Сега междузвездното пътуване и колонизацията изглежда твърде малко вероятно. Основните закони на физиката просто не позволяват това да се случи и много хора дори не мислят за това като за невъзможно.
Други търсят начини да нарушим законите на физиката (или поне да намерим решение), които ще ни позволят да пътуваме до далечни звезди и да изследваме смели нови светове.
Alcubierre Warp Drive
Всичко, наречено "warp drive", се отнася до Star Trek, а не до НАСА. Идеята зад основата на Alcubierre е, че би могло да бъде възможно решение (или поне началото на търсенето му) да се преодолеят ограниченията на Вселената, които налага да пътува по-бързо от скоростта на светлината.
Основите на тази идея са доста прости и НАСА използва пример за бягаща пътека, за да я обясни. Въпреки че човек може да се движи с ограничена скорост по бягаща пътека, комбинираната скорост на човека и бягащата пътека означава, че краят ще бъде по-близо, отколкото би бил, ако пътувате по нормална писта.
Дълготрайната пътека е просто деформация, движеща се през пространство-време, в един вид разширителен балон. Пред warp устройството пространството е компресирано. Той се разширява зад него. На теория това позволява на двигателя да се движи пътниците по-бързо от скоростта на светлината.
Промоционално видео:
Смята се, че един от ключовите принципи, свързани с разширяването на пространството, е позволил на Вселената да се разширява бързо само мигове след Големия взрив. На теория идеята трябва да бъде осъществима.
По-трудно ще бъде създаването на самото устройство за деформация, което ще изисква масивна торба с отрицателна енергия около плавателния съд. Не е ясно дали това е възможно по принцип. Никой не знае. В допълнение, манипулациите с пространство-време водят до още по-сложни въпроси относно пътуването във времето, захранването на устройството с отрицателна енергия и начина на включване и изключване.
Основната идея дойде от физика Мигел Алкубиер, който също обясни възможностите на warp задвижването като движение по вълните на пространство-време, вместо да поеме по най-дългия път. Технически идеята не нарушава законите за пътуване по-бързо от скоростта на светлината и дори математическото й обосноваване говори в полза на възможното й изпълнение.
Междузвезден интернет
Ужасно е, когато няма интернет на Земята и не можете да заредите Google Maps на вашия смартфон. По време на междузвездното пътуване ще бъде още по-зле без него. Влизането в космоса е само първата стъпка, учените вече започват да мислят какво да правим, когато нашите пилотирани и безпилотни сонди трябва да изпращат съобщения обратно на Земята.
През 2008 г. НАСА проведе първите успешни тестове на междузвездна версия на Интернет. Проектът стартира през 1998 г. като част от партньорство между лабораторията за реактивни двигатели на НАСА (JPL) и Google. Десет години по-късно партньорите се сдобиха с системата за разрушаване-толерантна мрежа (DTN), която позволява изпращането на изображения на космически кораб на 30 милиона километра.
Технологията трябва да може да се справи с дългите закъснения и прекъсвания в предаванията, така че да може да продължи предаването, дори ако сигналът е прекъснат за 20 минути. Той може да премине през, между или през всичко - от слънчеви изблици и слънчеви бури до досадни планети, които могат да попречат на предаването на данни, без да губят информация.
Според Винт Серф, един от основателите на нашия наземен Интернет и пионер на междузвездния, DTN системата преодолява всички проблеми, които пораждат традиционния TCIP / IP протокол, когато трябва да работи на дълги разстояния, в космически мащаб. При TCIP / IP търсенето с Google на Марс ще отнеме толкова време, че резултатите ще се променят, докато заявката се обработва, а изходът ще бъде частично загубен. С DTN инженерите са добавили нещо съвсем ново - възможността да присвоявате различни имена на домейни на различни планети и да избирате на коя планета искате да търсите в Интернет.
Ами пътуването до планети, с които все още не сме запознати? Научен американец предполага, че може да има начин, макар и много скъп и отнемащ време, да се стигне до интернет до Алфа Кентавър. Чрез пускането на серия от самовъзпроизвеждащи се фондации на Neumann могат да бъдат създадени дълги серии от релейни станции, които могат да изпращат информация по междузвездната верига.
Сигналът, роден в нашата система, ще премине през сондите и ще достигне Алфа Кентавър, и обратно. Вярно, че ще са необходими много сонди, за изграждането и пускането на които ще са необходими милиарди.
И като цяло, като се има предвид, че най-отдалечената сонда ще трябва да покрие пътя си в продължение на хиляди години, може да се предположи, че през това време не само технологиите ще се променят, но и общата цена на събитието. Нека не бързаме.
Ембрионална колонизация на космоса
Един от най-големите проблеми с междузвездното пътуване - и с колонизацията като цяло - е времето, необходимо за достигане до където и да е, дори и с някои основни движения в ръкава ви.
Самата задача да достави група заселници до местоназначението им създава много проблеми, така че се раждат предложения да се изпрати не група колонисти с напълно екипиран екипаж, а по-скоро кораб, пълен с ембриони - семената на бъдещето на човечеството.
След като корабът достигне желаното разстояние до местоназначението си, замразените ембриони започват да растат. Тогава те оставят деца, които растат на кораб и когато най-накрая стигнат до местоназначението си, имат всички способности да заченат нова цивилизация.
Очевидно всичко това от своя страна повдига огромна купчина въпроси като например кой и как ще извърши отглеждането на ембрионите. Роботите биха могли да отглеждат хора, но какви хора ще отглеждат роботите? Ще могат ли роботите да разберат какво е необходимо на детето, за да расте и да процъфтява? Ще успеят ли да разберат наказанията и наградите, човешките емоции?
Както и да е, остава да видим как да запазим замразените ембриони непокътнати в продължение на стотици години и как да ги отглеждаме в изкуствена среда.
Едно предложено решение, което би могло да реши проблемите на бавачка-робот, може да бъде комбинация от кораб с ембриони и кораб със спрена анимация, в който възрастните спят, готови да се събудят, когато трябва да отглеждат деца.
Поредица от години отглеждане на деца заедно с връщане към зимен сън може на теория да доведе до стабилна популация. Внимателно изработената партида ембриони може да осигури генетичното разнообразие, което ще поддържа популацията по-малко или по-малко стабилна, след като се създаде колония.
В кораба с ембриони може да бъде включена и допълнителна партида, което допълнително ще разнообрази генетичния фонд в бъдеще.
Фонд Нойман сонди
Всичко, което изграждаме и изпращаме в космоса, неизбежно се сблъсква със собствените си проблеми и изглежда абсолютно невъзможна задача да се направи нещо, което изминава милиони километри и не изгаря, не се разпада и не избледнява. Решението на този проблем обаче може би е намерено преди десетилетия.
През 40-те години физикът Джон фон Нойман предлага механична технология, която ще бъде възпроизведена, и въпреки че идеята му няма нищо общо с междузвездното пътуване, всичко неизбежно стига до това.
В резултат сондите на фон Нойман на теория могат да бъдат използвани за изследване на огромни междузвездни територии. Според някои изследователи идеята, че всичко това дойде на ум на първо място, е не само помпозна, но и малко вероятно.
Учени от Университета в Единбург публикуваха документ в International Journal of Astrobiology, в който изследваха не само възможността за създаване на такава технология за собствените си нужди, но и вероятността някой вече да е направил това. Въз основа на предишни изчисления, които показват колко далеч може да измине един апарат, използвайки различни режими на движение, учените изучават как това уравнение ще се промени, когато се прилага върху самовъзпроизвеждащи се превозни средства и сонди.
Изчисленията на учените са изградени около самовъзпроизвеждащи се сонди, които могат да използват отломки и други космически материали за изграждане на младши сонди. Сондите за родители и деца биха се размножили толкова бързо, че биха обхванали цялата галактика само за 10 милиона години - при условие че се движат с 10% скоростта на светлината.
Това обаче би означавало, че в един момент би трябвало да сме посетени от някои такива сонди. Тъй като не сме ги виждали, можем да намерим удобно обяснение: или не сме достатъчно технологично напреднали, за да знаем къде да търсим, или сме наистина сами в галактиката.
Прашка с черна дупка
Идеята да използваме гравитацията на планета или луна, за да стреляме като прашка, беше използвана в нашата слънчева система повече от веднъж или два пъти, първо от Voyager 2, който получи допълнителен тласък първо от Сатурн, а след това и от Уран на излизане от системата …
Идеята включва маневриране на кораба, което ще му позволи да увеличи (или намали) скоростта си, докато се движи през гравитационното поле на планетата. Авторите на научната фантастика са особено любители на тази идея.
Сценаристът Кип Торн представи идея: подобна маневра може да помогне на устройството да реши един от най-големите проблеми на междузвездното пътуване - разхода на гориво. И предложи по-рискована маневра: ускорение с двоични черни дупки. Ще мине една минута, за да изгорите гориво, за да преминете критичната орбита от една черна дупка в друга.
След като направи няколко оборота около черните дупки, устройството ще набере скорост, близка до светлината. Остава само да се насочите добре и да активирате ракетната тяга, за да начертаете курс за звездите.
Малко вероятно? Да. Невероятно? Определено. Торн подчертава, че има много проблеми с такава идея, например точни изчисления на траектории и време, които няма да позволят изпращането на апарата директно до най-близката планета, звезда или друго тяло. Има и въпроси относно връщането у дома, но ако решите за подобна маневра, определено не планирате да се връщате.
Прецедент за подобна идея вече е формиран. През 2000 г. астрономите откриха 13 свръхнови, летящи през галактиката с невероятна скорост от 9 милиона километра в час. Учени от Университета на Илинойс в Урбана-Шампан са установили, че тези странни звезди са били изхвърлени от галактиката чрез двойка черни дупки, които в крайна сметка са били заключени в двойка в процеса на унищожаване и сливане на две отделни галактики.
Starseed Launcher
Когато става въпрос за пускане дори на самовъзпроизвеждащи се сонди, има проблем с разхода на гориво.
Това не спира хората да търсят нови идеи как да стартират сонди на междузвездни разстояния. Този процес би изисквал мегатони енергия, ако използвахме технологията, която имаме днес.
Форест Бишъп от Института за атомно инженерство заяви, че е създал метод за пускане на междузвездни сонди, който ще изисква количество енергия, приблизително еквивалентно на това на акумулатор на автомобил.
Теоретичният Starseed Launcher ще бъде с дължина около 1000 километра и ще се състои предимно от тел и тел. Въпреки дължината си, всичко това може да се побере в един товарен кораб и да бъде заредено с 10-волтова батерия.
Част от плана включва изстрелване на сонди, които са малко по-големи от микрограм по маса и съдържат само основната информация, необходима за по-нататъшното изграждане на сондите в космоса. Милиарди такива сонди могат да бъдат пуснати в серия от изстрелвания.
Основната точка на плана е, че саморепликиращите се сонди ще могат да се обединят помежду си след старта. Самият стартер ще бъде оборудван със свръхпроводящи бобини с магнитна левитация, които създават обратна сила, която осигурява тяга.
Бишоп казва, че някои подробности на плана се нуждаят от работа, като противодействие на междузвездното излъчване и отломки с помощта на сонди, но като цяло строителството може да започне.
Специални растения за космически живот
След като стигнем някъде, се нуждаем от начини за отглеждане на храна и регенериране на кислород. Физикът Фрийман Дайсън излезе с няколко интересни идеи как може да се направи това.
През 1972 г. Дайсън изнася известната си лекция в Birkbeck College, London. В същото време той предположи, че с помощта на някои генетични манипулации ще бъде възможно да се създадат дървета, които не само могат да растат, но и да процъфтяват върху негостоприемна повърхност, например комети.
Препрограмирайте дървото така, че да отразява ултравиолетовата светлина и да запазва водата по-ефективно, а дървото не само ще се вкорени и расте, но ще нарасне до размер, немислим от земните стандарти. В интервю Дайсън предположи, че в бъдеще могат да се появят черни дървета, както в Космоса, така и на Земята.
Дърветата на основата на силиций биха били по-ефикасни, а ефективността е ключът към дългосрочното оцеляване. Дайсън подчертава, че този процес няма да е минутка - може би след двеста години най-накрая ще разберем как да накараме дърветата да растат в пространството.
Идеята на Дайсън не е чак толкова глупава. Институтът за напреднали концепции на НАСА е цял отдел, посветен на решаването на проблемите на бъдещето, включително задачата за отглеждане на стабилни растения на повърхността на Марс. Дори оранжерийните растения на Марс ще растат при екстремни условия и учените разглеждат варианти, за да сравнят растенията с екстремофили, мънички микроскопични организми, които оцеляват в някои от най-бруталните условия на Земята.
От алпийски домати, които имат вградена устойчивост на ултравиолетова светлина, до бактерии, които оцеляват в най-студените, най-горещите и най-дълбоките кътчета на земното кълбо, можем един ден да съберем марсианска градина. Остава само да разберете как да сглобите всички тези тухли.
Използване на местните ресурси
Животът извън земята може да е новомодна тенденция на Земята, но когато става дума за месечни мисии в космоса, става необходимо. В момента НАСА изследва, наред с други неща, използването на местни ресурси (ISRU).
В космическия кораб няма много място и изграждането на системи за използване на материали, открити в космоса и на други планети, ще е необходимо за всяка дългосрочна колонизация или пътуване, особено когато дестинацията стане място, където ще бъде много трудно да се снабдяват с доставки, гориво, храна. и т.н.
Първите опити за демонстриране на възможностите за използване на местни ресурси са направени по склоновете на хавайските вулкани и по време на полярни мисии. Списъкът със задачи включва елементи като извличане на горивни компоненти от пепел и други естествено достъпни терени.
През август 2014 г. НАСА направи мощно съобщение, като разкри нови играчки, които ще пътуват до Марс със следващия роувър, който ще стартира през 2020 година. Сред инструментите в арсенала на новия роувър е MOXIE, експеримент за локално използване на ресурсите под формата на марсиански кислород.
MOXIE ще вземе атмосферата за дишане на Марс (96% въглероден диоксид) и ще я раздели на кислород и въглероден оксид. Устройството ще може да произвежда 22 грама кислород за всеки час работа.
НАСА също така се надява MOXIE да успее да демонстрира нещо друго - постоянна работа, без да нарушава производителността или ефективността. MOXIE може не само да бъде важна стъпка към дългосрочни извънземни мисии, но и да проправи пътя на много потенциални конвертори на вредни газове в полезни.
2suit
Възпроизвеждането в космоса може да стане проблематично на много различни нива, особено в микрогравитационна среда. През 2009 г. японските експерименти върху миши ембриони показаха, че дори когато оплождането се извършва под нулева гравитация, ембрионите, които се развиват извън обичайната гравитация на Земята (или нейния еквивалент), не се развиват нормално.
Проблеми възникват, когато клетките трябва да се разделят и извършват специални действия. Това не означава, че оплождането не се случва: ембриони от мишки, заченати в космоса и вградени в земни женски мишки, успешно се отглеждат и се раждат без проблеми.
То повдига и друг въпрос: как точно работи производството на деца в микрогравитацията? Законите на физиката, особено фактът, че всяко действие има равна и противоположна реакция, прави неговата механика малко смешна. Вана Бонта, писателка, актриса и изобретател, реши да се заеме сериозно с този въпрос.
И тя създаде 2 костюма: костюм, в който двама души могат да намерят убежище и да започнат да произвеждат деца. Дори го провериха. През 2008 г. 2suit е тестван на т. Нар. Vomit Comet (самолет, който прави резки завои и създава минутни условия с нулева гравитация).
Докато Бонта предполага, че медовите месеци в Космоса биха могли да бъдат реализирани чрез нейното изобретение, костюмът има и по-практични приложения, като поддържане на телесна топлина при спешни случаи.
Проект Longshot
Проектът Longshot е разработен съвместно от екип на Военноморската академия на САЩ и НАСА в края на 80-те години. Крайната цел на плана беше да стартира нещо в началото на XXI век, а именно безпилотна сонда, която ще пътува до Алфа Кентавър.
Щеше да му отнеме 100 години, за да достигне целта си. Но преди да излезе на живо, ще са му необходими някои ключови компоненти, които също ще трябва да бъдат разработени.
В допълнение към комуникационните лазери, издръжливите реактори за ядрено делене и инерционния лазерен ракетен двигател, имаше и други елементи.
Сондата трябваше да придобие независимо мислене и функция, тъй като би било почти невъзможно да се комуникира на междузвездни разстояния достатъчно бързо, за да може информацията да остане актуална, след като стигне до местоназначението. Той също трябваше да бъде невероятно издръжлив, тъй като сондата ще достигне местоназначението си след 100 години.
Longshot щеше да бъде изпратен в Алфа Кентавър с различни задачи. По принцип той трябваше да събира астрономически данни, които биха позволили точни изчисления на разстоянията до милиарди, ако не и трилиони, други звезди. Но ако ядреният реактор, който захранва апарата, изтече, мисията също ще спре. Longshot беше амбициозен план, който никога не слизаше от земята.
Но това не означава, че идеята е умряла в пъпката. През 2013 г. проектът Longshot II буквално свали земята под формата на студентския проект Icarus Interstellar. Десетилетия технологичен напредък са минали след въвеждането на оригиналната програма Longshot, те могат да бъдат приложени към новата версия, а програмата като цяло е получила основен ремонт. Разходите за гориво бяха преразгледани, мисията беше съкратена наполовина и целият дизайн на Longshot беше ревизиран от главата до петите.
Окончателният проект ще бъде интересен показател за това как се променя неразрешим проблем с добавянето на нови технологии и информация. Законите на физиката остават същите, но 25 години по-късно Longshot има възможността да намери втори вятър и да ни покаже какъв трябва да бъде бъдещото междузвездно пътуване.