”Jorden är mänsklighetens vagga, men mänskligheten kan inte stanna i vaggan för evigt”, skrev den sovjetiska rymdresepionjären Konstantin Tsiolkovskij i ett brev 1911. Forskare har länge skrivit och talat om en upplevd nödvändighet att resa till andra planeter för den mänskliga artens långsiktiga överlevnad.
Nasa, SpaceX och andra företag har relativt kortsiktiga planer på att ta oss till Mars, men hur är det med behovet av att utforska bortom vår stjärna, solen, som beräknas dö ut om 7,5 miljarder år?
RELATERAT: DESTINATION MARS: 15 INCREDIBLE SPACEX MILESTONES, PAST AND FUTURE
Interstellära resor kanske inte kommer att ske under vår livstid, men rymdorganisationer och privata företag utvecklar teorier och metoder för att ta sig till andra stjärnor. Här är 17 fakta om hur vi en dag kan resa till andra stjärnor.
- Den närmaste stjärnan till jorden är utom räckhåll med nuvarande teknik
- Proxima Centauri har en potentiellt beboelig planet i sin omloppsbana
- Nya metoder och teorier för interstellära resor är alltid under utveckling
- Privatföretaget Breakthrough Starshot siktar på att ta sig till Proxima Centauri under vår livstid
- Solarsegel kan en dag ta oss bortom våra stjärnor
- Det magnetiska seglet är ett alternativ till solseglet
- 7. Interstellära resor nära ljusets hastighet är möjliga… i teorin
- Vormhål kan ge en genväg till andra delar av universum
- NASA arbetar på en föreslagen Em Drive som skulle kunna möjliggöra rymdresor utan behov av bränsle
- En av de mest obskyra teoretiska formerna för interstellära resor är raketen med mörk materia
- Ingenjörer har arbetat med att utveckla en kärnfusionsreaktor för rymdresor
- Nukleär pulsdrift kan vara den galnaste föreslagna formen av interstellära resor
- Bussard Ramjet skulle vara en lösning på problemet med tungt bränsle
- NASA arbetar med att utveckla en verklig warpdrift
- Astronauter kommer troligen att behöva resande ekosystem för att överleva resan
- Kryosömn övervägs också för de otroligt långa resorna mellan stjärnorna
- Kommer vi någonsin att nå en annan stjärna? Experter tror det
Den närmaste stjärnan till jorden är utom räckhåll med nuvarande teknik
När Neil Armstrong återvände efter att ha landat på månen beskrev han vältaligt det enorma avståndet från vår måne till jorden genom att säga: ”Det slog mig plötsligt att den där lilla ärtan, söt och blå, var jorden. Jag höjde tummen och stängde ett öga, och min tumme utplånade planeten Jorden. Jag kände mig inte som en jätte. Jag kände mig väldigt, väldigt liten.”
Avståndet från jorden till månen (383 400 km) är bara en liten bråkdel av avståndet till vår sol, och avståndet från jorden till solen (149,81 miljoner km) är en ordspråksmässig droppe i havet jämfört med avståndet till den närmaste stjärnan till solen.
Den närmaste stjärnan till vårt solsystem är Proxima Centauri. Den ingår i ett trippelstjärnsystem som kallas Alpha Centauri och ligger ungefär 4,24 ljusår (eller 1,3 parsec) från jorden. Som NASA förklarar betyder det att Proxima Centauri är 40 208 000 000 000 000 000 (4 biljoner) km från jorden.
Vår snabbaste nuvarande mest tillförlitliga och snabbaste form av rymdresa är jondriften, som tog Deep Space 1-uppdraget till kometen Borrelly 1998. På grund av det enorma avståndet från jorden till Proxima Centauri skulle det ta 18 000 år – ungefär 2 700 mänskliga generationer – att använda jondrivenheten för att resa till vår närmaste grannstjärna.
Med vår nuvarande tekniska innovationstakt skulle det vara meningslöst att ge sig ut på den resan, eftersom vi troligen skulle utveckla en teknik som skulle kunna komma ikapp och köra om rymdfarkosten med jondriven flera år efter det att den har lyft från jorden.
Proxima Centauri har en potentiellt beboelig planet i sin omloppsbana
I augusti 2016 dokumenterade forskare en potentiellt beboelig planet av jordstorlek i omloppsbana runt Proxima Centauri, som senare döptes till Proxima b. Proxima b är en exoplanet, vilket innebär att planeten faller inom de parametrar för temperatur som krävs för att liv ska kunna utvecklas.
Detta betyder dock inte på något sätt att vi kommer att hitta liv på planeten – dess närhet till solen innebär också att dess atmosfär kan utsättas för dödliga mängder strålning – men upptäckten återupplivade förhoppningarna om att vi en dag ska kunna resa till en främmande planet som kretsar kring en grannstjärna.
Tyvärr är Proxima Centauri den stjärna som ligger närmast jorden, förutom solen, men dess granne Alpha Centauri är mycket ljusare och kan också vara ett mål för uppdrag i en avlägsen framtid.
Nya metoder och teorier för interstellära resor är alltid under utveckling
I sin bok Magnificent Desolation: The Long Journey Home from the Moon skrev Apollo 11-astronauten Buzz Aldrin:
”Jag tror att rymdresor en dag kommer att bli lika vanliga som flygresor är idag. Jag är dock övertygad om att den verkliga framtiden för rymdresor inte ligger hos statliga organ – NASA är fortfarande besatt av idén att det primära syftet med rymdprogrammet är vetenskap – utan de verkliga framstegen kommer att komma från privata företag som konkurrerar om att erbjuda den ultimata äventyrsresan, och NASA kommer att få ta del av de nedströmsande fördelarna.”
Elon Musks privata företag SpaceX har redan återupptagit tävlingen om att ta sig till Mars och längre bort med sina beprövade och testade återanvändbara raketboosters och planer på ett historiskt bemannat uppdrag till ISS med sin återanvändbara Crew Dragon-kapsel i maj i år.
Det är inte det enda företaget som vill ta stora steg inom rymdfarten. Bland de privatfinansierade och frivilliga initiativen finns Tau Zero Foundation, det olycksbådande Project Icarus och Breakthrough Starshot. Alla dessa initiativ syftar till att få fart på interstellära resor.
Privatföretaget Breakthrough Starshot siktar på att ta sig till Proxima Centauri under vår livstid
Det slutgiltiga målet är visserligen att ta människor till andra planeter och solsystem, men ett företag, Breakthrough Starshot, tror att det kan bli det första som kan ta en obemannad rymdfarkost till vår närmaste grannstjärna Proxima Centauri med hjälp av en fascinerande metod.
Initiativet på 100 miljoner dollar är privatfinansierat av miljardärerna Yuri och Julia Milner – den förstnämnda med israelisk-ryskt medborgarskap – och syftar till att driva en liten sond till stjärnan genom att zappa dess extremt lätta segel med hjälp av en kraftfull laserstråle som skjuts från jorden.
Företaget förlitar sig på miniatyriseringen av framtida teknik, vilket skulle göra det möjligt för en rymdfarkost som är så lätt – den väger mindre än ett gram – att den skulle kunna drivas fram med hjälp av laserslaget för att så småningom accelerera med ungefär en femtedel av ljusets hastighet. Med denna hastighet skulle Breakthrough Starshots rymdfarkost kunna nå Proxima Centauri på cirka 20 år.
För att detta ska vara möjligt behöver Breakthrough Starshot tekniska framsteg som gör det möjligt för en liten rymdfarkost att bära med sig drivraketer, strömförsörjning, navigations- och kommunikationsutrustning så att den kan sända tillbaka vad den ser när den når Proxima b.
Solarsegel kan en dag ta oss bortom våra stjärnor
I juli förra året lanserade och testade Planetary Society ett Carl Sagan-inspirerat solarsegel som framgångsrikt visade sig kunna ändra sin banbana med hjälp av ett lätt segel som omvandlade energin i fotoner från solljuset till framdrivningsenergi.
Tyvärr är det relativt enkelt och billigt att tillverka solsegel, vilket gör dem till en kostnadseffektiv metod för rymdresor, men det är osannolikt att de någonsin kommer att ha den framdrivningsenergi som krävs för att transportera människor. De är också beroende av ljus från stjärnor, vilket innebär att Breakthrough Starshots laserbaserade alternativ (i punkt 4) är det mer gångbara alternativet.
För att få den hastighet som krävs för att resa långa sträckor skulle de också behöva tid för att accelerera. Just nu ses solsegel som en mer gångbar metod för att transportera satelliter inom vårt solsystem, snarare än människor till avlägsna stjärnsystem.
Det magnetiska seglet är ett alternativ till solseglet
Det magnetiska seglet är en variant av solseglet som drivs av solvinden i stället för av solljus. Solvinden är en ström av laddade partiklar som har sitt eget magnetfält. Enligt New Scientist skulle ett magnetiskt segel omge en rymdfarkost med ett magnetfält som stöter bort solvindens fält, vilket leder till magnetisk framdrivning av rymdfarkosten bort från solen.
Som med solsegel har det magnetiska seglet tyvärr sina begränsningar som metod för interstellära resor. När en rymdfarkost som drivs av ett magnetsegel kommer längre bort från solen skulle intensiteten av solljuset och solvinden minska dramatiskt, vilket innebär att de inte skulle kunna få upp den hastighet som krävs för att drivas till en annan stjärna.
7. Interstellära resor nära ljusets hastighet är möjliga… i teorin
Den speciella relativitetsteorin säger att ljuspartiklar, fotoner, färdas genom ett vakuum med en konstant hastighet av 670 616 629 mil i timmen. Om vi på något sätt kunde utnyttja en farkost som kunde färdas i närheten av denna hastighet skulle interstellära resor bli en helt annan sak än vad de är idag.
Som NASA påpekar finns det faktiskt i hela rymden exempel på partiklar, som inte är fotoner, som accelereras till nära ljusets hastighet. Från svarta hål till vår jordnära miljö, partiklar som accelereras till otroliga hastigheter – 99,9 procent av ljusets hastighet – sannolikt tack vare fenomen som magnetisk återkoppling, kan peka på framtida forskning som kan hjälpa oss att utnyttja metoder för att nå sådana hastigheter.
Många teorier och hypotetiska metoder för interstellära resor nära ljusets hastighet har redan föreslagits – flera av dessa nämns i punkterna nedan.
Vormhål kan ge en genväg till andra delar av universum
Sutom att förutsäga existensen av svarta hål, flera år innan vi någonsin såg ett sådant på bild, möjliggjorde Einsteins allmänna relativitetsteori även förutsägelsen om förekomsten av maskhål. Termen ”maskhål”, som beskriver tunnelliknande genvägar som korsar rum och tid, myntades av kvantfysikern John Wheeler, som också myntade termen ”svart hål”.
Men även om maskhål är en lockande idé för rymdresor som har tänt upp fantasin hos många sci-fi-entusiaster under årens lopp, är sannolikheten att vi någonsin skulle kunna resa genom ett otroligt liten. För det första är vi inte ens säkra på att maskhål existerar, och för det andra är teorin att alla typer av materia som kommer in i ett maskhål skulle få det att omedelbart stänga sig.
Vormhål är också problematiska eftersom det faktum att de kan transportera materia genom rymden skulle innebära att de också är en form av tidsmaskin, och skulle därför vara ett brott mot lagarna om orsak och verkan. Det har inte hindrat vissa forskare från att utforma teorier och metoder för metoder för interstellära resor som utnyttjar maskhål – mer om det i avsnitt 14.
NASA arbetar på en föreslagen Em Drive som skulle kunna möjliggöra rymdresor utan behov av bränsle
NASA och andra organisationer arbetar på en föreslagen bränslefri motor som kanske helt enkelt är omöjlig. Varför? Därför att resultatet, om de skulle lyckas, skulle vara så revolutionerande att det helt skulle förändra vår förmåga till interstellära resor och inleda en ny era för mänskligheten.
Den ”spiralformade” motorn, kallad EmDrive, föreslogs för första gången av den brittiske forskaren Roger Shawyer år 2001. Shawyer antog att vi skulle kunna generera dragkraft genom att pumpa in mikrovågor i en konisk kammare. I teorin skulle mikrovågorna studsa exponentiellt mot kammarens väggar. På så sätt skulle de skapa tillräckligt med drivkraft för att driva en rymdfarkost utan bränsle.
Som om det inte vore nog säger NASA-ingenjören David Burns, som är delaktig i laboratorietesterna av den teoretiska motorn, att, med tanke på att EMDrive inte behöver något bränsle, skulle en rymdfarkost som drivs av en sådan anordning så småningom kunna nå en hastighet på 99.9 procent av ljusets hastighet.
Och även om vissa forskare hävdar att de har genererat dragkraft under EmDrive-experimenten var mängden så låg att kritiker hävdar att energin i själva verket kan ha genererats av externa faktorer, som t.ex. jordens seismiska vibrationer.
En av de mest obskyra teoretiska formerna för interstellära resor är raketen med mörk materia
I en studie med titeln Dark Matter as a Possible New Energy Source for Future Rocket Technology, beskriver forskare en metod för en form av resor som skulle utnyttja energin i universums mystiska mörka materia.
Forskarna bakom studien föreslog en variant av EmDrive (se punkt 9) som skulle utnyttja energin i den mörka materian för att driva en raket. Fördelen? Precis som EmDrive skulle det vara en motor som inte är beroende av kemisk förbränning, vilket innebär att den skulle ta bort bojorna från våra nuvarande metoder för interstellära resor.
Problemet med raketer av mörk materia? Vi vet nästan ingenting om mörk materia, bortsett från det faktum att den finns där. Denna form av resor är i hög grad beroende av framtida upptäckter. Det är dock värt att forska om, helt enkelt för att mörk materia finns överallt; om den kunde användas som bränsle skulle vi ha en oändlig tillgång.
Ingenjörer har arbetat med att utveckla en kärnfusionsreaktor för rymdresor
Fusionsraketer är en typ av rymdfarkoster som skulle förlita sig på kärnfusionsreaktioner för att ta oss till rymdens yttersta randområden. Möjligheten att utveckla en sådan raket undersöktes på 1970-talet av British Interplanetary Society inom ramen för dess projekt Daedalus.
Dessa raketer skulle förlita sig på de enorma mängder energi som frigörs vid kärnfusion. Den viktigaste metoden som har lagts fram för att frigöra denna energi i raketer är en metod som kallas inertial confinement fusion. Denna metod innebär att en högpresterande laser spränger en liten bränslepellets för att få dess yttre skikt att explodera. Detta skulle i sin tur krossa pelletsens inre lager och utlösa fusion.
Magnetiska fält skulle sedan användas för att styra energiflödet ut från rymdfarkostens baksida för att driva den framåt. En sådan farkost skulle kunna resa avståndet till Proxima Centauri på 50 år. Det största problemet med denna metod? Trots årtionden av arbete har vi ännu inte sett en fungerande raketfusionsreaktor.
Nukleär pulsdrift kan vara den galnaste föreslagna formen av interstellära resor
Den överlägset mest vårdslösa och galnaste form av interstellära resor som vi har sett föreslås är nukleär pulsdrift. Enligt denna metod skulle en rymdfarkost drivas genom att en atombomb periodiskt kastas ut från farkostens bakre del innan den avfyras på precis rätt avstånd.
Denna metod studerades på allvar av den amerikanska regeringens militära teknikbyrå DARPA, under kodnamnet Project Orion. En rymdfarkost som använder kärnpulsdrift skulle behöva vara utrustad med en gigantisk stötdämpare, vilket skulle möjliggöra ett tungt strålningsskydd som skulle skydda passagerarna.
Tyvärr kunde en sådan rymdfarkost teoretiskt sett nå hastigheter på upp till 10 procent av ljusets hastighet, men konceptet övergavs till stor del efter att förbud mot kärnvapentester trädde i kraft på 1960-talet.
Bussard Ramjet skulle vara en lösning på problemet med tungt bränsle
Bussard Ramjet är en annan lösning på en av begränsningarna med kemisk förbränning – nämligen vikten av bränsle. Med vår nuvarande bästa metod för interstellära resor gäller att ju längre vi vill komma, desto mer bränsle behöver vi, desto tyngre rymdfarkoster och desto långsammare acceleration.
Det största problemet med detta som metod för interstellära resor är att eftersom nivåerna av väte är så sparsamma, kan skopan behöva vara hundratals kilometer i diameter.
NASA arbetar med att utveckla en verklig warpdrift
Alcubierre-driften föreslogs först 1994 av Miguel Alcubierre, en fysiker vid University of Wales i Cardiff. Den föreslagna drivkraften skulle använda ”exotisk materia”, vilket är en typ av partiklar som har en negativ massa och utövar ett negativt tryck. Det är viktigt att veta att ”exotisk materia” ännu inte har upptäckts, vilket innebär att Alcubierre-driften är beroende av en framtida upptäckt som kanske aldrig kommer att ske.
Partiklarna i ”exotisk materia” skulle kunna snedvrida rumtiden, vilket skulle göra att utrymmet framför rymdfarkosten skulle krympa och att utrymmet bakom den skulle expandera. Detta skulle innebära att farkosten befann sig i en ”warpbubbla” som teoretiskt sett skulle kunna resa snabbare än ljuset utan att bryta mot relativitetslagarna.
Det största problemet? Förutom att det inte finns några bevis för att ”exotisk materia” existerar, skulle Alcubierre-driften, som i princip är en verklig warpdrift från Star Trek, behöva energi som motsvarar universums totala energi för att kunna upprätthållas. Trots detta släppte NASA-forskaren Harold Sonny White och kollegor 2012 en artikel med titeln Warp Field Mechanics 101, som beskriver arbetet med möjligheten av en Alcubierre-drift.
Astronauter kommer troligen att behöva resande ekosystem för att överleva resan
För alla teorier om warpdrifter och EmDrives som skulle kunna möjliggöra resor med enorm hastighet, är det ett faktum att framtida astronauter troligen kommer att behöva vara förberedda för otroligt långa resor. Även om vi skulle kunna resa med 99,9 procent av ljusets hastighet skulle det ta oss ungefär fyra år att ta oss till vårt närmaste stjärnsystem, Alpha Centauri.
Som forskaren och professorn i experimentell arkitektur Dr Rachel Armstrong berättade för BBC måste vi börja tänka på det ekosystem som den interstellära mänskligheten kommer att inta där ute mellan stjärnorna.
”Vi går från en industriell syn på verkligheten till en ekologisk syn på verkligheten”, förklarade Armstrong. ”Det handlar om att bebo utrymmen, inte bara om att utforma ett ikoniskt objekt.”
Istället för de tunga metalliska rymdfarkosterna i filmer som Alien och 2001: A Space Odyssey tänker sig Armstrong livsmiljöer med gott om utrymme för stora biomes fulla av organiskt liv som kan försörja människor på långa interstellära resor.
Kryosömn övervägs också för de otroligt långa resorna mellan stjärnorna
Med ännu ett exempel från sci-fi-filmer och romaner har idén om kryosömn övervägts på allvar som ett sätt att låta människor resa långa sträckor utan att åldras och utan att behöva vara vakna under resor som kan pågå i månader.
Kommer vi någonsin att nå en annan stjärna? Experter tror det
”Från början av människans existens har vi tittat upp mot stjärnorna och projicerat våra förhoppningar och rädslor, vår ångest och våra drömmar dit”, säger forskaren Rachel Armstrong till BBC. Tack vare det stora antalet teorier, teoretiska modeller och metoder som utarbetas i dag, förklarar Armstrong, är interstellära resor ”inte längre bara en dröm, detta är ett experiment nu.”
Som Carl Sagan en gång skrev, ”alla civilisationer blir antingen rymdkunniga eller utdöda”. Därför är interstellära resor viktiga; oavsett om vi når bortom vårt solsystem om hundra eller mer än tusen år beror vår framtida civilisations öde i slutändan på utvecklingen av teknik för interstellära resor som kan ta oss till avstånd som i dag verkar ofattbara, och till platser som vi bara kan drömma om.
Redaktörens anmärkning: I en tidigare version av den här artikeln antyddes att projekt Breakthrough Starshot finansierades av en ”rysk miljardär” vid namn Yuri Milner. Milner finansierar visserligen projektet, men han är också israel, vilket innebär att han är israelisk-ryskt. Detta fel har sedan dess korrigerats så att det återspeglar hans dubbla medborgarskap som israelisk-rysk medborgare. IE beklagar detta fel.