Không có hai cách về nó, Vũ trụ là một nơi cực kỳ lớn! Và nhờ vào những hạn chế được đặt ra bởi Thuyết tương đối đặc biệt, việc du hành tới các hệ sao gần nhất có thể mất hàng thiên niên kỷ. Như chúng tôi đã đề cập trong một bài viết trước, thời gian di chuyển ước tính đến hệ sao gần nhất (Alpha Centauri) có thể mất từ 19.000 đến 81.000 năm bằng các phương pháp thông thường.
Vì lý do này, nhiều nhà lý thuyết đã khuyến cáo rằng nhân loại nên
Nghiên cứu, xuất hiện gần đây trên mạng, được dẫn dắt bởi Tiến sĩ Frederic Marin thuộc Đài quan sát thiên văn học Strasbourg và Tiến sĩ Camille Beluffi, một nhà vật lý hạt với Casc4de khởi nghiệp khoa học. Họ được tham gia bởi Tiến sĩ Rhys Taylor của Viện Thiên văn thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Séc và Tiến sĩ Loic Grau của công ty kỹ thuật kết cấu Morphosense.
Nghiên cứu của họ là nghiên cứu mới nhất trong loạt bài được tiến hành bởi Tiến sĩ Marin và Tiến sĩ Beluffi nhằm giải quyết những thách thức trong việc gửi tàu vũ trụ nhiều thế hệ đến một hệ thống sao khác. Trong một nghiên cứu trước đây, họ đã đề cập đến việc một thuyền viên thế hệ lớn cần phải như thế nào để có thể đến đích trong tình trạng tốt.
Họ đã làm điều này bằng cách sử dụng phần mềm mã số tùy chỉnh được phát triển bởi chính Tiến sĩ Marin được gọi là HERITAGE. Trong một cuộc phỏng vấn trước đây với Tiến sĩ Marin, ông đã mô tả HERITAGE là một mã Monte Carlo ngẫu nhiên, giải thích cho tất cả các kết quả có thể có của mô phỏng không gian bằng cách kiểm tra mọi kịch bản ngẫu nhiên để sinh sản, sống và chết.
Từ phân tích của họ, họ xác định rằng sẽ cần tối thiểu 98 người để hoàn thành nhiệm vụ đa thế hệ cho một hệ sao khác, không có nguy cơ rối loạn di truyền và các tác động tiêu cực khác liên quan đến việc kết hôn. Đối với nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu đã giải quyết câu hỏi quan trọng không kém là làm thế nào để nuôi sống phi hành đoàn.
Cho rằng dự trữ thực phẩm khô sẽ không phải là một lựa chọn khả thi, vì chúng sẽ xuống cấp và suy tàn trong những thế kỷ mà con tàu đang vận chuyển, tàu và thủy thủ đoàn sẽ phải được trang bị để tự trồng thực phẩm. Điều này đặt ra câu hỏi, cần bao nhiêu không gian để sản xuất đủ cây trồng để giữ cho một phi hành đoàn có thể ăn được?
Khi nói đến du hành vũ trụ, kích thước của tàu vũ trụ là một vấn đề lớn. Như Tiến sĩ Marin đã giải thích với Tạp chí Vũ trụ qua email:
Các vệ tinh càng nặng thì càng tốn kém khi phóng nó lên vũ trụ. Sau đó, tàu vũ trụ càng lớn / càng nặng thì càng phức tạp và tốn kém tài nguyên sẽ là hệ thống đẩy. Trong thực tế, kích thước của tàu vũ trụ sẽ hạn chế nhiều tham số. Trong trường hợp của một con tàu thế hệ, lượng thực phẩm chúng ta có thể sản xuất có liên quan trực tiếp đến diện tích bề mặt bên trong con tàu. Khu vực này, lần lượt, liên quan đến quy mô dân số trên tàu. Quy mô, sản xuất lương thực và dân số thực chất có mối liên hệ với nhau.
Để giải quyết câu hỏi quan trọng này - Tàu cần phải lớn như thế nào? - nhóm dựa vào phiên bản cập nhật của phần mềm HERITAGE. Khi họ nêu ra trong nghiên cứu của mình, phiên bản này dành cho các đặc điểm sinh học phụ thuộc vào tuổi như chiều cao và cân nặng, và các đặc điểm liên quan đến số lượng thực dân khác nhau, chẳng hạn như vô sinh, tỷ lệ mang thai và sảy thai.
Ngoài ra, nhóm nghiên cứu cũng đã tính đến nhu cầu calo của phi hành đoàn để tính toán lượng thức ăn cần sản xuất mỗi năm. Để thực hiện điều này, nhóm nghiên cứu đã đưa dữ liệu nhân trắc học vào các mô phỏng của họ để xác định lượng calo sẽ được tiêu thụ dựa trên tuổi hành khách, cân nặng, chiều cao, mức độ hoạt động và các dữ liệu y tế khác.
Sử dụng phương trình Harris-Benedict để ước tính tỷ lệ trao đổi chất cơ bản của cá nhân, chúng tôi đã đánh giá số lượng calo phải ăn mỗi ngày mỗi người để duy trì trọng lượng cơ thể lý tưởng. Chúng tôi đã quan tâm đến việc bao gồm các biến thể về cân nặng và chiều cao để chiếm một dân số thực tế, bao gồm cả người nặng / nhẹ và người cao / nhỏ. Sau khi ước tính nhu cầu calo, chúng tôi đã tính toán bao nhiêu công nghệ địa chất thực phẩm, thủy canh và aeroponics có thể sản xuất mỗi năm trên mỗi km vuông.
Bằng cách so sánh những con số này với các kỹ thuật canh tác thông thường và hiện đại, chúng ta có thể dự đoán lượng đất nhân tạo sẽ phải được phân bổ để canh tác bên trong tàu. Sau đó, họ dựa trên các tính toán tổng thể của họ trên một ốc vít tương đối lớn (500 người) và thu được một con số tổng thể. Marin giải thích:
Chúng tôi thấy rằng, đối với một phi hành đoàn không đồng nhất, ví dụ, 500 người sống với chế độ ăn uống cân bằng, ăn tạp, 0,45 km² [0,17 mi²] đất nhân tạo sẽ đủ để trồng tất cả các loại thực phẩm cần thiết bằng cách sử dụng kết hợp aeroponics (cho trái cây , rau, tinh bột, đường và dầu) và canh tác thông thường (đối với thịt, cá, sữa và mật ong).
Các giá trị này cũng cung cấp một số ràng buộc về kiến trúc đối với kích thước tối thiểu của chính con tàu thế hệ. Giả sử con tàu được thiết kế để tạo ra trọng lực nhân tạo bằng lực hướng tâm (tức là một xi lanh quay), thì sẽ cần tối thiểu khoảng 224 mét (735 feet) trong bán kính và chiều dài 320 mét (1050 feet).
Tất nhiên, các cơ sở khác ngoài việc canh tác là cần thiết - nơi ở của con người, phòng điều khiển, phát điện, khối lượng phản ứng và động cơ, làm cho tàu vũ trụ lớn hơn ít nhất hai lần, tiến sĩ Marin nói thêm. Thật thú vị, ngay cả khi chúng ta tăng gấp đôi chiều dài của tàu vũ trụ, chúng ta vẫn tìm thấy một cấu trúc vẫn nhỏ hơn tòa nhà cao nhất thế giới - Burj Khalifa (828 m; 2716,5 ft).
Đối với những người đam mê thám hiểm không gian giữa các vì sao và các nhà hoạch định sứ mệnh, nghiên cứu mới nhất này (và các nghiên cứu khác trong loạt) có ý nghĩa rất lớn, trong đó họ đang cung cấp một bức tranh ngày càng rõ ràng về kiến trúc sứ mệnh của một con tàu thế hệ. Ngoài những đề xuất lý thuyết đơn thuần về những gì sẽ tham gia, những nghiên cứu này cung cấp những con số thực tế mà các nhà khoa học có thể có thể làm việc với một ngày nào đó.
Và như Tiến sĩ Marin giải thích, nó cũng làm cho một dự án hoành tráng như vậy (có vẻ đáng ngại trên khuôn mặt của nó) xuất hiện khả thi hơn nhiều:
Công việc này cho chúng ta cái nhìn sâu sắc về khả năng thực sự để tạo ra các tàu thế hệ. Chúng ta đã có khả năng xây dựng các cấu trúc lớn như vậy trên Trái đất. Bây giờ chúng ta đã định lượng chính xác độ lớn của bề mặt dành riêng cho việc canh tác trên các tàu thế hệ để dân số có thể kiếm ăn trong những chuyến đi dài hàng thế kỷ.
Theo Marin, vấn đề duy nhất còn lại cần được khám phá là nước. Bất kỳ nhiệm vụ nào liên quan đến một phi hành đoàn lớn chi tiêu trong một vài thế kỷ trong không gian giữa các vì sao sẽ cần nhiều nước để uống, tưới tiêu và vệ sinh. Và nó không đủ để chỉ đơn giản dựa vào các phương pháp tái chế để đảm bảo nguồn cung ổn định.
Điều này, Marin chỉ ra, sẽ là chủ đề của nghiên cứu tiếp theo của họ. Trong không gian sâu (cách xa các hành tinh, mặt trăng hoặc các tiểu hành tinh lớn), nước có thể rất khó thu thập, ông nói. Sau đó, các tài nguyên trên tàu có thể bị thiếu nước. Chúng ta phải dành những cuộc điều tra trong tương lai để giải quyết vấn đề này.
Như với hầu hết mọi thứ liên quan đến thám hiểm không gian sâu hoặc sự thuộc địa của các thế giới khác, câu trả lời cho câu hỏi bất biến (Bạn có thể thực hiện được không?), Hầu như luôn luôn giống nhau - Bạn có sẵn sàng chi bao nhiêu? Không có nghi ngờ rằng một nhiệm vụ giữa các vì sao, bất kể nó có thể diễn ra như thế nào, sẽ đòi hỏi một cam kết lớn về thời gian, năng lượng và tài nguyên.
Nó cũng đòi hỏi mọi người sẵn sàng mạo hiểm cuộc sống của họ, vì vậy chỉ những người thích phiêu lưu mới áp dụng. Nhưng có lẽ hầu hết tất cả, nó sẽ cần ý chí để xem qua nó. Không cần thiết phải khẩn cấp hoặc cực kỳ cần thiết (tức là hành tinh Trái đất bị hủy diệt), thật khó để tưởng tượng tất cả các yếu tố này kết hợp với nhau.
Tuy nhiên, biết chính xác nó sẽ tiêu tốn của chúng ta bao nhiêu về tiền bạc, tài nguyên và thời gian để gắn kết một dự án như vậy là bước đầu tiên rất tốt. Chỉ sau đó, loài người mới có thể quyết định nếu họ sẵn sàng thực hiện cam kết.
