Før eller senere bliver menneskeheden nødt til at forlade Jorden og gå på jagt efter et nyt hjem - en planet med lignende levevilkår - for at opbygge en ny civilisation der.
På en sådan storstilet rejse er folk nødt til at bygge en slags "Noah's Ark" - et rumskib, der er i stand til at krydse galaksen og levere de første bosættere til et nyt opholdssted, uanset hvor det er.
Hvor lang tid tager denne store migration? Og hvilken størrelse skal et rumskib være, så det ville være muligt at tage ikke kun "enhver skabning i par", men også alt det, der er nødvendigt for fortsættelsen af livet og udviklingen af en ny verden?
Et team af forskere fra Frankrig og Den Tjekkiske Republik forsøgte at besvare disse spørgsmål ved at starte Heritage-projektet og gennemføre de nødvendige beregninger.
Tusinder af års rejse
Ved første øjekast kan det se ud til, at størrelsen på skibet meget afhænger af, hvor vi nøjagtigt flyver, men det er ikke helt sandt.
Faktum er, at rejsen til det nærmeste stjernesystem vil tage mindst hundreder, hvis ikke tusinder af år - hvilket betyder, at vores ark skal kunne støtte livet i mange generationer.
Salgsfremmende video:
Naturligvis forbedrer rumteknologier konstant. Men hvis du ikke mener, at science fiction-forfattere og manuskriptforfattere i Hollywood, men Einstein og hans relativitetsteori, er det usandsynligt at rejse med superluminal hastighed.
Hypotetiske muligheder som et ormehul eller en Alcubierre-boble er mulige, men du kan ikke stole på dem.
NASA-forskere meddelte sidste år, at en overraskende jordlignende planet kredser om Proxima Centauri, den nærmeste stjerne til vores sol, der kan være beboelig.
Efter at have overvejet alle tilgængelige teknologier - både allerede eksisterende og endnu ikke opfundet, men mulige i teorien - har forskere beregnet, at flyvningen til denne planet i det mest optimistiske scenarie vil tage mindst et århundrede.
Mere realistiske skøn driver os overhovedet ind i depression: hvis vi flyver til Proxima Centauri i dag, vil vi nå vores destination i tusinder af år (fra 6 til 80 tusind, for at være nøjagtige).
Under alle omstændigheder har vi brug for et skib, som nybyggerne vil være i stand til at leve i generationer i interstellar rum, mens de lever af noget alene og leverer energi til motorerne.
Glem solpaneler - de fungerer ikke i en sådan afstand fra solen: Du kan oplade din smartphone fra stjernenes lys med omtrent den samme succes om natten.
Så hvor mange "Star Colonizers" skal ramme vejen? Og hvor stor skal selve rumarken være?
Et par af hver væsen?
Hvis flere generationer skal skifte under rejsen på skibet, skal dens indbyggere gengive sig.
Her kan du ikke komme forbi nye Adam og Eva: der skulle være nok indvandrere til at udelukke muligheden for incest blandt nære slægtninge. Ellers kan genetiske sygdomme ikke undgås på skibet.
Franske videnskabsmænd beregnet minimumantal besætningsmedlemmer ved hjælp af matematisk modellering.
De forsøgte at tage højde for alle faktorer - jordingsalderen på tidspunktet for afgang og forventet levealder, muligheden for infertilitet hos nogle besætningsmedlemmer, aborter eller fødslen af tvillinger og endda uforudsete omstændigheder (i beregningerne ser de ud som et "element af kaos" - for eksempel et hemmeligt fødsel af et barn fra en anden biologisk far) …
Derudover inkluderede beregningerne i tilfælde af en "katastrofal begivenhed" - for eksempel en kollision af et skib med en meteorit eller en epidemi af en sygdom om bord - hvilket på et tidspunkt vil reducere befolkningen af kolonisatorer med 30%.
I betragtning af alle disse faktorer bør der ifølge de mest konservative og konservative estimater af forskere oprindeligt være 98 kolonisatorer. Desuden skal alle 49 ægtepar først vælges til DNA-analyse for at sikre maksimal genetisk mangfoldighed.
Hvis en mere beskeden besætning tager ud på vejen, vil missionens succes allerede være i tvivl. F.eks. Anslås chancerne for overlevelse for 25 ægtepar allerede til ca. 50%.
Og hvis der kun er 32 eller endnu færre fordrevne, giver algoritmen dem ingen chance overhovedet (0%) - hovedsageligt på grund af den uundgåelige incest. Måske vil efterkommere af den originale besætning flyve til Proxima Centauri, men på det tidspunkt vil de ikke længere være i stand til at etablere en levedygtig koloni.
Sult er ikke tante
Efter at have forladt jorden vil 98 rumfarere føde børn og dem - børnebørn, selv i løbet af den første generation. Så ud fra beregningerne kan arkens maksimale befolkning nå 500 mennesker.
I betragtning af flyvningens længde kan man ikke stole på fødevareforsyninger. Kolonialisterne bliver nødt til at forsyne sig med mad på egen hånd - det vil sige dyrke den direkte på skibet.
Men hvor meget mad har de brug for? Når alt kommer til alt afhænger skibets størrelse af dette - og derfor energiforbruget til dets bevægelse.
Disse beregninger krævede ikke kun hensyntagen til besætningsstørrelsen, men også gennemsnitsalderen for indbyggerne i stjerneskibet, deres højde, vægt og niveau af fysisk aktivitet for at forstå, hvor mange kalorier de har brug for hvert år.
Forskere begrænsede ikke kolonisatorerne i kosten og beregnet forbruget under hensyntagen til en normal diæt - det vil sige, så skibet ikke kun kunne dyrke frugt og grøntsager (herunder produktion af sukker og vegetabilsk olie), men også engagere sig i dyrehold - det vil sige producere kød, fisk, mejeriprodukter og honning.
Overraskende, under hensyntagen til brugen af moderne teknologier (for eksempel aeroponics - det vil sige at dyrke planter i luften uden at bruge jord), vil en halv kvadratkilometer være nok til at fodre 500 mennesker (0,45 - for at være nøjagtige).
Alle ombord
Dette bringer os til minimumsstørrelsen på vores ark.
Hvis vi bygger et skib i form af en roterende cylinder (så centripetalkraften tilvejebringer kunstig tyngdekraft), skal højden på "landbrugsrummet" være 320 meter og radius - 224 meter.
Hertil kommer besætningskvarteret, fællesarealer (såsom spisestue, gymnastiksal eller medicinsk bugt), flyvekontrolværelser, strømgeneratorer og motorer, og rumskibets plads (højde) vil omtrent fordoble sig. Rumarken vil være cirka 650 meter høj og 450 i diameter.
Dog vil det stadig være mindre end den højeste af de allerede byggede skyskrabere: Højden på Burj Khalifa i Dubai er 828 meter. Til sammenligning: Højden på spiret i Ostankino-tårnet er 540 meter, af Eiffeltårnet - 324. ISS er 73 meter lang og 20 meter høj.
Nu er det sværeste ifølge forskere at beregne den nøjagtige mængde vand, der er behov for. Bare for at drikke det har det brug for næsten en halv million liter. Og du er også nødt til at udvande dyrene, skylle afgrøderne - og skibet vil på en eller anden måde gradvis miste vand sammen med luften.
Dette problem såvel som problemet med genetiske mutationer lover forfatterne af Heritage at løse i deres næste videnskabelige arbejde.
Nikolay Voronin