Desmit Iespējamie Risinājumi Starpzvaigžņu Ceļojumu Problēmām

Satura rādītājs:

Video: Desmit Iespējamie Risinājumi Starpzvaigžņu Ceļojumu Problēmām

Video: Desmit Iespējamie Risinājumi Starpzvaigžņu Ceļojumu Problēmām
Video: The Big Problem With Interstellar Travel 2024, Marts
Desmit Iespējamie Risinājumi Starpzvaigžņu Ceļojumu Problēmām
Desmit Iespējamie Risinājumi Starpzvaigžņu Ceļojumu Problēmām
Anonim
Desmit iespējamie risinājumi starpzvaigžņu ceļojumu problēmām - kolonizācija, ceļojumi kosmosā
Desmit iespējamie risinājumi starpzvaigžņu ceļojumu problēmām - kolonizācija, ceļojumi kosmosā

Tagad starpzvaigžņu ceļojumi un kolonizācija šķiet ļoti maz ticams. Fizikas pamatlikumi vienkārši neļauj tam notikt, un daudzi cilvēki to pat neuzskata 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.

Alkubjēras velku disks

Attēls
Attēls

Viss, ko sauc par "velku piedziņu", attiecas uz Star Trek, nevis NASA. Alkubjēras velku piedziņas ideja ir tāda, ka tas varētu būt iespējamais risinājums (vai vismaz tā meklēšanas sākums), lai pārvarētu Visuma ierobežojumus, ko tas ceļojumiem uzliek ātrāk nekā gaismas ātrums.

Šīs idejas pamati ir diezgan vienkārši, un NASA, lai to izskaidrotu, izmanto skrejceļa piemēru. Lai gan cilvēks var pārvietoties ar ierobežotu ātrumu pa skrejceliņu, personas un skrejceļa kopējais ātrums nozīmē, ka gals būs tuvāk, nekā tas būtu bijis, braucot pa parastu skrejceliņu.

Skrejceļš ir tikai velku piedziņa, kas pārvietojas telpā un laikā sava veida izplešanās burbulī. Velku piedziņas priekšā telpas laiks ir saspiests. Tas izplešas aiz viņa. Teorētiski tas ļauj dzinējam pārvietot pasažierus ātrāk par gaismas ātrumu.

Tiek uzskatīts, ka viens no galvenajiem principiem, kas saistīts ar kosmosa laika paplašināšanu, ir ļāvis Visumam strauji paplašināties tikai mirkļus pēc Lielā sprādziena. Teorētiski idejai vajadzētu būt realizējamai.

Būs grūtāk izveidot pašu velku piedziņu, kas prasīs milzīgu negatīvās enerģijas maisu ap kuģi. Nav skaidrs, vai tas principā ir iespējams. Neviens nezin. Turklāt manipulācijas ar telpisko laiku rada vēl sarežģītākus jautājumus par ceļošanu laikā, ierīces barošanu ar negatīvu enerģiju un to, kā to ieslēgt un izslēgt.

Galvenā ideja nāca no fiziķa Migela Alkubjēra, kurš arī paskaidroja, ka velku piedziņas iespējas pārvietojas gar telpas-laika viļņiem, nevis iet garāko ceļu. Tehniski šī ideja nepārkāpj ceļošanas likumus ātrāk par gaismas ātrumu, un pat tās matemātiskais pamatojums runā par labu tās iespējamai īstenošanai.

Starpzvaigžņu internets

Tas ir briesmīgi, ja uz Zemes nav interneta un jūs nevarat ielādēt Google Maps savā viedtālrunī. Bez starpzvaigžņu ceļojuma tas būs vēl sliktāk. Dodoties kosmosā, tas ir tikai pirmais solis, zinātnieki jau sāk domāt, kā rīkoties, kad mūsu apkalpotajām un bezpilota zondēm jāsūta ziņas uz Zemi.

Attēls
Attēls

2008. gadā NASA veica pirmos veiksmīgos interneta starpzvaigžņu versijas testus. Projekts tika uzsākts 1998. gadā kā daļa no NASA reaktīvo dzinēju laboratorijas (JPL) un Google partnerības. Desmit gadus vēlāk partneri iegādājās sistēmu Disrupt-Tolerant Networking (DTN), kas ļauj nosūtīt attēlus uz kosmosa kuģi, kas atrodas 30 miljonu kilometru attālumā.

Tehnoloģijai jāspēj tikt galā ar ilgu kavēšanos un pārraides pārtraukumiem, tāpēc tā var turpināt pārraidīt pat tad, ja signāls tiek pārtraukts uz 20 minūtēm. Tas var iet cauri, starp vai cauri visam, sākot no saules uzliesmojumiem un saules vētrām līdz nepatīkamām planētām, kas var traucēt datu pārraidi, nezaudējot informāciju.

Saskaņā ar Vint Cerf, vienu no mūsu virszemes interneta pamatlicējiem un starpzvaigžņu interneta pionieri, DTN sistēma pārvar visas problēmas, kas nomoka tradicionālo TCIP / IP protokolu, kad tai ir jāstrādā lielos attālumos, kosmiskā mērogā. Izmantojot TCIP / IP, Google meklēšana uz Marsa aizņems tik ilgu laiku, ka rezultāti tiks mainīti, kamēr tiek apstrādāts pieprasījums, un informācija tiks daļēji zaudēta izvadē. Izmantojot DTN, inženieri ir pievienojuši kaut ko pilnīgi jaunu - iespēju dažādām planētām piešķirt dažādus domēna vārdus un izvēlēties, kurā planētā vēlaties meklēt internetā.

Kā būtu ar ceļošanu uz planētām, kuras vēl neesam pazīstamas? Scientific American norāda, ka var būt veids, lai arī ļoti dārgs un laikietilpīgs, lai piekļūtu internetam Alpha Centauri. Palaižot virkni pašreprodukējošu fon Neimana zondes, var izveidot garu releju staciju sēriju, kas var nosūtīt informāciju pa starpzvaigžņu ķēdi.

Mūsu sistēmā dzimušais signāls izies cauri zondēm un sasniegs Alfa Centauri un otrādi. Tiesa, būs nepieciešamas daudzas zondes, kuru būvniecība un palaišana izmaksās miljardus.

Un vispār, ņemot vērā, ka visattālākajai zondei būs jāiet savs ceļš tūkstošiem gadu, var pieņemt, ka šajā laikā mainīsies ne tikai tehnoloģijas, bet arī kopējās pasākuma izmaksas. Nesteigsimies.

Kosmosa embrionālā kolonizācija

Attēls
Attēls

Viena no lielākajām problēmām starpzvaigžņu ceļojumos - un kolonizācijā kopumā - ir laiks, kas nepieciešams, lai nokļūtu jebkur, pat ja dažas piedziņas piedziņas piedurknes ir uz augšu.

Pats uzdevums nogādāt kolonistu grupu līdz galamērķim rada daudz problēmu, tāpēc dzimst priekšlikumi nosūtīt nevis kolonistu grupu ar pilnībā apkalpotu apkalpi, bet gan kuģi, kas piepildīts ar embrijiem - cilvēces nākotnes sēklām..

Kad kuģis sasniedz vēlamo attālumu līdz galamērķim, saldētie embriji sāk augt. Tad no viņiem iznāk bērni, kuri aug uz kuģa, un, beidzot sasniedzot galamērķi, viņiem ir visas spējas iedomāties jaunu civilizāciju.

Acīmredzot tas viss savukārt rada milzīgu jautājumu kaudzi, piemēram, kas un kā veiks embriju audzēšanu. Roboti varētu audzināt cilvēkus, bet kādus cilvēkus audzinās roboti? Vai roboti spēs saprast, kas bērnam nepieciešams, lai augtu un attīstītos? Vai viņi spēs saprast sodus un atlīdzību, cilvēku emocijas?

Lai vai kā, atliek tikai redzēt, kā saglabāt saldētus embrijus neskartus simtiem gadu un kā tos audzēt mākslīgā vidē.

Viens no piedāvātajiem risinājumiem, kas varētu atrisināt robota aukles problēmas, varētu būt kuģa ar embrijiem un kuģa ar apturētu animāciju kombinācija, kurā pieaugušie guļ, gatavi pamosties, kad viņiem jāaudzina bērni.

Vairāku gadu audzināšana kopā ar atgriešanos ziemas guļas stāvoklī teorētiski varētu radīt stabilu iedzīvotāju skaitu. Rūpīgi izstrādāta embriju partija var nodrošināt ģenētisko daudzveidību, kas saglabās populāciju vairāk vai mazāk stabilu pēc kolonijas izveidošanas.

Kuģī var iekļaut arī papildu partiju ar embrijiem, kas nākotnē vēl vairāk dažādos ģenētisko fondu.

Fon Neimann zondes

Viss, ko mēs uzbūvējam un nosūtām kosmosā, neizbēgami saskaras ar savām problēmām, un šķiet absolūti neiespējams uzdevums darīt kaut ko tādu, kas veic miljoniem kilometru un nedeg, nesadalās un neizbalē. Tomēr šīs problēmas risinājums, iespējams, tika atrasts pirms gadu desmitiem.

Pagājušā gadsimta četrdesmitajos gados fiziķis Džons fon Neimans ierosināja mehānisku tehnoloģiju, kas būtu reproducējama, un, lai gan viņa idejai nebija nekāda sakara ar starpzvaigžņu ceļošanu, viss neizbēgami nonāca pie tā.

Attēls
Attēls

Rezultātā fon Neimana zondes teorētiski varētu izmantot, lai izpētītu plašas starpzvaigžņu teritorijas. Pēc dažu pētnieku domām, ideja, ka tas viss mums radās pirmais, ir ne tikai pompoza, bet arī maz ticama.

Edinburgas universitātes zinātnieki izdevumā International Journal of Astrobiology publicēja rakstu, kurā pētīja ne tikai iespēju izveidot šādu tehnoloģiju savām vajadzībām, bet arī varbūtību, ka kāds to jau ir izdarījis. Pamatojoties uz iepriekšējiem aprēķiniem, kas parādīja, cik tālu aparāts var uzkāpt, izmantojot dažādus kustības veidus, zinātnieki ir pētījuši, kā šis vienādojums mainīsies, ja tas tiks piemērots pašreproduktīviem transportlīdzekļiem un zondēm.

Zinātnieku aprēķini tika balstīti uz pašreproduktīvām zondēm, kas varētu izmantot gružus un citus kosmosa materiālus, lai izveidotu jaunākas zondes. Vecāku un bērnu zondes vairotos tik ātri, ka tās aptvertu visu galaktiku tikai 10 miljonu gadu laikā - ar nosacījumu, ka tās pārvietojas ar 10% gaismas ātrumu.

Tomēr tas nozīmētu, ka kādā brīdī mums vajadzēja apmeklēt dažas šādas zondes. Tā kā mēs tos neesam redzējuši, mēs varam atrast ērtu skaidrojumu: vai nu mēs neesam pietiekami tehnoloģiski attīstīti, lai zinātu, kur meklēt, vai arī esam patiesi vieni galaktikā.

Slingshot ar melnu caurumu

Ideja izmantot planētas vai mēness gravitāciju, lai šautu kā katapulta, mūsu Saules sistēmā tika izmantota vairāk nekā vienu vai divas reizes, galvenokārt Voyager 2, kas vispirms saņēma papildu spiedienu no Saturna un pēc tam no Urāna ceļā no sistēmas ….

Ideja ietver kuģa manevrēšanu, kas ļaus tam palielināt (vai samazināt) ātrumu, pārvietojoties pa planētas gravitācijas lauku. Zinātniskās fantastikas rakstniekiem šī ideja īpaši patīk.

Rakstnieks Kips Torns izvirzīja ideju: šāds manevrs varētu palīdzēt ierīcei atrisināt vienu no lielākajām starpzvaigžņu ceļojumu 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 veikšanas ap melnajiem caurumiem ierīce paātrinās gaismu. Atliek tikai labi mērķēt un aktivizēt raķešu vilci, lai noteiktu zvaigžņu kursu.

Maz ticams? Jā. Brīnišķīgi? Noteikti. Torns uzsver, ka ar šādu ideju ir daudz problēmu, piemēram, precīzi trajektoriju un laika aprēķini, kas neļaus ierīci nosūtīt tieši uz tuvāko planētu, zvaigzni vai citu ķermeni. Ir arī jautājumi par atgriešanos mājās, taču, ja jūs patiešām izlemjat par šādu manevru, jūs noteikti neplānojat atgriezties.

Šādai idejai precedents jau ir izveidojies. 2000. gadā astronomi atklāja 13 supernovas, kas lidoja caur galaktiku ar neticamu ātrumu - 9 miljonus kilometru stundā. Zinātnieki Ilinoisas universitātē Urbana-Šampaņā ir noskaidrojuši, ka šīs neparastās zvaigznes no galaktikas izmeta pāris melno caurumu, kas divu atsevišķu galaktiku iznīcināšanas un apvienošanās procesā tika ieslēgti pārī.

Zvaigžņu palaidējs

Attēls
Attēls

Runājot par pat pašreprodukējošu zondes palaišanu, ir problēma ar degvielas patēriņu.

Tas netraucē cilvēkiem meklēt jaunas idejas, kā palaist zondes starpzvaigžņu attālumos. Šim procesam būtu nepieciešami megatoni enerģijas, ja mēs izmantotu mūsdienās pieejamo tehnoloģiju.

Forresta bīskaps no Atomu inženierijas institūta sacīja, ka ir izveidojis metodi starpzvaigžņu zondes palaišanai, kas prasītu enerģijas daudzumu, kas ir aptuveni līdzvērtīgs automašīnas akumulatora enerģijas daudzumam.

Teorētiskais zvaigžņu palaidējs būs aptuveni 1000 kilometru garš un sastāv galvenokārt no stieples un stieples. Neskatoties uz tā garumu, visa šī lieta varētu ietilpt vienā kravas kuģī un tikt uzlādēta ar 10 voltu akumulatoru.

Daļa plāna ietver palaišanas zondes, kuru masa ir nedaudz lielāka par mikrogramu un kurās ir tikai pamatinformācija, kas nepieciešama zondes turpmākai uzbūvei kosmosā. Miljoniem šādu zondes var palaist virknē palaišanas.

Plāna galvenais punkts ir tāds, ka pašreproduktīvās zondes pēc palaišanas varēs sadarboties. Sprūda pati būs aprīkota ar supravadošām magnētiskās levitācijas spolēm, kas rada pretēju spēku, lai nodrošinātu vilci.

Bīskaps saka, ka ir jāizstrādā dažas plāna detaļas, piemēram, jānovērš starpzvaigžņu starojums un gruveši ar zondēm, taču kopumā būvniecību var sākt.

Īpaši augi kosmosa dzīvei

Kad mēs kaut kur nokļūstam, mums ir vajadzīgi veidi, kā audzēt pārtiku un atjaunot skābekli. Fiziķis Frīmens Daisons nāca klajā ar interesantām idejām, kā to varētu izdarīt.

Attēls
Attēls

1972. gadā Daisons lasīja savu slaveno lekciju Londonas Birkbekas koledžā. Vienlaikus viņš ierosināja, ka ar kādu ģenētisku manipulāciju palīdzību būtu iespējams izveidot kokus, kas var ne tikai augt, bet arī uzplaukt uz neviesmīlīgas virsmas, piemēram, komētas.

Pārprogrammējiet koku, lai tas atspoguļotu ultravioleto gaismu un efektīvāk saglabātu ūdeni, un koks ne tikai iesakņosies un augs, bet augs līdz tādam izmēram, kāds nav iedomājams pēc zemes standartiem. Intervijā Daisons ierosināja, ka nākotnē var parādīties melni koki gan kosmosā, gan uz Zemes.

Koki uz silīcija bāzes būtu efektīvāki, un efektivitāte ir ilgtermiņa izdzīvošanas atslēga. Deisons uzsver, ka šis process nebūs minūte - iespējams, pēc divsimt gadiem mēs beidzot izdomāsim, kā likt kokiem augt kosmosā.

Daisona ideja nav tik dīvaina. NASA Uzlaboto koncepciju institūts ir vesela nodaļa, kas veltīta nākotnes problēmu risināšanai, ieskaitot uzdevumu audzēt stabilus augus uz Marsa virsmas. Pat siltumnīcas augi uz Marsa augs ekstremālos apstākļos, un zinātnieki meklē iespējas, kā saskaņot augus ar ekstremofiliem, sīkiem mikroskopiskiem organismiem, kas izdzīvo dažos visnežēlīgākajos apstākļos uz Zemes.

Sākot ar Alpu tomātiem, kuriem ir iebūvēta izturība pret UV gaismu, līdz baktērijām, kas izdzīvo aukstākajos, karstākajos un dziļākajos zemeslodes stūros, mēs kādu dienu varam apkopot Marsa dārzu. Atliek tikai izdomāt, kā visus šos ķieģeļus salikt kopā.

Vietējo resursu izmantošana

Dzīvošana ārpus zemes var būt jauna tendence uz Zemes, bet, kad runa ir par ikmēneša misijām kosmosā, tā kļūst nepieciešama. NASA šobrīd cita starpā nodarbojas ar vietējo resursu izmantošanas (ISRU) jautājumu izpēti.

Uz kosmosa kuģa nav daudz vietas, un būvniecības sistēmas, lai izmantotu kosmosā un citās planētās atrodamos materiālus, būs nepieciešamas jebkurai ilgtermiņa kolonizācijai vai ceļošanai, it īpaši, ja galamērķis kļūst par vietu, kur būs ļoti grūti iegūt krājumus, degviela, pārtika utt.

Pirmie mēģinājumi demonstrēt vietējo resursu izmantošanas iespējas tika veikti Havaju vulkānu nogāzēs un polāro misiju laikā. Uzdevumu sarakstā ir iekļauti tādi priekšmeti kā degvielas sastāvdaļu ieguve no pelniem un cita dabiski pieejama reljefa.

2014. gada augustā NASA nāca klajā ar spēcīgu paziņojumu, atklājot jaunas rotaļlietas, kas ceļos uz Marsu ar nākamo roveri, kas tiks palaists 2020. Starp jaunā rovera arsenāla instrumentiem ir MOXIE, eksperiments par resursu vietēju izmantošanu Marsa skābekļa veidā.

MOXIE uztvers Marsa neelpojošo atmosfēru (96% oglekļa dioksīda) un sadalīs to skābeklī un oglekļa monoksīdā. Ierīce varēs ražot 22 gramus skābekļa uz katru darbības stundu.

NASA arī cer, ka MOXIE spēs parādīt kaut ko citu - nemainīgu veiktspēju, neapdraudot produktivitāti vai efektivitāti. MOXIE varētu būt ne tikai svarīgs solis ceļā uz ilgtermiņa ārpuszemes misijām, bet arī pavērt ceļu daudziem potenciālajiem kaitīgo gāzu pārveidotājiem par lietderīgām.

2 uzvalks

Reprodukcija kosmosā var kļūt problemātiska daudzos dažādos līmeņos, īpaši mikrogravitācijas vidē. 2009. gadā japāņu eksperimenti ar peļu embrijiem parādīja, ka pat tad, ja apaugļošanās notiek ar nulles gravitācijas spēku, embriji, kas attīstās ārpus Zemes ierastā gravitācijas (vai tā ekvivalenta), neattīstās normāli.

Problēmas rodas, kad šūnām ir jāsadala un jāveic īpašas darbības. Tas nenozīmē, ka apaugļošanās nenotiek: peļu embriji, kas ieņemti kosmosā un implantēti sauszemes pelēm, ir veiksmīgi izauguši un piedzimuši bez problēmām.

Attēls
Attēls

Tas rada arī citu jautājumu: kā tieši bērnu ražošana darbojas mikrogravitācijā? Fizikas likumi, it īpaši tas, ka katrai darbībai ir vienāda un pretēja reakcija, padara tās mehāniku nedaudz smieklīgu. Rakstniece, aktrise un izgudrotāja Vanna Bonta nolēma šo jautājumu uztvert nopietni.

Un viņa izveidoja 2suit: uzvalku, kurā divi cilvēki var paslēpties un sākt ražot bērnus. Viņi pat viņu pārbaudīja. 2008. gadā 2suit tika pārbaudīts uz tā dēvētās Vomit Comet (lidmašīna, kas veic asus pagriezienus un rada sīkus nulles smaguma apstākļus).

Lai gan Bonta ierosina, ka medusmēnesi kosmosā varētu īstenot ar viņas izgudrojumu, uzvalkam ir arī vairāk praktisku pielietojumu, piemēram, ķermeņa siltuma saglabāšana ārkārtas situācijā.

Longshot projekts

Projektu Longshot 1980. gadu beigās kopīgi izstrādāja ASV Jūras spēku akadēmijas un NASA komanda. Plāna galīgais mērķis bija 21. gadsimta mijā kaut ko palaist, proti, bezpilota zondi, kas ceļos uz Alfa Kentauri.

Lai sasniegtu savu mērķi, viņam būtu nepieciešami 100 gadi. Bet pirms tā sākšanas būs nepieciešami daži galvenie komponenti, kas arī būs jāizstrādā.

Attēls
Attēls

Papildus sakaru lāzeriem, izturīgiem kodola skaldīšanas reaktoriem un inerciāla lāzera saplūšanas raķešu dzinējam bija arī citi elementi.

Zondei bija jāiegūst neatkarīga domāšana un funkcija, jo būtu gandrīz neiespējami pietiekami ātri sazināties starpzvaigžņu attālumā, lai informācija paliktu aktuāla, tiklīdz tā ir nonākusi saņemšanas vietā. Tam bija jābūt arī neticami izturīgam, jo zonde savu galamērķi sasniegs pēc 100 gadiem.

Longshot tika nosūtīts uz Alpha Centauri ar dažādiem uzdevumiem. Būtībā viņam bija jāsavāc astronomiskie dati, kas ļautu precīzi aprēķināt attālumus līdz miljardiem, ja ne triljoniem citu zvaigžņu. Bet, ja kodolreaktors, kas darbina aparātu, beidzas, misija arī apstāsies. Longshot bija ļoti ambiciozs plāns, kas nekad netika uzsākts.

Bet tas nenozīmē, ka ideja nomira pumpurā. 2013. gadā projekts Longshot II burtiski pacēlās virsū studentu projekta Icarus Interstellar veidā. Kopš sākotnējās Longshot programmas ieviešanas ir pagājuši gadu desmitu tehnoloģiskie sasniegumi, tos var piemērot jaunajai versijai, un programma kopumā ir būtiski pārveidota. Tika pārskatītas degvielas izmaksas, misija tika samazināta uz pusi, 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 Longshotam ir iespēja atrast savu otro vēju un parādīt, kādiem jābūt nākotnes starpzvaigžņu ceļojumiem.

Ieteicams: