"Planet ini adalah buaian fikiran, tetapi seseorang tidak dapat hidup di buaian selama-lamanya," tulis Konstantin Tsiolkovsky pada awal abad ke-20. Hari ini para saintis semakin memperkatakan tentang hakikat bahawa lambat laun orang harus meninggalkan Bumi dan mencari rumah baru.
Jangan tidur
Dalam buku fiksyen sains dan filem, kru kapal antara bintang biasanya terbenam dalam animasi yang digantung semasa penerbangan. Nyaman: jauh untuk mereka terbang seperti sekelip mata. Namun, jika anda mengukur keadaan ini menjadi kenyataan, ketidakkonsistenan akan timbul. Apa yang akan berlaku pada kapal angkasa selama bertahun-tahun penerbangan? Adakah ia dapat memperbaiki dan memulihkannya jika perlu, adakah sistem keselamatan dapat mempertimbangkan semua faktor risiko dan melewati halangan? Bagaimana jika teknologi yang memastikan anabiosis angkasawan gagal, seperti dalam filem "Penumpang" baru-baru ini, yang wataknya terbangun 90 tahun lebih awal daripada jadual? Berapa banyak data saintifik yang tidak akan dapat diterima oleh manusia sekiranya kita meninggalkan eksperimen penerbangan untuk tidur?
Mungkin soalan seperti itu membuat orang berfikir tentang cara mengatasi ruang tanpa batas tanpa tertidur. Anda boleh menggunakan "kaedah putaran": sebagai contoh, setiap tahun beberapa angkasawan bangun dan mengawal keadaan kapal angkasa. Setahun kemudian, mereka digantikan dengan yang berikut. Tetapi bagaimana jika pada saat ekspedisi dihantar, umat manusia belum menemukan cara untuk selamat menjalani animasi yang lama ditangguhkan? Bagaimanapun, setakat ini eksperimen ini hanya pada peringkat awal.
Filem dari filem Pandorum.
Hasil perbincangan tersebut adalah projek "kapal generasi". Ia adalah kapal untuk perjalanan antara bintang dengan kelajuan jauh lebih sedikit daripada kelajuan cahaya. Kapal seperti itu mesti terbang selama ribuan tahun. Selama ini, penjajah pertama akan menjadi tua dan mati, keturunan mereka akan menggantikan mereka. Senario ini akan berulang berulang kali sebelum ekspedisi tiba di tempat tujuannya.
Salah satu reka bentuk kapal generasi yang paling terkenal adalah berdasarkan Orion. "Meletup" (kapal nadi nuklear) ini dikembangkan di Amerika Syarikat pada pertengahan abad kedua puluh. Dia seharusnya bergerak kerana serangkaian muatan nuklear, diaktifkan pada jarak pendek di belakang kapal. Sebahagian daripada produk letupan melanda "ekor" kapal angkasa, di mana plat reflektor besar menyerap tenaga dan, menggunakan sistem penyerap kejutan, memindahkannya ke kapal angkasa. Skala projek Energy Limited Orion Starship sangat mengagumkan: diameter kapal adalah 20 kilometer. Menurut perhitungan pemaju, kapal ini dapat mencapai sistem bintang terdekat Alpha Centauri dalam 1330 tahun. Dimensi kapal cukup untuk menampung kapal generasi sebenar - sebenarnya, sebuah bandar angkasa kecil. Namun, NASA mengusahakan projek yang lebih murah, dan Orion tetap menjadi teori.
Video promosi:
Namun, jika keadaan berjalan dengan berbeza, mungkinkah kita mengirim penjajah pertama ke angkasa hari ini? Malangnya tidak. Konsep kapal angkasa generasi menyelesaikan banyak masalah teori perjalanan jarak jauh - dan menimbulkan sejumlah masalah baru. Kami akan mengetahui apa kesukaran yang dapat dihadapi oleh kapal generasi dan apa yang perlu anda pertimbangkan ketika pergi ke bintang-bintang yang jauh.
Energy Limited Orion Starship.
Kita terbang ke mana?
Penyokong penjajahan ruang dibahagikan kepada dua kumpulan: seseorang membuat projek untuk terraforming Mars, dan seseorang yakin bahawa mencari Bumi baru hanya dapat dijumpai di bintang lain. Penyelidik Exoplanet mengesahkan bahawa mungkin untuk mencari ruang angkasa yang sesuai untuk kehidupan di luar sistem suria, walaupun ini tidak mudah.
Untuk penempatan semula yang berjaya, adalah penting bahawa planet yang dijumpai menyerupai Bumi dalam pelbagai cara. Kita memerlukan suhu yang boleh diterima untuk kehidupan di bumi dan air dalam keadaan cair. Bintang di mana planet berputar harus bersikap "tenang" mungkin - suar yang kerap dan kuat menyebabkan lonjakan suhu yang tajam. Aliran zarah bermuatan dari bintang dapat merosakkan atmosfer planet, dan lama-kelamaan "meletupkan" hampir keseluruhan sampul gas. Mungkin dalam sistem suria ini berlaku dengan Mercury.
Kawasan ruang di sekitar bintang, di mana planet-planet dapat memiliki air cair, disebut zon yang dapat dihuni. Ini adalah sejenis zon "tengah" sistem planet. Planet-planet di dalamnya tidak terlalu jauh dari bintang, mereka menerima tenaga yang cukup sehingga air tidak membeku. Tetapi pada masa yang sama, mereka tidak boleh terlalu dekat dengan bintang - air boleh menguap. Dalam kesusasteraan berbahasa Inggeris, laman web ini disebut "Goldilocks Zone" untuk menghormati kisah seorang gadis yang jatuh ke rumah dengan tiga beruang. Walaupun haiwan itu tidak ada di rumah, dia memutuskan untuk tidur sedikit dan bergantian berbaring di tiga tempat tidur: satu terlalu keras, yang lain terlalu lembut, dan yang ketiga tepat.
Nampaknya kita juga dapat "menyusun" semua planet dalam sistem tertentu dan memilih yang sesuai. Sayangnya, tidak semua planet di zon yang dapat dihuni sesuai untuk kita: air cair mungkin ada di atasnya, tetapi semua keadaan lain di permukaan planet seperti itu mungkin tidak dapat ditanggung oleh penduduk bumi.
Pada musim panas 2016, ahli astrofizik di Observatorium Selatan Eropah mengumumkan penemuan eksoplanet terdekat dengan Bumi. Ia mengorbit Proxima Centauri, bintang terdekat dengan Sistem Suria, dan sekarang disebut Proxima Centauri b. Menurut saintis, ia terletak di zon bintang yang boleh dihuni dan mungkin mempunyai air cair. Tiada model iklim yang diketahui bertentangan dengan ini. Tetapi masih terlalu awal untuk memanggil Proxima Centauri sebagai rumah baru kami. Jauh lebih dekat dengan bintangnya daripada Bumi ke Matahari, dan kesan yang disebabkan oleh jarak ini tidak dapat diramalkan.
Eksoplanet yang berpotensi dihuni. Planet TRAPPIST-1 belum disenaraikan.
Penemuan baru dari awal tahun 2017 - tujuh eksoplanet berhampiran TRAPPIST-1 kerdil merah yang sejuk di buruj Aquarius. Semua planet mempunyai ukuran yang serupa dengan Bumi. Secara hipotetis, mungkin terdapat air cair di semua tujuh planet, tetapi kemungkinan besar terdapat di planet TRAPPIST-1e, f, dan g. Ahli astrofizik berspekulasi bahawa teleskop baru - seperti Teleskop Sangat Besar Eropah, yang mula dibina di Chile pada tahun 2014 - akan dapat menunjukkan dengan pasti sama ada planet-planet ini mempunyai air.
Perkara utama ialah walaupun exoplanet yang paling dekat dengan Bumi masih berada jauh dari kita. Jaraknya 4,24 tahun cahaya - untuk menempuh jalan ini, kapal angkasa yang ada, walaupun tanpa mengambil kira masa untuk pecutan dan perlambatan, akan memakan masa puluhan ribu tahun. Sebagai perbandingan, planet-planet di sekitar TRAPPIST-1 terletak kira-kira 40 tahun cahaya. Teknologi maju, tetapi jarak di ruang angkasa masih kelihatan tidak berkesudahan. Ini membuat kita berfikir berulang kali mengenai projek seperti kapal generasi.
Seperti inilah permukaan planet TRAPPIST-1f (ilustrasi NASA).
Mesin masa depan
Tetapi mungkin masih ada cara untuk menempuh jarak ini dengan lebih cepat? Keupayaan kapal angkasa yang ada jelas tidak cukup, tetapi perkembangan baru sedang berlangsung. Salah satu projek yang paling mengagumkan adalah solar (photonic) sail. Ia menggunakan tekanan cahaya pada permukaan cermin. Dalam sistem suria, layar boleh digerakkan oleh cahaya matahari, dan teknologi ini sudah ada. Pada tahun 2010, kapal angkasa IKAROS Jepun (kapal terbang layang-layang Interplanetary Accelerated by Radiation Of the Sun) memasuki angkasa lepas. Ia dilengkapi dengan layar persegi dengan sisi 14 meter, yang terdiri dari empat kelopak. Panel solar dipasang pada mereka. Tugas IKAROS adalah dengan berjaya membuka layar solar dan bergerak dengan bantuannya, dan peranti Jepun mengatasinya sepenuhnya. Walau bagaimanapun, tekanan cahaya matahari agak kecil,oleh itu, untuk melangkaui sistem kita, kita harus menggunakan sumber lain. Terdapat projek untuk overclocking peranti seperti itu menggunakan laser. Layar suria mempunyai kelebihan yang tidak dapat disangkal: ia tidak memerlukan bahan bakar dan dapat menjadi ringan dengan sendirinya. Walau bagaimanapun, umat manusia tidak mempunyai sumber yang mencukupi untuk melancarkan kapal layar antara bintang. Sistem laser berketepatan tinggi yang sangat kuat atau penyelesaian baru untuk masalah ini diperlukan. Sistem laser berketepatan tinggi yang sangat kuat atau penyelesaian baru untuk masalah ini diperlukan. Sistem laser berketepatan tinggi yang sangat kuat atau penyelesaian baru untuk masalah ini diperlukan.
Enjin menjanjikan lain yang sudah ada ialah mesin ionik. Cecair kerjanya adalah gas lengai terionisasi (argon, xenon) atau merkuri. Bahan yang diionisasi dipercepat dalam medan elektrostatik ke kelajuan yang sangat tinggi. Sistem pengekstrakan ion positif "menarik" mereka keluar dari bahan dan membuangnya ke ruang angkasa, memberikan pergerakan. Enjin ion digunakan di kapal angkasa Hayabusa (yang mengirimkan sampel tanah dari asokoid Itokawa ke Bumi pada tahun 2010) dan Dawn (dilancarkan pada tahun 2007 untuk menjelajah Vesta dan Ceres).
Enjin sedemikian mencapai impuls khusus yang tinggi dan penggunaan bahan bakar yang rendah. Kelemahan enjin ion moden adalah daya dorong yang sangat rendah, jadi kapal seperti itu tidak akan dapat dilancarkan dari Bumi, ia mesti dibina di luar planet ini.
Peralatan fajar (grafik komputer).
Konsep lain yang menarik adalah mesin ramjet antarbintang Bassard. Kapal yang dilengkapi dengan enjin sedemikian menangkap bahan medium antarbintang (termasuk hidrogen) menggunakan "corong" medan elektromagnetik yang kuat. Diameter corong hendaklah beribu-ribu, atau bahkan berpuluh-puluh ribu kilometer. Hidrogen yang dikumpulkan digunakan dalam enjin roket termonuklear kapal. Ini memastikan autonomi bahan bakar kapal.
Sayangnya, enjin ini juga mempunyai banyak batasan teknikal. Kelajuannya tidak begitu tinggi, kerana ketika menangkap setiap atom hidrogen, kapal kehilangan momentum tertentu, dan ini dapat dikompensasi dengan daya dorong hanya pada kecepatan yang relatif rendah. Untuk mengatasi batasan ini, perlu mencari cara untuk menggunakan sepenuhnya atom yang terperangkap.
Seperti inilah kapal yang dikuasakan oleh enjin Bassard (ilustrasi oleh Joe Bergeron).
Masyarakat di atas kapal
Berapa ramai orang yang boleh mengikuti ekspedisi antara bintang? Penilaian pakar berbeza dengan ketara. Ini berlaku walaupun sebilangan besar mereka optimis mengenai jangka masa penerbangan dalam ratusan, bukan ribuan tahun. Pada tahun 2002, ahli antropologi John Moore dari University of Florida mencadangkan bahawa populasi sekitar 160 di sebuah kampung kecil akan mencukupi untuk mewujudkan populasi yang stabil untuk penerbangan 200 tahun. Pada masa yang sama, "kejuruteraan sosial" yang kejam, seperti di dystopiia, tidak diperlukan, keluarga yang biasa kita kenal akan menjadi asas bagi koloni ruang angkasa. Masing-masing akan mempunyai sekitar selusin pasangan perkahwinan yang sesuai. Walaupun hari ini - dengan pilihan yang nampaknya tidak berkesudahan - kebanyakan orang tidak melebihi bilangan pasangan ini dari segi hubungan jangka panjang.
Namun, dalam populasi kecil seperti itu, terdapat bahaya penurunan kepelbagaian genetik. Ia boleh menurun secara beransur-ansur dan tidak dijangka - misalnya, sekiranya berlaku jangkitan berbahaya, ekspedisi akan menghadapi "kesan kemacetan", di mana populasi menurun secara mendadak dan kemudian beransur pulih. Kumpulan gen semakin lemah, dan ini tercermin pada keturunan mereka yang terselamat dalam bencana. Di kerajaan haiwan, kesan ini mempengaruhi kepelbagaian genetik cheetah - dipercayai bahawa pada satu masa hanya beberapa individu yang dapat bertahan hidup. Spesies itu hampir pupus, kini hanya sekitar 7.000 cheetah yang hidup di alam liar di seluruh dunia. Kerana pembiakan silang yang sangat lama, mereka tidak berbeza dalam menentang penyakit, dan di alam liar, kebanyakan anak tidak hidup hingga satu tahun.
Ancaman lain kepada penjajah adalah kesan pengasas. Ia berlaku apabila sebilangan kecil perwakilan spesies tertentu mendiami wilayah baru. Mereka tidak memelihara keseluruhan gen gen populasi asal, oleh itu, mereka juga mungkin menghadapi masalah penurunan secara beransur-ansur dalam kepelbagaian genetik.
Ahli antropologi Cameron Smith dari Portland State University mengira pada tahun 2013 bahawa memerlukan puluhan ribu orang untuk menangani ancaman ini dalam penerbangan selama 150 tahun. Menurutnya, populasi yang stabil memerlukan kira-kira 40,000 orang, di mana sekurang-kurangnya 23,500 adalah usia mengandung. Walau bagaimanapun, koloni boleh menjadi lebih kecil jika mempunyai bank embrio yang cukup besar.
Filem dari filem Pandorum.
Ruang di ruang bawah tanah, ruang di padang pasir
Sudah tentu, semua soalan penting ini akan kekal sebagai teori untuk jangka masa panjang. Teknologi masa kini tidak dapat menghantar seseorang ke bintang jiran, dan ini akan berada di luar kemampuan kita untuk masa yang lama. Tetapi penyelidikan, di masa depan, mampu mendekatkan ruang masa depan, termasuk kapal generasi, telah berlangsung selama beberapa dekad.
Salah satu jenis eksperimen yang paling terkenal adalah penciptaan ekosistem tertutup. Penumpang kapal generasi akan tinggal di dalamnya selama beribu-ribu tahun, jadi jajahan mesti benar-benar mandiri: tidak ada tempat untuk menunggu bantuan. Pengalaman ini akan berguna dalam pembangunan planet baru. Projek untuk membuat sistem tertutup bermula pada tahun 1970-an, tidak lama setelah pendaratan manusia di bulan.
Di USSR pada tahun 1968-1972 dibina "BIOS-3". Para saintis dari Krasnoyarsk Academgorodok telah membuat sebuah ruangan tertutup dengan ukuran 14 × 9 × 2.5 m dan isipadu kira-kira 315 m the di ruang bawah tanah Institut Biofizik, yang terdiri daripada empat ruang. "Kabin kru" dan peralatan hanya menempati salah satu dari mereka, di selebihnya ada kamera-fitotron untuk menanam tanaman dan penanam mikroalga. Varieti khas digunakan: contohnya, gandum kerdil yang dibiakkan khas dengan batang yang dipendekkan. 10 eksperimen dijalankan di BIOS-3, yang paling lama berlangsung selama 180 hari. Para peserta berjaya membuat sistem penggunaan gas dan air yang ditutup sepenuhnya. Mereka menyediakan makanan sebanyak 80%.
Pada awal tahun 1990-an, mungkin percubaan paling terkenal mengenai penciptaan sistem tertutup, "Biosphere-2", berlaku. Kompleks beberapa bangunan dan rumah hijau di kawasan seluas 1.5 hektar didirikan di Arizona. Beberapa kawasan alami dimodelkan di dalamnya: hutan tropis, savana, hutan bakau dan juga lautan. Kira-kira 3000 spesies tumbuhan dan haiwan tinggal di "Biosphere-2". Pasukan projek terdiri daripada lapan orang - sama lelaki dan wanita. Mereka menyokong pekerjaan teknologi peredaran air dan udara, terlibat dalam pertanian sara hidup dan melakukan berbagai eksperimen.
Biosfera Kompleks-2.
Tahap pertama eksperimen berlangsung selama dua tahun. Selama satu tahun, "penjajah" dapat membuat pengeluaran makanan: pada bulan-bulan pertama orang selalu lapar. Kemudian, mereka menyesuaikan diri dengan diet baru, dan banyak petunjuk kesihatan peserta bertambah baik sebagai hasil eksperimen tersebut, misalnya, penurunan tekanan darah. Masalah terbesar adalah penurunan kadar oksigen. Peserta projek Jane Poynter ingat: "Apabila anda kehilangan banyak oksigen - dan tahap kita telah menurun dengan ketara, ia turun dari 21% menjadi 14.2% - anda merasa teruk. Anda bangun terengah-engah kerana komposisi darah anda berubah. Dalam mimpi, anda berhenti bernafas, akhirnya anda menyedut dan bangun. Ini sangat menjengkelkan. Dan di luar, semua orang yakin bahawa kita akan mati."
Dipercayai bahawa tahap oksigen mula turun, kerana mikroorganisma "Biosfer-2" berlipat ganda lebih aktif daripada yang dijangkakan. Perkara yang sama berlaku dengan serangga. Dilarang memusnahkannya dengan bantuan racun perosak: ini boleh mengganggu keseimbangan biosfer buatan. Akibatnya, penyelenggara projek harus memalsukan data: oksigen yang hilang dipompa ke dalam sistem. Ketika ini diketahui, kritikan terhadap peserta eksperimen. Tetapi tahap oksigen terus menurun, walaupun dengan bekalan gas dari luar, dan tepat dua tahun selepas permulaan, fasa pertama projek ini ditamatkan. Secara keseluruhan, eksperimen ini didapati tidak berjaya. Tetapi jangan memperkecilkan kepentingan eksperimen tersebut. Pertama, mereka menunjukkan banyak kekurangan dalam pengiraan dan membantu membuat model yang lebih realistik. Kedua, projek-projek ini menyerupai:Ruang penjajahan memerlukan enjin yang lebih kuat. Untuk suatu hari sampai ke planet lain, umat manusia akan memerlukan pelbagai pengetahuan dan kemahiran.
Peserta dalam percubaan BIOS-3 dengan tanaman gandum yang dituai.
Rusuhan di kapal?
Banyak kesukaran menanti para peserta ekspedisi milenium. Beberapa masalah berkaitan dengan persekitaran: sebagai contoh, kesan merosakkan radiasi ruang. Ia boleh menyumbang kepada perkembangan barah, kerosakan pada sumsum tulang, dan gangguan pada sistem imun. Oleh itu, untuk pergi ke angkasa, anda perlu melindungi diri anda dengan betul. Sistem ramalan radiasi yang mengambil kira banyak parameter akan diperlukan. Tugas utama adalah menentukan tahap bahaya kepada kesihatan dan sentiasa menjaga keseimbangan. Penjajah pasti akan mengambil risiko, dan pereka kapal harus mencari cara untuk memasukkan elemen pelindung di kapal tanpa mengorbankan muatan.
Tidak kurang berbahaya adalah, yang anehnya, kesukaran moral dan etika. Orang yang benar-benar setia pada pekerjaan mereka, yang percaya akan keperluan untuk menaklukkan planet lain, akan masuk ke angkasa lepas. Tetapi adakah keturunan mereka dapat memelihara iman ini dan adakah mereka mahu? Bagaimana jika wakil generasi "perantaraan" suatu hari merasa terperangkap di penjara ruang berteknologi tinggi? Etika mesti mencari jawapan untuk soalan-soalan ini, jika tidak masalah tidak dapat dielakkan.
Filem dari filem Pandorum.
Akibatnya tidak dapat diramalkan: dari pesimisme dan sikap tidak peduli terhadap kru hingga konflik terbuka. Di ruang terkurung kapal, salah faham mengenai ayah dan anak-anak atau pertikaian ideologi akan menjadi bencana. Ini disahkan oleh sejarah "Biosfera-2" yang sama. Ketika menjadi jelas bahawa tahap oksigen jatuh secara tidak terkira, para eksperimen berpecah menjadi dua kumpulan. Ada yang mahu segera meninggalkan "Biosfera", yang lain - dengan segala cara menjadikan projek ini berakhir. Dikatakan bahawa konflik telah melambung sehingga banyak bekas peserta eksperimen masih tidak berbicara satu sama lain. Tetapi mereka hanya menghabiskan dua tahun dalam sistem tertutup!
Jadi, sementara umat manusia baru memulakan jalan menuju bintang. Lebih banyak penyelidikan akan diperlukan untuk membuat reka bentuk yang layak untuk koloni ruang mandiri dan kraf antara bintang yang boleh dipercayai.
Natalia Pelezneva
