Vroeg of laat zal de mensheid de aarde moeten verlaten en op zoek moeten gaan naar een nieuw thuis - een planeet met vergelijkbare levensomstandigheden - om daar een nieuwe beschaving op te bouwen.
Voor zo'n grootschalige reis zullen mensen een soort "Ark van Noach" moeten bouwen - een ruimteschip dat de melkweg kan doorkruisen en de eerste kolonisten naar een nieuwe woonplaats kan brengen, waar het zich ook bevindt.
Hoe lang zal deze grote migratie duren? En hoe groot moet een ruimteschip zijn zodat het niet alleen mogelijk is om "elk schepsel in paren" mee te nemen, maar ook alles wat nodig is voor het voortbestaan van het leven en de ontwikkeling van een nieuwe wereld?
Een team van wetenschappers uit Frankrijk en Tsjechië probeerde deze vragen te beantwoorden door het Heritage-project te lanceren en de nodige berekeningen uit te voeren.
Duizenden jaren reis
Op het eerste gezicht lijkt het misschien dat de grootte van het schip sterk afhankelijk is van waar we precies vliegen, maar dit is niet helemaal waar.
Feit is dat zelfs de reis naar het dichtstbijzijnde sterrenstelsel minstens honderden, zo niet duizenden jaren zal duren - wat betekent dat onze ark in staat moet zijn om vele generaties lang leven te kunnen onderhouden.
Promotie video:
Natuurlijk worden ruimtevaarttechnologieën voortdurend verbeterd. Als je echter niet de sciencefiction-schrijvers en scenarioschrijvers van Hollywood gelooft, maar Einstein en zijn relativiteitstheorie, is reizen met superluminale snelheden, op zijn zachtst gezegd, onwaarschijnlijk.
Hypothetische opties zoals een wormgat of een Alcubierre-bubbel zijn mogelijk, maar je kunt er niet op rekenen.
NASA-wetenschappers kondigden vorig jaar aan dat een verrassend aardachtige planeet in een baan om Proxima Centauri, de ster die het dichtst bij onze zon staat, mogelijk bewoonbaar is.
Na alle beschikbare technologieën te hebben overwogen - zowel bestaande als nog niet uitgevonden, maar in theorie mogelijk - hebben wetenschappers berekend dat de vlucht naar deze planeet, in het meest optimistische scenario, minstens een eeuw zal duren.
Meer realistische schattingen drijven ons helemaal in een depressie: als we vandaag naar Proxima Centauri vliegen, zullen we onze bestemming over duizenden jaren bereiken (van 6 tot 80 duizend om precies te zijn).
We hebben in ieder geval een schip nodig waarop de kolonisten generaties lang in de interstellaire ruimte kunnen leven, terwijl ze zichzelf voeden met iets en energie leveren aan de motoren.
Vergeet zonnepanelen - ze werken niet op zo'n afstand van de zon: je kunt je smartphone 's nachts opladen vanuit het licht van de sterren met ongeveer hetzelfde succes.
Hoeveel "Star Colonizers" moeten er dan de weg op? En hoe groot moet de ruimte-ark zelf zijn?
Een paar van elk wezen?
Als er tijdens de reis op het schip meerdere generaties moeten veranderen, zullen de bewoners zich moeten voortplanten.
Hier kom je niet rond met de nieuwe Adam en Eva: er zouden genoeg migranten moeten zijn om de mogelijkheid van incest onder naaste familieleden uit te sluiten. Anders kunnen genetische ziekten op het schip niet worden vermeden.
Franse wetenschappers berekenden het minimum aantal bemanningsleden met behulp van wiskundige modellen.
Ze probeerden rekening te houden met alle factoren - de leeftijd van de aardbewoners op het moment van vertrek en de levensverwachting, de mogelijkheid van onvruchtbaarheid van sommige bemanningsleden, miskramen of de geboorte van een tweeling, en zelfs onvoorziene omstandigheden (in de berekeningen verschijnen ze als een 'element van chaos' - bijvoorbeeld de geheime geboorte van een kind van een andere biologische vader) …
Bovendien, voor het geval dat, omvatten de berekeningen een "catastrofale gebeurtenis" - bijvoorbeeld een aanvaring van een schip met een meteoriet of een epidemie van een ziekte aan boord - die op een bepaald moment de populatie van kolonisten met 30% zal verminderen.
Rekening houdend met al deze factoren, zouden er volgens de meest conservatieve en conservatieve schattingen van onderzoekers aanvankelijk 98 kolonisten moeten zijn. Bovendien moeten alle 49 gehuwde paren in eerste instantie worden geselecteerd voor DNA-analyse om maximale genetische diversiteit te garanderen.
Als een meer bescheiden bemanning de weg op gaat, staat het succes van de missie al ter discussie. Zo wordt de overlevingskans van 25 gehuwde stellen al geschat op ongeveer 50%.
En als er maar 32 of zelfs minder ontheemden zijn, laat het algoritme ze helemaal geen kans (0%) - vooral vanwege de onvermijdelijke incest. Misschien zullen de nakomelingen van de oorspronkelijke bemanning naar Proxima Centauri vliegen, maar tegen die tijd zullen ze niet langer in staat zijn om een levensvatbare kolonie te vestigen.
Honger is geen tante
Na het verlaten van de aarde zullen 98 ruimtereizigers kinderen baren, en die - kleinkinderen, zelfs tijdens het leven van de eerste generatie. Dus, te oordelen naar de berekeningen, kan de maximale populatie van de ark 500 mensen bereiken.
Gezien de lengte van de vlucht kan men niet rekenen op voedselvoorraden. De kolonialisten zullen zelf van voedsel moeten voorzien, dat wil zeggen, het rechtstreeks op het schip moeten verbouwen.
Maar hoeveel voedsel hebben ze nodig? De grootte van het schip hangt hier immers van af - en daarmee het energieverbruik voor zijn beweging.
Deze berekeningen moesten niet alleen rekening houden met de grootte van de bemanning, maar ook met de gemiddelde leeftijd van de bewoners van het ruimteschip, hun lengte, gewicht en niveau van fysieke activiteit, om te begrijpen hoeveel calorieën ze elk jaar nodig hebben.
Wetenschappers beperkten de kolonisatoren in het dieet niet en berekenden het verbruik rekening houdend met een normaal dieet - dat wil zeggen, zodat het schip niet alleen fruit en groenten kon verbouwen (inclusief de productie van suiker en plantaardige olie), maar ook veeteelt - dat wil zeggen, vlees en vis produceren, zuivelproducten en honing.
Verrassend genoeg is, rekening houdend met het gebruik van moderne technologieën (bijvoorbeeld aeroponics - dat wil zeggen planten kweken in de lucht, zonder gebruik van aarde), een halve vierkante kilometer voldoende om 500 mensen te voeden (0,45 - om precies te zijn).
Iedereen aan boord
Dit brengt ons bij de minimale grootte van onze ark.
Als je een schip bouwt in de vorm van een draaiende cilinder (zodat de middelpuntzoekende kracht zorgt voor kunstmatige zwaartekracht), dan moet de hoogte van het "landbouwcompartiment" 320 meter zijn, en de straal - 224 meter.
Tel daarbij de bemanningsverblijven, gemeenschappelijke ruimtes (zoals de eetkamer, fitnessruimte of medische ruimte), vluchtcontrolekamers, stroomgeneratoren en motoren op, en de ruimte (hoogte) van het ruimteschip zal ongeveer verdubbelen. De ruimte-ark wordt circa 650 meter hoog en 450 meter in doorsnee.
Het zal echter nog steeds minder zijn dan de hoogste van de reeds gebouwde wolkenkrabbers: de hoogte van de Burj Khalifa in Dubai is 828 meter. Ter vergelijking: de hoogte van de torenspits van de Ostankino-toren is 540 meter, die van de Eiffeltoren - 324. Het ISS is 73 meter lang en 20 meter hoog.
Het moeilijkste is volgens wetenschappers om de exacte hoeveelheid water te berekenen die nodig is. Alleen al om te drinken heeft het bijna een half miljoen liter nodig. En je moet ook de dieren water geven, de gewassen irrigeren - en het schip zal op de een of andere manier geleidelijk water verliezen, samen met de lucht.
Dit probleem, evenals het probleem van genetische mutaties, beloven de auteurs van Heritage te zullen oplossen in hun volgende wetenschappelijke werk.
Nikolay Voronin
