Vajon az emberek valaha építenek csillaghajókat?

- Valaha élünk a csillagok között?

Ez Rachel Armstrong nagy kérdése - és az, akit el akar választ adni. Az Egyesült Királyságban a Newcastle Egyetem kísérleti architektúrájának professzora, az Armstrong az egész karrierje során a nulla g építésre gondolt, és különösen az Icarus Interstellar-hoz való csatlakozás óta, egy nemzetközi projekt, amely a 21. században a csillagközi járat előmozdítására és megkönnyítésére irányult. „Ez a határokon túllépve van, és több, mint amennyire most vagyunk” - mondja. „A csillaghajó kérdés valójában az emberiség természetéről szól. És ez különbözik attól, hogy megkérdezzük, hogy mi tud építsen egy csillaghajót.

A lehet, vagy nem tud változni, de az az emberiség terméke - az érvelésünk, a prioritásaink - az, vagy nem lenne. A csillaghajózási kérdés kontextusa a népességnövekedés, a környezetromlás, a tudományos kutatás és a felfedezés ösztönzése. Mindehhez képest a vizsgálat tárgyának meghatározása egyszerű: Armstrong szerint egy csillaghajó olyan hajó, amely szerves életet szállíthat a Naprendszeren kívüli világokra. Két fő jellemzője van, amelyek elválasztják a csillaghajót másfajta űrhajóktól: az a képesség, hogy hosszú ideig tartsuk fenn az életet a fedélzeten, és hogy képesek legyenek az életet más holdakra és bolygókra átvinni.

Az élet az űrben egy dolog, amit tehetünk. Ez az, amit az ISS kínál. Amit az ISS nem tehet meg, lépjen át a galaktikus távolságokon. A csillaghajók esetében a meghajtás a dörzsölés. A tudósok úgy becsülik, hogy ahhoz, hogy 100 éven belül egy másik csillagrendszerbe jussanak, egy űrhajónak a fénysebesség kb. Hajlító hajtás nélkül a dolgok trükkösek.

A jelenlegi vagy javasolt technológiák közül Armstrong úgy véli, hogy a napsugaras vitorlák a leginkább reálisak. A napozó vitorla alapvetően a csillagok által kibocsátott sugárzási nyomást hajtja végre. Ebben az esetben a sugárzási nyomás az űrhajóhoz csatlakoztatott nagy ultra-vékony tükrökkel, mint egy vitorla, nagyon nagy sebességgel mozgatja. Ez egy (viszonylag) megfizethető hajtóműtípus. Valójában olyan olcsó, hogy az alapja a Planetary Society polgár által finanszírozott LightSail projektjének, amely 2015 júniusában tesztet végzett. Nincs szükség arra, hogy hordozzon és tároljon semmilyen hajtóanyagot a fedélzeten.

- Valójában elkezdhetjük építeni ezt - mondja Armstrong.

De vannak hátrányai. Ha a vitorla vékony anyagára váratlan helyiségpor és törmelék lép fel, az egész dolog másodpercek alatt helyrehozhatatlanul károsodhat. Armstrong azt mondja, hogy az ilyen űrrekesz beolvasása segíthet egy korai figyelmeztetésben, de a vitorlának még mindig ki kell hajtania az elkerülő manővereket. Ha nincs fedélzeti hajtóműrendszer, az asztronauták a sugárzási nyomás és a szolár szél teljes kegyelmében lennének, amelyek a kiszámíthatóbbak.

Vannak más, radikálisabb hajtómű-technológiák is, amelyek valószínűleg nagyobb értelemben vették volna a nagyobb hajótípusokat. A nukleáris energia a leginkább értelme. Már elvégezhetjük a nukleáris hasadást is (hogyan hajtjuk végre a nukleáris reaktorokat a Földön), de a nukleáris fúzió lenne sokkal hatékonyabb. Számos másféle fogalmi technológia épül fel a fúziós technológiából, például lézerek és elektron gerendák használatával a hajó előremozdításához. Sajnos nem tűnik közelebb ahhoz, hogy a fúzió valóságos legyen, mint egy évtizeddel ezelőtt.

A csillaghajó tervezésének másik nagy akadálya a megélhetés. Egy dolog az embereket az űrbe küldeni, a másik pedig életben tartani. Armstrong azt állítja, hogy az utóbbit csak a talajjal lehet megtenni.

„Ha túléljük, talajra lesz szükségünk” - mondja. - Itt van a szerves anyag.

A talaj a növények növekedéséhez szükséges, ami szükséges az oxigén, gyümölcs és zöldség előállításához. Különböző típusú növények is adhatnak egy csomó különböző szerves anyagot, amelyek sokféle körülmények között segítenek. Sajnos ezt a kutatást nehéz megvalósítani. Az 1967-es nemzetközi űrkutatási szerződés korlátozza a extrém környezetben végzett mikroorganizmusokkal kapcsolatos kísérleteket. Feltételezve, hogy a szerződést módosították, a tudósoknak meg kell találniuk a módját, hogy dinamikus kémiai folyamatokat használjanak a nagyon lokalizált zónák terraformálására. Ehhez szuper talajra lenne szükség.

„Komplex élettartamú szöveteket tervezhetünk, amelyek túlmutatnak a víz és a levegő ötletén, egyes arányokban keveredve” - mondja Armstrong. „Ha stratégiai szempontból különböző szervezeteket és talán még technológiai anyagokat is bevezetünk, akkor talán úgy találjuk, hogy a talajok sokkal többet tudnak tenni, mint amennyire természetesen.”

A szintetikus biológia segíthet nekünk olyan bioüzemanyag-üzemekben is, amelyek kritikus szerepet játszhatnak a csillaghajó környezetben. Ezeket a növényeket nagyobb mennyiségben oxigén előállítására, kevesebb erőforrásból, a vízrendszerek szűrésére, az ivóvíz újrahasznosítására, gyümölcsök és zöldségek gyorsabb előállítására stb.

A fenntartható élőhely azonban nem csak az életet növelő erőforrások biztosítását jelenti. Armstrong sok időt töltött az „élő technológiák” feltárásában - amelyben az anyagcsere-anyagok „olyan kémiai felület vagy nyelv, amelyen keresztül a mesterséges struktúrák, mint például az építészet, kapcsolódhatnak a természetes rendszerekhez.” Ezek az anyagok alapvetően olyan anyagcsere-tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik energiafolyamatokon keresztül különböző államokká alakul. Az Armstrong leginkább arra törekszik, hogy megértse, hogy az anyagcsere-anyagok hogyan vehetnek részt egy ökológiai tájkép kialakításában a hagyományosabb szerkezeti anyagok mellett.

Az egyik példa a „protocell olajcseppek”, amelyek a környezet körül mozoghatnak, és a változó körülmények alapján komplex viselkedésen mennek keresztül. Ez azt jelenti, hogy egyre inkább fényérzékeny lesz; reagál a rezgésekre és rázkódásokra; a változó levegőösszetételek megváltoztatása a különféle hulladéktermékek leválasztásával; vagy akár önjavítás a sérülés után. Ez az utolsó képesség különösen hasznos lehet egy olyan űrhajóréteg létrehozásához, amely segít minimalizálni az egyéb, a térben károsító láthatatlan tárgyak által okozott károkat, mint a kis sziklák vagy jégdarabok.

Ezek az akadályok nem valószínűsítik, hogy megfelelünk az Armstrong saját 2100-os csillaghajó-határidejének. Még ha a technológiai korlátok nem jelentenek problémát, a gazdasági és politikai erők kétségtelenül lassítják a folyamatot. Mégis, Armstrong reméli, hogy a Holdra való visszatérés iránti nagyobb érdeklődéssel és az ember Marsra való felvételével hamarosan létrehozhatunk egy kutatóállomást, amely kizárólag a csillaghajó építésének szem előtt tartására szolgál.

„Nagyon komolyan gondolunk egy interplanetáris civilizáció létrehozására” - mondja Armstrong.

„Bár úgy tűnik, mint a sci-fi, a csillaghajók gondolkodása arra ösztönöz bennünket, hogy stratégiaian gondolkodjunk arról, hogy miként járunk a hosszú távú dolgokhoz, a következő generációk számára. Nem tudjuk, mi fog történni a következő, mégis be kell mennünk az ismeretlenbe.