In de huidige stand van de wetenschap heeft alleen een bemanning die honderden jaren nakomelingen zal krijgen tijdens ruimtevluchten de kans om hun bestemming te bereiken.
In 1995 ontdekten astrofysici Michel Mayor en Didier Quelozm de allereerste exoplaneet, 51 Pegasi b (51 Pegasi b), in een baan om een andere ster dan onze zon. Deze ontdekking van de buitenaardse wereld markeerde het begin van de zoektocht naar bewoonbare werelden.
23 jaar later is het aantal bestaande exoplaneten meer dan 3700. De kans om een wereld als de onze te vinden nadert.
Benoeming van Proxima b
De recente ontdekking van Proxima Centauri b, de exoplaneet die het dichtst bij ons in de buurt is en in een baan rond de ster die het dichtst bij onze zon staat, biedt de bewoners van planeet Aarde nog een interessante kans.
Het is zeer waarschijnlijk dat dit hemellichaam een rotsachtig oppervlak heeft en een massa die dicht bij die van onze planeet ligt, en het is van groot belang, aangezien de evenwichtstemperatuur suggereert dat water op het oppervlak in vloeibare vorm kan zijn.
Gelegen op 40.000 miljard kilometer van de aarde, is Proxima b een ideale bestemming. Theoretisch is een korte interstellaire reis met een verkenningsdoel en de mogelijkheid van kolonisatie mogelijk: we zouden dus mensen op een andere planeet kunnen vestigen.
Promotie video:
Maar zelfs als de raket een snelheid zou kunnen bereiken die gelijk is aan één procent van de lichtsnelheid, wat veel sneller is dan die van een modern bemand ruimtevaartuig, zou de vlucht naar Proxima b meer dan 423 jaar duren.
Gigantische autonome schepen
Met dergelijke eerste gegevens is één mensenleven niet genoeg om een exoplaneet te bereiken. Onderzoekers moeten een oplossing vinden voor de bemanning zodat ze honderden jaren diep in de ruimte kunnen overleven.
U kunt bijvoorbeeld lichamen invriezen. Ondanks de vooruitgang op dit gebied hebben cryogene technologieën nog niet het gewenste niveau bereikt: wanneer cellen worden bevroren, vormen zich ijskristallen op hun wanden (verglazing), die na opwarming tot de vernietiging van het lichaam zullen leiden.
Winterslaap? Alle opties om uit de slaap te ontwaken, waarbij de fysiologische functies van de bemanningsleden worden vertraagd voordat het schip op zijn bestemming aankomt, moeten nog worden onderzocht.
Een andere hypothese is een vliegend kraamkliniek, waarin menselijke embryo's zich onder begeleiding van robots rustig ontwikkelen tot ze op hun bestemming aankomen. Het grootste probleem is het gebrek aan menselijke ouders om kinderen op te voeden. Bovendien is er nooit een volledig in vitro geboren populatie geweest: en onder deze omstandigheden is het misschien niet wenselijk dat de missie op deze methode vertrouwt.
De beste optie zou kunnen zijn om gigantische autonome schepen te gebruiken die in de ruimte zullen reizen terwijl hun populaties actief zijn. Mensen zullen aan boord leven en sterven totdat ze hun bestemming bereiken.
Verschillende ontwerpconcepten voor dergelijke schepen werden gepresenteerd in Islands in the Sky: Daring Ideas for Colonizing Space in 1996, maar hun wiskundige en statistische berekeningen passen niet langer bij onze huidige technologie.
Bemanning van 150 tot 44.000 mensen
De Amerikaanse antropoloog John Moore was de eerste die de etnografische tool Ethnopop gebruikte om het minimumaantal mensen te kwantificeren dat gedurende meerdere generaties moet vliegen.
Ethnopop simuleert de huwelijkse en demografische situaties van kleine kolonisten en gebruikt externe modules om episodische epidemieën en rampen te creëren. Maar deze modules zijn nooit toegepast in de context van ruimtevluchten, aangezien dit programma is ontwikkeld om de historische migraties van de eerste groepen mensen te berekenen en te analyseren.
Gezien het feit dat in de ruimtevaart de processen van immigratie en emigratie onmogelijk zijn, concludeerde Moore dat voor een missie van 200 jaar de eerste bemanning tussen de 150 en 180 mensen zou moeten bestaan.
Volgens hem moet de bemanning bestaan uit jonge mensen en zo laat mogelijk nakomelingen produceren om het verschijnen van de eerste generatie zo lang mogelijk te vertragen. Deze omstandigheden zullen overbevolking en een hoog percentage bloedverwantschap helpen voorkomen.
Meer recente berekeningen door antropoloog Cameron Smith voorzien een toename van de bemanning. Volgens hem zou de oorspronkelijke bemanning tussen de 14.000 en 44.000 mensen moeten zijn. Dit is het optimale cijfer om een gezonde overdracht van menselijk genetisch erfgoed te garanderen.
Volgens zijn onderzoek zal de 150 bemanning bij een grote ramp altijd met uitsterven worden bedreigd. Smith raadt aan om meer initiële genetische monsters aan boord te hebben, en dit vereist een grote bemanning.
Deze aanzienlijke toename van het aantal mensen aan boord is te wijten aan de basishypothesen van de wetenschapper, die het aantal kolonisten dat op hun bestemming aankwam met een eenvoudige statistische benadering berekende.
Het lijkt erop dat er moeilijkheden zijn bij het schatten van het optimale aantal startende personeelsleden, en dit zonder rekening te houden met de psychologische effecten die een impact kunnen hebben op de bemanning wanneer ze voor altijd afscheid nemen van de aarde.
Erfgoedproject
Daarom heb ik in 2017 het Heritage Project gemaakt, een nieuwe tool voor statistische modellering zoals Monte Carlo. Bij het project zijn natuurkundige Camille Beluffi, astrofysicus Rhys Taylor en onderzoeks- en ontwikkelingsingenieur Loïc Grau betrokken om realistische simulaties te maken van toekomstige verkenning van de ruimte.
Ons project is multidisciplinair: natuurkundigen, astronomen, antropologen, luchtvaartingenieurs, sociologen en artsen nemen eraan deel.
Legacy is het eerste programma dat volledig is gewijd aan het berekenen van de probabilistische evolutie van de bemanning aan boord van een interstellair vaartuig. Het moet onder meer bepalen of een groep mensen van deze omvang meerdere generaties in leven kan blijven zonder kunstmatige toevoer van aanvullend genetisch materiaal.
Het is al duidelijk geworden dat het bepalen van het minimumaantal bemanningsleden een belangrijke stap is in de voorbereiding van elke missie waarbij meerdere generaties betrokken zijn, waarbij niet alleen de middelen en het budget nodig zijn voor een dergelijke onderneming, maar ook sociologische, ethische, sociale en politieke consequenties. Al deze elementen zijn nodig om de oprichting van een zichzelf in stand houdende kolonie te bestuderen, zodat mensen zich op andere planeten kunnen vestigen.
De eerste resultaten van onze samenwerking werden gepubliceerd in de Journal of the British Interplanetary Society en een ander artikel in de reguliere pers. Een openbare presentatie van ons onderzoek vond plaats in Straatsburg als onderdeel van het Transmission Symposium, waarin we aantoonden dat de bemanningsgegevens die door Moore en Smith zijn verstrekt, niet haalbaar zijn op zeer lange reizen.
Nu gaat het erom de principes en leefregels te definiëren die nodig zijn voor de bemanning met een zo klein mogelijk aantal mensen om de levensvatbaarheid van de missie te waarborgen en veerkrachtig te zijn bij rampen en ernstige ziekten.
Momenteel wordt een programma ontwikkeld dat de voedingsbehoeften van de bemanning kan voorspellen en de ruimte kan bepalen die nodig is voor ruimteteelt in het schip zelf. Op dit moment zijn hydrocultuurkassen de beste oplossing. Onze berekeningen zullen binnenkort de vereisten voor de minimale scheepsgrootte bepalen.
De eerste diepgaande werken over ruimteverkenning beginnen net te verschijnen. Het onderwerp is nog steeds enorm, en veel menselijke, ruimtelijke, culturele, psychologische en sociale factoren moeten in een computerprogramma worden opgenomen. Zorgvuldig werk is essentieel als we willen dat mensen nieuwe werelden kunnen bereiken.
Frédéric Marin
