Будут ли люди строить космические корабли?

«Будем ли мы когда-нибудь жить среди звезд?»

Это главный вопрос Рэйчел Армстронг, и она решительно ответит. Армстронг, профессор экспериментальной архитектуры в Университете Ньюкасла в Великобритании, всю свою карьеру задумывался о строительстве невесомости, особенно после присоединения к Icarus Interstellar, международному проекту, направленному на содействие и облегчение межзвездных полетов в 21-м веке. «Это связано с тем, чтобы выйти за пределы наших возможностей и быть больше, чем мы есть сейчас», - говорит она. «Вопрос о космическом корабле действительно касается природы человечества. И это отличается от вопроса, если мы Можно построить звездолет.

Может или не может быть изменено, но будет или не является продуктом самого человечества - наши рассуждения, наши приоритеты. Контекст звездного вопроса - это рост населения, ухудшение состояния окружающей среды, научные исследования и побуждение к исследованию. По сравнению со всем этим определение предмета исследования легко: по словам Армстронга, космический корабль - это сосуд, который может использоваться для транспортировки органической жизни в миры за пределами нашей солнечной системы. Существуют две основные характеристики, которые отделяют космический корабль от других видов космических кораблей: способность поддерживать жизнь на борту в течение длительного времени и способность переносить эту жизнь на другие луны и планеты.

Жизнь в космосе - это то, что мы можем сделать. Вот что предлагает МКС. Что МКС не может сделать, так это перемещаться на галактические расстояния. Движение - это когда дело касается космических кораблей. Ученые считают, что для того, чтобы добраться до другой звездной системы в течение 100 лет, космический корабль должен был бы путешествовать со скоростью около 10 процентов скорости света. Без искривления все сложно.

Армстронг считает, что из всех существующих или предлагаемых технологий солнечные паруса являются наиболее реалистичными. Солнечный парус в основном использует давление излучения, испускаемое звездами, в качестве движущей силы. В этом случае радиационное давление будет давить на большие ультратонкие зеркала, прикрепленные к космическому кораблю, как парус, и продвигать его вперед на очень высоких скоростях. Это (сравнительно) доступный тип движителя. На самом деле, это настолько дешево, что это основа финансируемого гражданами проекта LightSail, организованного Планетарным обществом, который провел испытательный полет в июне 2015 года. Нет необходимости перевозить и хранить какие-либо виды топлива на борту.

«Мы действительно можем начать это строить», - говорит Армстронг.

Но есть и недостатки. Если неожиданные куски космической пыли и мусора попали в тонкий материал паруса, все это может быть непоправимо повреждено в считанные секунды. Армстронг говорит, что роботизированное исследование зонда для такого космического мусора могло бы помочь обеспечить некоторое раннее предупреждение, но парус все еще должен был бы выполнить уклончивые маневры. Если на борту нет резервных силовых установок, астронавты были бы в полной зависимости от радиационных давлений и солнечных ветров, которые менее чем предсказуемы.

Существуют и другие, более радикальные двигательные технологии, которые, вероятно, имели бы больше смысла для больших типов звездолетов. Ядерная энергия имеет больше смысла. Мы уже можем делать ядерное деление (это то, как мы приводим ядерные реакторы в действие здесь, на Земле), но ядерный синтез будет много более эффективным. Многие другие виды концептуальных технологий основаны на технологии синтеза, например, используют лазеры и электронные лучи для продвижения корабля вперед. К сожалению, похоже, что мы не стали ближе к тому, чтобы сделать фьюжн реальностью, чем десять лет назад.

Другим большим препятствием на пути создания космических кораблей является жизнеспособность. Одно дело отправлять людей в космос, а другое - поддерживать их. Армстронг утверждает, что последнее может быть сделано, но только с почвой.

«Если мы хотим выжить, нам понадобится почва», - говорит она. «Вот где органическое вещество».

Почва необходима для роста растений, которые необходимы для производства кислорода, фруктов и овощей. Различные виды растений могут также обеспечить тонну различных органических материалов, полезных в самых разных обстоятельствах. К сожалению, это исследование трудно проводить. Международный договор по космосу 1967 года ограничивает эксперименты с микроорганизмами в экстремальных условиях. Предполагая, что договор был изменен, ученые должны будут найти способ использовать динамические химические процессы для терраформирования сильно локализованных зон. Это потребует «супер почв».

«Мы можем разрабатывать сложные ткани для жизни, которые выходят за рамки идеи воды и воздуха, смешанных в определенных соотношениях», - говорит Армстронг. «Если бы мы стратегически внедрили различные виды организмов и, возможно, даже технологические ткани, мы могли бы обнаружить, что почвы могут сделать намного больше, чем они естественны».

Синтетическая биология может даже помочь нам биоинженерным растениям, которые могут сыграть решающую роль в условиях космического корабля. Эти растения можно было бы производить для производства кислорода в больших количествах, жить за счет меньших ресурсов, фильтровать водные системы для рециркуляции питьевой воды, производить фрукты и овощи с большей скоростью и т.д.

Но устойчивая среда обитания не просто означает предоставление ресурсов, чтобы помочь вырастить жизнь. Армстронг потратил много времени на изучение «живых технологий», в которых метаболические материалы действуют как «химический интерфейс или язык, посредством которого искусственные структуры, такие как архитектура, могут соединяться с природными системами». Эти материалы в основном обладают метаболическими особенностями, которые позволяют им превращаться в разные состояния через энергетические процессы. Армстронг наиболее заинтересован в понимании того, как метаболические материалы могут участвовать в создании экологического ландшафта наряду с более традиционными конструкционными материалами.

Одним из примеров являются «капли протоклеточного масла», которые могут перемещаться в окружающей среде и подвергаться сложному поведению в зависимости от меняющихся условий. Это может означать стать более и менее чувствительным к свету; реагирование на вибрации и тряски; изменение состава воздуха путем удаления различных видов отходов; или даже самовосстановление после повреждения. Эта последняя способность может быть особенно полезна для создания слоя корпуса космического корабля, который помогает минимизировать урон, наносимый другими невидимыми объектами, бьющими в космосе, такими как маленькие камни или кусочки льда.

Эти препятствия делают маловероятным, что мы соблюдаем добровольный срок 2100 космических кораблей Армстронга. Даже если бы технологические ограничения не были проблемой, экономические и политические силы, несомненно, замедлили бы процесс. Тем не менее, Армстронг надеется, что с повышенным интересом к возвращению на Луну и доставке людей на Марс мы могли бы вскоре создать исследовательскую станцию, посвященную исключительно рассмотрению вопроса о том, как построить космический корабль.

«Мы очень серьезно относимся к созданию межпланетной цивилизации», - говорит Армстронг.

«Хотя это звучит как научная фантастика, размышления о космических кораблях побуждают нас думать стратегически о том, как мы делаем вещи в долгосрочной перспективе, для будущих поколений. Мы не знаем, что произойдет дальше, но мы должны идти в неизвестность ».