Чи будуть люди завжди будувати космічні кораблі?

"Чи будемо ми коли-небудь жити серед зірок?"

Це велике питання Рейчел Армстронг - і вона має намір відповісти. Професор експериментальної архітектури в Університеті Ньюкасла у Великобританії, Армстронг думав про нульову конструкцію для всієї своєї кар'єри і особливо після приєднання до Icarus Interstellar, міжнародного проекту, спрямованого на сприяння і полегшення міжзоряного польоту в 21 столітті. "Це пов'язано з виходом за межі наших кордонів і бути більш ніж те, що ми зараз маємо", говорить вона. “Питання про космічний корабель дійсно стосується природи людства. І це відрізняється від запитання, чи ми може побудувати космічний корабель."

Можна або не може змінитися, але воля або не є продуктом самого людства - наших міркувань, наших пріоритетів. Контекст питання зоряного корабля - це зростання населення, погіршення стану навколишнього середовища, наукові дослідження та імпульс для вивчення. У порівнянні з усім цим, визначення предмета дослідження є простим: Зоряний корабель, на думку Армстронга, є судном, яке можна використовувати для транспортування органічного життя до світів, що виходять за межі Сонячної системи. Існують дві основні характеристики, які відокремлюють космічний корабель від інших видів космічних апаратів: здатність підтримувати життя на борту протягом тривалого часу і здатність переносити це життя на інші місяці і планети.

Життя в просторі - це те, що ми можемо зробити. Це те, що пропонує МКС. МКС не може рухатися на галактичних відстанях. Робота є, коли мова йде про космічних кораблях. Вчені вважають, що для того, щоб потрапити в іншу зоряну систему протягом 100 років, космічний апарат повинен був би подорожувати приблизно на 10 відсотків швидкості світла. Без приводу деформації, все складно.

З усіх сучасних або запропонованих технологій Армстронг вважає, що сонячні вітрила є найбільш реалістичними. Сонячне вітрило в основному використовує радіаційний тиск, що випромінюється зірками як рушійна сила. Радіаційний тиск у цьому випадку підштовхував би до великих ультратонких дзеркал, прикріплених до космічного апарату, як до вітрила, переміщаючи його вперед на дуже високих швидкостях. Це (порівняно) доступний тип рушія. Насправді, так дешево, що це основа для проекту LightSail, що фінансується громадянами Планетарного товариства, який провів випробувальний політ у червні 2015 року. Немає необхідності носити і зберігати будь-який вид палива на борту.

«Ми можемо почати будувати це, - говорить Армстронг.

Але є й недоліки. Якщо несподівані шматки космічного пилу і сміття потрапили в тонкий матеріал вітрила, то все це може бути непоправно пошкоджене за лічені секунди. Армстронг каже, що робототехническое сканування для такого космічного сміття може допомогти дати деяке раннє попередження, але вітрило все одно необхідно виконати ухильні маневри. Якщо на борту немає резервних силових установок, астронавти будуть перебувати в повній милості від радіаційного тиску і сонячних вітрів, які є менш передбачуваними.

Існують й інші, більш радикальні технології руху, які, ймовірно, мають більше сенсу для великих типів кораблів. Найбільш сенс має ядерна енергетика. Ми вже можемо дістатися ядерного поділу (це, як ми енергетичні ядерні реактори тут, на Землі), але ядерний синтез буде багато більш ефективний. Багато інші види концептуальних технологій створюють технологію синтезу, наприклад, використання лазерів і електронних променів для просування судна вперед. На жаль, ми, здається, не наближаємося до того, щоб зробити злиття реальністю, ніж ми були десять років тому.

Іншою великою перешкодою для дизайну космічного корабля є простота. Одна справа - відправляти людей у ​​космос, а інше - щоб вони залишилися живими. Армстронг стверджує, що останнє можна зробити, але тільки з грунтом.

"Якщо ми збираємося вижити, ми потребуватимемо грунту", - каже вона. - Ось там є органічна речовина.

Грунт необхідний для росту рослин, який необхідний для виробництва кисню, фруктів і овочів. Різні види рослин також можуть забезпечити тонну різних органічних матеріалів корисними в різних умовах. На жаль, це дослідження важко переслідувати. Міжнародний договір про космічний простір 1967 року обмежує експерименти на мікроорганізмах в екстремальних умовах. Припускаючи, що договір був змінений, вченим доведеться з'ясувати спосіб використання динамічних хімічних процесів для терраформізації високо локалізованих зон. Для цього потрібні "супер-грунти".

«Ми можемо розробляти складні тканини, що виходять за межі житла, які виходять за межі ідеї змішування води та повітря у певних співвідношеннях», - говорить Армстронг. "Якщо ми стратегічно запровадили різні види організмів і, можливо, навіть технологічні тканини, ми можемо виявити, що грунти можуть зробити набагато більше, ніж вони натуралістично роблять".

Синтетична біологія може навіть допомогти нам біоінженерних рослин, які могли б відігравати важливу роль у середовищі зоряного корабля. Ці заводи можуть бути виготовлені для виробництва кисню в більших кількостях, живуть за рахунок менших ресурсів, фільтрують водні системи для переробки питної води, виробляють фрукти та овочі швидше, і т.д.

Але стійке середовище існування не означає лише надання ресурсів, щоб допомогти зростати життям. Армстронг витратив багато часу на вивчення «живих технологій», в яких метаболічні матеріали виступають як «хімічний інтерфейс або мова, через яку можуть з'єднуватися такі штучні структури, як архітектура, з природними системами». трансформувати в різні стани через енергетичні процеси. Армстронг найбільш зацікавлений у розумінні того, як метаболічні матеріали можуть брати участь у створенні екологічного ландшафту поряд з більш традиційними конструкційними матеріалами.

Одним з прикладів є «крапельки олії протоцел», які можуть переміщатися навколо навколишнього середовища і піддаватися складним поведінкам на основі мінливих умов. Це може означати, що стає все більш і менш світлочутливим; реагування на вібрації та трясіння; зміна мінливих композицій повітря шляхом скидання різних видів відходів; або навіть самостійний після пошкодження. Ця остання здатність може бути особливо корисною для створення шару корпусу космічного апарату, який допомагає мінімізувати збитки, завдані іншими невидимими об'єктами, що пошкоджуються навколо простору, як маленькі скелі або шматочки льоду.

Ці перешкоди малоймовірно, що ми зустрінемо термін, встановлений Армстронгом у 2100 році. Навіть якщо б технологічні обмеження не були проблемою, економічні та політичні сили, безсумнівно, уповільнили б цей процес. Тим не менш, Армстронг сподівається, що з підвищеним інтересом до повернення на Місяць і доведення людей до Марса, ми можемо скоро створити науково-дослідну станцію, присвячену виключно тому, як побудувати космічний корабель.

"Ми дуже серйозно ставимося до створення міжпланетної цивілізації", говорить Армстронг.

Хоча це звучить як наукова фантастика, мислення про кораблі запрошує нас стратегічно мислити про те, як ми робимо речі в довгостроковій перспективі, для майбутніх поколінь. Ми не знаємо, що буде далі, але ми повинні піти в невідоме.