Nyní se zdá, že mezihvězdné cestování a kolonizace jsou vysoce nepravděpodobné. Základní fyzikální zákony tomu jednoduše zabraňují a mnoho lidí o tom ani neuvažuje jako nemožné.
Jiní hledají způsoby, jak porušit fyzikální zákony (nebo alespoň najít řešení), které nám umožní cestovat do vzdálených hvězd a prozkoumat odvážné nové světy.
Alcubierre Warp Drive
Cokoliv nazvané "warp drive" odkazuje spíše na Star Trek než na NASA. Myšlenka Alcubierreovy warpové jednotky spočívá v tom, že by to mohlo být možné řešení (nebo alespoň začátek hledání) překonat omezení vesmíru, která ukládá cestování rychleji než rychlost světla.
Základy této myšlenky jsou velmi jednoduché a NASA používá k jejich vysvětlení příklad na běžícím pásu. Ačkoli se člověk může pohybovat konečnou rychlostí na běžícím pásu, kombinovaná rychlost osoby a běžícího pásu znamená, že konec bude blíž, než by byl, kdyby cestoval po běžném běžícím pásu.
Běžecký pás je jen warp pohon pohybující se v časoprostoru v nějaké expanzní bublině. Před warpovou jednotkou je časoprostor komprimován. Rozšiřuje se za ním. Teoreticky to umožňuje motoru pohybovat cestující rychleji než rychlost světla.
Propagační video:
Předpokládá se, že jeden z klíčových principů spojených s rozšířením časoprostoru umožnil vesmíru rychle expandovat právě okamžiky po Velkém třesku. Teoreticky by tato myšlenka měla být proveditelná.
Těžší bude vytvoření samotné osnovní jednotky, která bude vyžadovat obrovský pytel negativní energie kolem plavidla. Není jasné, zda je to v zásadě možné. Nikdo neví. Kromě toho manipulace s časoprostorem vede k ještě složitějším otázkám týkajícím se cestování v čase, krmení zařízení zápornou energií a způsobu jeho zapnutí a vypnutí.
Hlavní myšlenka přišla od fyzika Miguela Alcubierra, který také vysvětlil možnosti warpové jednotky jako pohybující se podél vln časoprostoru místo toho, aby se vydal nejdelší cestou. Technicky tato myšlenka neporušuje zákony cestování rychleji než rychlost světla a dokonce i její matematické zdůvodnění hovoří ve prospěch její možné implementace.
Mezihvězdný internet
Je to hrozné, když na internetu není žádný internet a do smartphonu nelze načíst Mapy Google. Během mezihvězdného cestování bude bez něj ještě horší. Vstup do vesmíru je pouze prvním krokem, vědci již začínají přemýšlet o tom, co dělat, když naše sondy s posádkou a bez posádky musí posílat zprávy zpět na Zemi.
V roce 2008 provedla NASA první úspěšné testy mezihvězdné verze internetu. Projekt byl zahájen v roce 1998 jako součást partnerství mezi Jet Propulsion Laboratory (JPL) a Google společností NASA. O deset let později partneři získali systém „Disruption-Tolerant Networking (DTN)“, který umožňuje odesílání obrázků do kosmické lodi vzdálené 30 milionů kilometrů.
Technologie musí být schopna zvládnout dlouhá zpoždění a přerušení přenosu, aby mohla pokračovat v přenosu, i když je signál přerušen na 20 minut. Může procházet skrz, mezi nebo skrz všechno od slunečních erupcí a slunečních bouří po otravné planety, které se mohou dostat do cesty přenosu dat bez ztráty informací.
Podle Vint Cerfa, jednoho ze zakladatelů našeho pozemního internetu a průkopníka mezihvězdného internetu, systém DTN překonává všechny problémy, které trápí tradiční protokol TCIP / IP, když potřebuje pracovat na velké vzdálenosti, v kosmickém měřítku. S TCIP / IP bude vyhledávání Google na Marsu trvat tak dlouho, aby se výsledky během zpracování žádosti změnily a výstup bude částečně ztracen. S DTN inženýři přidali něco zcela nového - schopnost přiřadit různá doménová jména různým planetám a vybrat si, na které planetě chcete prohledávat internet.
A co cestování s planetami, které ještě neznáme? Vědecký Američan navrhuje, že existuje způsob, i když velmi drahý a časově náročný, jak přivést internet na Alpha Centauri. Zahájením řady samoreprodukujících se von Neumannových sond lze vytvořit dlouhou řadu reléových stanic, které mohou posílat informace podél mezihvězdného řetězce.
Signál zrozený v našem systému prochází sondami a dosáhne Alpha Centauri a naopak. Je pravda, že to bude vyžadovat spoustu sond, jejichž konstrukce a spuštění bude trvat miliardy.
A obecně, vzhledem k tomu, že nejvzdálenější sonda bude muset pokrýt svou cestu po tisíce let, lze předpokládat, že během této doby se nejen technologie změní, ale také celkové náklady na akci. Nespěcháme.
Embryonální kolonizace vesmíru
Jedním z největších problémů s mezihvězdným cestování - a kolonizací obecně - je množství času, které potřebujete, abyste se dostali kamkoli, dokonce i s nějakým osnovním pohybem na rukávu.
Samotný úkol dopravit skupinu osadníků na místo určení způsobuje mnoho problémů, takže se rodí návrhy, aby neposlala skupinu kolonistů s posádkou s plnou posádkou, ale spíše loď plnou embryí - semena budoucnosti lidstva.
Jakmile loď dosáhne požadované vzdálenosti k cíli, zmrazená embrya začnou růst. Potom nechávají děti, které vyrůstají na lodi, a když konečně dorazí na místo určení, mají všechny schopnosti si představit novou civilizaci.
To vše samozřejmě vyvolává obrovskou hromadu otázek, jako je kdo a jak bude provádět pěstování embryí. Roboti by mohli vychovávat lidi, ale jaký druh lidí roboti vychovají? Budou roboti schopni pochopit, co dítě potřebuje k růstu a rozmachu? Budou schopni pochopit tresty a odměny, lidské emoce?
Každopádně je třeba vidět, jak udržet zmrazená embrya neporušená po stovky let a jak je pěstovat v umělém prostředí.
Jedním z navrhovaných řešení, které by mohlo vyřešit problémy robotické chůvy, by mohla být kombinace lodi s embryi a lodi se zavěšenou animací, ve které dospělí spí, připraveni se probudit, když musí vychovávat děti.
Řada let výchovy dětí spolu s návratem do režimu spánku by teoreticky mohla vést ke stabilní populaci. Pečlivě vytvořená šarže embryí může poskytnout genetickou rozmanitost, která udrží populaci více či méně stabilní, jakmile se vytvoří kolonie.
Dodatečná šarže může být také zahrnuta do lodi s embryi, která v budoucnu dále diverzifikují genetický fond.
Von Neumannovy sondy
Všechno, co stavíme a posíláme do vesmíru, nevyhnutelně čelí vlastním problémům a zdá se naprosto nemožný úkol udělat něco, co urazí miliony kilometrů a nespálí, nerozpadne se ani nezmizí. Řešení tohoto problému však mohlo být nalezeno před desítkami let.
Ve čtyřicátých letech minulého století navrhl fyzik John von Neumann mechanickou technologii, která by byla reprodukována, a ačkoli jeho myšlenka neměla nic společného s mezihvězdným cestováním, k tomu nevyhnutelně došlo.
Výsledkem bylo, že von Neumannovy sondy mohly být teoreticky použity k prozkoumání rozsáhlých mezihvězdných území. Podle některých vědců je myšlenka, že to vše se nám dostalo jako první, nejen pompézní, ale také nepravděpodobná.
Vědci z University of Edinburgh publikovali referát v International Journal of Astrobiology, ve kterém zkoumali nejen možnost vytvoření takové technologie pro své vlastní potřeby, ale také pravděpodobnost, že ji někdo již udělal. Na základě předchozích výpočtů, které ukázaly, jak daleko může přístroj za použití různých způsobů pohybu, vědci studovali, jak by se tato rovnice změnila, kdyby se použila na samoreprodukující se vozidla a sondy.
Výpočty vědců byly sestaveny na základě samoreprodukujících se sond, které by mohly použít zbytky a další vesmírné materiály k sestavení juniorských sond. Rodičovské a dětské sondy by se množily tak rychle, že pokryly celou galaxii za pouhých 10 milionů let - za předpokladu, že by se pohybovaly rychlostí světla o 10%.
To by však znamenalo, že by nás některé takové sondy měly v určitém okamžiku navštívit. Protože jsme je ještě neviděli, můžeme najít vhodné vysvětlení: buď nejsme dostatečně technologicky pokročilí, abychom věděli, kam hledat, nebo jsme opravdu sami v galaxii.
Prak s černou dírou
Myšlenka použití gravitace planety nebo měsíce ke střelbě jako prak byla vzata do služby v naší sluneční soustavě více než jednou nebo dvakrát, nejprve Voyager 2, který dostal další tlak nejprve od Saturn, a pak od Uranu na cestě ze systému …
Myšlenka zahrnuje manévrování s lodí, což jí umožní zvýšit (nebo snížit) jeho rychlost při pohybu gravitačním polem planety. Spisovatelé sci-fi jsou z této myšlenky obzvláště rádi.
Spisovatel Kip Thorne předložil nápad: takový manévr by mohl zařízení pomoci vyřešit jeden z největších problémů mezihvězdného cestování - spotřeba paliva. A navrhl riskantnější manévr: zrychlení s binárními černými dírami. Spalování paliva bude trvat minutu, než projde kritickou oběžnou dráhu z jedné černé díry do druhé.
Po několika otáčkách kolem černých děr bude zařízení nabírat rychlost blízko světla. Zbývá pouze zaměřit se a aktivovat raketový útok, aby se zmapoval směr hvězd.
Nepravděpodobné? Ano. Úžasný? Rozhodně. Thorne zdůrazňuje, že s takovou myšlenkou existuje mnoho problémů, například přesné výpočty trajektorií a času, které neumožní poslat přístroj přímo na nejbližší planetu, hvězdu nebo jiné tělo. Existují také otázky týkající se návratu domů, ale pokud se rozhodnete pro takový manévr, určitě nemáte v plánu se vrátit.
Precedens pro takovou myšlenku již byl vytvořen. V roce 2000 astronomové objevili 13 supernov létajících galaxií neuvěřitelnou rychlostí 9 milionů kilometrů za hodinu. Vědci z University of Illinois v Urbana-Champagne zjistili, že tyto nevyzpytatelné hvězdy byly z galaxie vypuštěny párem černých děr, které skončily v páru v procesu destrukce a sloučení dvou samostatných galaxií.
Spouštěč Starseed
Pokud jde o spuštění i samoreprodukujících se sond, je problém se spotřebou paliva.
To nezabrání lidem hledat nové nápady, jak spustit sondy v mezihvězdných vzdálenostech. Tento proces by vyžadoval megatony energie, kdybychom používali technologii, kterou máme dnes.
Forrest Bishop z Ústavu pro atomové inženýrství řekl, že vytvořil metodu pro spouštění mezihvězdných sond, která by vyžadovala množství energie zhruba ekvivalentní s energií z automobilové baterie.
Teoretický odpalovač hvězd bude mít zhruba 1 000 kilometrů a bude sestávat hlavně z drátu a drátu. Navzdory své délce se celá ta věc mohla hodit do jedné nákladní lodi a nabít ji 10 V baterií.
Součástí plánu je vypouštění sond, které jsou o něco větší než mikrogram hmotnosti a obsahují pouze základní informace nezbytné pro další konstrukci sond v prostoru. Miliardy takových sond mohou být vypuštěny v sérii startů.
Hlavním bodem plánu je to, že samoreprodukující se sondy budou po spuštění schopny se spojit. Samotná nosná raketa bude vybavena supravodivými magnetickými levitačními cívkami, které vytvářejí reverzní sílu, která zajišťuje tah.
Bishop říká, že některé podrobnosti plánu vyžadují práci, jako je například boj proti mezihvězdnému záření a úlomky sondami, ale obecně lze začít s konstrukcí.
Speciální rostliny pro kosmický život
Jakmile se někam dostaneme, potřebujeme způsoby, jak pěstovat jídlo a regenerovat kyslík. Fyzik Freeman Dyson přišel s několika zajímavými nápady, jak toho lze dosáhnout.
V roce 1972 přednesl Dyson svou slavnou přednášku na Birkbeck College v Londýně. Současně navrhl, že pomocí nějaké genetické manipulace by bylo možné vytvořit stromy, které mohou nejen růst, ale také prospívat na nehostinném povrchu, například kometách.
Přeprogramujte strom tak, aby odrážel ultrafialové světlo a účinněji šetřil vodu. Strom nejenže zakoření a poroste, ale poroste i do velikostí nemyslitelných podle zemských standardů. V rozhovoru Dyson navrhl, že v budoucnu se mohou objevit černé stromy, a to jak ve vesmíru, tak na Zemi.
Stromy na bázi křemíku by byly účinnější a účinnost je klíčem k dlouhodobému přežití. Dyson zdůrazňuje, že tento proces nebude trvat minutu - snad za dvě stě let konečně přijdeme na to, jak stromy v prostoru růst.
Dysonova myšlenka není tak nesmyslná. Institut pro pokročilé koncepty NASA je oddělení zaměřené na řešení problémů budoucnosti, včetně pěstování stabilních rostlin na povrchu Marsu. Dokonce i skleníkové rostliny na Marsu porostou v extrémních podmínkách a vědci hledají možnosti, jak sladit rostliny s extrémofily, malými mikroskopickými organismy, které přežijí v některých nejbrutálnějších podmínkách na Zemi.
Od alpských rajčat, která mají vestavěnou odolnost vůči ultrafialovému světlu, až po bakterie, které přežívají v nejchladnějších, nejteplejších a nejhlubších koutech světa, můžeme jednoho dne spojit marťanskou zahradu. Zbývá jen zjistit, jak dát všechny tyto cihly dohromady.
Využití místních zdrojů
Život na zemi může být na Zemi novým trendem, ale pokud jde o měsíční mise ve vesmíru, je to nezbytné. NASA v současné době mimo jiné vyšetřuje využití místních zdrojů (ISRU).
Na kosmické lodi není mnoho prostoru a stavební systémy pro použití materiálů, které se nacházejí ve vesmíru a na jiných planetách, budou nezbytné pro jakoukoli dlouhodobou kolonizaci nebo cestování, zejména když se cíl stane místem, kde bude velmi obtížné získat zásoby, palivo, jídlo. atd.
První pokusy demonstrovat možnosti využití místních zdrojů byly provedeny na svazích havajských sopek a během polárních misí. Seznam úkolů zahrnuje položky, jako je těžba palivových složek z popela a jiného přirozeně přístupného terénu.
V srpnu 2014 vydala NASA silné oznámení odhalením nových hraček, které budou cestovat na Mars s dalším vozidlem, které bude zahájeno v roce 2020. Mezi nástroje v arzenálu nového roveru patří MOXIE, experiment na lokálním využití zdrojů ve formě marťanského kyslíku.
MOXIE zachytí Marsovu nepropustnou atmosféru (96% oxidu uhličitého) a rozdělí ji na kyslík a oxid uhelnatý. Zařízení bude schopno produkovat 22 gramů kyslíku pro každou hodinu provozu.
NASA také doufá, že MOXIE bude schopna předvést něco jiného - konzistentní výkon bez snížení produktivity nebo efektivity. MOXIE může být nejen důležitým krokem k dlouhodobým mimozemským misím, ale také připravit cestu pro mnoho potenciálních zpracovatelů škodlivých plynů na užitečné.
2suit
Reprodukce ve vesmíru se může stát problematickou na mnoha různých úrovních, zejména v mikrogravitačních prostředích. V roce 2009 japonské experimenty na myších embryích ukázaly, že i když k oplodnění dochází při nenulové gravitaci, embrya, která se vyvíjejí mimo obvyklou gravitaci Země (nebo její ekvivalent), se normálně nevyvíjejí.
Problémy vznikají, když se buňky musí dělit a provádět zvláštní akce. To neznamená, že k oplodnění nedochází: embrya myší, vytvořená ve vesmíru a implantovaná do pozemských samic myší, úspěšně rostla a narodila se bez problémů.
Vyvolává také další otázku: jak přesně funguje dětská produkce v mikrogravitaci? Zákony fyziky, zejména skutečnost, že každá akce má stejnou a opačnou reakci, činí její mechaniku trochu směšnou. Vanna Bonta, spisovatelka, herečka a vynálezkyně, se rozhodla tento problém brát vážně.
A vytvořila 2 obleky: oblek, ve kterém se mohou dva lidé uchýlit a začít vyrábět děti. Dokonce ho zkontrolovali. V roce 2008 byl 2suit testován na tzv. Vomit Comet (letoun, který provádí ostré zatáčky a vytváří nepatrné podmínky nulové gravitace).
Zatímco Bonta naznačuje, že líbánky ve vesmíru by mohly být uskutečněny jejím vynálezem, oblek má praktičtější využití, jako je udržování tělesného tepla v případě nouze.
Projekt Longshot
Projekt Longshot byl vyvinut na konci 80. let společně týmem Námořní akademie USA a NASA. Konečným cílem plánu bylo zahájit něco na přelomu 21. a 21. století, konkrétně bezpilotní sondu, která by cestovala do Alpha Centauri.
Dosažení cíle by mu trvalo 100 let. Než však bude spuštěn, bude potřebovat některé klíčové komponenty, které bude také třeba vyvinout.
Kromě komunikačních laserů, odolných jaderných štěpných reaktorů a inerciálního laserového fúzního raketového motoru existovaly i další prvky.
Sonda musela získat nezávislé myšlení a funkci, protože by bylo téměř nemožné komunikovat na mezihvězdných vzdálenostech dostatečně rychle, aby informace zůstaly relevantní, jakmile dorazí do cíle. Také to muselo být neuvěřitelně odolné, protože sonda by dosáhla svého cíle za 100 let.
Longshot měl být poslán do Alpha Centauri s různými úkoly. V podstatě musel sbírat astronomická data, která by umožňovala přesné výpočty vzdáleností k miliardám, ne-li bilionům, jiným hvězdám. Ale pokud dojde jaderný reaktor, který pohání přístroj, dojde k zastavení mise. Longshot byl ambiciózní plán, který se nikdy nedostal ze země.
To však neznamená, že nápad umřel v zárodku. V roce 2013 projekt Longshot II doslova odstartoval půdu ve formě studentského projektu Icarus Interstellar. Od zavedení původního programu Longshot uplynuly desetiletí technologických vylepšení, které lze aplikovat na novou verzi a program jako celek získal zásadní přepracování. Náklady na palivo byly revidovány, mise byla snížena na polovinu a celý design Longshot byl revidován od hlavy k patě.
Konečný návrh bude zajímavým ukazatelem toho, jak se mění nevyřešitelný problém s přidáním nových technologií a informací. Fyzikální zákony zůstávají stejné, ale o 25 let později má Longshot příležitost najít druhý vítr a ukázat nám, jaké by mělo být budoucí mezihvězdné cestování.