Free Press

„Pământul este leagănul umanității, dar omenirea nu poate rămâne în leagăn pentru totdeauna”, scria într-o scrisoare din 1911 pionierul sovietic al călătoriilor spațiale Konstantin Tsiolkovsky. Oamenii de știință au scris și au vorbit mult timp despre necesitatea percepută de a călători pe alte planete pentru supraviețuirea pe termen lung a speciei umane.

În timp ce NASA, SpaceX și alte companii au planuri pe termen relativ scurt pentru a ne duce pe Marte, cum rămâne cu necesitatea de a explora dincolo de steaua noastră, Soarele, care se estimează că se va stinge în 7,5 miliarde de ani?

RELATED: DESTINAȚIA MARTE: 15 MILIOANE SPAȚIALE INCREDIBILE, TRECUTE ȘI FUTURE

Călătoriile interstelare s-ar putea să nu aibă loc în timpul vieții noastre, dar agențiile spațiale și companiile private dezvoltă teorii și metode pentru a ajunge pe alte stele. Iată 17 fapte despre modul în care am putea călători într-o zi către alte stele.

Cea mai apropiată stea de Pământ este inaccesibilă cu ajutorul tehnologiilor actuale

La întoarcerea de la aterizarea pe Lună, Neil Armstrong a descris în mod elocvent distanța imensă de la Luna noastră până la Pământ spunând: „deodată mi-am dat seama că acel bob de mazăre mic, frumos și albastru, era Pământul. Mi-am ridicat degetul mare și am închis un ochi, iar degetul meu mare a blocat planeta Pământ. Nu m-am simțit ca un gigant. M-am simțit foarte, foarte mic.”

Distanța de la Pământ la Lună (383.400 km) este doar o fracțiune minusculă din distanța până la Soare, iar distanța de la Pământ la Soare (149,81 milioane km) este o picătură proverbială în ocean în comparație cu distanța până la cea mai apropiată stea de Soare.

Cea mai apropiată stea de sistemul nostru solar este Proxima Centauri. Aceasta face parte dintr-un sistem stelar triplu numit Alpha Centauri și se află la o distanță de aproximativ 4,24 ani-lumină (sau 1,3 parsecs) de Pământ. După cum explică NASA, asta înseamnă că Proxima Centauri se află la 40.208.000.000.000.000 (4 trilioane) de km de Pământ.

Cel mai rapid și mai fiabil mijloc de călătorie în spațiu pe care îl avem în prezent este racheta cu propulsie ionică, care a dus misiunea Deep Space 1 la cometa Borrelly în 1998. Din cauza distanței imense de la Pământ la Proxima Centauri, utilizarea propulsorului ionic pentru a călători până la cea mai apropiată stea vecină ar dura 18.000 de ani – aproximativ 2.700 de generații umane.

În ritmul nostru actual de inovare tehnologică, pornirea în această călătorie ar fi inutilă, deoarece probabil că vom dezvolta o tehnologie care ar putea ajunge din urmă și depăși nava spațială cu propulsie ionică la mulți ani după ce aceasta a decolat de pe Pământ.

Proxima Centauri are pe orbita sa o planetă potențial locuibilă

În august 2016, oamenii de știință au documentat o planetă potențial locuibilă, de mărimea Pământului, care orbitează în jurul planetei Proxima Centauri, care a fost denumită ulterior Proxima b. Proxima b este o exoplanetă, ceea ce înseamnă că planeta se încadrează în parametrii de temperatură necesari pentru ca viața să se dezvolte.

Chiar dacă acest lucru nu înseamnă nicidecum că vom găsi viață pe planetă – proximitatea sa față de soare înseamnă, de asemenea, că atmosfera sa ar putea fi expusă la cantități mortale de radiații – descoperirea a reîmprospătat speranțele că am putea călători într-o zi pe o planetă extraterestră care orbitează în jurul unei stele vecine.

Chiar dacă Proxima Centauri este cea mai apropiată stea, în afară de Soare, de Pământ, vecina sa, Alpha Centauri, este mult mai strălucitoare și ar putea fi, de asemenea, un obiectiv pentru misiunile din viitorul îndepărtat.

Modalități și teorii noi pentru călătoriile interstelare sunt mereu în curs de dezvoltare

În cartea sa Magnificul dezolării: The Long Journey Home from the Moon, astronautul Apollo 11 Buzz Aldrin a scris:

„Cred că într-o zi călătoriile în spațiu vor deveni la fel de obișnuite ca și călătoriile cu avionul. Cu toate acestea, sunt convins că adevăratul viitor al călătoriilor spațiale nu se află la agențiile guvernamentale – NASA este încă obsedată de ideea că scopul principal al programului spațial este știința -, ci adevăratul progres va veni de la companiile private care concurează pentru a oferi cea mai bună călătorie de aventură, iar NASA va primi beneficiile de pe urma acestora.”

Compania privată a lui Elon Musk, SpaceX, a relansat deja cursa pentru a ajunge pe Marte și dincolo de ea cu rachetele sale de propulsie reutilizabile, testate și testate, și plănuiește o misiune istorică cu echipaj uman către ISS cu capsula sa reutilizabilă Crew Dragon în luna mai a acestui an.

Nu este singura companie care dorește să facă pași mari în domeniul călătoriilor spațiale. Printre inițiativele finanțate din fonduri private și de voluntariat se numără Fundația Tau Zero, proiectul cu nume amenințător Project Icarus și Breakthrough Starshot. Toate acestea au ca scop realizarea decolării pentru călătorii interstelare.

Firma privată Breakthrough Starshot își propune să ajungă la Proxima Centauri în timpul vieții noastre

Deși scopul final este de a duce oamenii pe alte planete și sisteme solare, o companie, Breakthrough Starshot, crede că poate fi prima care să ducă o navă spațială fără echipaj la cea mai apropiată stea vecină, Proxima Centauri, folosind o metodă interesantă.

Inițiativa de 100 de milioane de dolari este finanțată privat de miliardarii Yuri și Julia Milner – primul de cetățenie israeliano-rusă – și își propune să propulseze o sondă minusculă până la stea prin lovirea pânzei sale extrem de ușoare cu ajutorul unui fascicul laser puternic tras de pe Pământ.

Compania se bazează pe miniaturizarea tehnologiilor viitoare, ceea ce ar permite ca o navă spațială atât de ușoară – cântărind mai puțin de un gram – încât ar putea fi propulsată de impactul unui laser pentru a accelera în cele din urmă cu aproximativ o cincime din viteza luminii. La această viteză, nava spațială a lui Breakthrough Starshot ar putea ajunge la Proxima Centauri în aproximativ 20 de ani.

Pentru ca acest lucru să fie realizabil, Breakthrough Starshot are nevoie de progrese tehnologice care să permită unei nave spațiale minuscule să transporte propulsoare, o sursă de energie, echipamente de navigație și de comunicare, astfel încât să poată transmite înapoi ceea ce vede atunci când ajunge la Proxima b.

Velele solare ar putea într-o zi să ne ducă dincolo de stelele noastre

În luna iulie a anului trecut, Societatea Planetară a lansat și a testat o velă solară inspirată de Carl Sagan care a demonstrat cu succes că este capabilă să își schimbe traiectoria orbitală folosind o pânză luminoasă care convertește energia fotonilor din lumina solară în energie de propulsie.

Deși fabricarea relativ ușoară și ieftină a velelor solare le face o metodă rentabilă pentru călătoria în spațiu, este puțin probabil ca acestea să aibă vreodată energia de propulsie necesară pentru a transporta oameni. De asemenea, ele se bazează pe lumina provenită de la stele, ceea ce înseamnă că alternativa bazată pe laser a lui Breakthrough Starshot (de la punctul 4) este cea mai viabilă opțiune.

Pentru a obține viteza necesară pentru a parcurge distanțe lungi, ele ar avea nevoie și de timp pentru a accelera. În acest moment, pânzele solare sunt văzute ca o metodă mai viabilă pentru transportul sateliților în interiorul sistemului nostru solar, mai degrabă decât al oamenilor către sisteme stelare îndepărtate.

Vela magnetică este o alternativă la vela solară

Vela magnetică este o variantă a velei solare care este propulsată de vântul solar mai degrabă decât de lumina solară. Vântul solar este un flux de particule încărcate care are un câmp magnetic propriu. Conform New Scientist, o pânză magnetică ar înconjura o navă spațială cu un câmp magnetic care respinge câmpul vântului solar, ceea ce ar duce la propulsarea magnetică a navei spațiale departe de Soare.

Ca și în cazul pânzei solare, pânza magnetică, din păcate, are limitările sale ca metodă de călătorie interstelară. Pe măsură ce o navă spațială propulsată cu pânze magnetice se îndepărtează de Soare, intensitatea luminii solare și a vântului solar ar scădea dramatic, ceea ce înseamnă că nu ar fi capabilă să prindă viteza necesară pentru a fi propulsată către o altă stea.

7. Călătoria interstelară cu o viteză apropiată de cea a luminii este posibilă… în teorie

Teoria relativității speciale afirmă că particulele de lumină, fotonii, călătoresc prin vid cu o viteză constantă de 670.616.629 mile pe oră. Dacă am putea cumva să valorificăm o navă care să se apropie de această viteză, călătoria interstelară ar fi o propunere complet diferită de ceea ce este astăzi.

După cum subliniază NASA, în tot spațiul există, de fapt, cazuri de particule, care nu sunt fotoni, care sunt accelerate până aproape de viteza luminii. De la găurile negre la mediul nostru din apropierea Pământului, particulele care sunt accelerate la viteze incredibile – 99,9% din viteza luminii – probabil datorită unor fenomene precum reconectarea magnetică, ar putea indica cercetări viitoare care ne-ar putea ajuta să exploatăm metode pentru a atinge astfel de viteze.

Multe teorii și metode ipotetice pentru călătoria interstelară aproape de viteza luminii au fost deja propuse – câteva dintre acestea sunt menționate în punctele de mai jos.

Găurile de vierme ar putea oferi o scurtătură către alte părți ale universului

Pe lângă faptul că a prezis existența găurilor negre, cu ani înainte ca noi să vedem vreodată una într-o imagine, teoria relativității generale a lui Einstein a permis, de asemenea, prezicerea existenței găurilor de vierme. Acest termen, „gaură de vierme”, care descrie scurtături asemănătoare unor tuneluri care traversează spațiul și timpul, a fost inventat de fizicianul cuantic John Wheeler, care a inventat și termenul „gaură neagră”.

În timp ce găurile de vierme sunt o idee tentantă pentru călătoriile în spațiu, care a aprins imaginația multor pasionați de science-fiction de-a lungul anilor, probabilitatea ca noi să putem călători vreodată printr-una este incredibil de redusă. În primul rând, nici măcar nu suntem siguri că găurile de vierme există; în al doilea rând, este teoretizat faptul că orice tip de materie care ar intra într-o gaură de vierme ar face ca aceasta să se închidă imediat.

Chiar dacă ar fi posibil să stabilizăm materia din jurul unei găuri de vierme și să o menținem deschisă cu ajutorul unui câmp de energie negativă numit radiație fantomă, toate teoriile se află în stadiul de ipoteză și, cel mai probabil, nu vor fi testate într-o formă reală decât peste mulți ani.

Găurile de vierme sunt, de asemenea, problematice, deoarece faptul că ar putea transporta materie în spațiu ar însemna că ele sunt, de asemenea, o formă de mașină a timpului și, prin urmare, ar fi o încălcare a legilor de cauză și efect. Acest lucru nu i-a împiedicat pe unii oameni de știință să elaboreze teorii și metode pentru metode de călătorie interstelară care să utilizeze găurile de vierme – mai multe despre asta în secțiunea 14.

NASA lucrează la o propunere de motor Em Drive care ar putea permite călătoria în spațiu fără a avea nevoie de combustibil

NASA și alte organizații lucrează la o propunere de motor fără combustibil care ar putea fi pur și simplu imposibil. De ce? Pentru că răsplata, dacă ar reuși, ar fi atât de revoluționară încât ar schimba complet capacitatea noastră de călătorie interstelară și ar deschide o nouă eră pentru omenire.

Motorul „elicoidal”, denumit EmDrive, a fost propus pentru prima dată de cercetătorul britanic Roger Shawyer în 2001. Shawyer a emis ipoteza că am putea genera împingere prin pomparea microundei într-o cameră conică. În teorie, microundele ar trebui să ricoșeze pe pereții camerei în mod exponențial. Astfel, ele ar crea suficientă propulsie pentru a alimenta o navă spațială fără combustibil.

Dacă acest lucru nu ar fi de ajuns, inginerul David Burns de la NASA, care face parte din testele de laborator ale motorului teoretic, spune că, având în vedere că EMDrive nu are nevoie de combustibil, o navă spațială alimentată de un astfel de dispozitiv ar putea atinge în cele din urmă o viteză de 99 de kilometri.9 la sută din viteza luminii.

În timp ce unii cercetători susțin că au generat împingere în timpul experimentelor EmDrive, cantitatea a fost atât de mică încât detractorii susțin că energia ar fi putut fi generată de fapt de factori externi, cum ar fi vibrațiile seismice ale Pământului.

Una dintre cele mai obscure forme teoretice de călătorie interstelară este racheta cu materie întunecată

Într-un studiu intitulat Dark Matter as a Possible New Energy Source for Future Rocket Technology (Materie întunecată ca posibilă nouă sursă de energie pentru tehnologia viitoarelor rachete), oamenii de știință au prezentat o metodă pentru o formă de călătorie care ar valorifica energia misterioasei materii întunecate a universului.

Cercetătorii din spatele lucrării au propus o variație a EmDrive (vezi punctul 9) care ar valorifica energia materiei întunecate pentru a alimenta o rachetă. Avantajul? La fel ca EmDrive, ar fi un motor care nu se bazează pe combustia chimică, ceea ce înseamnă că ar elimina cătușele din metodele noastre actuale de călătorie interstelară.

Problema cu rachetele cu materie întunecată? Nu știm aproape nimic despre materia întunecată, în afară de faptul că există. Această formă de călătorie se bazează foarte mult pe descoperirile viitoare. Merită totuși să fie cercetată, din simplul motiv că materia întunecată este pretutindeni; dacă ar putea fi folosită ca și combustibil, am avea o rezervă nesfârșită.

Inginerii au lucrat la dezvoltarea unui reactor de fuziune nucleară pentru călătorii spațiale

Rachetele cu fuziune sunt un tip de nave spațiale care s-ar baza pe reacțiile de fuziune nucleară pentru a ne duce în cele mai îndepărtate zone ale spațiului. Posibilitatea de a dezvolta o astfel de rachetă a fost explorată în anii 1970 de către Societatea Interplanetară Britanică în cadrul proiectului Daedalus.

Aceste rachete s-ar baza pe cantitățile uriașe de energie eliberate în timpul fuziunii nucleare. Principala metodă care a fost propusă pentru a elibera această energie în rachete este o metodă numită fuziune prin confinare inerțială. În cadrul acestei metode, laserele de mare putere ar face să explodeze o mică pastilă de combustibil pentru a face să explodeze straturile sale exterioare. La rândul său, aceasta ar zdrobi straturile interioare ale peletului și ar declanșa fuziunea.

Câmpurile magnetice ar fi apoi folosite pentru a direcționa fluxul de energie din partea din spate a navei spațiale pentru a o propulsa înainte. O astfel de navă ar putea parcurge distanța până la Proxima Centauri în 50 de ani. Principala problemă a acestei metode? În ciuda deceniilor de muncă, nu am văzut încă un reactor de fuziune a rachetelor funcțional.

Propulsia cu impulsuri nucleare ar putea fi cea mai nebună formă de călătorie interstelară propusă

De departe cea mai nesăbuită și cea mai nebună formă de călătorie interstelară pe care am văzut-o propusă este propulsia cu impulsuri nucleare. Prin această metodă, o navă spațială ar fi propulsată prin aruncarea periodică a unei bombe nucleare din partea din spate a navei, înainte de a o declanșa la distanța potrivită.

Această metodă a fost studiată serios de agenția de tehnologie militară a guvernului american DARPA, sub numele de cod Proiectul Orion. O navă spațială care utilizează propulsie cu impulsuri nucleare ar trebui să fie dotată cu un amortizor uriaș, care ar permite un scut puternic împotriva radiațiilor care ar proteja pasagerii.

Deși o astfel de navă spațială ar putea atinge teoretic viteze de până la 10% din viteza luminii, conceptul a fost în mare parte abandonat după intrarea în vigoare a interdicțiilor privind testele nucleare în anii 1960.

Ramjetul Bussard ar oferi o soluție la problema combustibilului greu

Ramjetul Bussard este o altă soluție pentru una dintre limitările legate de bazarea pe combustia chimică – și anume greutatea combustibilului. Cu cea mai bună metodă pe care o avem în prezent pentru călătoria interstelară, cu cât dorim să ajungem mai departe, cu atât avem nevoie de mai mult combustibil, cu atât nava spațială este mai grea și cu atât accelerația este mai lentă.

Rampropulsorul Bussard, propus de fizicianul Robert Bussard în 1960, preia conceptul de rachetă de fuziune (punctul 11) și îi dă o întorsătură; în loc să transporte o rezervă de combustibil nuclear, nava spațială ar ioniza hidrogenul din spațiul înconjurător și apoi l-ar aspira cu ajutorul unei lingurițe mari de „câmp electromagnetic” (ca în imagine).

Principala problemă cu această metodă ca metodă de călătorie interstelară este că, deoarece nivelurile de hidrogen sunt atât de rare, lingura ar trebui să aibă un diametru de sute de kilometri.

NASA lucrează la dezvoltarea unui propulsor warp real

Propulsorul Alcubierre a fost propus pentru prima dată în 1994 de Miguel Alcubierre, un fizician de la Universitatea din Țara Galilor din Cardiff. Motorul propus ar folosi „materie exotică”, care sunt tipuri de particule care au o masă negativă și exercită o presiune negativă. Mai degrabă important, „materia exotică” nu a fost încă descoperită, ceea ce înseamnă că propulsorul Alcubierre se bazează pe o descoperire viitoare care s-ar putea să nu se întâmple niciodată.

Particulele de „materie exotică” ar putea distorsiona spațiul-timp, făcând ca spațiul din fața navei spațiale să se contracte și spațiul din spatele ei să se extindă. Acest lucru ar însemna că nava s-ar afla în interiorul unei „bule warp” care, teoretic, ar putea călători mai repede decât lumina fără a încălca legile relativității.

Problema principală? În afară de faptul că nu există nicio dovadă a existenței „materiei exotice”, motorul Alcubierre, care este practic un motor warp din viața reală din Star Trek, ar avea nevoie de o energie egală cu energia totală a universului pentru a-l susține. În ciuda acestui fapt, în 2012, omul de știință Harold Sonny White de la NASA și colegii săi au publicat o lucrare, intitulată Warp Field Mechanics 101, care detaliază lucrările privind posibilitatea unui propulsor Alcubierre.

Astronauții vor avea probabil nevoie de ecosisteme de călătorie pentru a supraviețui călătoriei

Pentru toate teoriile privind propulsorul warp și EmDrive-urile care ar putea permite călătoria la viteze imense, realitatea este că viitorii astronauți vor trebui probabil să fie pregătiți pentru călătorii incredibil de lungi. Chiar dacă am putea călători cu 99,9% din viteza luminii, ne-ar lua aproximativ 4 ani pentru a ajunge la cel mai apropiat sistem stelar, Alpha Centauri.

După cum a declarat pentru BBC cercetătoarea și profesoara de arhitectură experimentală Dr. Rachel Armstrong, trebuie să începem să ne gândim la ecosistemul pe care omenirea interstelară îl va ocupa acolo, între stele.

„Ne mutăm de la o viziune industrială a realității la o viziune ecologică a realității”, a explicat Armstrong. „Este vorba despre locuirea spațiilor, nu doar despre proiectarea unui obiect iconic.”

În loc de navele spațiale metalice masive din filme precum Alien și 2001: Odiseea spațială, Armstrong are în vedere habitate cu mult spațiu pentru biome mari, pline de viață organică, care pot susține ființele umane în călătorii interstelare lungi.

Se ia în considerare, de asemenea, criosomnul pentru călătoriile incredibil de lungi între stele

Prelucrând din nou din filmele și romanele SF, ideea criosomnului a fost luată în considerare în mod serios ca o modalitate de a permite ființelor umane să călătorească pe distanțe uriașe fără a îmbătrâni și fără a fi nevoite să fie treze pentru călătorii care pot dura luni de zile.

În 2016, NASA a finanțat cercetări privind un tip de animație suspendată în care echipaje întregi sunt puse în somn criogenic pe durata misiunilor spațiale de lungă durată. Firma din spatele acestui proiect, SpaceWorks, lucrează la dezvoltarea unei metode pentru a pune astronauții într-o stare controlată de hipotermie avansată care le-ar permite să hiberneze în timpul călătoriilor lungi prin spațiu.

Vom ajunge vreodată la o altă stea? Experții cred că da

„Încă de la începutul existenței umane am privit spre stele și ne-am proiectat acolo speranțele și temerile, anxietățile și visele noastre”, a declarat pentru BBC cercetătoarea Dr. Rachel Armstrong. Mulțumită numărului mare de teorii, modele teoretice și metode care sunt concepute astăzi, explică Armstrong, călătoria interstelară „nu mai este doar un vis, acesta este un experiment acum.”

Cum a scris Carl Sagan, „toate civilizațiile devin fie spațialiste, fie dispar”. De aceea, călătoria interstelară este importantă; indiferent dacă vom ajunge dincolo de sistemul nostru solar peste o sută sau peste o mie de ani, soarta viitoarei noastre civilizații depinde, în cele din urmă, de dezvoltarea unei tehnologii de călătorie interstelară care ne poate duce la distanțe care astăzi par de neimaginat și în locuri la care putem doar visa.

Nota editorului: O versiune anterioară a acestui articol a lăsat să se înțeleagă că proiectul Breakthrough Starshot a fost finanțat de un „miliardar rus” pe nume Yuri Milner. Deși Milner finanțează proiectul, el este, de asemenea, un israelian, ceea ce înseamnă că este israelian-rus. Această eroare a fost corectată între timp pentru a reflecta statutul său de dublă cetățenie ca israelian-rus. IE regretă această eroare.

.