Es gibt keine zwei Möglichkeiten, das Universum ist ein extrem großer Ort! Und dank der Einschränkungen, die uns die Spezielle Relativitätstheorie auferlegt, kann es Jahrtausende dauern, bis wir zu den nächstgelegenen Sternensystemen gelangen. Wie bereits in einem früheren Artikel erwähnt, kann die geschätzte Reisezeit zum nächsten Sternensystem (Alpha Centauri) mit herkömmlichen Methoden zwischen 19.000 und 81.000 Jahre betragen.
Aus diesem Grund haben viele Theoretiker der Menschheit empfohlen, dies zu tun
Die Studie, die kürzlich online erschien, wurde von Dr. Frederic Marin vom Astronomischen Observatorium in Straßburg und Dr. Camille Beluffi, einem Teilchenphysiker des wissenschaftlichen Start-ups Casc4de, geleitet. Zu ihnen gesellten sich Dr. Rhys Taylor vom Astronomischen Institut der Tschechischen Akademie der Wissenschaften und Dr. Loic Grau vom Ingenieurbüro Morphosense.
Ihre Studie ist die neueste in einer Reihe von Dr. Marin und Dr. Beluffi, die sich mit den Herausforderungen befasst, ein Raumschiff mit mehreren Generationen an ein anderes Sternensystem zu senden. In einer früheren Studie haben sie untersucht, wie groß die Besatzung einer Generation von Schiffen sein muss, um bei guter Gesundheit an ihr Ziel zu gelangen.
Sie taten dies mit einer maßgeschneiderten numerischen Code-Software, die von Dr. Marin selbst entwickelt wurde und als HERITAGE bekannt ist. In einem früheren Interview mit Dr. Marin beschrieb er HERITAGE als "einen stochastischen Monte-Carlo-Code, der alle möglichen Ergebnisse von Weltraumsimulationen berücksichtigt, indem er jedes randomisierte Szenario auf Fortpflanzung, Leben und Tod testet".
Aus ihrer Analyse ermittelten sie, dass mindestens 98 Personen erforderlich wären, um eine generationenübergreifende Mission zu einem anderen Sternensystem zu erfüllen, ohne das Risiko genetischer Störungen und anderer negativer Auswirkungen im Zusammenhang mit der Heirat. Für diese Studie befasste sich das Team mit der ebenso wichtigen Frage, wie die Besatzung ernährt werden soll.
Angesichts der Tatsache, dass Trockenfutterbestände keine praktikable Option wären, da sie sich während der Jahrhunderte, in denen sich das Schiff auf der Durchreise befand, verschlechtern und verfallen würden, müssten Schiff und Besatzung für den Anbau ihrer eigenen Lebensmittel ausgerüstet sein. Dies wirft die Frage auf, wie viel Platz benötigt würde, um genügend Getreide zu produzieren, um eine beträchtliche Besatzung zu ernähren.
Wenn es um Raumfahrt geht, ist die Größe des Raumfahrzeugs ein großes Problem. Wie Dr. Marin dem Space Magazine per E-Mail erklärte:
„Je schwerer der Satellit ist, desto teurer ist es, ihn ins All zu bringen. Je größer / schwerer das Raumschiff ist, desto komplizierter und ressourcenintensiver wird das Antriebssystem. Tatsächlich wird die Größe des Raumschiffs viele Parameter einschränken. Bei einem Generationsschiff hängt die Menge an Lebensmitteln, die wir produzieren können, direkt mit der Oberfläche im Schiff zusammen. Dieses Gebiet hängt wiederum mit der Bevölkerungszahl an Bord zusammen. Größe, Nahrungsmittelproduktion und Bevölkerung sind eng miteinander verbunden. “
Um diese wichtige Frage zu beantworten: "Wie groß muss das Schiff sein?" - Das Team stützte sich auf eine aktualisierte Version der HERITAGE-Software. Wie sie in ihrer Studie feststellten, berücksichtigt diese Version „altersabhängige biologische Merkmale wie Größe und Gewicht sowie Merkmale, die mit der unterschiedlichen Anzahl von Kolonisten zusammenhängen, wie Unfruchtbarkeit, Schwangerschaft und Fehlgeburtenraten“.
Darüber hinaus berücksichtigte das Team auch den Kalorienbedarf der Besatzung, um zu berechnen, wie viel Lebensmittel pro Jahr produziert werden müssten. Um dies zu erreichen, bezog das Team anthropomorphe Daten in seine Simulationen ein, um zu bestimmen, wie viel Kalorien basierend auf Alter, Gewicht, Größe, Aktivitätsniveau und anderen medizinischen Daten eines Passagiers verbraucht würden.
„Mit der Harris-Benedict-Gleichung zur Schätzung des Grundumsatzes einer Person haben wir bewertet, wie viele Kilokalorien pro Tag und Person verzehrt werden müssen, um das ideale Körpergewicht aufrechtzuerhalten. Wir haben darauf geachtet, Gewichts- und Größenunterschiede zu berücksichtigen, um eine realistische Population zu berücksichtigen, einschließlich schwerer / leichter Korpulenz und großer / kleiner Personen. Nachdem der Kalorienbedarf geschätzt wurde, haben wir berechnet, wie viel Lebensmittel-Geoponik, Hydrokultur und Aeroponik-Landwirtschaftstechniken pro Jahr und Quadratkilometer produzieren können. “
Durch den Vergleich dieser Zahlen mit konventionellen und modernen Anbautechniken können wir die Menge an künstlichem Land vorhersagen, die für die Landwirtschaft innerhalb des Schiffes bereitgestellt werden müsste. Anschließend stützten sie ihre Gesamtberechnungen auf eine relativ große Schraube (500 Personen) und leiteten eine Gesamtzahl ab. Marin erklärte:
„Wir haben festgestellt, dass für eine heterogene Besatzung von z. B. 500 Menschen, die von einer alles fressenden, ausgewogenen Ernährung leben, 0,45 km² künstliches Land ausreichen würden, um alle erforderlichen Lebensmittel mit einer Kombination aus Aeroponik (für Obst) anzubauen , Gemüse, Stärke, Zucker und Öl) und konventionelle Landwirtschaft (für Fleisch, Fisch, Milchprodukte und Honig). “
Diese Werte bieten auch einige architektonische Einschränkungen für die Mindestgröße des Generationsschiffs selbst. Unter der Annahme, dass das Schiff so konstruiert ist, dass es durch Zentripetalkraft (d. H. Einen rotierenden Zylinder) künstliche Schwerkraft erzeugt, müssten mindestens 224 Meter (735 Fuß) Radius und 320 Meter (1050 Fuß) Länge vorhanden sein.
"Natürlich sind neben der Landwirtschaft noch andere Einrichtungen erforderlich - menschliche Behausungen, Kontrollräume, Stromerzeugung, Reaktionsmasse und Motoren, die das Raumschiff mindestens doppelt so groß machen", fügte Dr. Marin hinzu. „Interessanterweise finden wir, selbst wenn wir die Länge des Raumschiffs verdoppeln, eine Struktur, die immer noch kleiner ist als das höchste Gebäude der Welt - der Burj Khalifa (828 m).“
Für Liebhaber der interstellaren Weltraumforschung und Missionsplaner ist diese neueste Studie (und andere in der Reihe) von großer Bedeutung, da sie ein immer klareres Bild davon liefert, wie die Missionsarchitektur eines Generationsschiffs aussehen würde. Abgesehen von rein theoretischen Aussagen darüber, worum es gehen würde, liefern diese Studien tatsächliche Zahlen, mit denen Wissenschaftler möglicherweise eines Tages arbeiten können.
Und wie Dr. Marin erklärte, lässt es auch ein solch grandioses Projekt (das auf den ersten Blick entmutigend erscheint) so viel praktikabler erscheinen:
„Diese Arbeit gibt uns einen Einblick in die reale Möglichkeit, Generationsschiffe zu bauen. Wir sind bereits in der Lage, so große Strukturen auf der Erde zu bauen. Wir haben jetzt genau quantifiziert, wie groß die Fläche sein sollte, die für die Landwirtschaft in Generationsschiffen vorgesehen ist, damit sich die Bevölkerung während jahrhundertelanger Reisen ernähren kann. “
Laut Marin ist das einzige verbleibende Problem, das untersucht werden muss, Wasser. Jede Mission, an der eine große Besatzung beteiligt ist, die mehr als ein paar Jahrhunderte im interstellaren Raum verbringt, benötigt viel Wasser zum Trinken, Bewässern und für sanitäre Einrichtungen. Und es reicht nicht aus, sich nur auf Recyclingmethoden zu verlassen, um eine gleichmäßige Versorgung zu gewährleisten.
Marin weist darauf hin, dass dies Gegenstand ihrer nächsten Studie sein wird. "Im Weltraum (weit weg von Planeten, Monden oder großen Asteroiden) ist es möglicherweise sehr schwierig, Wasser zu sammeln", sagte er. „Dann könnten die Ressourcen an Bord unter Wassermangel leiden. Wir müssen unsere zukünftigen Untersuchungen widmen, um dieses Problem zu lösen. “
Wie bei den meisten Dingen im Zusammenhang mit der Erforschung des Weltraums oder der Kolonisierung anderer Welten ist die Antwort auf die unveränderliche Frage („Kann es getan werden?“) Fast immer dieselbe: „Wie viel sind Sie bereit, auszugeben?“ Es besteht kein Zweifel, dass eine interstellare Mission, unabhängig von ihrer Form, ein massives Engagement in Bezug auf Zeit, Energie und Ressourcen erfordern würde.
Es würde auch erfordern, dass die Menschen bereit sind, ihr Leben zu riskieren, sodass sich nur abenteuerlustige Menschen bewerben würden. Aber vielleicht am allermeisten würde es den Willen brauchen, es durchzuhalten. Abgesehen von Dringlichkeit oder extremer Notwendigkeit (d. H. Der Planet Erde ist zum Scheitern verurteilt) ist es schwer vorstellbar, dass all diese Faktoren zusammenkommen.
Es ist jedoch ein sehr guter erster Schritt, genau zu wissen, wie viel es uns in Bezug auf Geld, Ressourcen und Zeit kostet, ein solches Projekt durchzuführen. Nur dann kann die Menschheit entscheiden, ob sie bereit ist, die Verpflichtung einzugehen.
