10 navrhovaných řešení problémů mezihvězdného cestování

Právě teď je mezihvězdné cestování a kolonizace docela nepravděpodobné. Základní zákony fyziky naznačují, že to prostě nelze udělat, a pro mnoho lidí to znamená, že to nikdy nebude hotové. Ti lidé nejsou zábavní. Jiní jsou více idealističtí, hledají způsoby, jak porušovat zákony fyziky (nebo alespoň najít mezeru), která nám umožní cestovat do vzdálených hvězd a prozkoumat úplně nové světy.

10 Alcubierre Warp Drive

Něco, co se říká "warp drive", může znít jako by bylo více doma Star Trek než v NASA. Nicméně, Alcubierre Warp Drive je myšlenka, že se vykopávají jako možné řešení (nebo alespoň začátek řešení) k překonání omezení vesmíru, pokud jde o pohyb rychleji než světlo.

Základy této myšlenky jsou velmi jednoduché a NASA používá příklad pohyblivého chodníku, aby to vysvětlil. Zatímco člověk může chodit tak rychle na pohyblivém chodníku, kombinovaná rychlost člověka a chodníku znamená, že se dostanou do konce rychleji než oni sami. Procházka je osnovní jízda, pohybující se vesmírem v jakési bublině expanze. Před osnovním pohonem se uzavírá prostorový čas. Za ním je rozšířena. To by mělo teoreticky umožnit pohonu pohybovat, co je v něm, rychleji než rychlost světla. Jeden z klíčových principů rozšíření vesmírného času již byl prozkoumán jako to, co umožnilo vesmíru tak rychle expandovat v okamžicích po Velkém třesku. Proto by teoreticky mělo být proveditelné.

Složitější je vytvoření samotného warpového pohonu, což NASA říká, že bude vyžadovat obrovskou kapsu negativní energie kolem plavidla. Nejsou si jisti, zda je to možné. (Jejich závěrečná odpověď na téma byla zřetelná, "nevím ... možná?") Kromě toho, manipulace s prostorem na čas vás přivádí k ještě obtížnějším otázkám ohledně cestování na čas, napájení negativní energetické bubliny a jak ji zapnout a vypnuto.

Myšlenka byla duchovním dědictvím fyziků Miguela Alcubierra, který také vysvětloval schopnosti warpových pohonů poněkud překonávat vlny ve vesmírném čase, než aby udělali dlouhou cestu. Technicky by nedošlo k porušení zákonů cestování rychleji než světlo a dokonce dokončil matematiku, aby tuto teorii podpořil.

9 Mezihvězdný internet

Je to dost špatné, když jste na Zemi ztraceni a nemůžete na Google Maps načíst smartphone. Mezihvězdné cestování by bylo horší a představovalo by všechny další problémy s komunikací. Vycházet tam je jen první krok a vědci se dívají na to, co se stane, když naši posádka a bezpilotní sonda potřebují způsob, jak získat zprávu zpět na Zemi.

V roce 2008 provedla NASA první úspěšné testy mezihvězdné verze internetu. Projekt byl zahájen v roce 1998 jako partnerství mezi laboratoří Jet Propulsion Laboratory (JPL) společnosti NASA a společností Google. O deset let později měli něco nazývaného systémem DTN (Disruption-Tolerant Networking), který jim umožnil odeslat snímky na kosmickou loď, která je vzdálena 20 milionů mil.

Technologie musí být schopna zvládnout dlouhé prodlevy a přerušení přenosu, takže může pokračovat v průchodu i v případě, že je signál přerušován až na 20 minut. To se může dostat skrz, kolem nebo kolem všeho, od slunečních světel a slunečních bouří až po otravné planety, které zabraňují přenosu, aniž by ztratily informace, které posílá.

Podle společnosti Vint Cerf, jednoho ze zakladatelů našeho Earthbound Internetu a průkopníka mezihvězdného, ​​systém DTN překonává všechny problémy, které má tradiční protokol TCIP / IP, když se zabývá vzdáleností spojených s meziplanetárním cestováním. S využitím protokolu TCIP / IP by vyhledávání na Marsu pravděpodobně trvalo tak dlouho, že by se výsledky změnily v okamžiku, kdy se vrátí zpět, a pravděpodobně by to byly jen chybné balíčky rozbitých informačních paketů. S DTN přidali něco divokého - schopnost přiřadit různá jména domén k různým planetám a zvolit, kterou planetu chcete směrovat na vaše internetové vyhledávání a návštěvnost.

Takže co jdeme za planetami, které jsme již obeznámeni? Scientific American naznačuje, že by mohla existovat cesta, i když je to nesmírně drahá a časově náročná cesta, vytvořit internet, který dosáhne až k Alfa Centauri. Spuštění série samočinně se replikujících von Neumannových sond (více o tom později) může být vytvořen dlouhý řetězec vysílacích stanic, které mohou posílat informace o tom, co by bylo v podstatě mezihvězdným řetězovým dopisem. Signál zdokonalený v našem systému by se odrazil mezi sondami a konečně zpět na Zemi nebo, v závislosti na směru, k Alfa Centauri. Přiznáváme, že to bude vyžadovat spoustu sond, z nichž každý stojí miliardy na vybudování a spuštění. Samozřejmě, vzhledem k tomu, že nejvíce vzdálená sonda nedosáhla svého cíle po tisíce let, měli bychom čas ušetřit peníze a pravděpodobně zlepšit technologii a snížit cenu.

8 Kolonizace vesmíru embryí

Jeden z velkých problémů s mezihvězdnou cestou a nakonec kolonizací je pouhý čas, který nás vynese, abychom se dostali kamkoliv, dokonce i s šikovnými hračkami, jako jsou navrhované warpové pohony. Jak dostat skupinu osadníků na místo určení představuje zcela nový soubor otázek a jeden z navržených plánů pro vytvoření vhodné skupiny osadníků je vyslat ne úplně posádkové lodě, ale spíše semenné lodě nesoucí embrya. Jakmile loď dosáhne vhodné vzdálenosti od místa určení, začnou se pěstovat zmrazené embrya. Nakonec se změní na děti, které jsou na lodi vztyčeny, a když konečně dorazí do cíle, jsou schopny usadit novou civilizaci.

To samozřejmě obsahuje celou řadu dalších otázek, které se k němu vztahují, jako například kdo nebo co bude dělat zvedání. Roboty by mohly být používány k výchově dětí, což představuje nějaké fascinující otázky o tom, co by lidé vypadali jako jedinci robotů. Mohou roboti pochopit, co dítě potřebuje růst a prospívat? Mohli by pochopit tresty, odměny a lidské emoce? Také celá myšlenka předpokládá, že zjistíme, jak zachovat nepoškozené zmrazené embrya po stovky let a jak je pěstovat v umělém prostředí. Ovšem se nám to podařilo se žraloky, takže bychom nemuseli být příliš daleko ve velkém plánu věcí.

Jedno navrhované řešení, které by obcházelo takzvaný problém robotské chůvy, bylo vytvořit kombinaci lodi se semenem a spící lodi, kde jsou dospělí drženi v jakési zavěšené animaci, probudit se, když potřebují, aby pomohli vychovat děti narodil se ze semenné lodi. Série dětských roků, která byla přerušena návratem do hibernace, by mohla teoreticky vést ke stabilnímu obyvatelstvu. Pečlivě sestavená dávka embryí by zajistila dostatečnou genetickou rozmanitost, aby obyvatelstvo mohlo pokračovat víceméně normálně po založení nové kolonie. Do semenné lodi by byla zahrnuta i další dávka embryí, která by byla následně použita k impregnaci první generace žen v kolonii a další diverzifikaci genofondu.

7 samospoušť

Všechno, co budeme postavit a vysílat do vesmíru, samozřejmě bude mít své problémy a dělat věci, které potřebují vydrží miliony kilometrů bez vyhoření nebo rozpadu, se zdá být docela nemožnou překážkou, ale odpověď mohla být po desetiletích před. Ve čtyřicátých letech minulého století navrhl fyzik John von Neumann mechanickou technologii, která by se mohla opakovat, a zatímco on nepoužil tento nápad na mezihvězdnou cestu, začali po něm lidé vypadat takto. Výsledné sondy von Neumanna by teoreticky mohly být použity k prozkoumání rozsáhlých, mezihvězdných území. Podle některých vědců je myšlenka, že jsme první, kdo myslíme na tento nápad, nejen z nás poměrně pompézní, ale je také velmi nepravděpodobné.

Výzkumníci z univerzity v Edinburghu zveřejnili poznatky v Mezinárodní žurnál astrobiologie, aniž bychom zkoumali, jak bychom tuto technologii rozvíjeli kvůli našemu vlastnímu průzkumu, ale spíše pravděpodobné, že to někdo jiný již udělal. Na základě předchozích výpočtů, které odhadly, jak daleko řemeslo by mohlo využívat různé druhy cestování, vědci zkoumali, jak by se tato rovnice změnila, kdyby byla použita pro self-replikační plavidlo a sondy.

Na základě výpočtů založili samočinně se replikující sondy, které by mohly využívat zbytky a další materiály ve vesmíru, aby vytvořily to, co nazývali dětské sondy. Tyto rodiče a dětské sondy se množí do dostatečně velkého počtu, aby dokázali pokrýt celou naši galaxii asi za 10 milionů let - a to by bylo, kdyby cestovali pouze asi 10 procent rychlostí světla. Na druhou stranu to znamená, že je neuvěřitelně pravděpodobné, že bychom v určitém okamžiku navštívili nějaké samoobslužné sondy. Vzhledem k tomu, že si nemyslíme, že máme, říkají, že existují pouze dvě vysvětlení: Nejsme technologicky dostatečně pokročilí, abychom věděli, na co se díváme, nebo jsme opravdu sami v galaxii.

6 Černá díra Slingshots

Myšlenka použití gravitace planety nebo měsíce na nějaký prach kolem ní byla používána víc než jednou v naší vlastní sluneční soustavě, nejvíce pozoruhodně Voyager 2, který získal extra tlak od prvního Saturnu a potom Uranus na cestě mimo Systém. Myšlenka zahrnuje manévrování řemesla, aby se zvýšilo (nebo snížilo) rychlost, když se pohybuje na gravitačním poli planety. Základní myšlenka byla také oblíbená ve filmech sci-fi.

Spisovatel Kip Thorne předložil myšlenku, že dělat něco podobného by mohlo pomoci řemeslům snížit jednu z velkých výzev, pokud jde o mezihvězdnou spotřebu pohonných hmot. Navrhl něco trochu riskantního, a to manévrování okolo souboru binárních černých děr. Pouze malé množství paliva by bylo skutečně zapotřebí k tomu, aby bylo možné obejít kritickou oběžnou dráhu z jedné černé díry do druhé. Když dotyčná plavidla vytvořila několik obvodů mezi dvěma černými dírami, její rychlost by se blížila rychlosti světla s minimální spotřebou paliva. Pak by to bylo jen záležitost správného zaměření a odpálení rakety v pravý okamžik, aby se vydal na kurz po hvězdách.

Je tento nápad nepravděpodobný? Absolutně. Je to trochu úžasné? Rozhodně. Thorne zdůrazňuje, že je s jeho nápadem spousta problémů, jako jsou přesné výpočty a načasování, které by byly potřebné, abyste se ujistili, že neskončíte létání rovnou přes jinou hvězdu, planetu nebo jiné nepohodlně umístěné mezihvězdné tělo. Existují také obavy, jako je zpomalení, zastavení a návrat domů, ale jsme si celkem jisti, že pokud jste ochotni to udělat, nemusíte být příliš znepokojeni tím, že se znovu vrátíte domů.

Tento precedens již byl stanoven. V roce 2000 se astronomové podívali na 13 supernov, které protékaly přes galaxii při 5 milionech mil za hodinu. University of Illinois v Urbana-Champaign vědci zjistili, že rozostřené hvězdy byly vyhozeny z jejich galaxie dvojicí černých děr zachycených v oběžné dráze kolem sebe po zničení a sloučení dvou oddělených galaxií.

5 Launcher s hvězdami

Pokud jde o spuštění samoobslužných sond, stále existuje problém se spotřebou paliva.To nezabránilo lidem, aby se snažili přicházet s novými nápady, jak spustit sondy na mezihvězdných vzdálenostech, proces, který by vyžadoval megatony energie s technologií, kterou máme dnes.

Forrestův biskup Ústavu atomového inženýrství tvrdil, že vytvořil metodu spouštění mezihvězdných sond, která vyžaduje pouze množství energie zhruba ekvivalentní tomu, co je v autobaterii. Teoretický spouštěč na hvězdicovém svahu by měl délku asi 600 kilometrů a sestává hlavně z drátu. Navzdory své délce by se celá věc vešla do zásobníku a mohla by být nabitá 10voltovou baterií.

Součástí plánu byly také spouštěcí sondy, které jsou jen o něco málo než mikrogramy, obsahující pouze nejzákladnější informace potřebné pro vytvoření dalších sond ve vesmíru. Skupiny až miliard z těchto sond mohly být spouštěny řadou odpalovačů. Biskup řekl, že jeho plán je snazší, protože se samočinně se replikující sondy mohou po startu spojit. Zatímco měl plány na to, aby samotný odpalovač byl poháněn supravodivými magnetickými levitacími cíli a vytvořil protichůdnou sílu, která poskytuje sílu, řekl, že ještě existují některé věci, které je třeba vyřešit dříve, než bude prakticky postaven, jako například sondy by způsobily nebezpečí jako je mezihvězdné záření a trosky.

4 Inženýrské závody k životu ve vesmíru

Jakmile se dostaneme tam, kam jedeme (nebo jakmile se dostaneme na cestu), musí existovat nějaká metoda pro pěstování potravin a regeneraci kyslíku. Fyzik Freeman Dyson má nějaké docela zajímavé nápady na to, jak přesně to můžeme udělat.

V roce 1972 Dyson přednesl svou poměrně nechvalně známou přednášku na londýnské Birkbeck College. Tam navrhl, že s nějakou genetickou manipulací by se mohly rozvíjet stromy, které by nejen mohly růst, ale i na povrchy jako nehostinné jako kometa. Reprogramujte strom tak, aby odrážel ultrafialové záření a aby byl účinnější při zadržování vody, a nejen že by se stromy kořenily a rostly, ale rostly na velikosti nepředstavitelné na Zemi. V jednom rozhovoru navrhl, aby v budoucnu mohly být černé stromy, a to jak ve vesmíru, tak na Zemi. Stromy a listy na bázi křemíku by byly mnohem efektivnější a účinnost je klíčem k dalšímu přežití. Dyson zdůraznila, že to určitě nebude jednodenní proces a pravděpodobně by se dostalo do následujících dvou století, než budeme mít technologii a znalosti k manipulaci s rostlinami takovým způsobem.

Jeho myšlenka nemusí být příliš daleko. Institut NASA pro pokročilé koncepty je celá divize věnovaná řešení budoucích problémů a jedna z věcí, na kterých pracují, je rostoucí rostliny vhodné pro krajinu Marsu. Dokonce i rostliny pěstované ve skleníku nebo v podobné budově na Marsu budou vystaveny extrémům a výzkumníci pracují s myšlenkou kombinovat rostliny s extremofilními, mikroskopickými organismy, které přežívají v nejtvrdších místech na Zemi. Z vysokohorských rostlin rajčat, které mají zabudovanou odolnost proti ultrafialovému světlu vůči bakteriím, které přežívají v nejchladnějších, nejteplejších a nejhlubších částech světa, bychom již mohli mít stavební kameny k vytvoření marťanských zahrad. Stačí, abychom zjistili, jak je dohromady.

3 Využití zdrojů v místě

Žít na zemi může být na světě bláznivou a trendovou novinkou, ale pokud jde o měsíční misi ve vesmíru, bude to nutností. NASA v současné době zkoumá to, co nazývají využívání zdrojů In-situ nebo ISRU. Existuje jen tolik místa na lodi a koneckonců zavedení systémů pro použití materiálů nacházejících se v prostoru i na jiných planetách bude nutností pro jakékoli dlouhodobé kolonizační plány nebo výlety, zvláště když tyto cesty znamenají cestu na místa, kde resupply misí prostě nejsou otázkou. Včasné pokusy o prokázání toho, jak by se využívaly zdroje na svazích havajských sopky a simulace polárních misí na Měsíci, zahrnující pokusy o získání věcí jako jsou palivové komponenty z popelu a jiného přirozeně se vyskytujícího terénu.

V srpnu 2014 NASA učinila obrovské oznámení, když zjistila, jaké nové hračky budou vybaveny příštím rostem Marsu, který by měl být uveden do provozu v roce 2020. Zahrnuje nový arzenál roveru MOXIE, experiment využívající zdroje kyslíku Mars Oxygen In-Situ. Stejně jako jeho název naznačuje, bude MOXIE schopen odnést škodlivou atmosféru Marsu (což je asi 96 procent oxidu uhličitého) a oddělit ho od kyslíku a oxidu uhelnatého. Bude schopen produkovat asi 22 gramů kyslíku každou hodinu, kdy běží. NASA rovněž doufá, že společnost MOXIE prokáže něco jiného - nepřetržitého provozu bez poklesu produktivity nebo efektivity. Navrhují, že MOXIE je nejen důležitým krokem k dlouhodobým mimozemským misím, ale také že je to první z mnoha potenciálních konvertorů, kteří by mohli jednat podobným způsobem jako izolovat různé plyny a další zdroje.

2 2suit

https://www.youtube.com/watch?v=dSUEOXEdHIw
Reprodukce ve vesmíru je problém na mnoha různých úrovních, zejména v prostředí bez umělé gravitace. V roce 2009 japonské experimenty na myších embryích ukázaly, že i když prostředí s nulovou gravitací neznemožňuje oplodnění, embrya, která se vyvíjí mimo přirozenou gravitační tažení Země (nebo nějaký ekvivalent), se nerozvíjí normálně. Když se buňky musí rozdělit a specializovat, jsou zde problémy. To ovšem neznamená, že to nemůže být provedeno, jelikož některé z vesmírných embryí byly nakonec úspěšně implantovány do samic myší a narodily se normálně.

To také přináší další otázku: Jak skutečné děťátko pracuje v prostředí s nulovou gravitací? Zákony fyziky, konkrétně skutečnost, že každá akce má stejnou a protichůdnou reakci, činí mechanika více než trochu skepticky. Nicméně spisovatelka, herečka a vynálezce Vanna Bonta se do ní začali zabývat.

Výsledkem je 2suit a je to přesně to, co si myslíte, že je to - prostorový oblek navržený tak, aby v něm byl zip s dvěma lidmi, aby se usnadnilo vytváření vesmírných dětí. Také to bylo testováno. V roce 2008 byla použita na příhodně (i když neromanticky) pojmenované Vomit Comet. Zatímco Bonta naznačuje, že líbánky ve vesmíru se díky svému vynálezu mohou stát skutečnou věcí, říká se také, že má jiné praktické aplikace, jako je uchování tělesného tepla v případě nouze.

1 Projekt Longshot

Projekt Longshot byl možná cynicky pojmenovaný plán sestavený týmem americké námořní akademie a NASA jako součást společného projektu koncem osmdesátých let. Plán měl konečný cíl spuštění někdy kolem přelomu 21. století a bylo by to bezpilotní sonda určená pro Alfa Centauri. K dosažení svého cíle by trvalo zhruba 100 let. Než to mohlo být dokonce spuštěno, existovaly některé hezké klíčové komponenty, které je třeba rozvíjet dříve, než by se někdy dostalo ze země.

Mezi komunikačními laseři, štěpným reaktorem s dlouhou životností a pohonem s jaderným mikroprocesorem bylo spousta potřebných informací. Sonda měla být navržena tak, aby myslela a fungovala nezávisle, protože bylo nemožné zaslat komunikaci přes mezihvězdné vzdálenosti tak rychle, že informace by byly stále relevantní, když byly přijaty. Všechno by muselo být neuvěřitelně trvanlivé, protože to bude sto let předtím, než dorazí na cíl.

Longshot bude cestovat do Alpha Centauri s několika různými cíli. Hlavně to bude shromažďování astronomických dat, které by umožnily přesný výpočet vzdáleností na miliardy, ne-li bilióny, jiných hvězd. Spusťte jadernou elektrárnu, dokud reakce a tudíž misie nezastaví, Longshot byl velmi ambiciózní plán, který se nikdy nedostal na zem.

To však neznamená, že myšlenka zcela zmizela. V roce 2013 byl Projekt Longshot II obrazně propuštěn v podobě projektu studentů Icarus Interstellar. Desítky let technologického pokroku, ke kterému došlo od původního programu Longshot, lze uplatnit na novou verzi a program bude kompletně přepracován. Mezi pokroky dosažené v programu bude snížit plánovaný letový čas na polovinu, přepočítáním nákladů na pohonné hmoty a podívat se na redesign Longshot shora dolů.

Závěrečný projekt bude zajímavým pohledem na to, jak se změna nepřekonatelného problému s přidáním nových technologií a nových informací. Zákony fyziky zůstávají stejné, ale o 25 let později má Longshot potenciál vypadat docela jinak a to je zajímavá představa o budoucnosti mezihvězdného cestování.