Artık yalnızca bilimkurgu alanında değil, ufukta heyecan verici bir şekilde yıldızlararası seyahat olasılığı ortaya çıktı. Her ne kadar yaşamlarımızda göremesek de – en azından kurgusal çarpıtma hızı, hiper sürüş, uzay katlama türünün gerçek bir versiyonu değil – teknolojinin kullanarak, yaşamın güneş sistemimizin ipinden nasıl kurtulabileceğine dair erken konuşmalar yapıyoruz. ulaşılabilir durumda.
UC Santa Barbara profesörleri Philip Lubin ve Joel Rothman için hayatta olmak için harika bir zaman. Uzay araştırmalarında nefes kesici ilerlemeler görmüş bir nesilden doğdular, insanların Dünya’dan ayrılabileceklerini ilk keşfettikleri erken Uzay Çağının dizginsiz iyimserliğini ve yaratıcı kıvılcımını taşıyorlar.
Moleküler, Hücresel ve Gelişimsel Biyoloji Bölümü’nde seçkin bir profesör ve kendini kabul eden bir “uzay meraklısı” olan Rothman, “Apollo ay yolculukları hayatımdaki en önemli olaylar arasındaydı ve onları düşünmek hala aklımı başımdan alıyor” dedi.
Bu önemli dönemin üzerinden sadece 50 yıl geçti, ancak insanlığın uzay bilgisi ve onu keşfedecek teknoloji, Rothman’ın canlıların dünya çapında bir yolculuğa çıkması için ne gerektiğini düşünmesi için deneysel kozmolog Lubin’e katılmasına yetecek kadar büyük ölçüde gelişti. bizi galaksideki en yakın komşumuzdan ayıran uçsuz bucaksız mesafe. İşbirliğinin sonucu dergide yayınlandı Acta Astronautica.
Rothman, “Bence keşfetmeye devam etmek bizim kaderimiz,” dedi. “İnsan türünün tarihine bakın. Atom altı seviyelere kadar giderek daha küçük seviyelerde keşfediyoruz ve ayrıca giderek daha büyük ölçeklerde keşfediyoruz. Bir tür olarak kim olduğumuzun özünde, böylesi bir sürekli keşif arayışı yatar.”
Büyük Düşünmek, Küçük Başlamak
İnsan ölçeğinde yıldızlararası seyahatin önündeki en büyük zorluk, Dünya ile en yakın yıldızlar arasındaki muazzam mesafedir. bu yolcu misyonlar, güneş sistemimizi, heliosferi çevreleyen balondan çıkmak için gereken 12 milyar mil boyunca nesneler gönderebileceğimizi kanıtladı. Ancak saatte 35.000 milden fazla hızla hareket eden araba boyutundaki sondaların oraya ulaşması 40 yıl aldı ve Dünya’dan uzaklıkları bir sonraki yıldıza olan mesafenin sadece küçük bir kısmı. En yakın yıldıza gidiyorlarsa, ona ulaşmaları 80.000 yıldan fazla sürecekti.
Joel Rothman
Bu zorluk, Lubin’in bir sonraki güneş sistemine insan açısından ulaşmak için gereken teknolojiyi yeniden tasarladığı çalışmasının ana odak noktasıdır. Geleneksel yerleşik kimyasal tahrik (diğer bir deyişle roket yakıtı) çıktı; gemiyi yeterince hızlı hareket ettirmek için yeterli enerjiyi sağlayamaz ve geminin ağırlığı ve gemiyi ilerletmek için gereken mevcut sistemler, geminin ulaşması gereken göreceli hızlar için uygun değildir. Yeni tahrik teknolojileri gereklidir – ve bu, UCSB’nin ışığı “itici” olarak kullanan enerji araştırma programının devreye girdiği yerdir.
Fizik Bölümü’nde profesör olan Lubin, “Bu, makroskopik nesneleri ışık hızına yaklaşan hızlarda itmek için daha önce hiç yapılmamıştı” dedi. Kütle o kadar büyük bir engel ki, aslında öngörülebilir gelecek için herhangi bir insan misyonunu dışlıyor.
Sonuç olarak ekibi robotlara ve fotoniklere yöneldi. Verileri algılayan, toplayan ve Dünya’ya geri ileten yerleşik enstrümantasyona sahip küçük sondalar, Dünya’ya veya muhtemelen aya yerleştirilmiş bir lazer dizisi kullanılarak ışığın kendisi tarafından ışık hızının %20-30’una kadar sevk edilecektir. Lubin’in açıkladığı gibi, “Evden onunla ayrılmıyoruz”, yani uzay aracı göreceli hızlarda “fırlatılırken” birincil tahrik sistemi “evde” kalıyor. Ana tahrik lazeri kısa bir süre için açılır ve ardından bir sonraki sonda fırlatılmaya hazır hale gelir.
Lubin, “Muhtemelen yıldızlararası ortamdan geçerken radyasyon ve toz bombardımanından korumak için kenarı olan bir yarı iletken gofret gibi görünecektir.” Dedi. “Muhtemelen başlamak için elinizin büyüklüğü olacaktır.” Program geliştikçe, uzay aracı gelişmiş yeteneklerle daha da büyür. Çekirdek teknoloji, güneş sistemimizde çok daha büyük uzay araçlarını daha düşük hızlarda itmek için değiştirilmiş bir modda da kullanılabilir ve potansiyel olarak insan görevlerinin gerçekleştirilmesine olanak tanır. Mars bir ay gibi kısa bir sürede, durdurma dahil. Bu yaşamı yaymanın başka bir yolu, ancak güneş sistemimizde.
Bu göreli hızlarda – saatte yaklaşık 100 milyon mil – gofret, yaklaşık 20 yıl içinde bir sonraki güneş sistemine, Proxima Centauri’ye ulaşacaktı. Bu teknoloji seviyesine ulaşmak, Lubin’in sahada “üssel büyüme” gördüğü fotoniklerin yanı sıra uzay gofretinde sürekli yenilik ve iyileştirme gerektirecektir. Yönlendirilmiş enerji tahriki yoluyla göreli uçuşa ulaşmak için bir yol haritası geliştirmeye yönelik temel proje, aşağıdakiler tarafından desteklenmektedir: NASA ve Starlight programı gibi özel vakıflar ve Starshot programı olarak Breakthrough Initiatives tarafından.
Onlarca yıldır üzerinde çalıştığı C. elegans adlı yaratıkların, “Bu zanaatların kütlesinin gram seviyelerine veya daha fazlasına ulaşabileceğini öğrendiğimde, canlı hayvanları barındırabilecekleri anlaşıldı” dedi. yıldızlar arasında seyahat eden ilk Dünyalılar olun. Rothman, yoğun olarak çalışılan bu yuvarlak solucanlar küçük ve sade olabilir, ancak deneysel olarak başarılmış yaratıklardır, dedi.
“Bu küçük hayvan üzerinde yapılan araştırmalar, şimdiye kadar altı araştırmacıya Nobel ödülü kazandırdı” dedi.
Philip Lubin
C. elegans, Uluslararası Uzay İstasyonunda ve uzay mekiğinde yürütülen deneylerin konusu olarak, hatta Columbia mekiğinin trajik parçalanmasından sağ kurtulan uzay yolculuğu gazileridir. Rothman’ın incelediği diğer potansiyel yıldızlararası gezginlerle paylaştıkları özel güçleri arasında, tardigradlar (veya daha sevecen bir ifadeyle su ayıları), neredeyse tüm metabolik fonksiyonların durdurulduğu askıya alınmış animasyona yerleştirilebilir. Bu minik yaratıklardan binlercesi bir gofret üzerine yerleştirilebilir., askıya alınmış animasyonu koyun ve istenen hedefe ulaşana kadar bu durumda uçtu. Daha sonra küçük StarChip’lerinde uyandırılabilirler ve fotonik iletişim yoluyla Dünya’ya aktarılan gözlemlerle, biyolojileri üzerindeki yıldızlararası seyahatin saptanabilir etkileri için tam olarak izlenebilirler.
Rothman, “Dünyevi kökenlerinden ışık hızına yakın bir hızda uçarken eğitilmiş davranışlarını ne kadar iyi hatırladıklarını sorabilir ve metabolizmalarını, fizyolojilerini, nörolojik işlevlerini, üremelerini ve yaşlanmalarını inceleyebiliriz” diye ekledi. “Laboratuvarda bu hayvanlar üzerinde yapılabilecek deneylerin çoğu, kozmosta uçarken StarChips’te yapılabilir.” Bu tür uzun yolculukların hayvan biyolojisi üzerindeki etkileri, bilim adamlarının insanlar üzerindeki potansiyel etkileri tahmin etmelerine izin verebilir.
Rothman, “Her ne olursa olsun, yıldızlararası taşıyıcıların tasarımı hakkında, bu küçücük hayvanlarda tespit edilen sorunları iyileştirebilecek bir şekilde düşünmeye başlayabiliriz.” Dedi.
Elbette, insanları yıldızlararası uzaya gönderebilmek filmler için harika ama gerçekte hala çok uzak bir hayal. Lubin, bu noktaya geldiğimizde, daha uygun yaşam formları veya daha esnek olan hibrit insan-makineler yaratmış olabileceğimizi söyledi.
“Bu bir nesil programı” dedi. Gelecek nesillerin bilim adamları, ideal olarak, yıldızlararası uzay ve onun zorlukları hakkındaki bilgimize katkıda bulunacak ve teknoloji geliştikçe zanaat tasarımını geliştireceklerdir. Birincil tahrik sisteminin hafif olmasıyla, temeldeki teknoloji, “Moore Yasası” benzeri genişleme kabiliyetine sahip elektronikler gibi, üstel bir büyüme eğrisi üzerindedir.
Gezegen Koruması ve Dünya Dışı Yayılım
Öngörülebilir gelecek için güneş sistemimize bağlıyız; insanlar, ana gezegenimizden uzakta kırılgan ve hassastır. Ancak bu, Lubin, Rothman, araştırma ekipleri ve aralarında bir radyasyon uzmanı ve bilim eğitimli bir ilahiyatçının da bulunduğu çeşitli işbirlikçilerini, uzaya yaşam göndermenin ve hatta belki de yaşamı yaymanın hem fizyolojik hem de etik yönlerini düşünmekten alıkoymadı. boşlukta.
Lubin, “Gezegeni korumanın etiği vardır” diye açıkladı, bunda ya gezegenimizden diğerlerine ya da tam tersi kontaminasyon olasılığının ciddi olarak düşünüldüğü. “Bazen panspermi olarak adlandırılan yaşamın yönlendirilmiş yayılımından bahsetmeye başlarsanız – yaşamın başka bir yerden geldiği ve dünyaya kuyruklu yıldızlar ve diğer enkazlarla, hatta kasıtlı olarak başka bir medeniyetten geldiği fikri – hayatı bilerek göndermek, büyük soruları beraberinde getirir.”
Yazarlar, şimdiye kadar, herhangi bir başka gezegene yaklaşan sondaların atmosferlerinde yanacağı veya yüzeyle çarpışmada yok olacağı için ileriye dönük kontaminasyon riski olmadığını iddia ediyor. Wafercraft tek yönlü bir yolculukta olduğundan, dünya dışı mikropların Dünya’ya geri dönme riski yoktur.
Hâlâ uçta olsa da, koşullar uygun olduğunda yaşamı yaymanın ne kadar kolay olduğu ve birkaç ötegezegen ve diğer gök cisimlerinin keşfi göz önüne alındığında, panspermi teorisi sınırlı olsa da ciddi bir ilgi görüyor gibi görünüyor. ya da bildiğimiz şekliyle yaşamı destekleyici olabilir.
Lubin, “Bazı insanlar, ‘evren ileri bir uygarlığın laboratuvar deneyi midir’ gibi fikirler üzerinde kafa yormuş ve yayınlamıştır” dedi. “Yani insanlar kesinlikle ileri medeniyetler hakkında düşünmeye isteklidirler. Sorular güzel ama cevaplar daha iyi. Şu anda, henüz cevapları olmadan bu soruları sadece düşünüyoruz.”
Şu anda daha geniş uzay araştırmaları topluluğunda üzerinde düşünülen başka bir konu: İnsanları asla eve gelemeyeceklerini bile bile Mars’a ve diğer uzak yerlere göndermenin etiği nedir? Küçük mikroorganizmaları veya insanları göndermeye ne dersiniz? DNA? Bu varoluşsal sorgulamalar, ilk insan göçleri ve deniz yolculukları kadar eskidir ve yanıtları, bu yolculuklara çıkmaya hazır olduğumuz anda muhtemelen gelecektir.
Rothman, “Bence doğamıza içkin olan keşif özlemini bastırmamalıyız ve etmeyeceğiz,” dedi.
Referans: Stephen Lantin, Sophie Mendell, Ghassan Akkad, Alexander N. Cohen, Xander Apicella, Emma McCoy, Eliana Beltran-Pardo, Michael Waltemathe, Prasanna Srinivasan, Pradeep M. Joshi, Joel H. Rothman ve Philip Lubin, 15 Ekim 2021, Acta Astronautica.
DOI: 10.1016/j.actaastro.2021.10.009