Stjärnorna ovanför oss är så vackra att människor till och med byggde hela mytologier baserade på dem. De är verkligen spektakulära, och nu när vi har kommit till månen och snart kommer till Mars kommer vår naturliga lust att vara vägen till stjärnorna.
Denna resa har lagt grunden till otaliga science fiction och filmhistorier. Många tycker redan att det är enkelt att resa från stjärna till stjärna - du behöver bara trycka på avtryckaren, men inte allt är så enkelt. Flera viktiga frågor återstår att ta itu med.
Snabbare än ljuset
Många rymdresor inom science fiction är baserade på resor snabbare än ljusets hastighet. I verkligheten förhindrar fysik en sådan möjlighet. Och det finns ingen väg runt denna grundläggande begränsning. Till och med resa nära ljushastigheten står inför alla slags intressanta relativistiska problem relaterade till massa och energi. Vårt enda alternativ är att använda portaler - maskhål.
Ormhålet måste övervakas noggrant, vilket är utanför vår räckvidd för tillfället, och vi måste på något sätt skapa ett andra maskhål vid sin destination. Behovet av att skicka någon till andra änden för att skapa ett maskhål är inte det bästa skälet till den första interstellära resan. Dessutom kan fysiska effekter när man reser genom ett permanent eller tillfälligt maskhål kan leda till att materien förstörs. Du kan enkelt nå din destination i plasmaform.
Kampanjvideo:
Teleportation
Klassisk teleportering innebär närvaro av en person som aktiverar enheten och försvinner för att dyka upp igen på destinationen. Men i verkligheten fungerar teleportering mycket mer komplicerat än det som visas i filmerna. Även om vi medger möjligheten till en sådan princip, tänk på den: en person demonteras i atomer i en teleporteringsmaskin, fysiskt transporteras till en destination och återmonteras.
Montering ensam kräver otroliga maskiner vid destinationen, och elementära fysiska lagar kommer att förhindra oss från att manipulera materien med precision på ett så stort avstånd - ända fram till en annan stjärna. Sådan teleportering kommer att vara möjlig endast på de platser där vi redan har varit. Atomer är inte tillgängliga ännu, men det är fullt möjligt. Du behöver bara skicka atomer till en annan stjärna, och detta kan göras med ljusets hastighet - tydligt snabbare än att skicka en kropp, men det kommer fortfarande att ta år.
Ett annat alternativ är att samla in en exakt kopia av personen i andra änden och förstöra den föregående. Men det är troligt att det här alternativet inte passar någon.
Kolonifartyg
Om vi går snabbare än ljusets hastighet inte är möjliga kan vi bygga skepp av generationer. Ljus når den närmaste stjärnan på fyra år, men ett tungt föremål kommer att ta mycket längre tid. De flesta stjärnor tar minst hundratals år att flyga. På generationernas fartyg kan populationer föds och dör tills de många år senare når sin destination. Men dessa fartyg har ett antal problem.
Efterkommare kan helt enkelt glömma uppdragets ursprungliga syfte, eftersom det kommer att förvandlas till en legend i hundratals år. Ett intelligent datorsystem kan utbilda personer som är födda på ett fartyg för att undvika ett sådant misslyckande, men ändå är det mycket svårt att förutsäga vad som kommer att hända medan en generation ersätts av en annan generation. Om något händer med fartyget, kommer knappast en generation som har glömt de komplicerade teknikerna genom åren att kunna göra någonting.
Moderskepp
För att eliminera så mycket osäkerhet som möjligt i generationsfartyg kan äggfartyg användas. De kommer att bära frysta befruktade mänskliga ägg, som kommer att odlas och odlas med utarbetade maskiner, som kommer att fungera som deras mödrar, föräldrar och lärare. Ägg kan förvandlas till människor när de når en avlägsen stjärna eller planet, och datorer kommer att lära framtida erövare av rymden allt som finns att veta.
Att utforma sådana maskiner kanske inte är möjligt just nu, men i framtiden - varför inte? I alla fall, som en generation av fartyg, kan inte äggfartyget hjälpa en person som vill gå på jakt efter nya stjärnor. Jordbrukare kanske inte gillar sitt uppdrag, eller de kan till och med föds utan en törst efter resor.
Livslängd
Ett alternativ till skeppet av generationer kan vara den genetiska modifieringen av människor som kan leva i hundratals eller tusentals år och resa under sina liv. Alla frågor om livet i rymden skulle lösas. Livslängd och odödlighet studeras noggrant av vetenskapen, men det största hinderet i dessa frågor är telomerer - ändarna på kromosomer som blir kortare varje gång dina celler delar sig.
Så småningom kommer telomerernas längd att ätas bort, och celler börjar skada sitt eget livskraftiga DNA när de delar sig. Detta innebär att DNA i sig innehåller antalet celldelningar som kan uppstå. Cellerna delar sig för att ersätta gamla eller skadade celler som ögonfransar eller hud eller delar av magen (du vet om hög surhet i magen).
Det verkar som om svaret är enkelt: du måste lagra längden på telomerer. Men faktum är att de enda vuxna cellerna som kan göra detta är cancerframkallande.
Hibernation
Eftersom livslängd och den nya generationen inte har blivit svaret på en viktig fråga, kan avbruten animering hjälpa till. I många filmer och böcker höll man sovande för att kunna transporteras över långa avstånd. I detta tillstånd åldras inte människor, eller de åldras mycket långsamt, det här är ett slags "sömnläge". Tyvärr är telomerer också ett problem här.
Våra kroppar innehåller alltid en liten mängd radioaktiva element. De avger små mängder strålning, vilket är ofarligt för oss, eftersom nya celler ständigt ersätter skadade. Om en person inte åldras under avbruten animering, krymper inte hans telomerer och cellerna delar sig inte. Alla radioaktiva element i detta tillstånd kommer att orsaka permanent skada på kroppen, vilket i slutändan kommer att leda till döden. Även långsam åldrande kommer inte att rädda dig från strålning under lång tid. Det är nödvändigt att cellerna delar sig med den vanliga hastigheten.
Rörelse
Även om de mänskliga problemen med att resa till andra stjärnor löses kvarstår rörelseproblem. Konventionella system involverar att bränna bränsle eller jetmassa, men att komma till en annan stjärna skulle ta otroliga mängder bränsle, vilket är extremt ineffektivt. Som en lösning kan du samla bränsle på vägen.
I utrymmet mellan stjärnorna finns det inga vanliga asteroider eller planeter att landa på och få bränsle. Lyckligtvis är rymden långt ifrån ett vakuum, det innehåller många spridda små atomer, mestadels väte. Om du rör dig med hög hastighet kan dessa atomer samlas in och användas som bränsle i reaktioner som fusion (om vi kommer till det, naturligtvis).
För att samla väte behöver du en kraftfull "scoop", enligt preliminära beräkningar, 2000 kvadratkilometer i området. Denna storlek kommer att öka fartygets motstånd betydligt och minska hastigheten till en konventionell raket. Ett sådant system skulle vara mycket ineffektivt och ohållbart. Men hon betraktades.
Skada
Den närmaste stjärnan för oss är Alpha Centauri. Det ligger fyra ljusår från jorden. Det skulle ta 72 miljoner år att nå den i en vanlig bil med 60 km / h. Även om vi antar att en sådan bil kommer att skapas kommer alla tänkbara perioder av förfall och normalt slitage att löpa ut under denna period, för att inte tala om den nästan noll sannolikheten för att komma fram efter så lång tid.
Du behöver hastighet, även om den begränsas av ljusets hastighet. På grund av de små atomerna som är utspridda i rymden kommer alla fartyg med hög hastighet att bombarderas med så kraft att de tränger igenom även det mest hållbara stål.
Det finns två alternativ: människor eller bilar kommer ständigt att plåstra hål och reparera skador, vilket innebär att du kommer att behöva en enorm mängd reparationsmaterial som du måste ha med dig, eller så kommer fartyget att vara tillverkat av elastiska material som kommer att reparera sig själv. Det är dessa material som nu utvecklas på rymdbyråer. Den dåliga nyheten är att forskare inte tror på möjligheten till sådant material.
Allvar
Vår kroppsstruktur är starkt beroende av tyngdkraften. När människor inte lever under villkoren för den vanliga jordens allvar, börjar deras organismer att drabbas. Efter några veckor eller månader blir benen spröda, musklerna blir svaga och de långsiktiga konsekvenserna är i allmänhet dödliga.
Människor kan bekämpa dessa effekter genom olika träning och kost, men efter några år eller decennier i rymden kommer människokroppen att skadas oåterkallelig. Även under relativt korta flygningar försämras synen fruktansvärt. Detta är exakt problemet som NASA vill lösa, förresten, innan man skickar människor till Mars.
I stället för att leva i tyngdkraft kan du skapa konstgjord tyngdkraft genom att rotera ett rymdobjekt. Tyvärr kommer detta att kräva en enorm mängd energi och bränsle, och själva rotationen kommer oundvikligen att orsaka illamående - på kort sikt. Vad som kommer att hända på lång sikt är fortfarande okänt, har inte studerats.
Mat, luft och vatten
Människor som bor på ett fartyg under en längre tid kommer att behöva ett livssystem. De kommer att behöva äta, dricka, andas, urinera, avrösta, tvätta och sova. Mycket av detta kan redan göras i rymden med aktuell teknik. Men på långa resor blir mängden vatten och mat för mycket att ta med dig.
Den smartaste lösningen skulle vara att ta ett självhushållande ekosystem ombord på fartyget. Växter producerar luft, äts framgångsrikt och konsumerar mänskligt avfall. Alla ekosystem är tillräckligt ineffektiva, men det kan förlänga livslängden innan du anländer till destinationen.
Fartygets utrustning skulle skadas allvarligt av gaserna som skulle cirkulera, men detta kunde lösas genom att skapa smarta material. Alger studeras noggrant eftersom de har en enorm potential för att upprätthålla ekosystem. Men de har också problem - om du äter alger i stora mängder kan du allvarligt förgifta dig själv. Och igen - genetisk modifiering kan lösa denna fråga också.
Det enda som återstår är att lösa de tidigare nio problemen.
