va lovi cu o forță măsurabilă la o jumătate de kilogram de TNT. (Contrar cuvântului: șansele unei coliziuni sunt neglijabile, oricum, vorbim despre un roi de mii, pierderea câtorva sonde nu este mare lucru.) McDowell a încercat să arate clar că nu a vrut să se împiedice:

„Când fizicienii aleg un plan pentru arome, își exprimă dragostea”.

Cu toate acestea, Penelope Boston, directorul Institutului de Astrobiologie al NASA, a făcut o declarație deosebit de entuziastă despre plan. Potrivit acestuia, tendința de miniaturizare a hardware-ului va permite construirea nanosondelor în timp, astfel încât misiunea va merita investiția:

"Suprafața unei planete este extrem de complexă, cu o mare varietate de habitate care s-ar fi putut forma pe ea, totuși cartografierea lor depășește cu mult rezoluția oricărui telescop disponibil."

libelulă

Planul Hawkings este similar în multe privințe cu programul Dragonfly, care s-ar baza și pe tehnologia dovedită a microsateliților CubeSat: ar trimite sonde mici, alimentate cu laser, în spațiul interstelar. Dragonfly Swarm ar consta dintr-o rețea de sonde miniaturale alimentate cu pânze solare și o navă spațială mai mare, care, la fel ca Starshot, ar fi accelerată de un laser. Contrar ideii lui Hawking, libelule ar transporta încărcăturile navei-mamă (de exemplu, una ar transporta echipamentele de comunicații, celelalte senzorii) și apoi ar data în sistemul Proxima. Și pușca laser ar fi instalată nu pe Pământ, ci în spațiu. Sonda spațială cu laser ar fi alimentată de sonde solare, iar satelitul de comunicații din sistemul solar ar fi încărcat cu microunde și apoi radiat de stele din sistemul Proxima.

Unitățile de aterizare ar fi sonde de dimensiunea prafului care și-ar îndeplini misiunea într-un mod coordonat și autonom.

Predecesorul Dragonfly și Starshot poate fi considerat contemporanul Daedalus și continuarea acestuia, proiectul Icarus. Icarus este un program de cercetare teoretică lansat în 2009 de Societatea Interplanetară Britanică și Fundația Tau Zero. Scopul său pe termen lung este de a crea o sondă interstelară bazată pe fuziunea nucleară. Fondatorii, inginerul aeronautic Kelvin Long, fizicianul nuclear și fizicianul teoretic Richard Obousy, lucrează la o flotă de sonde la scară nanomedicală pe termen scurt, pe baza sondelor CubeSat ale NASA, care ar fi lansate pentru Alfa Centauri până la sfârșitul deceniului.

Cert este că, de la crestele miniaturale ale sondei la găurile de vierme, chiar și cele mai nebune idei pot aduce visul călătoriei interstelare cu un pas mai aproape, chiar dacă niciuna dintre acestea nu se împlinește în viața noastră. În scenarii mai realiste, ar putea dura un secol pentru ca primii exploratori să ajungă la Proxima b, fie că sunt androizi, oameni înghețați sau sonde robotizate. Până atunci, nu putem decât să sperăm că Centaurii vor fi mai rapizi: