Nó là một yếu tố chính của khoa học viễn tưởng, và một điều mà nhiều người đã mơ tưởng lúc này hay lúc khác: ý tưởng gửi tàu vũ trụ với thực dân và cấy hạt giống của loài người vào giữa các vì sao. Giữa việc khám phá những thế giới mới, trở thành một loài giữa các vì sao và thậm chí có thể tìm thấy những nền văn minh ngoài Trái đất, giấc mơ lan rộng ra khỏi Hệ Mặt Trời là một điều có thể sớm trở thành hiện thực!
Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã suy ngẫm làm thế nào nhân loại có thể đạt được một ngày đạt được mục tiêu cao cả này. Và một loạt các khái niệm họ đã đưa ra hiện tại rất nhiều ưu và nhược điểm. Những ưu và nhược điểm này đã được nêu ra trong một nghiên cứu gần đây của Martin Braddock, một thành viên của Hiệp hội Thiên văn học Mansfield và Sutton, một thành viên của Hiệp hội Sinh học Hoàng gia và là thành viên của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia.
Nghiên cứu có tiêu đề về khái niệm du lịch không gian sâu thẳm: Từ Warp Drive và Hibernation đến World Ship và Cryogenics Pass, gần đây đã xuất hiện trên tạp chí khoa học Xu hướng hiện nay trong Kỹ thuật y sinh và khoa học sinh học (một ấn phẩm của Juniper J Tạp chí). Như Braddock chỉ ra trong nghiên cứu của mình, câu hỏi làm thế nào con người có thể khám phá các hệ sao lân cận đã trở nên phù hợp hơn trong những năm gần đây nhờ những khám phá ngoại hành tinh.
Như chúng ta đã xem xét trong một bài viết trước, về việc mất bao lâu để du hành tới Ngôi sao gần nhất?, Có rất nhiều cách được đề xuất và lý thuyết để di chuyển giữa Hệ Mặt trời của chúng ta và các ngôi sao khác trong thiên hà. Tuy nhiên, ngoài công nghệ liên quan và thời gian cần thiết, còn có những tác động sinh học và tâm lý đối với phi hành đoàn của con người cần phải được tính đến trước.
Và nhờ vào cách mà sự quan tâm của công chúng đối với việc thăm dò không gian đã được đổi mới trong những năm gần đây, các phân tích lợi ích chi phí của tất cả các phương pháp có thể đang ngày càng trở nên cần thiết. Như Tiến sĩ Braddock đã nói với Tạp chí Không gian qua email:
Du lịch giữa các vì sao đã trở nên phù hợp hơn nhờ nỗ lực phối hợp để tìm cách đi qua tất cả các cơ quan vũ trụ để duy trì sức khỏe của con người trong chuyến du hành không gian ’ngắn (2-3 năm). Với các nhiệm vụ trên sao Hỏa một cách hợp lý trong tầm nhìn, cái chết của Stephen Hawking làm nổi bật nhiều niềm tin của ông rằng chúng ta nên xâm chiếm không gian sâu thẳm và quyết tâm của Elon Musk để giảm thiểu lãng phí trong du hành vũ trụ, cùng với tầm nhìn tái sinh các phụ kiện 'bu-lông' cho ISS (Bigelow có thể mở rộng mô-đun) gợi ra một số khái niệm tưởng tượng.
Tất cả đã nói, Tiến sĩ Braddock xem xét năm phương tiện nguyên tắc để gắn các nhiệm vụ phi hành đoàn vào các hệ thống sao khác trong nghiên cứu của mình. Chúng bao gồm du lịch siêu cấp (hay còn gọi là FTL), chế độ ngủ đông hoặc ứ đọng, kỹ thuật lão hóa không đáng kể (hay còn gọi là chống lão hóa), các tàu thế giới có khả năng hỗ trợ nhiều thế hệ du khách (còn gọi là tàu thế hệ) và công nghệ đóng băng.
Đối với du lịch FTL, những lợi thế là rõ ràng, và trong khi nó vẫn hoàn toàn là lý thuyết tại thời điểm này, có những khái niệm đang được nghiên cứu ngày nay. Một khái niệm FTL đáng chú ý - được gọi là Alcubierre Warp Drive - hiện đang được nghiên cứu bởi nhiều tổ chức, bao gồm Quỹ Tau Zero và Phòng thí nghiệm Vật lý Động lực Nâng cao: Eagleworks (ỨNG DỤNG: E) tại Trung tâm Vũ trụ NASA.
Để phá vỡ nó một cách cô đọng, phương pháp du hành không gian này bao gồm việc kéo căng thời gian không gian trong một làn sóng (theo lý thuyết) sẽ khiến không gian phía trước một con tàu co lại và không gian phía sau nó mở rộng. Con tàu sau đó sẽ lái vùng này, được biết đến như một bong bóng Warp bong bóng, trong không gian. Vì con tàu không di chuyển trong bong bóng, nhưng được mang theo khi khu vực tự di chuyển, các hiệu ứng tương đối thông thường như sự giãn nở thời gian sẽ không được áp dụng.
Như Tiến sĩ Brannock chỉ ra, những lợi thế của hệ thống động lực như vậy bao gồm khả năng đạt được hành trình FT FT rõ ràng mà không vi phạm luật Tương đối. Ngoài ra, một con tàu di chuyển trong bong bóng dọc sẽ không phải lo lắng về việc va chạm với các mảnh vỡ không gian và sẽ không có giới hạn trên đối với tốc độ tối đa có thể đạt được. Thật không may, nhược điểm của phương pháp du lịch này là rõ ràng như nhau.
Chúng bao gồm thực tế là hiện tại không có phương pháp nào được biết đến để tạo bong bóng dọc trong một vùng không gian chưa chứa. Ngoài ra, cần phải có năng lượng cực cao để tạo ra hiệu ứng này và không có cách nào để tàu thoát khỏi bong bóng cong khi nó đã đi vào. Nói tóm lại, FTL là một khái niệm lý thuyết thuần túy trong thời điểm hiện tại và không có dấu hiệu nào cho thấy nó sẽ chuyển từ lý thuyết sang thực hành trong tương lai gần.
Tiến sĩ [chiến lược] đầu tiên là du lịch FTL, nhưng các chiến lược khác chấp nhận rằng du lịch FTL rất lý thuyết và một lựa chọn là kéo dài cuộc sống của con người hoặc tham gia vào các chuyến đi nhiều thế hệ, tiến sĩ Braddock nói. Sau này có thể đạt được thứ hai trong tương lai, sẵn sàng thiết kế một tàu đủ lớn và phát triển công nghệ đẩy để đạt được 0,1 x c.
Nói cách khác, các khái niệm hợp lý nhất cho du hành vũ trụ giữa các vì sao không có khả năng đạt được tốc độ hơn mười phần trăm tốc độ ánh sáng – khoảng 29.979.245,8 m / s (~ 107.925.285 km / h; 67.061.663 dặm / giờ). Đây vẫn là một rất thứ tự cao xem xét rằng nhiệm vụ nhanh nhất cho đến nay là Helios 2 nhiệm vụ, đạt được vận tốc tối đa hơn 66.000 m / s (240.000 km / h; 150.000 dặm / giờ). Tuy nhiên, điều này cung cấp một khuôn khổ thực tế hơn để làm việc trong.
Khi các trung đoàn ngủ đông và ứ đọng được quan tâm, những lợi thế (và bất lợi) là ngay lập tức. Đối với người mới bắt đầu, công nghệ này là có thể thực hiện được và đã được nghiên cứu rộng rãi về thời gian ngắn hơn cho cả người và động vật. Trong trường hợp thứ hai, chu kỳ ngủ đông tự nhiên cung cấp bằng chứng thuyết phục nhất rằng ngủ đông có thể kéo dài trong nhiều tháng mà không xảy ra sự cố.
Tuy nhiên, nhược điểm là tất cả những điều chưa biết. Ví dụ, có những rủi ro có khả năng teo mô do thời gian kéo dài trong môi trường vi trọng lực. Điều này có thể được giảm thiểu bằng trọng lực nhân tạo hoặc các phương tiện khác (như tĩnh điện cơ), nhưng cần có nghiên cứu lâm sàng đáng kể trước khi có thể thử. Điều này đặt ra một loạt các vấn đề đạo đức, vì các thử nghiệm như vậy sẽ gây ra rủi ro riêng của họ.
Các chiến lược cho thiết kế không phù hợp (SENS) là một con đường khác, mang lại tiềm năng cho con người để chống lại tác động của các chuyến bay vũ trụ trong thời gian dài bằng cách đảo ngược quá trình lão hóa. Ngoài việc đảm bảo rằng cùng một thế hệ đã lên tàu sẽ là người đưa nó đến đích, kỹ thuật này còn có khả năng thúc đẩy nghiên cứu liệu pháp tế bào gốc ở đây trên Trái đất.
Tuy nhiên, trong bối cảnh các chuyến bay vũ trụ trong thời gian dài, nhiều phương pháp điều trị (hoặc liên tục trong suốt quá trình di chuyển) có thể sẽ cần thiết để đạt được sự trẻ hóa hoàn toàn. Một số lượng đáng kể các nghiên cứu cũng sẽ cần trước đó để kiểm tra quá trình và giải quyết các thành phần lão hóa riêng lẻ, một lần nữa dẫn đến một số vấn đề đạo đức.
Sau đó, các thế giới khác (hay còn gọi là tàu thế hệ), nơi tàu vũ trụ khép kín và tự duy trì đủ lớn để chứa nhiều thế hệ du khách không gian sẽ được sử dụng. Những con tàu này sẽ dựa vào lực đẩy thông thường và do đó phải mất hàng thế kỷ (hoặc thiên niên kỷ) để đến được hệ thống sao khác. Ưu điểm trước mắt của khái niệm này là nó sẽ hoàn thành hai mục tiêu chính là thám hiểm không gian, đó là duy trì thuộc địa của con người trong không gian và cho phép du hành đến một hành tinh ngoại có thể ở được.
Ngoài ra, một con tàu thế hệ sẽ dựa vào các khái niệm động cơ hiện đang khả thi và một đội gồm hàng ngàn người sẽ nhân cơ hội thành công trên hành tinh khác. Tất nhiên, chi phí xây dựng và duy trì tàu vũ trụ lớn như vậy sẽ bị cấm. Ngoài ra còn có những thách thức về đạo đức và đạo đức trong việc đưa phi hành đoàn của con người vào không gian sâu trong thời gian dài như vậy.
Chẳng hạn, có gì đảm bảo rằng phi hành đoàn sẽ điên rồ và giết nhau không? Và cuối cùng, có một thực tế là các tàu mới hơn, tiên tiến hơn sẽ được phát triển trên Trái đất trong thời gian này. Điều này có nghĩa là một con tàu nhanh hơn, sẽ rời Trái đất sau đó, sẽ có thể vượt qua một con tàu thế hệ trước khi nó chạm tới một hệ sao khác. Tại sao phải chi quá nhiều cho một con tàu khi nó có khả năng trở nên lỗi thời trước khi nó đến đích?
Cuối cùng, có cryogenics, một khái niệm đã được khám phá rộng rãi trong vài thập kỷ qua như là một phương tiện có thể để mở rộng sự sống và du hành không gian. Theo nhiều cách, khái niệm này là một sự mở rộng của công nghệ ngủ đông, nhưng được hưởng lợi từ một số tiến bộ gần đây. Ưu điểm trước mắt của phương pháp này là nó chiếm tất cả các hạn chế hiện tại được áp đặt bởi công nghệ và một vũ trụ tương đối tính.
Về cơ bản, nó không thành vấn đề nếu FTL (hoặc tốc độ vượt quá 0.10 c) là có thể hoặc một chuyến đi sẽ mất bao lâu kể từ khi phi hành đoàn sẽ ngủ và được bảo quản hoàn hảo trong suốt thời gian. Trên hết, chúng ta đã biết công nghệ này hoạt động, như đã được chứng minh bằng những tiến bộ gần đây, nơi các mô cơ quan và thậm chí toàn bộ sinh vật được làm ấm và đông lạnh sau khi đông lạnh.
Tuy nhiên, rủi ro cũng lớn hơn so với ngủ đông. Ví dụ, tác dụng lâu dài của đông lạnh gây lạnh đối với sinh lý và hệ thần kinh trung ương của động vật bậc cao và con người vẫn chưa được biết đến. Điều này có nghĩa là cần phải thử nghiệm rộng rãi và thử nghiệm trên người trước khi thử, điều này một lần nữa đặt ra một số thách thức về đạo đức.
Cuối cùng, có rất nhiều điều chưa biết liên quan đến bất kỳ và tất cả các phương pháp tiềm năng của du lịch giữa các vì sao. Tương tự như vậy, cần nhiều nghiên cứu và phát triển hơn trước khi chúng ta có thể nói một cách an toàn trong số đó là khả thi nhất. Trong khi đó, Tiến sĩ Braddock thừa nhận rằng rất nhiều khả năng rằng bất kỳ chuyến đi giữa các vì sao nào cũng sẽ liên quan đến các nhà thám hiểm robot sử dụng công nghệ thần giao cách cảm để cho chúng ta thấy những thế giới khác - mặc dù những người don don này có sức hấp dẫn tương tự.
Hầu như chắc chắn, và điều này xem xét lại khái niệm ban đầu về các đầu dò sao chép von Neumann (trừ sự sao chép!), Ông nói. Sats Cube hay tương tự có thể đạt được mục tiêu này nhưng có thể sẽ không thu hút trí tưởng tượng của công chúng nhiều như du hành vũ trụ của con người. Tôi tin rằng Sir Martin Rees đã đề xuất khái niệm về một thiết bị loại AI bán người, cách nào đó cũng tắt.
Hiện tại, chỉ có một nhiệm vụ được đề xuất để gửi một tàu vũ trụ giữa các vì sao đến một hệ thống sao gần đó. Đây sẽ là Đột phá Starshot, một đề xuất gửi một nanocraft điều khiển cánh buồm laser tới Alpha Centauri chỉ trong 20 năm. Sau khi được tăng tốc lên 4.4704.000 m / s (160.934.400 km / h; 100 triệu dặm / giờ) 20% tốc độ ánh sáng, chiếc máy bay này sẽ thực hiện một cú bay của Alpha Centauri và cũng có thể chiếu hình ảnh về nhà của Proxima b.
Ngoài ra, tất cả các nhiệm vụ liên quan đến việc mạo hiểm đến Hệ mặt trời bên ngoài bao gồm các quỹ đạo robot và tàu thăm dò và tất cả các nhiệm vụ phi hành đoàn được đề xuất đều hướng vào việc đưa các phi hành gia trở lại Mặt trăng và lên Sao Hỏa. Tuy nhiên, loài người mới chỉ bắt đầu với việc thám hiểm không gian và chúng ta chắc chắn cần phải hoàn thành việc khám phá Hệ mặt trời của chính mình trước khi chúng ta có thể chiêm ngưỡng việc khám phá vượt ra ngoài nó.
Cuối cùng, sẽ cần rất nhiều thời gian và sự kiên nhẫn trước khi chúng ta có thể bắt đầu mạo hiểm vượt ra khỏi Vành đai Kuiper và Đám mây Oort để xem những gì ra khỏi đó.
