„Земята е люлката на разума, но не бива вечно да живеем в люлка.“ Това са думи на големия руски учен Константин Циолковски, един от „бащите“ на идеите за полети в Космоса. Той ги споделя само преди около стотина години, но днес почти няма сериозен учен, който да не е съгласен с идеята, че бъдещето на човечеството е свързано с полетите до далечни планети.

Замисляли ли сте се обаче дали предстоящите, далеч „по-лесни“ мисии до Луната, Марс или по-далечните планети ще са толкова лесни и безпроблемни? Или по-скоро дали имате представа с какви трудности ще се сблъскат пионерите в далечния Космос? Дали масово възприетите идеи за начина, по който хората трябва да пътуват към звездите, не крият сериозни опасности и дори… възможни ли са те?

Докато чакаме първите смелчаци да потеглят на дългите пътешествия и преди да стискаме оптимистично палците си, ето и няколко възможни сценария за техния неуспех.

Да спим или да не спим, това е въпросът?

Една от най-масово възприетите идеи за далечните космически полети, обект на десетки книги и фантастични филми, е анабиозата – екипажите на междузвездните кораби просто заспиват по време на полета, като жизнените им функции са намалени до минимум, за да оцелеят и да се забави стареенето по време на дългия в рамките на десетки, дори стотици години път. Това звучи доста разумно – огромните периоди време за тях ще изглеждат като един миг.

И тук веднага започват да възникват въпросите. Какво ще се случи с космическия кораб, който трябва да лети самостоятелно дълги години? Ще може ли той да се предпазва и ремонтира сам при нужда? Ще могат ли системите за безопасност да отчитат всички рискови фактори и да заобикалят препятствия и проблеми? Ами ако самите технологии за поддържане анабиозата на астронавтите откажат, както се случва това във филма Passengers, чиито главни герои се пробуждат по случайност 90 години по-рано от изчисления срок? И не на последно място – колко безценни научни данни човечеството няма да получи никога, защото хората няма да могат да правят своите експерименти, защото просто ще спят?

Тези и много други въпроси постепенно принуждават доста учени да се замислят за това, дали все пак не е възможно огромните космически разстояния да се преодоляват без заспиване? Най-логичният начин е например да се възприеме „методът на вахта“, или дежурството на смени. Например на период от няколко години определен брой пътешественици се пробуждат и поемат контрола на кораба. След време ги сменят следващите. Звучи логично но… този вариант е възможен само ако човечеството намери добър метод за истинска анабиоза, позволяваща на хората да живеят без проблем с години в това състояние – нещо, което все още не е факт.

Затова другият вариант е просто хората на борда да не спят изобщо (разбирайте да не заспиват за дълъг период време). Така се раждат идеите за „кораба на поколенията“. Такъв междузвезден кораб лети със скорости далеч по-малки от скоростта на светлината и затова може би ще са му нужни стотици години, за да достигне целта си. През това време първите колонизатори на борда му ще остареят и умрат, а на тяхно място ще застанат потомците им. Този сценарий ще се повтаря, докато експедицията им приключи успешно.

Един от най-известните проекти за „кораб на поколенията“ е „Орион“. Този „взриволет“ (ядреноимпулсен кораб) е разработван в САЩ в средата на миналия век. Задвижването му е трябвало да се повери ядрени двигатели, създаващи микроядрени взривове на близко разстояние зад него. Част от ударната вълна се поема от опашката на космическия кораб, където масивно отразяващо огледало приема енергията и с помощта на система от амортизатори я предава на кораба. Мащабите на един от най-големите варианти на Orion - Energy Limited Orion Starship, поразяват човешкото въображение – диаметърът на кораба е… цели 20 километра, а цената за изграждане – 3.6 трилиона долара (което към 1968 година е брутният продукт на САЩ за една година).

Energy Limited Orion би трябвало да достигне до най-близката до нас звездна система – Алфа Центавър, за… 1330 години. Може би затова, след като оценява всички плюсове и минуси на проекта, НАСА решава да го изостави за сметка на по-евтини проекти. Орион си остава само на теория, а проблемът с астронавтите, редуващи поколенията, само ражда низ от още повече проблеми. Ето и следващия.

Накъде точно да летим?

Поддръжниците на космическите колонии се делят най-общо на две групи – едните създават вече проекти за колонизация на Марс и Луната, а другите залагат на по-далечни пътешествия и откриването на нова земя – планета, годна за живот извън пределите на Слънчевата система.

За всяко успешно преселване обаче е важно планетата по възможност да напомня на Земята. За целта трябва да има приемлива температура и достатъчно количество вода в течно състояние. Звездата, около която планетата се върти, също трябва да е „спокойна“ – защото чести и интензивни изригвания предизвикват не само промени в температурата, но потоците заредени частици могат да повредят атмосферата, като буквално я „издухат“ в Космоса. Нещо подобно вероятно се е случило с планетата Меркурий.

Участъкът от пространството около една звезда, в пределите на която планетите могат да притежават вода в течно състояние, се нарича „обитаема зона“. Планетите в нея са разположени не много далеч от звездата, като получават достатъчно енергия, за да не замръзват водните молекули. Но освен това те се намират и достатъчно далеч от нея, така че водата да не се изпари.

Благодарение на тази класификация днес астрономите търсят активно планети, попадащи в златната зона, като вече са открити десетки такива. През лятото на 2016 година астрофизици от Европейската южна обсерватория обявиха откриването на най-близката до Земята екзопланета. Тя се върти около Проксима Центавър, най-близката до нас звезда, и носи името Проксима Центавър Б. Според изчисленията на учените тя се разполага в зоната на обитаемост и напълно възможно може да разполага с течна вода. Но тя се намира по-близо до своята звезда, отколкото Земята, а това може да предизвика проблеми.

Още едно свежо откритие, от началото на 2017 година – седем екзопланети, обикалящи червеното джудже TRAPPIST-1 в съзвездие Водолей. Всички планети са с подобни на Земята размери, като на всички е възможно да има вода.

Проблемът обаче е, че дори до най-близката до нас планета разстоянието е 4.24 светлинни години, което ще рече, че със съвременните технологии и скорост на космическите апарати пътешествието ще продължи десетки хиляди години. А какво да кажем за по-далечните TRAPPIST-1, намиращи се на 40 светлинни години? Технологиите се развиват бързо, така е, но и космическите разстояния са огромни, което кара отново и отново учените да мислят в насока на идеята за „кораб на поколенията“.

Двигателите на бъдещето

Но не е ли по-добре да помислим за начин да се придвижваме по-бързо? Нови разработки в тази област постоянно се представят, а един от най-впечатляващите проекти е за слънчевото (фотонно) платно. То използва минималното налягане, което оказва светлината върху огледална повърхност. В рамките на Слънчевата система платното може да работи за сметка на светлината от нашата звезда и такава технология вече има – още през 2010 година в Космоса се отправи японският апарат IKAROS, снабден с платно 14 x 14 метра, състоящо се от 4 отделни „листа“. На тях са закрепени слънчеви батерии, а мисията му се оказва успешна.

За жалост налягането на слънчевата радиация не е голямо и затова за пътешествия извън Слънчевата система ще трябва да ползваме други източници. Съществуват проекти за използване на лазер в комбинация с такова платно.

Още един перспективен двигател на бъдещето е йонният. За „гориво“ той използва йонизиран инертен газ (аргон, ксенон) или живак. Йонизираното вещество се ускорява в електростатично поле до много висока скорост, а системата за отделяне на положителните йони го изхвърля в пространството, предизвиквайки тяга и движение.

Йонни двигатели са използвани в космическите апарати Hayabusa (доставил през 2010 година на Земята проби от астероида Итокава), както и в Dawn (изстрелян през 2007 година, за да изследва спътниците Веста и Церера). Йонният двигател има големи импулси и малък разход на гориво, но недостатъкът му е доста малката тяга. Затова с такъв двигател няма как да излетите от Земята и голям космически кораб ще трябва да се строи в орбита.

И още една интересна концепция – междузвездният двигател на Басард. Кораб, оборудван с този двигател, прихваща междузвездното вещество, включително водорода, с помощта на фуния и мощно електромагнитно поле. Диаметърът на фунията обаче трябва да бъде хиляди километри, а събраният водород ще се използва за термоядрения реактор на кораба.

Този двигател също не е съвършен – скоростта на кораба няма да е много голяма, защото при улавянето на всеки атом водород корабът губи определен импулс и компенсацията може да се постигне само при неголеми скорости. За да стане двигателят по-ефективен, ще трябва да се открият начини хората да се възползват по-добре от прихващането на атоми от космическия „вакуум“.

Обществото на борда

Колко хора могат да се отправят на междузвездно пътешествие? Оценките на експертите се различават коренно, и то само в случай че намерим начин за пътешествия в рамките на стотици, а не на хиляди години.

През 2002 година антропологът Джон Мур от университета Флорида предположи, че за създаване на стабилна популация за полет с продължителност от 200 години е достатъчно населението на малко село – около 160 човека. При това няма да е нужно някакво супер строго подбиране на хората, като в романите антиуотпии. Основа за космическата колония може да стане нормална извадка от хора, като за всеки ще трябва да има около десет подходящи партньори за брак. И това звучи реално, защото дори в нормални земни условия за повечето хора този брой партньори е напълно достатъчен, ако говорим за дългосрочни отношения.

Но в такива неголеми популации съществува опасност от намаляване на генетичното разнообразие. То може да се намалява постепенно или съвсем неочаквано – например в случай на опасна инфекция експедицията ще се сблъска с рязко намаляване на популацията, след което трудно ще се възстанови. Генетичният фонд ще обеднее, а това ще се отрази на потомците на преживелите катастрофата.

При животните на Земята подобен ефект вече е повлиял на генетичното разнообразие на гепардите. Предполага се че техният брой е бил намалял едва до няколко екземпляра и видът е бил на границата на унищожението, след което се е възстановил до около 7000 индивида днес. Но заради това съкращаване на генофонда днес гепардите не са устойчиви на болести, като в дивата природа този вид рядко доживява възраст от 1 година.

Още една заплаха за колонизаторите – „ефектът на основателя“. Той възниква, когато нова територия е заселвана от неголям брой представители на даден вид. Те не съхраняват целия генофонд на изходната популация и затова може да се сблъскат с проблема на постепенното съкращаване на генетичното разнообразие.

Затова днес има и други мнения, като това на антрополога Камерън Смит от университета в Портланд. През 2013 година той изчислява, че за да се справят със 150 годишен полет, хората ще се нуждаят от бройка, надвишаваща 40 000 души. И то от тях поне 23 500 в детеродна възраст. Но за щастие колонията може да бъде и по-малка, ако на борда на кораба има достатъчно голяма банка замразени ембриони.

Симулациите на звездни пътешествия

Създаването на затворени системи на Земята са експерименти, провеждани от дълги години. Целта е да се симулира пътешествие от типа „затворена екосистема“ – или начините, по които един екипаж може да живее дълго време в изолирана среда, произвеждайки сам всичко нужно за живот.

Проектите за такива затворени системи започват скоро след стъпването на първия човек на Луната. През 70-те години в бившия вече СССР е построен БИОС-3 – херметически изолирано помещение с обем около 300 квадратни метра, състоящо се от 4 отсека. „Каютите“ на екипажа и оборудването заемали само един отсек, а останалите били запълнени с камери за отглеждане на растения и култиватори на микроскопични водорасли. Използвани са специални сортове, като например пшеница джудже с много ниско стъбло. В БИОС-3 са проведени няколко експеримента, най-дългият от които е 180 дни. Резултатите не са особено добри.

По-известен обаче е експериментът от началото на 90-те години, проведен в Аризона, САЩ. Той се нарича Биосфера-2 и се състои от няколко сгради и оранжерии на площ от около цели 1.5 хектара. Вътре са моделирани няколко природни зони – тропически гори, савана, мангрови гори и дори океан. Събрани са около 3000 вида растения и животни. А в човешкия екип влизат 8 човека – мъже и жени. Те поддържат работата на техниката, обезпечаваща циркулацията на вода и въздух, занимават се със земеделие и правят различни опити.

Първият етап продължава две години. За година време хората успяват да осигурят производството на продукти, макар и през първите месеци да усещат постоянен глад. След това те свикват с новите си рациони и много от здравните им показатели се нормализират – като кръвното налягане. Но след това най-големият проблем се оказва падането на нивото на кислорода. Една от участниците в проекта споделя, че всички се чувствали ужасно – сънливостта била непрекъсната, по време на сън хората спирали да дишат, а това ги карало да се пробуждат и сънят бил нарушен. В дългосрочен план това води до сериозни проблеми и раздразнителност, а в крайна сметка всички били сигурни, че умират.

След края на проекта станало ясно, че нивото на кислород започнало да пада, защото микроорганизмите в Биосфера-1 се размножили много по-активно от очакваното. Това станало и с насекомите. А тяхното унищожаване било забранено, за да не се нарушава балансът на екосистемата. Затова организаторите на проекта прибягнали до „фалшификация“ – доставяли допълнително количество кислород на системата. Въпреки това нивото на кислород продължило да пада, довеждайки до прекратяване на експеримента след около 2 години работа. Така той се оказал провален.

Подобни експерименти обаче показват множеството „подводни камъни“ или неочаквани ефекти, с които колонизаторите ще се сблъскват. Следователно за достигане до звездите са нужни не само мощни двигатели.

Бунт на борда – социалните проблеми

Как мислите ще се държат затворените на борда на кораб участници в хилядолетна експедиция? Част от проблемите са свързани с обкръжаващата ги среда – например разрушителното действие на космическата радиация. Тя може да доведе до развитие на рак, поражения в костния мозък, нарушения на имунната система. Затова само една от задачите е пълната защита на здравето. Но… немалък проблем ще се окажат морално-етичните проблеми.

В Космоса ще заминат само хора, искрено предани в делото си, вярващи в нуждата от покоряване на планетите. Но дали техните потомци ще съумеят да съхранят тази вяра и дали ще искат? Ами ако представителите на „промеждутъчното поколение“ се почувстват затворени против тяхното желание в космически „затвор“? Етиката трябва да отговори на тези проблеми, иначе те ще се появят неминуемо.

Последствията от подобно нещо са непредсказуеми – от песимизъм и апатия на екипажа до съвсем открити конфликти. В затворено пространство като това на кораба неразбирането между родители и деца или идеологични спорове могат да придобият катастрофални размери. Това потвърждава и опитът на Биосфера-2. Когато става ясно, че нивото на кислорода пада, хората се разделят на две групи – едната иска моментално да се прекрати експериментът и те да излязат, а другите били решени да рискуват докрай. Конфликтът се разгорял до такава степен, че някои от участниците в проекта до ден-днешен не си говорят и не се понасят. А на практика прекарват вътре по-малко от 2 години!

 

Оцени:
Рейтинг: 4
Най-четени
Всички

Кои от вас спечелиха големите награди от гласуването в годишната класация на HiComm

31 | 12.12.2018
Още от HiEnd

Voyager 2 навлезе в междузвездното пространство (видео)

101 | 11.12.2018