Відправка тихоходок до зірок
 |
| Фото: phys.org |
Вже не тільки в області наукової фантастики, на горизонті з’явилася можливість міжзоряних подорожей, що дратує. Хоча ми, можливо, не побачимо цього в нашому житті — принаймні, не будь-якої реальної версії вигаданої швидкості деформації, гіпердрайву та згортання простору, — ми ведемо ранні розмови про те, як життя може вирватися з-під прив’язки нашої Сонячної системи, використовуючи технології, які знаходиться в межах досяжності.
Про це пише Рhys.org.
Для професорів Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі Філіпа Любіна та Джоеля Ротмана це чудовий час жити. Народжені з покоління, яке побачило захоплюючі досягнення в освоєнні космосу , вони несуть нестримний оптимізм і творчу іскру ранньої космічної ери, коли люди вперше виявили, що можуть покинути Землю.
«Подорожі на Місяць Аполлона були однією з найвизначніших подій у моєму житті, і споглядання на них досі вражає мене», - сказав Ротман, видатний професор кафедри молекулярної, клітинної та біології розвитку, який сам себе визнав «космічним фанатом».
З тієї ключової епохи минуло всього 50 років, але знання людства про космос і технології його дослідження значно покращилися, і Ротман приєднався до експериментального космолога Любіна, щоб обміркувати, що знадобиться для живих істот, щоб відправитися в подорож по всьому світу. величезна відстань, що відділяє нас від нашого найближчого сусіда в галактиці. Результат їхньої співпраці був опублікований в журналі Acta Astronautica .
«Я думаю, що наша доля – продовжувати дослідження», – сказав Ротман. «Подивіться на історію людського роду. Ми досліджуємо на все менших і менших рівнях аж до субатомних рівнів, а також досліджуємо у все більших масштабах. Таке прагнення до безперервного дослідження лежить в основі того, ким ми є як вид».
Думайте великою, починайте з малого
Найбільшою проблемою для міжзоряних подорожей людського масштабу є величезна відстань між Землею та найближчими зірками. Місії «Вояджера» довели, що ми можемо передавати об’єкти на 12 мільярдів миль, які потрібні, щоб вийти з бульбашки, що оточує нашу Сонячну систему, геліосферу. Але зондам розміром з автомобіль, які рухалися зі швидкістю понад 35 000 миль на годину, знадобилося 40 років, щоб дістатися туди, і їх відстань від Землі становить лише крихітну частку від цієї до наступної зірки. Якби вони прямували до найближчої зірки, їм знадобилося б понад 80 000 років, щоб досягти її.
Цей виклик є головним фокусом роботи Любіна, в якій він переосмислює технологію, необхідну для досягнення наступної Сонячної системи в людських термінах. Традиційний бортовий хімічний двигун (він же ракетне паливо) не працює; він не може забезпечити достатньо енергії для переміщення корабля досить швидко, а його вага та поточні системи, необхідні для його приведення в рух, не життєздатні для релятивістських швидкостей, яких необхідно досягти. Потрібні нові технології двигуна — і ось тут на допомогу приходить спрямована UCSB програма енергетичних досліджень використання світла як «палива».
«Цього ніколи не робили, щоб штовхати макроскопічні об’єкти зі швидкістю, що наближається до швидкості світла», – сказав Любін, професор кафедри фізики. Меса насправді є таким величезним бар’єром, що виключає будь-які людські місії в осяжному майбутньому.
В результаті його команда звернулася до роботів і фотоніки. Невеликі зонди з бортовою апаратурою, які сприймають, збирають і передають дані назад на Землю, будуть рухатися до 20-30% швидкості світла самим світлом за допомогою лазерної решітці, розміщеної на Землі або, можливо, на Місяці. «Ми не виходимо з дому з цим», — пояснив Любін, що означає, що первинна силова система залишається «вдома», а космічні кораблі «вистрілюються» на релятивістських швидкостях. Основний рушійний лазер включається на короткий проміжок часу, а потім готується до запуску наступний зонд.
«Це, ймовірно, виглядало б як напівпровідникова пластина з краєм, щоб захистити її від радіаційного та пилового бомбардування, коли вона проходить крізь міжзоряне середовище», – сказав Любін. «Напевно, для початку це буде розміром з вашу руку». У міру розвитку програми космічний корабель стає більше з розширеними можливостями. Основну технологію також можна використовувати в модифікованому режимі, щоб рухати набагато більші космічні кораблі в нашій Сонячній системі на менших швидкостях, що потенційно дозволить здійснити місії людей на Марс всього за один місяць, включаючи зупинки. Це інший спосіб поширення життя, але в нашій Сонячній системі.
На цих релятивістських швидкостях — приблизно 100 мільйонів миль на годину — вафельні апарати досягнуть наступної сонячної системи, Проксими Центавра, приблизно за 20 років. Щоб досягти такого рівня технологій, знадобляться постійні інновації та вдосконалення як космічної пластини, так і фотоніки, де Любін бачить «експоненціальне зростання» у цій галузі. Основний проект з розробки дорожньої карти досягнення релятивістського польоту за допомогою спрямованої енергійного руху підтримується НАСА і приватними фондами, такими як програма Starlight і програма Breakthrough Initiatives як програма Starshot.
"Коли я дізнався, що маса цих кораблів може досягати рівня грама або більше, стало зрозуміло, що вони можуть вмістити живих тварин", - сказав Ротман, який зрозумів, що істоти, яких він вивчав десятиліттями, під назвою C. elegans, можуть будьте першими землянами, які подорожують між зірками. Ці інтенсивно досліджувані круглі хробаки можуть бути маленькими і простими, але це експериментально створені істоти, сказав Ротман.
«Дослідження цієї маленької тварини привели до того, що шість дослідників отримали Нобелівські премії», – зазначив він.
C. elegans вже є ветеранами космічних подорожей, оскільки об’єкт експериментів, проведених на Міжнародній космічній станції та на борту космічного шатла, навіть пережив трагічний розпад шатла «Колумбія». Серед їхніх особливих здібностей, якими вони поділяються з іншими потенційними міжзоряними мандрівниками, яких вивчає Ротман, тихоході(або, більш ніжно, водяних ведмедів) можна помістити в анімацію, в якій практично вся метаболічна функція припинена. Тисячі цих крихітних створінь можна було помістити на пластину, ввести в режим призупиненої анімації і летіти в такому стані, поки не досягне бажаного пункту призначення. Потім їх можна було розбудити в їх крихітному StarChip і точно відстежувати будь-які виявлені впливи міжзоряних подорожей на їх біологію, а спостереження передавалися на Землю за допомогою фотонного зв’язку.
«Ми можемо запитати, наскільки добре вони пам’ятають навчену поведінку, коли відлітають від свого харчового походження зі швидкістю, близькою до світла, і досліджувати свій метаболізм, фізіологію, неврологічну функцію, розмноження та старіння», – додав Ротман. «Більшість експериментів, які можна провести на цих тваринах у лабораторії, можна провести на борту StarChips, коли вони пролітають у космосі». Вплив таких довгих одіссей на біологію тварин може дозволити вченим екстраполювати на потенційний вплив на людей.
«Ми могли б почати думати про дизайн міжзоряних транспортерів, якими б вони не були, таким чином, щоб покращити проблеми, які виявляються у цих мініатюрних тварин», — сказав Ротман.
Звичайно, можливість відправити людей у міжзоряний простір чудово підходить для фільмів, але насправді це все ще далека мрія. До того часу, коли ми дійдемо до цього моменту, ми, можливо, створили більш підходящі форми життя або гібридні люди-машини, які є більш стійкими.
«Це програма поколінь», – сказав Любін. Вчені прийдешніх поколінь в ідеалі внесуть свій внесок у наші знання про міжзоряний простір і його проблеми, а також покращать дизайн корабля в міру вдосконалення технологій. Оскільки первинна силова система є легкою, базова технологія знаходиться на кривій експоненціального зростання, подібно до електроніки з «законом Мура», як-от розширення можливостей.
Захист планет і позаземне поширення
У найближчому майбутньому ми прив’язані до нашої Сонячної системи; люди тендітні та делікатні далеко від нашої рідно ї планети. Але це не зупинило Любіна, Ротмана, їх дослідницькі групи та їх різноманітних співробітників, серед яких фахівець з радіації та богослов із науковою освітою, розглянути як фізіологічні, так і етичні аспекти відправлення життя в космос — і, можливо, навіть поширення життя в космосі. простір.
«Існує етика планетарного захисту», — пояснив Любін, — у якій серйозно думається про можливість зараження, як з нашої планети на інших, так і навпаки. «Я думаю, що якби ви почали говорити про спрямоване поширення життя, яке іноді називають панспермією — ця ідея про те, що життя виникло звідусіль і опинився на землі кометами та іншим сміттям, чи навіть навмисно з іншої цивілізації — ідея, що ми Цілеспрямована розсилка життя викликає великі питання».
Поки що, стверджують автори, немає ризику прямого забруднення, оскільки зонди, що наближаються до будь-якої іншої планети, згорять в їхній атмосфері або знищуються при зіткненні з поверхнею. Оскільки вафельні апарати перебувають у подорожі в один бік, немає ризику, що будь-які позаземні мікроби повернуться на Землю.
Хоча теорія панспермії все ще знаходиться на межі, здається, що теорія панспермії привертає серйозну, хоча й обмежену увагу, враховуючи, як легко поширювати життя за правильних умов і відкриття кількох екзопланет та інших небесних тіл, які могли бути, або може бути підтримкою життя, яким ми його знаємо.
«Деякі люди розмірковували та публікували такі ідеї, як «чи всесвіт є лабораторним експериментом якоїсь розвинутої цивілізації», — сказав Любін. «Тож люди, безумовно, готові думати про розвинені цивілізації. Питання хороші, але відповіді кращі. Зараз ми просто розмірковуємо над цими питаннями, поки що не знайдемо відповідей».
• Собаки помічають, коли комп’ютерна анімація порушує закони фізики Ньютона
Ще одне питання, яке зараз розглядається в широкій спільноті космічних досліджень: яка етика відправляти людей на Марс та інші далекі місця, знаючи, що вони ніколи не повернуться додому? А як щодо відправки дрібних мікроорганізмів або людської ДНК? Ці екзистенційні запити так само старі, як і перші міграції людей та морські подорожі, відповіді на які, ймовірно, прийдуть, коли ми будемо готові здійснити ці подорожі.
«Я думаю, що ми не повинні і не будемо придушувати дослідницьке прагнення, яке притаманне нашій природі», — сказав Ротман.
Коментарі
Дописати коментар