Top 10 Problem med Interstellar Travel

Stjärnorna ovanför oss är en skönhet som män har utformat hela mytologier runt. De är verkligen en syn att se, och nu när vi har utvidgat vår räckvidd till månen, är den naturliga utvecklingen att vi kanske vill resa till stjärnorna. Sådan resa är en grundläggande del av otaliga science fiction-berättelser och filmer, och många kan komma iväg med intrycket att interstellär resor är en lätt uppgift, kanske precis runt hörnet för människans vits. Tyvärr finns det några allvarliga problem som måste åtgärdas först.

10

Snabbare än ljuset

Många berättelser inkluderar zany förklaringar på hur snabbare än lätt resa är möjligt. Verkligheten är att fysiken förhindrar detta. Det finns inga fuskar. Till och med nära till lätta resor sträcker sig till alla möjliga intressanta relativistiska problem som involverar massa och energi. Vår enda möjlighet är att använda ormhålportaler. Ett sådant maskhål måste kontrolleras noggrant, vilket är bortom vår nuvarande förmåga, och vi skulle på ett eller annat sätt kunna skapa ett tvillingmaskhål långt bort vid vår önskade destination, vilket kan kräva någon annan i andra änden. Att behöva vara en annan för att vara där förut är inte möjlig för den första interstellära flygningen. Värre, de fysiska effekterna av att resa genom ett permanent eller halvvarigt maskhål skulle vrida och förstöra alla frågor. Du kommer fram till din destination som en plasma.

9

teleporte

Klassisk teleportation innebär att en person aktiverar en enhet och försvinner bara för att återkomma samtidigt vid destinationen. Detta är inte riktigt lika rakt fram som det först framstår. Den teleporterade personens atomer är demonterade i teleportmaskinen, fysiskt överförd till deras destination och återmonterad. Återmonteringen ensam kräver att en maskin redan finns på plats, eftersom det finns fysiska lagar som inte tillåter oss att manipulera materia på en sådan fin nivå över de stora avstånden mellan stjärnorna. Så teleportation kunde bara vara platser som redan hade besökts. Återmonteringen är för närvarande bortom oss, men det kan vara möjligt. Atomerna skulle fortfarande behöva resa till en annan stjärna, vilket kan vara snabbare än att resa som en kropp, men skulle ändå ta år åtminstone. Den närmaste stjärnan till solen är fyra ljusår borta, så skickas allt som tar längre tid än fyra år för att komma dit. Alternativt kan återmonteringsmaskinen ha en butik av atomer för att montera personen, men det här är i grunden att skapa en kopia och förstöra originalet. Många skulle inte vara bekanta med det här.

8

Generationsskepp

Om snabbare än lätt resa är omöjligt eller opraktiskt kan vi titta på generationsfartyg. Även om vår närmaste stjärna tar ljus bara fyra år att nå, skulle tunga föremål ta mycket längre tid. De flesta stjärnor skulle ta hundratals år att nå åtminstone. Generationsfartyg är utformade för att en befolkning ska leva i generationer tills destinationen nås av efterkommarna många år senare. Det finns flera problem med ett generationsfartyg. Efterkommarna kan glömma det ursprungliga syftet med uppdraget eftersom det bleknar i legenden genom åren. Ett smart designat datorsystem kan kunna utbilda människor födda på fartyget för att undvika detta, men det blir allt svårare att förutse vad som kan uppstå när generationerna passerar. Om det finns ett problem med skeppet, kommer en befolkning som har fallit in i vildmarken genom århundradena hjälplös.

7

Äggskips

För att ta bort så mycket osäkerhet som möjligt i generationsfartyg kan äggskepp användas. Dessa skulle bära frusna befruktade mänskliga ägg som skulle vårdas av noggrant utformade maskiner som fungerade som livmoder, föräldrar och lärare. Äggen skulle odlas i människor när den avlägsna stjärnan eller planeten nås, och datorer skulle lära dem allt de behövde veta om sitt uppdrag, hur man överlever och vad man ska göra. Att utforma vårdgivande maskiner som inte känner sig emotionellt stunt de nya människorna ligger långt bortom oss just nu, men kanske inte omöjliga i framtiden. Men som ett generationsskepp hjälper ett äggskepp inte den person som vill resa till stjärnorna själv. Att vänta på artificiellt uppvuxna människor att leva drömmen om att nå stjärnorna långt efter att ha dött är oacceptabelt för många människor.

6

Långt liv

Ett alternativ till ett generationsfartyg är att genetiskt förbättra människorna att leva i hundratals eller tusentals år så att de kunde göra resan under sin livstid, förutsatt att de nuvarande problemen med att leva i rymden löstes. Lång liv och odödlighet är båda ämnen av mycket vetenskaplig forskning, men deras största hinder är telomerer. Telomerer är sektioner på ändarna av ditt DNA som skärs något kortare varje gång dina celler delar sig. Till slut äts telomerernas längder bort, och dina celler börjar skada sitt eget viktiga DNA som de delar upp. Det innebär att vårt eget DNA begränsar antalet cellavdelningar vi kan göra. Cellerna delas för att ersätta gamla eller skadade celler, till exempel när du borstar huden på något eller det ständiga utbytet av dina magefoderceller på grund av den höga syrligheten i magen. Svaret verkar vara att hålla telomerer länge, men i allmänhet är de enda vuxna cellerna som kan göra detta cancerframkallande.

5

Stasis

När lång livslängd och användning av en annan generation inte är möjlig, använder många filmer och berättelser människor som hålls i uppslagen animering för att förklara långa resor. Människor skulle inte kunna åldras i ett sådant tillstånd, eller skulle åldras mycket långsamt, och det skulle vara mycket som viloläge. Tyvärr presenterar telomerer igen ett problem. Våra kroppar innehåller alltid ett litet antal radioaktiva element. Dessa avger små mängder strålning, som är ofarliga eftersom våra celler ständigt ersätter skadade.Om en person inte ålder i stasis, kan deras telomerer inte förkortas och så kan deras celler inte delas. Det följer att alla radioaktiva ämnen skulle orsaka permanent skada på kroppen, och om de fick tillräckligt med tid, skulle de kunna leda till döden. Även långsam åldrande skulle inte följa med radioaktiv skada under långa perioder. Vi behöver våra celler att dela upp i normal takt.

4

framdrivning

Även om de mänskliga problemen med att resa till andra stjärnor löstes, kvarstår problemet med framdrivning. Ett traditionellt system involverar bränsle eller reaktionsmassa, men för att nå en annan stjärna, skulle opraktiskt stora mängder behövas. En lösning är att hämta bränsle längs vägen. I rymden mellan stjärnor finns det inte lämpliga asteroider och planeter att landa på och bryta mot bränsle. Lyckligtvis är rymden inte riktigt ett vakuum, och det finns små atomer spridda långt ifrån varandra, mestadels väte. Att gå i snabb hastighet, dessa atomer kunde samlas och användas vid bränsle i en effektiv reaktion som fusion (förutsatt att vi uppnår fusion en dag). För att samla dem behövs en stor scoop och konservativa beräkningar sätter den åtminstone 2000 kvadratkilometer i området, vilket skulle förkrida skeppet med drag och begränsa hastigheten till att vara långsammare än rymdfärjan. Detta system beräknas också vara fruktansvärt ineffektivt och inte livskraftigt med tanke på att vår sol placeras i en glesare yta, vilket ger en dålig bränslekälla.

3

Skada

Våra närmaste stjärnor är Alpha Centauri, fyra ljusår borta. Att åka på standard bilhastighet, 60 km / h, skulle ta 72 miljoner år att nå. Även övervinna alla ovanstående argument är en sådan tidsram omöjlig på grund av naturligt slitage och förfall, än mindre den nästan noll sannolikheten att komma fram till allt efter så lång tid. Hastighet behövs, även om den är begränsad av ljusets hastighet. På grund av de små atomen utspridda i rymden, kommer varje fartyg att köra i snabb takt att påverkas av dem med en sådan kraft att de skulle riva genom även det starkaste stålet. Små pinholes som går genom ett skepp är knappast en bra sak. Två alternativ kvarstår: Människor eller maskiner patchar hela tiden skadan, vilket skulle kräva opraktiskt stora mängder reparationsmaterial som ska tas med, eller skeppet är tillverkat av elastiskt material som självläker. Den goda nyheten är att NASA har forskat på sådana material. Den dåliga nyheten är att de inte tror att de är genomförbara.

2

Allvar

Strukturen hos våra kroppar beror faktiskt på tyngdkraften. När människor inte lever i normal jordens gravitation börjar våra kroppar att lida. Efter några veckor eller månader blir våra ben sköra och musklerna trötthet, med mycket mer obehagliga långtidseffekter. Dessa kan bekämpas något med olika övningar och dieter, men efter år eller årtionden i rymden blir människokroppen permanent skadad. Även för relativt korta flygningar försämras synen så illa att NASA anser att en stor gräns behövs för att övervinna innan man bemannade uppdrag till Mars. I stället för att leva i viktlöshet kan acceleration från tyngdkraften induceras genom att rotera rymdskeppet snabbt. Tyvärr kräver detta enorma mängder energi och bränsle och orsakar illamående på kort sikt. De långsiktiga effekterna har inte studerats men anses vara dåliga.

1

Mat, luft och vatten

Alla människor som lever på ett fartyg under långa perioder behöver livsstöd. De behöver äta, dricka, andas, urinera, utsöndra, tvätta och sova. Många av dessa har tagits upp i rymdflygningar som redan gjorts. Men vid längre resor blir mängden mat och vatten som behövs för stor för att ta. Den mest sannolika lösningen är att göra fartyget till ett självständigt ekosystem. Växter kan producera luft, ätas och konsumeras av människor. Vilket ekosystem som helst är lite ineffektivt, men det kan ändå eventuellt bibehålla sig tillräckligt länge för att nå destinationen. Skipsutrustningen kommer gradvis att förfallna från att de olika gaserna återvinns, men smart underhåll eller nya material kan kringgå detta. Det mest effektiva systemet skulle innebära en enda anläggning. Alger har undersökts mycket för sin potential, med spirspiralingae som ses mest. Det skulle ta hand om luft, avfall och mat. Det är inte en fullständig kostkälla i sig och blir giftig om den är förorenad eller när den äts i stora mängder, men genteknik kan förändra det i framtiden.