Перейти к содержимому 
Мечта бороздить космические просторы и посеять зерно человеческой цивилизации на другой планете жива уже не одно поколение. С тех пор, как мы узнали, что большинство звезд во Вселенной, вероятно, имеют свои собственные планетные системы, находятся те, кто ратует за их исследование (и даже заселение). С началом космической эры эта идея перестала быть просто научной фантастикой и стала предметом научных исследований. К сожалению, выход за пределы Земли и достижение других звездных систем сопряжены со множеством трудностей.
По сути, существует всего два способа отправки пилотируемых миссий к экзопланетам. Первый — разработать передовые двигательные установки, способные развивать околосветовые скорости. Второй — построить космический корабль, способный поддерживать жизнь экипажа на протяжении многих поколений — так называемый «корабль поколений».
1 ноября 2024 года проект “Гиперион” запустил конкурс проектов для пилотируемых межзвездных путешествий на кораблях поколений, основанных на современных и перспективных технологиях. Конкурс открыт для всех желающих, и общий призовой фонд составляет 10 000 долларов за инновационные концепции.
“Гиперион” — это международная междисциплинарная команда, состоящая из архитекторов, инженеров, антропологов и градостроителей. Многие из них работали с такими агентствами и институтами, как NASA, ESA и Массачусетский технологический институт (MIT).
Хотя концепции межзвездных космических кораблей появились еще в начале космической эры, интерес к этой области значительно возрос за последние два десятилетия. Во многом это связано с недавним взрывным ростом числа известных экзопланет в нашей галактике, которое в настоящее время составляет 5787 подтвержденных планет в 4325 звездных системах. Примерами служат такие проекты, как Breakthrough Starshot, Swarming Proxima Centauri и Genesis Project. Эти концепции используют миниатюрные космические аппараты весом в несколько грамм, управляемую энергию (лазеры) и световые паруса для достижения скоростей до 20% скорости света, что позволяет им совершить путешествие за десятилетия, а не за столетия или тысячелетия.
Однако отправка пилотируемых космических кораблей к другим звездным системам с достаточным количеством пассажиров для заселения другой планеты — гораздо более сложная задача. Космическому кораблю, использующему известные или технически осуществимые методы движения, потребовалось бы от 1000 до 81 000 лет, чтобы достичь даже ближайшей звезды (Проксима Центавра). Хотя некоторые передовые концепции, такие как проекты Orion, Daedalus и Icarus, теоретически могли бы достичь Проксимы Центавра за 36–85 лет, но стоимость и необходимое количество топлива непомерно высоки.
Альтернатива этим концепциям «быстрого перелета» — подготовиться к долгому путешествию, которое может длиться столетия или даже тысячелетия. Это требует создания достаточно большого космического корабля, способного вместить сотни (или тысячи) людей на протяжении нескольких поколений. Чтобы сэкономить место и уменьшить массу груза, экипажам придется выращивать большую часть своей пищи и полагаться на биорегенеративные системы жизнеобеспечения. Короче говоря, корабль должен быть самодостаточным, чтобы пассажиры могли жить комфортной, здоровой жизнью до тех пор, пока не достигнут пункта назначения.
Корабли поколений
Первое известное описание корабля поколений было сделано инженером-ракетчиком Робертом Х. Годдардом, одним из «отцов современной ракетной техники», в честь которого назван Центр космических полетов имени Годдарда NASA. В своем эссе 1918 года «Последняя миграция» он описал «межзвездный ковчег», покидающий Солнечную систему в далеком будущем, после того как Солнце достигнет конца своего жизненного цикла. Пассажиры будут криогенно заморожены или находиться в состоянии искусственной гибернации на протяжении большей части путешествия, за исключением пилота, которого будут периодически будить для управления кораблем.
Годдард рекомендовал использовать для питания корабля атомную энергию, если эта технология будет уже разработана. В противном случае, по его мнению, достаточно комбинации водорода, кислорода и солнечной энергии. Годдард подсчитал, что эти источники энергии позволят кораблю развивать скорость от 4,8 до 16 км/с, или примерно 57 936 км/ч. Следом за ним выступил знаменитый русский ученый-ракетчик и космолог Константин Э. Циолковский, также признанный одним из «отцов современной ракетной техники». В 1928 году он написал эссе под названием «Будущее Земли и человечества», в котором описал межзвездный «Ноев ковчег».
В версии Циолковского космический корабль был бы самодостаточным, а экипаж бодрствовал бы на протяжении всего путешествия, которое длилось бы тысячи лет. В 1964 году ученый NASA доктор Роберт Энцманн предложил самую подробную на сегодняшний день концепцию корабля поколений, известную как «Звездолет Энцманна». В проекте предлагался корабль длиной 600 метров с термоядерным двигателем, использующим в качестве топлива дейтерий. По словам Энцманна, этот корабль мог бы вместить первоначальный экипаж из 200 человек с возможностью увеличения населения по пути.
В последние годы эта концепция исследовалась с разных сторон, от биологических и психологических до этических. В частности, была проведена серия исследований (2017–2019 годы) под руководством доктора Фредерика Марина из Страсбургской астрономической обсерватории с использованием специально разработанного программного обеспечения (под названием HERITAGE). В первых двух исследованиях доктор Марин и его коллеги провели моделирование, которое показало, что для обеспечения генетического разнообразия и хорошего здоровья по прибытии необходим минимальный экипаж из 98 человек (максимум 500) в сочетании с криогенным банком спермы, яйцеклеток и эмбрионов.
В третьем исследовании доктор Марин и другая группа ученых определили, что корабль, перевозящий такой экипаж, должен длиной 320 метров, радиусом 224 метра и нести на борту 450 м² искусственной земли для выращивания достаточного количества пищи. Короче говоря, эти предложения и исследования показывают, что корабль поколений и его экипаж должны взять «Землю с собой» и полагаться на биорегенеративные системы для пополнения запасов пищи, воды и воздуха на протяжении многих поколений.
Как уже отмечалось, большинство проведенных исследований, посвященных межзвездным исследованиям, были сосредоточены на зондах или корабляx и, как правило, делали упор на скорость, а не на обеспечение возможности пассажиров совершить путешествие. Как объяснил Андреас Хайн, доцент кафедры аэрокосмической техники в Люксембургском университете и главный научный сотрудник Междисциплинарного центра безопасности, надежности и доверия, который входит в состав Оргкомитета проекта “Гиперион”, это делает проект первым конкурсом, посвященным кораблям поколений и обеспечению здоровья и безопасности межзвездных путешественников до их прибытия в близлежащую звездную систему:
«Этот конкурс беспрецедентен — он действительно первый. Насколько нам известно, это первый случай, когда объявлен конкурс проектов, специально посвященный кораблям поколений. Он основан на предыдущих исследованиях нашей команды, проводимых с 2011 года, которые касаются таких фундаментальных вопросов, как необходимый размер популяции. Этот конкурс уникален тем, что исследует сложное взаимодействие между технологиями корабля поколений и динамикой общества с крайне ограниченными ресурсами».
«Большинство исследований было сосредоточено на технологических аспектах, таких как двигательная установка и система жизнеобеспечения, при этом технология корабля и люди на борту часто рассматривались как отдельные вопросы. Такой подход понятен, учитывая сложность анализа этих взаимозависимостей. Нам даже советовали держаться подальше от этого. Наша цель — сделать первый шаг к исследованию и визуализации этих взаимозависимостей. Мы стремимся быть Кейли, а не да Винчи. Да Винчи представлял себе летательные аппараты, но Кейли сформулировал их основные конструктивные принципы, которые проложили путь братьям Райт».
Междисциплинарный подход – ключ к звёздам!
Главный фокус конкурса – междисциплинарные исследования, что отражает состав самого организационного комитета. Такой подход становится всё более популярным в космических исследованиях, во многом благодаря бурному развитию частной космической индустрии. Сегодня многие компании и некоммерческие организации расширяют границы традиционных исследований, выходя за рамки аэрокосмической инженерии и привлекая архитекторов и дизайнеров интерьеров, биологов, социологов, психологов, специалистов по сельскому хозяйству и представителей других дисциплин. Цель – создание концепций, которые обеспечат комфортную и устойчивую жизнь в космосе.
Как пояснила Язги Демирбаш Печ, архитектор и дизайнер из организационного комитета:
«Мы надеемся, что этот конкурс вдохновит на более тесное междисциплинарное сотрудничество, подчеркнув важность таких областей, как архитектура и социальные науки, – особенно критичных при планировании длительных миссий на дальние расстояния. Целостный подход, объединяющий эти разнообразные области, может способствовать созданию более устойчивых и ориентированных на человека решений для освоения космоса».
Еще один важный аспект конкурса – стремление вдохновить на идеи, которые найдут применение и принесут пользу здесь, на Земле. Это ключевой момент будущего освоения космоса, включающего планы по созданию аванпостов на Луне, Марсе и за их пределами. Подобно поколенческим кораблям, миссии, действующие вдали от Земли, не смогут полагаться на регулярные поставки с родной планеты. Это означает, что среда обитания должна быть максимально автономной и обеспечивать жителей достаточным количеством воздуха, воды и пищи для комфортной жизни.
В течение десятилетий ученые и проектировщики искали вдохновение в естественной среде Земли. Именно для этого был создан проект «Биосфера-2», в рамках которого в период с 1991 по 1994 год были проведены два эксперимента, в ходе которых добровольцы жили в герметичной биоме, имитирующей различные среды Земли. С 2007 года Университет Аризоны использует этот объект для проведения исследований в рамках своей программы CHaSE, при этом он остается открытым для публики.
«Планирование и подготовка к полету на звёздном корабле с точки зрения культуры и биологической защиты потомства будут очень тщательно продуманы, чтобы обеспечить максимальную защиту, возможно, более целенаправленную на их выживание и здоровье, чем в любой культуре на Земле. В межзвездном путешествии всё должно работать идеально, чтобы выжить в течение нескольких поколений в замкнутой экосистеме, поэтому планирование и подготовка должны быть очень тщательными».
Поскольку неудача в космосе часто означает смерть, особенно когда люди находятся далеко от Земли, где спасательные миссии займут слишком много времени, технологии, на которые полагаются будущие исследователи и поселенцы, должны быть регенеративными, безотказными и устойчивыми с течением времени. Эти исследования и разработки принесут прямую пользу в решении самых насущных проблем, с которыми мы сталкиваемся на Земле: изменение климата, перенаселение, бедность и голод, а также потребность в устойчивом образе жизни.
Кроме того, есть дополнительное преимущество – стимулирование вопросов о жизни во Вселенной и о том, где внеземные цивилизации могут уже путешествовать среди звезд. Ученые десятилетиями исследуют эти вопросы в рамках парадокса Ферми:
«Наконец, подобно тому, как проект «Дедал» продемонстрировал теоретическую возможность межзвёздных путешествий, мы стремимся получить аналогичное «доказательство существования» для путешествий человека к звездам. Достижение этой цели добавит новые перспективы к парадоксу Ферми: если мы можем представить себе пилотируемые межзвёздные путешествия сегодня, более развитая цивилизация должна была уже достичь этого. Так где же они?»
Читайте также: Порядок межзвездного прибытия
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.