Từ lâu, loài người đã mơ ước được gửi con người đến các hành tinh khác, ngay cả trước khi phi hành đoàn phi hành đoàn trở thành hiện thực. Và với việc phát hiện ra hàng ngàn ngoại hành tinh trong những thập kỷ gần đây, đặc biệt là những quỹ đạo trong các hệ sao lân cận (như Proxima b), giấc mơ đó dường như trở thành hiện thực gần hơn bao giờ hết. Nhưng tất nhiên, rất nhiều thách thức kỹ thuật cần phải vượt qua trước khi chúng ta có thể hy vọng có thể thực hiện một nhiệm vụ như vậy.
Ngoài ra, rất nhiều câu hỏi cần được trả lời. Ví dụ, loại tàu nào chúng ta nên gửi cho Proxima b hoặc các ngoại hành tinh khác gần đó? Và chúng ta cần bao nhiêu người để đặt lên con tàu đó? Câu hỏi thứ hai là chủ đề của một bài báo gần đây được viết bởi một nhóm các nhà nghiên cứu người Pháp, người đã tính toán số lượng người tối thiểu cần thiết để đảm bảo rằng một phi hành đoàn nhiều thế hệ khỏe mạnh có thể thực hiện hành trình đến Proxima b.
Nghiên cứu có tựa đề là Máy tính phi hành đoàn tối thiểu cho chuyến du hành vũ trụ nhiều thế hệ hướng tới Proxima Centauri b Kiếm, gần đây đã xuất hiện trực tuyến và sẽ sớm được công bố trên Tạp chí của Hiệp hội liên hành tinh Anh. Nó được tiến hành bởi Tiến sĩ Frederic Marin, nhà vật lý thiên văn thuộc Đài quan sát thiên văn Strasbourg và Tiến sĩ Camille Beluffi, một nhà vật lý hạt làm việc với Casc4de khởi nghiệp khoa học.
Nghiên cứu của họ là nghiên cứu thứ hai trong một loạt các bài báo cố gắng đánh giá khả năng tồn tại của một chuyến đi giữa các vì sao đến Proxima b. Nghiên cứu đầu tiên có tựa đề là HER HERAGE: một mã Monte Carlo để đánh giá khả năng tồn tại của các chuyến du lịch giữa các vì sao bằng cách sử dụng phi hành đoàn nhiều thế hệ, cũng đã được xuất bản trong số tháng 8 năm 2017 của Tạp chí của Hiệp hội liên hành tinh Anh.
Tiến sĩ Marin và Tiến sĩ Beluffi bắt đầu nghiên cứu mới nhất của họ bằng cách xem xét các khái niệm khác nhau đã được đề xuất để thực hiện một hành trình giữa các vì sao - nhiều trong số đó đã được khám phá trong một bài báo UT trước đó, Hồi mất bao lâu để đến Ngôi sao gần nhất? Siêng năng. Chúng bao gồm các cách tiếp cận truyền thống hơn, như Lực đẩy xung hạt nhân (tức là Dự án Orion) và tên lửa nhiệt hạch (tức là Dự án Daedalus), và cũng là khái niệm hiện đại hơn về Đột phá Starshot.
Tuy nhiên, các nhiệm vụ như vậy vẫn còn một chặng đường dài và / hoặc không liên quan đến phi hành đoàn phi hành đoàn (đó là trường hợp của Starshot). Do đó, Tiến sĩ Beluffi cũng đã tính đến các nhiệm vụ sẽ được triển khai trong những năm tới như NASA thăm dò năng lượng mặt trời của NASA. Đầu dò này sẽ đạt vận tốc quỹ đạo kỷ lục lên tới 724.205 km / h, hoạt động tới khoảng 200 km / s (hay 0,067% tốc độ ánh sáng).
Như Tiến sĩ Marin đã nói với Tạp chí Không gian qua email:
Đây là hoàn toàn và hoàn toàn dựa vào công nghệ có sẵn tại thời điểm của nhiệm vụ. Nếu chúng ta tạo ra một tàu vũ trụ ngay bây giờ, chúng ta chỉ có thể đạt khoảng 200 km / giây, nghĩa là 6300 năm di chuyển. Tất nhiên công nghệ đang trở nên tốt hơn theo thời gian và vào thời điểm một dự án giữa các vì sao thực sự sẽ được tạo ra, chúng ta có thể hy vọng sẽ cải thiện thời lượng bằng một bậc độ lớn, tức là 630 năm. Đây là suy đoán khi công nghệ chưa được phát minh.
Với đường cơ sở của họ về tốc độ và thời gian di chuyển được thiết lập - 200 km / s-và 6300 năm - Tiến sĩ Beluffi sau đó đã đặt ra để xác định số lượng người tối thiểu cần thiết để đảm bảo rằng một phi hành đoàn khỏe mạnh đã đến Proxima b. Để làm điều này, cặp đôi đã tiến hành một loạt mô phỏng Monte Carlo bằng cách sử dụng một mã mới do chính Tiến sĩ Marin tạo ra. Kỹ thuật toán học này tính đến các sự kiện cơ hội trong việc ra quyết định để tạo ra sự phân phối các kết quả có thể xảy ra.
Tiến sĩ Marin đang sử dụng một phần mềm số mới mà tôi đã tạo ra, tiến sĩ Marin nói. Đây là tên HERITAGE, xem bài báo đầu tiên của bộ truyện. Đó là một mã Monte Carlo ngẫu nhiên, chiếm 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. Bằng cách lặp lại mô phỏng hàng ngàn lần, chúng ta có được các giá trị thống kê đại diện cho một chuyến du hành không gian thực sự cho một phi hành đoàn nhiều thế hệ. Mã này chiếm càng nhiều yếu tố sinh học càng tốt và hiện đang được phát triển để bao gồm ngày càng nhiều vật lý.
Các yếu tố sinh học này bao gồm những thứ như số lượng phụ nữ so với nam giới, độ tuổi tương ứng, tuổi thọ, tỷ lệ sinh, tỷ lệ sinh và thời gian làm việc của phi hành đoàn. Nó cũng đã tính đến một số khả năng cực đoan, bao gồm tai nạn, thảm họa, sự kiện thảm khốc và số lượng thành viên phi hành đoàn có khả năng bị ảnh hưởng bởi họ.
Sau đó, họ đã tính trung bình các kết quả của các mô phỏng này trong hơn 100 hành trình giữa các vì sao dựa trên các yếu tố khác nhau và các giá trị khác nhau để xác định quy mô của phi hành đoàn tối thiểu. Cuối cùng, Tiến sĩ Beluffi đã kết luận rằng trong điều kiện bảo thủ, sẽ cần tối thiểu 98 thành viên phi hành đoàn để duy trì hành trình nhiều thế hệ đến hệ thống sao gần nhất với một hành tinh ngoại có thể ở được.
Bất kỳ ít hơn thế, và khả năng thành công sẽ giảm đáng kể. Ví dụ, với một nhóm 32 người ban đầu, các mô phỏng của họ chỉ ra rằng cơ hội thành công sẽ đạt 0%, phần lớn là do một cộng đồng nhỏ như vậy sẽ khiến việc cận huyết không thể tránh khỏi. Mặc dù phi hành đoàn này cuối cùng có thể đến Proxima b, họ sẽ không phải là một phi hành đoàn khỏe mạnh về mặt di truyền, và do đó không phải là một cách rất tốt để bắt đầu một thuộc địa! Như Tiến sĩ Marin đã giải thích:
Mô phỏng của chúng tôi cho phép chúng tôi dự đoán với độ chính xác cao kích thước tối thiểu của phi hành đoàn ban đầu sẽ rời đi trong các chuyến du hành không gian kéo dài hàng thế kỷ. Bằng cách cho phép phi hành đoàn phát triển theo một danh sách các nguyên tắc kỹ thuật xã hội thích ứng (cụ thể là đánh giá hàng năm về dân số tàu, hạn chế con đẻ và hạn chế chăn nuôi), chúng tôi cho thấy trong bài viết này có thể tạo ra và duy trì dân số khỏe mạnh gần như vô thời hạn. Giáo dục
Trong khi công nghệ và tài nguyên cần thiết để thực hiện một chuyến đi giữa các vì sao vẫn còn nhiều thế hệ, các nghiên cứu về loại này có thể có ý nghĩa sâu sắc đối với các nhiệm vụ đó - nếu và khi chúng xảy ra. Biết trước khả năng một nhiệm vụ như vậy sẽ thành công và điều gì sẽ làm tăng khả năng đến mức thành công hầu như được đảm bảo, cũng sẽ làm tăng khả năng các nhiệm vụ đó được thực hiện.
Nghiên cứu này và nghiên cứu đi trước nó cũng có ý nghĩa quan trọng ở chỗ họ là người đầu tiên tính đến các yếu tố sinh học quan trọng (như sinh sản) và cách chúng sẽ ảnh hưởng đến một phi hành đoàn nhiều thế hệ. Như Tiến sĩ Marin đã kết luận:
Dự án của chúng tôi nhằm cung cấp các mô phỏng thực tế về các tàu không gian nhiều thế hệ để chuẩn bị cho việc thám hiểm không gian trong tương lai, trong một dự án đa ngành sử dụng chuyên môn của các nhà vật lý, nhà thiên văn học, nhà nhân chủng học, kỹ sư tên lửa, nhà xã hội học và nhiều người khác. HERITAGE là mã Monte Carlo chuyên dụng đầu tiên để tính toán sự tiến hóa xác suất của một phi hành đoàn dựa trên họ hàng trên một con tàu giữa các vì sao, cho phép người ta khám phá liệu một phi hành đoàn có kích thước được đề xuất có thể tồn tại qua nhiều thế hệ mà không cần bất kỳ nguồn dự trữ nhân tạo nào của vật liệu di truyền bổ sung . Xác định quy mô tối thiểu của phi hành đoàn là một bước thiết yếu trong việc chuẩn bị cho bất kỳ nhiệm vụ đa thế hệ nào, ảnh hưởng đến các nguồn lực và ngân sách cần thiết cho một nỗ lực như vậy nhưng cũng có ý nghĩa đối với các yếu tố xã hội, đạo đức và chính trị. Hơn nữa, các yếu tố này rất cần thiết trong việc kiểm tra việc tạo ra bất kỳ thuộc địa tự duy trì nào - không chỉ con người thiết lập các khu định cư hành tinh, mà còn có tác động ngay lập tức hơn: ví dụ, quản lý sức khỏe di truyền của các loài có nguy cơ tuyệt chủng hoặc phân bổ tài nguyên trong môi trường hạn chế.
Tiến sĩ Marin cũng được trích dẫn gần đây trong một bài báo trong Cuộc hội thoại về các mục tiêu của dự án của ông và Tiến sĩ Beluffi, tất cả là về việc xác định những gì cần thiết để đảm bảo sức khỏe và sự an toàn của các chuyến đi giữa các vì sao trong tương lai. Như ông đã nói trong bài báo:
Trong số 3757 hành tinh ngoại đã được phát hiện, hành tinh giống Trái đất gần nhất nằm cách chúng ta 40 nghìn tỷ km. Với tốc độ 1% tốc độ ánh sáng, vượt xa tốc độ cao nhất đạt được của tàu vũ trụ tối tân, sẽ vẫn phải mất tới 42 năm để tàu đến đích. Một trong những hậu quả ngay lập tức của việc này là các chuyến đi giữa các vì sao có thể đạt được trong vòng đời của con người. Nó đòi hỏi một nhiệm vụ không gian trong thời gian dài, đòi hỏi phải tìm ra giải pháp, theo đó phi hành đoàn tồn tại hàng trăm năm trong không gian sâu. Đây là mục tiêu của dự án của chúng tôi: thiết lập kích thước tối thiểu của một sứ mệnh không gian tự duy trì, trong thời gian dài, về cả phần cứng và dân số. Bằng cách đó, chúng tôi dự định có được các ước tính chính xác về mặt khoa học về các yêu cầu đối với việc di chuyển giữa các vì sao nhiều thế hệ, mở khóa tương lai của việc thám hiểm, di cư và cư trú của con người.
Trong những thập kỷ tới, các kính viễn vọng thế hệ tiếp theo dự kiến sẽ khám phá thêm hàng ngàn ngoại hành tinh. Nhưng quan trọng hơn, những công cụ có độ phân giải cao này cũng được cho là sẽ tiết lộ những điều về các ngoại hành tinh sẽ cho phép chúng ta mô tả chúng. Chúng sẽ bao gồm quang phổ từ bầu khí quyển của chúng sẽ cho phép các nhà khoa học biết chắc chắn hơn nếu chúng thực sự có thể ở được.
Với nhiều ứng cử viên hơn để lựa chọn, chúng tôi sẽ chuẩn bị kỹ lưỡng hơn cho ngày khi các chuyến đi giữa các vì sao có thể được triển khai. Khi thời điểm đó đến, các nhà khoa học của chúng tôi sẽ được trang bị những thông tin cần thiết để đảm bảo rằng những người đến sẽ được hoan nghênh, nhiệt tình và chuẩn bị để đối phó với những thách thức trong việc khám phá một thế giới mới!
