Сан о путовању до друге звезде и засадити семе човечанства на далекој планети ... Није претјеривање рећи да је стољећима очарао замишљања људских бића. Рођењем модерне астрономије и свемирског доба чак су направљени научни предлози о томе како се то може учинити. Али наравно, живљење у релативистичком Универзуму представља много изазова за које нема једноставних решења.
Од ових изазова, један од највећих има везе са чистом количином енергије која је потребна да се људи одведу до друге звезде унутар њиховог сопственог живота. Због тога неки заговорници међузвездних путовања препоручују слање свемирских летелица које су у основи минијатурисани светови који могу да смештају путнике вековима или дуже. Ти „бродови генерације“ (ака. Светски бродови или међустанични аркови) су свемирске летелице које су направљене за заиста дуг пут.
Логика која стоји иза генерацијског брода је једноставна: ако не можете да путујете довољно брзо да бисте током једног животног века стигли до другог система звезда, направите брод довољно велик да пренесе све што би вам било потребно за дуго путовање. Ово би подразумевало осигуравање да брод има поуздан погонски систем који може да обезбеди стални потисак током убрзавања и успоравања и неопходне погодности за пружање неколико генерација људи.
Поврх свега, брод би требао бити у стању осигурати да његове посаде имају храну, воду и зрак који дише - довољно да траје вијековима или чак миленијима. По свему судећи, то би значило стварање микроклиме затвореног система унутар брода, заједно са воденим циклусом, циклусом угљеника и циклусом азота. То ће омогућити да се узгаја храна и да се вода и ваздух континуирано рециклирају.
Достизање најближих звезда
Најближа звезда нашем Сунчевом систему је Прокима Центаури, звезда главне секвенције М (црвени патуљак) која се налази отприлике 4,24 светлосне године. Ова звезда део је система троструких звезда који укључује систем Алпха Центаури, бинарни систем који се састоји од главне секвенце звезде налик сунцу (жути патуљак типа Г) и главне секвенције звезде К-типа (наранџасти патуљак).
Проксима Центаури, поред тога што је наш најближи звездански систем, такође је дом најближе егзопланети Земљи - Прокима б. Ова земаљска (ака. Стеновита) планета - чије је откриће 2016. године најавио Европски јужни опсерваториј (ЕСО) - је отприлике исте величине као и Земља (1,3 Земљине масе) и орбитира унутар циркуларне насељене зоне своје звезде.
Сљедећа најближа егзопланета која кружи око ХЗ своје звијезде је Росс 128 б, егзопланета величине Земље која орбитира око црвене патуљасте звијезде удаљене неких 11 свјетлосних година. Следећа најближа сунчевој звезди је Тау Цети, која је удаљена нешто мање од 12 светлосних година и има једног потенцијално прихватљивог кандидата (Тау Цети е). У ствари, унутар 50 светлосних година Земље постоји 16 егзопланета који би могли да подрже живот.
Али као што смо истражили у претходном чланку, путовање до најближе звезде би трајало веома дуго и захтевало би огромну количину енергије. Користећи уобичајена средства за погон, требало би им између 19.000 и 81.000 година да стигну тамо. Коришћењем предложених метода које су тестиране, али још нису изграђене (попут нуклеарних ракета), време путовања се сужава на око 1000 година.
Постоје предложене методе које су у стању да досегну најближе звезде у току једног животног века, као што је погон усмереног енергије - на пример, Бреактхроугх Старсхот. За овај концепт, лагано једро и свемирске летелице у граму могу се убрзати до 20% брзине светлости (0,2 ц), чиме је путовање до Алфа Центаура за само 20 година. Међутим, Старсхот и слични предлози су сви неискључени појмови.
Поред тога, једине могуће методе слања људи у други звездани систем су технички изводљиве (али неразвијене) или потпуно теоријске (попут Алцубиерре Варп Дриве). Имајући то у виду, многи научници израдили су предлоге који би одустали од брзине и уместо тога фокусирали се на смештај посада током дугог путовања.
Примери из фикције
Чини се да је најранији забиљежени примјер написао инжењер и писац научне фантастике Јохн Мунро у свом роману Излет у Венеру (1897). У њему спомиње како човечанство једног дана може постати међузвездна врста:
„[В] са бродом, довољно великим да у њему станују потрепштине за живот, на Млечном путу ће можда кренути одабрана странка дама и господе, а ако све пође добро, њихови потомци стигли би тамо током неколико милиона година. “
Концепт је детаљније обрађен у роману научне фантастике из 1933. године Кад се све судара, чији су коаутори Пхилип Вилие и Едвин Балмер. У овој причи Земља ће ускоро бити уништена одбојним планетима који пролазе кроз Сунчев систем. То присиљава групу астронома да створе масиван брод са 50-ак посада, заједно са стоком и опремом, на нову планету.
Роберт А. Хеинлеин је такође истраживао физичке, психолошке и социјалне ефекте брода генерације у једном од својих најранијих романа, Сирочади неба. Прича је првобитно објављена као две одвојене новеле 1941. године, али је поново објављена као јединствени роман 1963. Брод у овој причи је познат и као Вангуардброд генерације који је трајно лебде у свемиру након побуне довела је до смрти свих пилотских официра.
Касније генерације потомци су заборавили сврху и природу брода и верују да је то њихов целокупни Универзум. Већина посаде и даље живи унутар цилиндра, али одвојена група "мутије" (што наизменично значи да су мутанти или побуњеници) живи у горњим палубама где је гравитација нижа и излагање зрачењу изазвало физичке промене.
Артхур Ц. Цларке Састанак са Рамом (1973) је сигурно најпознатији пример генерацијског брода у научној фантастици. За разлику од других фиктивних третмана овог концепта, брод је у овој причи био изванземаљског порекла! Познат као Рама, овај масивни свемирски цилиндар је самосвојни свет који носи „Раманове“ са једне стране галаксије на другу.
Прича се отвара кад се посада са Земље отпреми на брод и истражи унутрашњост. Унутра се налазе структуре распоређене попут градова, саобраћајна инфраструктура, море које се протеже око центра и хоризонтални ровови који делују као прозори. Како се брод приближава Сунцу, светлост поплави и машина почиње оживљавати.
На крају, људски астронаути закључују да су зграде заправо фабрике и да је бродско море хемијска супа која ће се користити за стварање "Рамана" када стигне на своје одредиште. На крају, ипак, наш Сунчев систем само је заустављање на њиховом путовању и то је начин на који Раманс семе галаксију са својим врстама.
У Аластаир Реинолд'с Цхасм Цити (2001) - што је део његовог дела Ревелатион Спаце серија - велики део приче се одвија у низу великих, међузвезданих свемирских летелица. Ови бродови путују до 61 Цигни, бинарног система звезда који се састоји од два наранчаста патуљака типа К, како би колонизовали свет који је у серији познат под називом Ски'с Едге.
Ови бродови су описани као цилиндрични и ослањају се на погон антиматерије да путује релативистичким брзинама. Осим што носе комплимент криогенски смрзнутих путника, ови бродови одржавају посаду у будним условима и имају сву потребну опрему и опрему да их забаве. То укључује личне четврти, нереде, медицинске заливе и рекреационе центре.
2002. године позната ауторка научне фантастике Урсула К. ЛеГуин објавила је своје мишљење о ефектима међугенерацијских свемирских путовања, под називом Парадисес Лост. Поставка за ову причу је Откриће, брод који генерацијама путује кроз свемир. Како они који се сећају Земље почињу да одумиру, млађе генерације почињу осећати као да им је брод опипљивији од било каквих сазнања о њиховом старом завичају или одредишта.
На крају се појављује нова религија под називом „Блаженство“ која подучава то Откриће („Свемирски рај“ за вернике) заправо је везан за вечност, а не за другу планету. Ова религија прихваћена је на згражање старије генерације која се боји да њихова деца никада неће пожелети да напусте брод након што стигну. Ова прича адаптирана је и у оперу 2012. године.
Роман из 2011. године Левиатхан Вакес Јамес С. А. Цореи (и наредне рате у Ширина серија) садржи брод генерације назван "Наувоо". Ово пловило гради група мормона како би могли да путују до другог система звезда и тамо се колонишу. Наувоо је описан као масиван, цилиндричног облика и ротира се како би створио вештачку гравитацију за своју посаду.
У Ким Станлеи Робин'с Аурора (2015), већина приче одвија се на истоименој међузвезданој звезданој звезди. Робинсон описује брод који користи две ротирајуће торије како би симулирао гравитацију док људи живе у низу земаљских аналогних окружења. Њихово крајње одредиште је Тау Цети, звезда слична сунцу која се налази 12 светлосних година од Земље, где намеравају да колонизују екомоон који орбитира Тау Цети е.
Брод је описан као брод класе Орион који користи контролисану експлозију термонуклеарних уређаја за генерисање погона, заједно са електромагнетним низом који се користи за његово покретање из Сунчевог система. У стилу потписа Робинсона, такође се посвећује значајна пажња како колонисти одржавају пажљиви баланс на свом пловилу и психолошким ефектима путовања из више генерација.
Предлози
Научници и инжињери од почетка 20. века имали су више предлога. Многи од тих предлога представљени су у облику студија, док су други популаризовани у романима научне фантастике. Најранији познати пример је есеј из 1918. године „Тхе Ултимате Мигратион“ ракетног пионира Роберта Х. Годдарда (по коме је НАСА-ин Годдард Центар за свемирске летове назван).
Посада ће провести вековно путовање у суспендованој анимацији, с тим да ће се пилот будити у интервалима како би извршио корекције курса и одржавање. Као што је написао:
„Пилот би требао бити будан или анимиран у интервалима, можда 10.000 година за пролазак до најближих звезда и 1.000.000 година на великим даљинама или за друге звездане системе. Да би се то постигло, требало би да се користи сат који се мења у тежини (а не електричним набојима који производе пребрзе ефекте) радијацијске супстанце ... Ово буђење би, наравно, било неопходно за управљање уређајем, ако је скренуо с пута. "
Такође је предвиђао да се атомска енергија може користити као извор енергије; али ако то не буде довољно, била би довољна комбинација водоника и кисеоника, као и соларна енергија. На основу својих калкулација, Годдард је проценио да би то било довољно да се брод дигне до брзине од 4,8 до 16 км / с (3 до 10 миља / с), што делује на 17,280 км / х до 57,600 км / х (10,737 до 36.000 мпх) или 0.000016% до 0.00005% брзине светлости.
Константин Е. Тсиолковски, „отац астронаутичке теорије“, такође се обратио идеји вишегенерацијског свемирског брода у свом есеју „Будућност земље и човечанства“ (1928). Тсиолковски је описао свемирску колонију ("Ноев арк") која би била самозатајна и где су се посаде држале у будним условима све док нису хиљадама година касније стигле на одредиште.
Још један рани опис брода генерације је у есеју из 1929. „Свет, месо и враг“ Ј. Д. Бернала (проналазача „Берналске сфере“). У овом утицајном есеју Бернал је писао о људској еволуцији и будућности у свемиру, која је обухватала и бродове које бисмо данас описали као „бродове генерације“.
1946. пољско-амерички математичар Станислав Улам предложио је нову идеју познату као нуклеарни импулсни погон (НПП). Као један од сарадника на Манхаттанском пројекту, Улам је замислио како ће нуклеарни уређаји бити поново постављени ради истраживања свемира. 1955. НАСА је покренула Пројецт Орион у сврху истраживања ННП-а као средства за спровођење пловидбе у свемиру.
Овај пројекат (који је званично трајао од 1958. до 1963.) водили су Тед Таилор из Генерал Атомицс-а и физичар Фрееман Дисон са Института за напредна истраживања у Принцетону, Нев Јерсеи. Напуштена је након што је Уговором о ограниченој забрани тестирања (потписан 1963.) успостављена трајна забрана нуклеарних тестирања на земаљској орбити.
1964. године, др. Роберт Ензманн предложио је најцрњивији концепт за један генерацијски брод до данас, након тога познат као "Ензманн Старсхип". Његов предлог је позвао брод који ће користити деутеријум гориво за генерисање фузијских реакција како би постигао мали проценат брзине светлости. Летелица би дужина била 600 метара (2000 стопа) и могла би да прими почетну посаду од 200 (са простором за ширење).
Током 1970-их, Британско интерпланетарно друштво спровело је студију изводљивости за међузвездна путовања позната као Пројецт Даедалус. Ова студија је захтевала стварање двостепене свемирске летелице са фузијом која би могла да направи путовање до Барнардове звезде (5,9 светлосних година од Земље) у једном животном веку. Док се овај концепт односио на нераспадну свемирску летјелицу, истраживање ће информирати будуће идеје за мисије посаде.
На пример, међународна организација Ицарус Интерстеллар од тада покушава да ревитализује концепт у облику Пројекта Икарус. Основан 2009. године, Ицарусови добровољни научници (од којих су многи радили за НАСА и ЕСА) надају се да ће фузионистичко погон и друге напредне методе погона постати стварност у 21. веку.
Такодје су спроведена испитивања која су сматрала антиматерију средства за погон. Ова метода би укључивала сударање атома водоника и антихидрогена у реакционој комори, што нуди предности невероватне густине енергије и мале масе. Из тог разлога, НАСА-е Институт за напредне концепте (НИАЦ) истражује технологију као могуће средство за дуготрајне мисије.
Између 2017. и 2019. др. Фредериц Марин из Астрономске опсерваторије у Стразбуру извео је низ врло детаљних студија о потребним параметрима за један брод генерације - укључујући минималну величину посаде, генетску разноликост и величину брода. У свим случајевима се он и његове колеге ослањали на нову врсту нумеричког софтвера (названог ХЕРИТАГЕ) који су сами креирали.
За прве две студије, др Марин и његове колеге спровели су симулације које су показале да се минимална посада од 98 (мак. 500) спаја са криогеном банком сперме, јајашца и ембриона како би се осигурао опстанак (али избегавајући пренасељеност ) као и генетска разноликост и добро здравље по доласку.
У трећој студији, др. Марин и други тим истраживача утврдили су да би брод генерације требало да мери 320 метара (1050 стопа) у дужину, 224 метра (735 стопа) у радијусу и садржи најмање 450 м² (~ 4,850 фт² ) вештачке земље ради пољопривреде. Ово земљиште би такође осигурало рециклирање воде и ваздуха брода као део микроклиме.
Предности
Главна предност генерације брода је чињеница да се може изградити помоћу проверене технологије и неће морати чекати на значајан напредак технологије. Такође, централни циљ концепта је спријечити питање брзине и погонске масе како би се осигурало да посада људских бића на крају може да колонизује други систем звезда.
Као што смо истражили у претходном чланку, брод генерације би такође испунио два главна циља истраживања свемира, а то су одржавање људске колоније у свемиру и омогућавање путовања потенцијално обитавајућој егзопланети. Поврх свега, посада која броји стотине или хиљаде умножила би шансе за успешно колонизацију друге планете.
На крају, али не најмање битно, пространо окружење брода генерације омогућило би више начина за спровођење. На пример, део посаде се може задржати у будним условима током трајања путовања, док се други део може задржати у криогеном суспензији. Људи би такође могли да се оживе и врате у суспензију, чиме се минимизирају психолошки ефекти дуготрајног путовања.
Нажалост, ту се завршавају предности и почињу проблеми / изазови.
Недостаци
Најочигледнији недостатак генерације брода су скупи трошкови изградње и одржавања тако великих свемирских бродова, што би било прекомерно. Постоје и опасности од слања људских посада у дубоки свемир у тако дугим временским периодима. На путовању које би трајало вековима или миленијумима, постоји различита могућност да се посада подлегне осећају изолованости и досаде и окрену се један другом.
Потом су ту физиолошка питања која би путовање кроз више генерација могла да проузрокују. Познато је да се радијационо окружење у дубоком свемиру значајно разликује од окружења на Земљи или у ниској земаљској орбити (ЛЕО). Чак и уз заштиту од зрачења, дуготрајно излагање космичким зракама може имати озбиљан утицај на здравље посаде.
Иако би криогена суспензија могла помоћи у ублажавању неких од ових проблема, дугорочни ефекти криогенетике на физиологију човјека још увијек нису познати. То значи да би било потребно опсежно тестирање пре него што се таква мисија икада покуша. Ово само додаје укупним моралним и етичким питањима која овај концепт садржи.
И на крају, постоји могућност да ће каснији технолошки напредак у међувремену довести до развоја бржих и напреднијих бродова. Ови бродови, који су одлазили са Земље након много касније, могли би да престигну брод генерације пре него што икада стигну до свог одредишта - тако чине читаво путовање бесмисленим.
Закључци
С обзиром на скупе трошкове изградње генерацијског брода, ризике да се направи тако дуг пут, број непознатих непознаница и могућност да ће то унапређењем технологије постати бесмислено, мора се поставити питање: да ли вриједи то? Нажалост, као и на толико много питања која се односе на мулти-генерацијска свемирска путовања, нема јасног одговора.
На крају, ако су ресурси доступни и воља за тим, људи би на крају могли да покушају такву мисију. Неће бити гаранција за успех и, чак и ако се посада успешно пребаци на други звездани систем и колонизира далеку планету, то ће проћи миленијуми пре него што неко на Земљи чује од својих потомака.
У датим околностима, чинило би се разумнијим само чекати даљњи технолошки напредак и покушати ићи међузвездано касније. Међутим, можда сви нису толико вољни да чекају, а историја има тенденцију да се сећа оних који пркосе квотама и ризикују. И као што су показали подухвати попут Марс Оне, не постоји мањак људи који су спремни да ризикују своје животе ради колонизације далеког света!
Написали смо много чланака на тему Генерацијски бродови овде, у часопису Спаце Магазине. Ево ког је минималног броја људи које би требало да пошаљете генеративним бродом у Прокима Центаури? и колико би велики брод морао да задржи посаду од 500 живих људи да бисте путовали у другу звезду ?, најефикаснији начин да истражите цео млечни пут, звезда по звезду, као и предности и недостатке различитих метода међузвездних путовања .
Извори:
- Википедиа - Генератион Схип
- Википедија - међустанични арк
- Чудне стазе - међустанични арк
- СФФ - Теме: Генерацијски бродови
- Масхабле - Међузвездани сан умире
- Центаури снови - светски бродови: интервју са Грегом Матлоффом
- Ицарус Интерстеллар - Пројект Хиперион: Шупљи астероидни брод - Ширење идеје
- ХЕРИТАГЕ: Монте Царло код за процену одрживости међузвездних путовања користећи мулти-генерацијску посаду, Марин, Фредериц. ЈБИС, вол. 70, но. 5-6, 2017
- Израчунавање минималне посаде за вишегенерацијско свемирско путовање према Прокима Центаури б, Марин, Ф., Белуффи, Ц. 71, бр. 2, 2018
- Нумеричка ограничења величине производних бродова од укупног трошења енергије на броду, годишње производње хране и техника свемирског узгоја, Марин (ет ал.). 10, 2018
