10 soluzioni proposte ai problemi del viaggio interstellare

In questo momento, il viaggio interstellare e la colonizzazione sono piuttosto improbabili. Le leggi fondamentali della fisica suggeriscono che non può essere fatto, e per molte persone ciò significa che non sarà mai fatto. Quella gente non è divertente. Altri sono più idealisti, alla ricerca di modi per infrangere le leggi della fisica (o almeno trovare una scappatoia) che ci permetteranno di viaggiare verso stelle lontane ed esplorare mondi completamente nuovi.

10 Alcubierre Warp Drive

Qualunque cosa chiamata "disco di curvatura" potrebbe sembrare come se fosse più a casa Star Trek rispetto alla NASA. Tuttavia, l'Alcubierre Warp Drive è un'idea che stanno prendendo a calci come una possibile soluzione (o almeno l'inizio di una soluzione) per superare le restrizioni dell'universo quando si tratta di muoversi più velocemente della luce.

Le basi dell'idea sono piuttosto semplici e la NASA usa l'esempio di una passerella mobile per spiegarlo. Mentre una persona può camminare così velocemente su una passerella mobile, la velocità combinata della persona e della passerella significa che arrivano alla fine più velocemente di quanto non farebbero da soli. La passerella è il motore a curvatura, che si muove lungo lo spazio-tempo all'interno di una sorta di bolla di espansione. Di fronte al disco di curvatura, lo spazio-tempo è contratto. Dietro di esso, è espanso. Questo dovrebbe, in teoria, permettere al disco di muovere qualsiasi cosa ci sia dentro più veloce della velocità della luce. Uno dei principi chiave, quello di espandere lo spazio-tempo, è già stato esplorato come ciò che ha permesso all'universo di espandersi così velocemente nei momenti successivi al Big Bang. Pertanto, in teoria, farlo dovrebbe essere fattibile.

Più complicato è la creazione del disco di curvatura stesso, che secondo la NASA richiederebbe un'enorme quantità di energia negativa attorno al velivolo. Non sono sicuro che sia persino possibile. (La loro risposta finale sull'argomento era un clamoroso, "Non so ... forse?") Inoltre, manipolare lo spazio-tempo ti costringe a domande ancora più complicate sui viaggi nel tempo, alimentando la bolla di energia negativa e su come accenderla e fuori.

L'idea è nata da un'idea del fisico Miguel Alcubierre, che ha anche spiegato le abilità del motore a curvatura come un po 'come saltare le onde nello spazio-tempo piuttosto che percorrere la lunga strada. Tecnicamente, non infrangerebbe le leggi del viaggio più veloce della luce, e ha persino fatto i calcoli per supportare la teoria.

9 Internet interstellare

È già abbastanza brutto quando sei perso sulla Terra e non riesci a caricare Google Maps sul tuo smartphone. I viaggi interstellari sarebbero peggiori, presentando tutti i tipi di altri problemi di comunicazione. Uscire lì è solo il primo passo, e gli scienziati stanno guardando proprio quello che succederà quando le nostre sonde equipaggiate e senza pilota hanno bisogno di un modo per riportare un messaggio sulla Terra.

Nel 2008, la NASA ha condotto i primi test di successo su una versione interstellare di Internet. Il progetto è iniziato nel 1998 come partnership tra il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA e Google. Dieci anni dopo, avevano qualcosa chiamato il sistema DTN (Disruption-Tolerant Networking), che permetteva loro di inviare immagini a una nave spaziale distante 20 milioni di chilometri.

La tecnologia doveva essere in grado di gestire lunghi ritardi e interruzioni nelle trasmissioni, in modo che potesse continuare il transito anche quando il segnale è interrotto per un massimo di 20 minuti. Può attraversare, aggirare o superare qualsiasi cosa, da brillamenti solari e tempeste solari a pianeti fastidiosi che si intromettono nella trasmissione senza perdere nessuna delle informazioni che invia.

Secondo Vint Cerf, uno dei fondatori del nostro Earthbound Internet e pioniere di uno interstellare, il sistema DTN supera tutti i problemi che il tradizionale protocollo TCIP / IP ha quando si tratta delle distanze coinvolte nei viaggi interplanetari. Con TCIP / IP, fare una ricerca su Marte su Google probabilmente richiederebbe così tanto tempo che i risultati sarebbero cambiati dal momento in cui sono tornati, e molto probabilmente sarebbero solo un mucchio di pacchetti di informazioni errati. Con DTN, hanno aggiunto qualcosa di piuttosto selvaggio: la capacità di assegnare nomi di domini diversi a diversi pianeti e di scegliere su quale pianeta si desidera indirizzare le ricerche e il traffico su Internet.

Che ne dici di andare oltre i pianeti con cui abbiamo già familiarità? Americano scientifico suggerisce che ci potrebbe essere un modo, anche se estremamente costoso e che richiede tempo, per creare un Internet che arrivi fino ad Alpha Centauri. Lanciando una serie di sonde von Neumann auto-replicanti (ne parleremo più avanti), è possibile creare una lunga serie di stazioni di rilancio, che possono inviare informazioni lungo quella che sarebbe essenzialmente una lettera a catena interstellare. Il segnale perfezionato nel nostro sistema rimbalzerebbe tra le sonde e infine tornerebbe sulla Terra o, a seconda della direzione, a Alpha Centauri. Certo, ci vorranno un sacco di sonde, ognuna delle quali costa miliardi per essere costruita e lanciata. Naturalmente, dato che la più distante delle sonde non raggiungerà il suo obiettivo per migliaia di anni, avremmo il tempo di risparmiare denaro e, presumibilmente, di migliorare la tecnologia, abbassando il prezzo.

8 Colonizzazione dello spazio degli embrioni

Uno dei grandi problemi con i viaggi interstellari e, in ultima analisi, la colonizzazione, è la quantità di tempo che ci porterà ad arrivare ovunque, anche con giocattoli eleganti come i motori a curvatura proposti. Solo come far arrivare un gruppo di coloni a destinazione presenta una serie di problemi completamente nuovi, e uno dei piani proposti per la creazione di un gruppo abile di coloni è inviare navi non completamente equipaggiate, ma seminare navi con embrioni. Una volta che la nave raggiunge una distanza appropriata dalla sua destinazione, gli embrioni congelati inizieranno a crescere. Alla fine, si trasformano in bambini cresciuti sulla nave, e quando finalmente raggiungono la loro destinazione, sono in grado di colonizzare una nuova civiltà.

Questo, naturalmente, ha tutta un'altra serie di problemi ad esso collegati, come chi o cosa sta per fare la raccolta. I robot potrebbero essere usati per allevare i bambini, il che pone alcune affascinanti domande su come sarebbero gli umani allevati interamente dai robot. Potrebbero i robot capire che cosa ha bisogno di crescere e prosperare? Potrebbero capire punizioni, ricompense ed emozioni umane? Inoltre, l'idea generale presuppone di capire come preservare gli embrioni congelati non danneggiati per centinaia di anni e come farli crescere in un ambiente artificiale. Tuttavia, l'abbiamo gestita con gli squali, quindi potremmo non essere troppo indietro nel grande schema delle cose.

Una soluzione proposta che aggirerebbe il cosiddetto problema dei robot della balia è quella di creare una combinazione di una nave semina e una nave dormiente, dove gli adulti sono tenuti in una specie di animazione sospesa, svegliati quando sono necessari per aiutare a crescere i bambini nato dalla nave semina. Una serie di anni di educazione dei figli punteggiata da un ritorno al letargo potrebbe, in teoria, portare a una popolazione stabile. Un gruppo di embrioni accuratamente stabilito garantirebbe una sufficiente diversità genetica per mantenere la popolazione in un modo più o meno normale dopo che una nuova colonia è stata stabilita. Un ulteriore gruppo di embrioni sarebbe anche incluso nella nave seme, che sarebbe a sua volta utilizzata per impregnare la prima generazione di donne della colonia, diversificando ulteriormente il pool genetico.

7 Veicoli spaziali autoriplicanti

Ovviamente tutto ciò che costruiamo e spediamo nello spazio avrà i suoi problemi, e fare cose che dureranno per milioni di miglia senza bruciare o abbattere sembra un ostacolo piuttosto impossibile, ma la risposta potrebbe essere incappata in decenni fa. Negli anni '40, il fisico John von Neumann propose una tecnologia meccanica in grado di replicarsi, e mentre non applicava l'idea al viaggio interstellare, quelli che seguivano cominciarono a guardare in quel modo. Le sonde di von Neumann risultanti potrebbero, in teoria, essere utilizzate per esplorare vasti territori interstellari. Secondo alcuni ricercatori, l'idea che siamo i primi a pensare a questa idea non solo è piuttosto noiosa, ma è anche piuttosto improbabile.

Ricercatori dell'Università di Edimburgo hanno pubblicato risultati nel International Journal of Astrobiology, esplorando non come potremmo usare questa tecnologia fiorente per la nostra esplorazione, ma piuttosto la probabilità che qualcun altro abbia già fatto esattamente questo. Basandosi su calcoli precedenti che stimavano fino a che punto il mestiere poteva arrivare usando diversi tipi di viaggi, i ricercatori hanno esaminato come l'equazione cambierebbe se fosse applicata a imbarcazioni e sonde auto-replicanti.

Hanno basato i loro calcoli attorno a sonde auto-replicanti che potevano usare detriti e altro materiale nello spazio per costruire quelle che chiamavano sonde per bambini. Queste sonde genitore e figlio si moltiplicherebbero in un numero abbastanza grande da essere in grado di coprire l'intera galassia entro circa 10 milioni di anni, e cioè se viaggiassero solo a circa il 10 percento della velocità della luce. A sua volta, ciò significa che è incredibilmente probabile che a un certo punto, saremmo stati visitati da una specie di sonde auto-replicanti. Dal momento che non pensiamo di avere, dicono che ci sono solo due spiegazioni: non siamo abbastanza tecnologicamente avanzati per sapere cosa stiamo guardando, o siamo davvero soli nella galassia.

6 fionde buco nero

L'idea di usare la gravità di un pianeta o della luna in una sorta di fionda attorno ad essa è stata usata più di una volta all'interno del nostro sistema solare, in particolare da Voyager 2, che ha ricevuto una spinta in più dal primo Saturno e poi da Urano mentre usciva dal sistema. L'idea prevede di manovrare un velivolo per ottenere un aumento (o una diminuzione) della velocità mentre naviga attraverso il campo gravitazionale di un pianeta. L'idea di base è stata anche una delle preferite nelle opere di fantascienza.

Lo scrittore Kip Thorne ha avanzato l'idea che fare qualcosa di simile potrebbe aiutare le imbarcazioni a ridurre una delle grandi sfide quando si tratta di consumo di carburante da viaggio interstellare. Ha suggerito qualcosa di un po 'più rischioso, tuttavia, vale a dire la manovra attorno a una serie di buchi neri binari. Solo una piccola quantità di carburante sarebbe effettivamente necessaria per cavalcare l'orbita critica da un buco nero all'altro. Quando l'imbarcazione in questione ha realizzato diversi circuiti tra i due buchi neri, la sua velocità si avvicinerebbe alla velocità della luce con il minimo consumo di carburante. Quindi, sarebbe solo questione di mirare correttamente e sparare un colpo di razzo nell'istante giusto per iniziare un percorso attraverso le stelle.

Questa idea è improbabile? Assolutamente. È fantastico? Certamente. Thorne sottolinea che ci sono molti problemi con la sua idea, come i calcoli e i tempi precisi che sarebbero necessari per assicurarsi di non finire volando direttamente attraverso un'altra stella, pianeta o altro corpo interstellare scomodo. Ci sono anche preoccupazioni come rallentare, fermarsi e tornare a casa, ma siamo abbastanza certi che se sei disposto a fare questo, in primo luogo, potresti non essere troppo preoccupato di tornare a casa.

Un precedente per l'idea è già stato impostato. Nel 2000, gli astronomi hanno dato un'occhiata a 13 supernove che sfrecciavano attraverso la galassia a una velocità incredibile di 5 milioni di miglia all'ora. I ricercatori dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign hanno scoperto che le stelle ribelli sono state scaraventate fuori dalla loro galassia da una coppia di buchi neri intrappolati in un'orbita l'uno intorno all'altro dopo la distruzione e fusione di due galassie separate.

5 Lanciatore Starseed

Quando si tratta di avviare anche sonde auto-replicanti, c'è ancora il problema del consumo di carburante.Ciò non ha impedito alla gente di cercare nuove idee su come lanciare sonde su distanze interstellari, un processo che richiederebbe megatoni di energia con la tecnologia che abbiamo oggi.

Forrest Bishop dell'Institute of Atomic-Scale Engineering ha affermato di aver creato un metodo per il lancio di sonde interstellari che richiede solo una quantità di energia approssimativamente equivalente a quella che si trova in una batteria per auto. Il teorico Starter Launcher sarebbe lungo circa 1000 chilometri (600 mi) e consisterebbe principalmente di filo. Nonostante la sua lunghezza, l'intera cosa si adatterebbe su una navetta quando conservata e potrebbe essere caricata da una batteria da 10 volt.

Parte del piano prevedeva il lancio di sonde che sono poco più di microgrammi in massa, contenenti solo le informazioni di base necessarie per costruire ulteriori sonde nello spazio. Gruppi di miliardi di queste sonde potrebbero essere lanciati da una serie di lanciatori. Bishop ha detto che il suo piano è più semplice perché le sonde auto-replicanti possono unirsi tra loro dopo il lancio. Mentre pensava che il lanciatore stesso fosse alimentato da bobine di levitazione magnetica superconduttori, creando una forza opposta che fornisce la potenza, ha detto che ci sono ancora alcune cose che devono essere elaborate prima che possa essere praticamente costruita, come il modo in cui il le sonde avrebbero esposto pericoli come radiazioni interstellari e detriti.

4 impianti di ingegneria per vivere nello spazio

Una volta arrivati ​​dove stiamo andando (o una volta che ci mettiamo in cammino), ci deve essere una sorta di metodo per coltivare cibo e rigenerare l'ossigeno. Il fisico Freeman Dyson ha alcune idee piuttosto interessanti su come possiamo farlo.

Nel 1972, Dyson diede la sua conferenza piuttosto infame al Birkbeck College di Londra. Lì, ha suggerito che con alcune manipolazioni genetiche, si potessero sviluppare alberi che sarebbero in grado non solo di crescere, ma di prosperare su superfici tanto inospitali quanto una cometa. Riprogrammare l'albero per riflettere la luce ultravioletta e per essere più efficiente nel trattenere l'acqua, e non solo gli alberi metteranno radici e cresceranno, ma diventerebbero dimensioni inimmaginabili sulla Terra. In un'intervista, ha suggerito che potrebbero esserci alberi neri in futuro, sia nello spazio che sulla Terra. Gli alberi e le foglie a base di silicio sarebbero molto più efficienti e l'efficienza è la chiave per continuare a sopravvivere. Dyson ha sottolineato che questo non sarebbe certamente un processo durante la notte e probabilmente impiegherebbe bene nei prossimi due secoli prima di avere la tecnologia e le conoscenze per manipolare le piante in questo modo.

La sua idea potrebbe non essere troppo inverosimile. L'Institute for Advanced Concepts della NASA è un'intera divisione dedicata alla risoluzione dei problemi del futuro e una delle cose su cui stanno lavorando è la coltivazione di piante adatte al paesaggio di Marte. Anche le piante cresciute in una serra o un simile edificio su Marte sarebbero sottoposte a estremi, ei ricercatori stanno lavorando con l'idea di combinare piante con gli estremofili, microscopici organismi microscopici che sopravvivono nei luoghi più difficili della Terra. Dalle piante di pomodori d'alta quota che hanno una resistenza integrata alla luce ultravioletta ai batteri che sopravvivono nelle parti più fredde, più calde e più profonde del mondo, potremmo già avere i mattoni per creare giardini marziani. Abbiamo solo bisogno di capire come metterli tutti insieme.

3 Utilizzo delle risorse in situ

Vivere fuori dalla terra potrebbe essere la cosa nuova alla moda e alla moda sulla Terra, ma quando si tratta di missioni di un mese nello spazio, sarà una necessità. La NASA sta attualmente esplorando ciò che chiamano In-Situ Resource Utilization, o ISRU. C'è solo tanto spazio in una nave, dopotutto, e stabilire i sistemi per usare materiali trovati nello spazio e su altri pianeti sarà una necessità per qualsiasi piano o viaggio di colonizzazione a lungo termine, specialmente quando quei viaggi significano andare in posti dove missioni di rifornimento sono semplicemente fuori questione. I primi tentativi di dimostrare come avrebbe funzionato l'utilizzo delle risorse si sono verificati sulle pendici dei vulcani delle Hawaii e in simulazioni di missioni polari sulla Luna, con l'intento di estrarre cose come i componenti del carburante dalla cenere e da altri terreni naturali.

Nell'agosto 2014, la NASA ha fatto un grande annuncio quando ha rivelato quali nuovi giocattoli sarebbero stati destinati al prossimo rover su Marte, previsto per il 2020. Incluso nel nuovo arsenale del rover c'è MOXIE, l'esperimento di utilizzo delle risorse in situ Mars Oxygen. Come suggerisce il nome, MOXIE sarà in grado di catturare l'atmosfera nociva di Marte (che è circa il 96% di anidride carbonica) e separarla in ossigeno e monossido di carbonio. Sarà in grado di produrre circa 22 grammi di ossigeno ogni ora in cui è in esecuzione. La NASA spera anche che MOXIE dimostrerà qualcos'altro-funzionamento continuo senza un calo di produttività o efficienza. Stanno suggerendo che non solo MOXIE è un passo importante verso le missioni extraterrestri a lungo termine, ma anche che è il primo di molti potenziali convertitori che potrebbero agire in modo simile per isolare gas e altre risorse.

2 2 vestito

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La riproduzione nello spazio è un problema su un numero di livelli diversi, specialmente in ambienti senza gravità artificiale. Nel 2009, esperimenti giapponesi su embrioni di topo hanno dimostrato che anche se gli ambienti a gravità zero non ostacolano la fertilizzazione, gli embrioni che si sviluppano al di fuori della forza gravitazionale naturale della Terra (o qualche equivalente) non si sviluppano normalmente. Quando le cellule devono dividersi e specializzarsi, ci sono problemi. Questo non vuol dire che non possa essere fatto, tuttavia, poiché alcuni embrioni cresciuti nello spazio sono stati infine impiantati con successo in topi femmina e sono nati normalmente.

Questo fa sorgere anche un'altra domanda: come funziona realmente la creazione del bambino in un ambiente a gravità zero? Le leggi della fisica, in particolare il fatto che ogni azione ha una reazione uguale e contraria, rendono la meccanica più che un po 'approssimativa. Tuttavia, la scrittrice, attrice e inventore Vanna Bonta ci ha pensato seriamente.

Il risultato è il 2suit, ed è esattamente quello che pensi che sia: una tuta spaziale progettata per avere due persone zippate al suo interno per facilitare la creazione di bambini spaziali. In realtà è stato anche testato. Nel 2008, è stato usato in modo appropriato (anche se non con parsimonia) chiamato Vomit Comet. Mentre Bonta suggerisce che la luna di miele nello spazio potrebbe diventare una cosa reale grazie alla sua invenzione, dice anche che ha altre applicazioni pratiche, come la conservazione del calore corporeo durante un'emergenza.

1 progetto Longshot

Project Longshot è stato forse un piano cinicamente definito, redatto da un gruppo della US Naval Academy e della NASA come parte di un progetto congiunto alla fine degli anni '80. Il piano aveva l'obiettivo finale di lanciare intorno al volgere del 21 ° secolo, e sarebbe stata una sonda senza pilota destinata ad Alpha Centauri. Ci sarebbero voluti circa 100 anni per raggiungere il suo obiettivo. Prima ancora che potesse essere lanciato, c'erano alcuni componenti chiave che dovevano essere sviluppati prima di poter decollare.

Tra i laser per le comunicazioni, un reattore a fissione a lunga durata e un'unità di microesplosione a fusione, c'era molto altro che bisognava riunire. La sonda sarebbe stata progettata per pensare e funzionare in modo indipendente, poiché era quasi impossibile inviare comunicazioni su distanze interstellari abbastanza velocemente che le informazioni sarebbero state ancora rilevanti al momento della ricezione. Tutto dovrebbe essere incredibilmente duraturo, poiché ci sarebbero voluti 100 anni prima che arrivasse a destinazione.

Longshot avrebbe viaggiato verso Alpha Centauri con diversi obiettivi. Soprattutto, avrebbe raccolto dati astronomici che avrebbero consentito il calcolo preciso delle distanze a miliardi, se non miliardi, di altre stelle. Scappare dalla sua centrale nucleare fino a quando la reazione, e quindi la missione, si fermò, Longshot fu un piano piuttosto ambizioso che non decollò mai.

Ciò non significa che l'idea sia completamente andata, comunque. Nel 2013, Project Longshot II si è concretamente decollato sotto forma di progetto studentesco da Icarus Interstellar. I decenni di progressi tecnologici avvenuti dopo l'originale programma Longshot possono essere applicati alla nuova versione e il programma verrà sottoposto a una revisione completa. Tra gli avanzamenti apportati al programma saranno dimezzati i tempi di volo previsti, ricalcolando i costi del carburante e dando un'occhiata al ridisegno di Longshot da cima a fondo.

Il progetto finale sarà uno sguardo interessante su come un problema insormontabile cambia con l'aggiunta di nuove tecnologie e nuove informazioni. Le leggi della fisica rimangono le stesse, ma 25 anni dopo, Longshot ha il potenziale per apparire abbastanza diverso, e questa è una nozione intrigante per il futuro del viaggio interstellare.