Der er ingen to måder ved det, universet er et ekstremt stort sted! Og takket være de begrænsninger, som Special Relativity har lagt os, kunne rejse til selv de nærmeste stjernesystemer tage tusinder. Som vi behandlede i en tidligere artikel, kunne den estimerede rejsetid til det nærmeste stjernesystem (Alpha Centauri) tage alt fra 19.000 til 81.000 år ved hjælp af konventionelle metoder.
Af denne grund har mange teoretikere anbefalet, at menneskeheden skulle gøre det
Undersøgelsen, som for nylig blev vist online, blev ledet af Dr. Frederic Marin fra Astronomiske Observatorium i Strasbourg og Dr. Camille Beluffi, en partikelfysiker med den videnskabelige opstart Casc4de. De blev sammen med Dr. Rhys Taylor fra det astronomiske institut for det tjekkiske videnskabsakademi og Dr. Loic Grau fra det konstruktionsmæssige firma Morphosense.
Deres undersøgelse er den seneste i en serie udført af Dr. Marin og Dr. Beluffi, der adresserer udfordringerne ved at sende et multinationalt rumfartøj til et andet stjernesystem. I en tidligere undersøgelse behandlede de, hvor stort en generation af skibets besætning ville være nødvendigt for at nå det til deres destination ved godt helbred.
De gjorde dette ved hjælp af specialfremstillet numerisk kodesoftware udviklet af Dr. Marin selv kendt som HERITAGE. I et tidligere interview med Dr. Marin beskrev han HERITAGE som "en stokastisk Monte Carlo-kode, der redegør for alle mulige resultater af rumsimuleringer ved at teste ethvert randomiseret scenarie for forplantning, liv og død."
Fra deres analyse bestemte de, at der ville være behov for mindst 98 personer for at udføre en multegenerationsopgave til et andet stjernesystem uden risiko for genetiske forstyrrelser og andre negative effekter forbundet med indgåelse af ægteskab. Til denne undersøgelse behandlede teamet det lige så vigtige spørgsmål om, hvordan man fodrer besætningen.
I betragtning af at tørrede fødevarelagre ikke ville være en levedygtig mulighed, da de ville forringes og forfalde i de århundreder, hvor skibet var i transit, skulle skibet og besætningen være udstyret til at dyrke deres egen mad. Dette rejser spørgsmålet, hvor meget plads der ville være behov for at producere nok afgrøder til at holde et stort besætning fodret?
Når det kommer til rumrejse, er rumfartøjets størrelse et stort problem. Som Dr. Marin forklarede til Space Magazine via e-mail:
”Jo tyngre satellitten er, jo dyrere er det at lancere den i rummet. Så jo større / tungere rumskibet er, jo mere kompliceret og ressource-dyrt vil fremdrivningssystemet være. Faktisk vil størrelsen på rumskibet begrænse mange parametre. I tilfælde af et generationsskib er mængden af mad, vi kan producere, direkte relateret til overfladearealet inde i skibet. Dette område er på sin side relateret til størrelsen på befolkningen ombord. Størrelse, fødevareproduktion og befolkning hænger faktisk sammen. ”
For at tackle dette vigtige spørgsmål - "hvor stort skal skibet være?" - holdet stole på en opdateret version af HERITAGE-softwaren. Som de fremgår af deres undersøgelse, står denne version "for aldersafhængige biologiske egenskaber, såsom højde og vægt, og funktioner relateret til det varierende antal kolonister, såsom infertilitet, graviditet og spontanabort."
Ud over dette tog teamet også hensyn til besætningens kaloribehov for at beregne, hvor meget mad der skulle produceres om året. For at opnå dette inkluderede teamet antropomorfe data i deres simuleringer for at bestemme, hvor meget kalorier der ville blive forbrugt baseret på en passagers alder, vægt, højde, aktivitetsniveauer og andre medicinske data.
”Ved hjælp af Harris-Benedict-ligningen til at estimere den enkeltes basale stofskiftehastighed vurderede vi, hvor mange kilo-kalorier der skal spises pr. Dag pr. Person for at opretholde den ideelle kropsvægt. Vi sørgede for at medtage vægt- og højdevariationer for at tage højde for en realistisk befolkning, inklusive tung / let korpulens og høje / små mennesker. Når det kaloriske behov blev beregnet, beregnet vi, hvor meget fødevare geoponik, hydroponics og aeroponics landbrugsteknikker kunne producere pr. År pr. Kvadratkilometer. ”
Ved at sammenligne disse tal med konventionelle og moderne landbrugsteknikker er vi i stand til at forudsige den mængde kunstigt land, der skulle tildeles landbrug inde i fartøjet. De baserede derefter deres samlede beregninger på en relativt stor skrue (500 personer) og udledte et samlet tal. Marin forklarede:
”Vi fandt, at for en heterogen besætning på f.eks. 500 mennesker, der lever på en altetende, afbalanceret diæt, ville 0,45 km² [0,17 mi²] kunstigt land være tilstrækkeligt for at dyrke al den nødvendige mad ved hjælp af en kombination af aeroponics (til frugter , grøntsager, stivelse, sukker og olie) og konventionelt landbrug (til kød, fisk, mejeri og honning). ”
Disse værdier giver også nogle arkitektoniske begrænsninger for minimumsstørrelsen på selve skibet. Under antagelse af, at skibet var designet til at generere kunstig tyngdekraft ved hjælp af centripetalkraft (dvs. en roterende cylinder), ville det være nødvendigt at være mindst 224 meter (735 fod) i radius og 320 meter (1050 fod) i længde.
”Naturligvis er andre faciliteter ud over landbruget nødvendige - menneskelig beboelse, kontrolrum, kraftproduktion, reaktionsmasse og motorer, der gør rumskibet mindst to gange større,” tilføjede Dr. Marin. "Interessant nok finder vi en struktur, der stadig er mindre end verdens højeste bygning i verden - Burj Khalifa (828 m; 2716,5 fod), selv hvis vi fordoble rumskibets længde."
For aficionados af interstellar rumundersøgelse og mission planlæggere, denne seneste undersøgelse (og andre i serien) er meget vigtig, idet de giver et stadig mere klart billede af, hvordan en mission generation arkitektur ville se ud. Ud over kun teoretiske forslag om, hvad der ville være involveret, giver disse undersøgelser faktiske antal, som forskere muligvis kan arbejde med en dag.
Og som Dr. Marin forklarede, får det også et sådan storslået projekt (som forekommer skræmmende i ansigtet) at se så meget mere gennemførligt ud:
”Dette arbejde giver os en indsigt i den reelle mulighed for at skabe generationsskibe. Vi er allerede i stand til at bygge så store strukturer på Jorden. Vi har nu kvantificeret med præcision, hvor stor skal være den overflade, der er dedikeret til landbrug i generationsskibe, så befolkningen kan fodre i århundreder lange ture. ”
Ifølge Marin er det eneste resterende problem, der skal undersøges, vand. Enhver mission, der involverer et stort besætning, der tilbringer et par århundreder opad i det interstellare rum, har brug for masser af vand til drikke, kunstvanding og sanitet. Og det er ikke nok blot at stole på genanvendelsesmetoder for at sikre en stabil forsyning.
Dette antyder Marin, vil blive genstand for deres næste undersøgelse. ”I dybe rum (langt væk fra planeter, måner eller store asteroider) kan vand være meget vanskeligt at samle,” sagde han. ”Så kan ressourcerne om bord lide under manglen på vand. Vi skal dedikere vores fremtidige undersøgelser for at løse dette problem. ”
Som med de fleste ting, der vedrører udforskning af dybt rum eller kolonisering af andre verdener, er svaret på det uundgåelige spørgsmål ("kan det gøres?") Næsten altid det samme - "Hvor meget er du villig til at bruge?" Der er ingen tvivl om, at en interstellar mission, uanset hvilken form den måtte tage, kræver et massivt engagement med hensyn til tid, energi og ressourcer.
Det kræver også, at folk er villige til at risikere deres liv, så kun eventyrlystne mennesker vil ansøge. Men måske mest af alt er det brug for viljen til at se det igennem. Ved at forhindre uopsættelighed eller ekstrem nødvendighed (dvs. at Jorden er dømt), er det svært at forestille sig, at alle disse faktorer samles.
At vide nøjagtigt, hvor meget det vil koste os med hensyn til penge, ressourcer og tid til at montere et sådant projekt er et meget godt første skridt. Først da kan menneskeheden beslutte, om de er villige til at forpligte sig.
