Cilvēce jau sen ir sapņojusi par cilvēku nosūtīšanu uz citām planētām, pat pirms apkalpes komandas lidojums kosmosā kļuva par realitāti. Atklājot tūkstošiem eksoplanetu pēdējās desmitgadēs, it īpaši tās, kas riņķo apkārt esošajās zvaigžņu sistēmās (piemēram, Proxima b), šis sapnis šķiet tuvāks nekā jebkad agrāk, lai kļūtu par realitāti. Bet, protams, ir jāpārvar daudz tehnisku izaicinājumu, pirms mēs varam cerēt uz šādas misijas izpildi.
Turklāt ir jāatbild uz daudziem jautājumiem. Piemēram, kāda veida kuģi mums jānosūta uz Proxima b vai citām tuvējām eksoplanetām? Un cik cilvēku mums vajadzētu izvietot uz šī kuģa? Šis pēdējais jautājums bija nesenā franču pētnieku grupas raksta, kas aprēķināja minimālo cilvēku skaitu, kas vajadzīgs, lai nodrošinātu, ka veselīga daudzu paaudžu apkalpe varētu doties ceļojumā uz Proxima b.
Pētījums ar nosaukumu “Minimālās apkalpes skaitļošana daudzu paaudžu kosmosa ceļojumā uz Proxima Centauri b” nesen parādījās tiešsaistē un drīz tiks publicēts Lielbritānijas Starpplanētu biedrības žurnāls. To vadīja Dr Frederic Marin, astrofiziķis no Strasbūras Astronomijas observatorijas, un Dr. Camille Beluffi, daļiņu fiziķis, kurš sadarbojās ar zinātnisko iesācēju Casc4de.
Viņu pētījums bija otrais rakstu sērijā, kurā mēģināts novērtēt starpzvaigžņu brauciena uz Proxima b dzīvotspēju. Pirmais pētījums ar nosaukumu “HERITAGE: Monte Carlo kods, lai novērtētu starpzvaigžņu ceļojumu dzīvotspēju, izmantojot vairāku paaudžu apkalpi” tika publicēts arī 2017. gada augusta numurā Lielbritānijas Starpplanētu biedrības žurnāls.
Dr Marin un Dr. Beluffi sāk savu jaunāko pētījumu, apsverot dažādās koncepcijas, kas ir ierosinātas starpzvaigžņu ceļojuma veikšanai - no kurām daudzas tika izpētītas iepriekšējā UT rakstā “Cik ilgs laiks būtu nepieciešams, lai nokļūtu tuvākā zvaigznē? “. Tajos ietilpst tradicionālas pieejas, piemēram, kodolimpulsu vilces spēks (t.i., Orion projekts) un kodolsintēzes raķetes (t.i., Daedalus projekts), kā arī modernāka Breakthrough Starshot koncepcija.
Tomēr šādas misijas joprojām ir tālu un / vai nav saistītas ar apkalpes lidojumiem kosmosā (tas ir gadījumā ar Starshot). Kā doktors Beluffi ņēma vērā arī tādas misijas, kuras nākamajos gados uzsāks, piemēram, NASA Pārkera Saules zonde. Šī zonde sasniegs rekordlielu orbitālo ātrumu līdz 724 205 km / h, kas darbojas līdz aptuveni 200 km / s (vai 0,067% no gaismas ātruma).
Kā Dr. Marins pa e-pastu teica Space Magazine:
“Tas pilnībā un pilnībā balstās uz tehnoloģijām, kas ir pieejamas misijas laikā. Ja mēs tūlīt izveidotu kosmosa kuģi, mēs varētu sasniegt tikai aptuveni 200 km / s, kas nozīmē 6300 gadu ceļojumu. Protams, tehnoloģija ar laiku kļūst arvien labāka, un ar laiku tiks izveidots reāls starpzvaigžņu projekts, un mēs varam gaidīt, ka tā ilgums ir uzlabojies par vienu pakāpi, t.i., 630 gadiem. Tas ir spekulatīvs, jo tehnoloģija vēl jāizgudro. ”
Pēc sava ātruma un braukšanas laika bāzes līnijas - 200 km / s-¹ un 6300 gadu - ārsts Beluffi pēc tam sāka noteikt minimālo cilvēku skaitu, kas vajadzīgs, lai nodrošinātu veselīgu apkalpi Proxima b. Lai to izdarītu, pāris veica Montekarlo simulāciju sēriju, izmantojot jaunu kodu, kuru izveidoja pats doktors Marins. Šajā matemātiskajā tehnikā tiek ņemti vērā nejaušības gadījumi lēmumu pieņemšanā, lai iegūtu iespējamo rezultātu sadalījumu.
"Mēs izmantojam jaunu ciparu programmatūru, kuru esmu izveidojis," sacīja Dr Marin. “Tā nosaukums ir mantojums, skat. Sērijas pirmo rakstu. Tas ir stohastisks Montekarlo kods, kas atspoguļo visus iespējamos kosmosa simulācijas iznākumus, pārbaudot katru nejaušinātu pavairošanas, dzīvības un nāves scenāriju. Atstājot simulāciju tūkstošiem reižu, mēs iegūstam statistiskas vērtības, kas raksturo reālu kosmisko ceļojumu daudzu paaudžu apkalpei. Kods atspoguļo pēc iespējas vairāk bioloģisko faktoru, un šobrīd tas tiek izstrādāts, lai iekļautu arvien vairāk fizikas. ”
Šie bioloģiskie faktori ietver tādas lietas kā sieviešu skaits pret vīriešiem, viņu attiecīgais vecums, paredzamais dzīves ilgums, auglības rādītāji, dzimstība un tas, cik ilgi ekipāžai vajadzētu pavairot. Tajā tika ņemtas vērā arī dažas ārkārtējas iespējas, kas ietvēra nelaimes gadījumus, katastrofas, katastrofālus notikumus un apkalpes locekļu skaitu, ko viņi, iespējams, izraisīs.
Pēc tam viņi veica vidējo simulāciju rezultātu 100 starpzvaigžņu braucieniem, pamatojoties uz šiem dažādajiem faktoriem un dažādām vērtībām, lai noteiktu minimālās apkalpes lielumu. Noslēgumā doktors Beluffi secināja, ka konservatīvos apstākļos būs nepieciešami vismaz 98 apkalpes locekļi, lai turpinātu vairāku paaudžu braucienu uz tuvāko zvaigžņu sistēmu ar potenciāli apdzīvojamo eksoplanetu.
Ne mazāk, un veiksmes iespējamība ievērojami samazinātos. Piemēram, ar sākotnējo 32 apkalpi, viņu simulācijas liecināja, ka izredzes gūt panākumus sasniegs 0%, lielā mērā tāpēc, ka tik maza kopiena padarīs neizmantojamību selekcijas apstākļos. Kaut arī šī apkalpe varētu nonākt Proxima b, viņi nebūtu ģenētiski veselīga apkalpe, un tāpēc tas nav ļoti labs veids, kā izveidot koloniju! Kā paskaidroja doktors Marins:
“Mūsu simulācijas ļauj ar lielu precizitāti paredzēt sākotnējās ekipāžas minimālo izmēru, kas atstās gadsimtiem ilgus kosmosa ceļojumus. Ļaujot apkalpei attīstīties atbilstoši adaptīvo sociālās inženierijas principu sarakstam (proti, kuģu populācijas ikgadējie novērtējumi, pēcnācēju ierobežojumi un vaislas ierobežojumi), šajā dokumentā mēs parādām, ka praktiski uz nenoteiktu laiku ir iespējams izveidot un uzturēt veselīgu populāciju. ”
Kaut arī starpnozaru reisa veikšanai nepieciešamās tehnoloģijas un resursi joprojām ir paaudžu paaudzē, šāda veida pētījumiem var būt milzīga nozīme šajās misijās - ja un kad tās notiek. Iepriekš zinot varbūtību, ka šāda misija izdosies, un kas šo varbūtību palielinās līdz tādam līmenim, ka panākumi faktiski tiek garantēti, palielinās arī varbūtība, ka šādas misijas tiek organizētas.
Šis pētījums un tas, kas tika veikts pirms tā, ir nozīmīgs arī ar to, ka tie ir pirmie, kas ņem vērā galvenos bioloģiskos faktorus (piemēram, reprodukciju) un to, kā tie ietekmēs vairāku paaudžu apkalpi. Kā secināja doktors Marins:
“Mūsu projekta mērķis ir nodrošināt reālas vairāku paaudžu kosmosa kuģu simulācijas, lai nākotnē sagatavotu kosmosa izpēti, daudznozaru projektā, kurā tiek izmantotas fiziķu, astronomu, antropologu, raķešu inženieru, sociologu un daudzu citu zināšanas. HERITAGE ir pirmais jebkad atvēlētais Montekarlo kods, kas ļauj aprēķināt radinieku apkalpes varbūtības attīstību uz starpzvaigžņu kuģa. Tas ļauj izpētīt, vai ierosinātā lieluma apkalpe varētu izdzīvot vairākas paaudzes bez papildu ģenētiskā materiāla mākslīgiem krājumiem. . Apkalpes minimālā lieluma noteikšana ir būtisks solis jebkuras vairāku paaudžu misijas sagatavošanā, ietekmējot resursus un budžetu, kas vajadzīgs šādiem centieniem, kā arī ietekmējot socioloģiskos, ētiskos un politiskos faktorus. Turklāt šie elementi ir svarīgi, pārbaudot jebkuras pašpietiekamas kolonijas izveidi - ne tikai cilvēkiem, kas izveido planētu apmetnes, bet arī ar tiešāku ietekmi: piemēram, apdraudēto sugu ģenētiskās veselības pārvaldībai vai resursu sadalei ierobežojošā vidē. ”
Dr Marinu nesen citēja arī rakstā Saruna par viņa un Dr. Beluffi projekta mērķiem, kura mērķis ir noteikt, kas nepieciešams nākamo starpzvaigžņu braucēju veselības un drošības nodrošināšanai. Kā viņš teica rakstā:
“No atklātajām 3757 eksoplanetām tuvākā Zemei līdzīgā planēta atrodas 40 triljonu kilometru attālumā no mums. Pie 1% gaismas ātruma, kas ir daudz lielāks par visaugstākajiem ātrumiem, ko sasniedzis modernākais kosmosa kuģis, kuģiem sasniegtu galamērķi joprojām būtu nepieciešami 422 gadi. Viena no tiešajām sekām ir tā, ka starpzvaigžņu reisus nevar sasniegt cilvēka dzīves laikā. Tam nepieciešama ilgstoša kosmosa misija, kas prasa atrast risinājumu, kā apkalpe simtiem gadu izdzīvo dziļā kosmosā. Tas ir mūsu projekta mērķis: noteikt pašpietiekamas, ilgstošas kosmosa misijas minimālo lielumu gan aparatūras, gan iedzīvotāju skaita ziņā. To darot, mēs plānojam iegūt zinātniski precīzus novērtējumus par prasībām vairāku paaudžu starpzvaigžņu ceļojumiem, atslēdzot cilvēku kosmosa izpētes, migrācijas un apdzīvošanas nākotni. ”
Paredzams, ka nākamajās desmitgadēs nākamās paaudzes teleskopi atklās vēl tūkstošiem eksoplanetu. Bet vēl svarīgāk ir tas, ka no šiem augstas izšķirtspējas instrumentiem ir paredzēts atklāt arī lietas par eksoplanetām, kas mums ļaus tās raksturot. Tajos ietilps atmosfēras spektri, kas zinātniekiem ļaus ar lielāku pārliecību zināt, vai tie tiešām ir apdzīvojami.
Ja būs vairāk kandidātu, no kuriem izvēlēties, mēs būsim vēl vairāk sagatavoti dienai, kad varēs sākt starpzvaigžņu reisus. Kad pienāks laiks, mūsu zinātnieki tiks bruņoti ar nepieciešamo informāciju, lai nodrošinātu, ka cilvēki, kas ierodas, būs krusa, sirsnīgi un gatavi risināt problēmas, kas saistītas ar jaunas pasaules izpēti!
