Non ci sono due modi per farlo, l'Universo è un posto estremamente grande! E grazie alle limitazioni imposte da Special Relativity, viaggiare fino ai sistemi stellari più vicini potrebbe richiedere millenni. Come indicato in un precedente articolo, il tempo di viaggio stimato per il sistema stellare più vicino (Alpha Centauri) potrebbe richiedere da 19.000 a 81.000 anni usando metodi convenzionali.
Per questo motivo, molti teorici hanno raccomandato che l'umanità dovrebbe
Lo studio, che è apparso di recente online, è stato condotto dal Dr. Frederic Marin dell'Osservatorio Astronomico di Strasburgo e dal Dr. Camille Beluffi, un fisico di particelle con la start-up scientifica Casc4de. A loro si sono uniti il dott. Rhys Taylor dell'Istituto astronomico dell'Accademia delle scienze ceca e il dott. Loic Grau della ditta di ingegneria strutturale Morphosense.
Il loro studio è l'ultimo di una serie condotta dal Dr. Marin e dal Dr. Beluffi che affrontano le sfide dell'invio di un veicolo spaziale multi-generazionale a un altro sistema stellare. In uno studio precedente, hanno affrontato le dimensioni dell'equipaggio di una nave di generazione per raggiungere la destinazione in buona salute.
Lo hanno fatto usando un software di codice numerico su misura sviluppato dallo stesso Dr. Marin noto come HERITAGE. In una precedente intervista con il Dr. Marin, ha descritto HERITAGE come "uno stocastico codice Monte Carlo che spiega tutti i possibili risultati delle simulazioni spaziali testando ogni scenario randomizzato per procreazione, vita e morte".
Dalla loro analisi, hanno stabilito che sarebbero necessarie almeno 98 persone per compiere una missione multi-generazionale in un altro sistema stellare, senza rischi di disordini genetici e altri effetti negativi associati all'inter-matrimonio. Per questo studio, il team ha affrontato la domanda altrettanto importante su come alimentare l'equipaggio.
Dato che le scorte di cibo essiccato non sarebbero un'opzione praticabile, poiché si deteriorerebbero e decaderebbero nei secoli in cui la nave era in transito, la nave e l'equipaggio avrebbero dovuto essere attrezzati per coltivare il proprio cibo. Ciò solleva la domanda: quanto spazio sarebbe necessario per produrre raccolti sufficienti per mantenere nutrito un equipaggio considerevole?
Quando si tratta di viaggi nello spazio, la dimensione del veicolo spaziale è un grosso problema. Come ha spiegato il Dr. Marin alla rivista Space via e-mail:
“Più pesante è il satellite, più costoso è lanciarlo nello spazio. Quindi, più grande / pesante sarà l'astronave, più complicato e costoso sarà il sistema di propulsione. In effetti, la dimensione dell'astronave vincolerà molti parametri. Nel caso di una nave di generazione, la quantità di cibo che possiamo produrre è direttamente correlata alla superficie all'interno della nave. Questa zona è, a sua volta, correlata alle dimensioni della popolazione a bordo. Dimensioni, produzione alimentare e popolazione sono infatti intrinsecamente connesse. "
Per rispondere a questa importante domanda: "Quanto deve essere grande la nave?" - il team ha fatto affidamento su una versione aggiornata del software HERITAGE. Come affermano nel loro studio, questa versione "spiega le caratteristiche biologiche dipendenti dall'età come altezza e peso, e le caratteristiche relative al numero variabile di coloni, come infertilità, gravidanza e tassi di aborto".
Oltre a ciò, il team ha anche tenuto conto delle esigenze caloriche dell'equipaggio al fine di calcolare la quantità di cibo che dovrebbe essere prodotta ogni anno. A tale scopo, il team ha incluso dati antropomorfi nelle loro simulazioni per determinare quante calorie verrebbero consumate in base all'età, al peso, all'altezza, ai livelli di attività e ad altri dati medici di un passeggero.
"Usando l'equazione di Harris-Benedict per stimare il tasso metabolico basale di un individuo, abbiamo valutato quante chilo-calorie devono essere consumate al giorno per persona per mantenere il peso corporeo ideale. Ci siamo presi cura di includere variazioni di peso e altezza per tenere conto di una popolazione realistica, tra cui corpulenza pesante / leggera e persone alte / piccole. Una volta stimato il fabbisogno calorico, abbiamo calcolato la quantità di geopolitica alimentare, l'idroponica e le tecniche di agricoltura aeroponica che potrebbero produrre all'anno per chilometro quadrato. "
Confrontando questi numeri con le tecniche agricole tradizionali e moderne, siamo in grado di prevedere la quantità di terra artificiale che dovrebbe essere assegnata all'agricoltura all'interno della nave. Hanno quindi basato i loro calcoli complessivi su una vite relativamente grande (500 persone) e hanno ottenuto una cifra complessiva. Marin ha spiegato:
"Abbiamo scoperto che, per un equipaggio eterogeneo di, ad esempio, 500 persone che vivono con una dieta onnivora ed equilibrata, sarebbero sufficienti 0,45 km² [0,17 mi²] di terra artificiale per coltivare tutto il cibo necessario usando una combinazione di aeroponici (per i frutti , verdure, amido, zucchero e olio) e l'agricoltura convenzionale (per carne, pesce, latticini e miele). "
Questi valori forniscono anche alcuni vincoli architetturali per le dimensioni minime della nave di generazione stessa. Supponendo che la nave fosse progettata per generare gravità artificiale mediante forza centripeta (cioè un cilindro rotante), sarebbe necessario un raggio di almeno 224 metri (735 piedi) di raggio e 320 metri (1050 piedi) di lunghezza.
"Naturalmente, sono necessarie altre strutture oltre all'agricoltura: abitazione umana, sale di controllo, produzione di energia, massa di reazione e motori, che rendono l'astronave almeno due volte più grande", ha aggiunto Marin. "È interessante notare che, anche se raddoppiamo la lunghezza dell'astronave, troviamo una struttura che è ancora più piccola dell'edificio più alto del mondo - Burj Khalifa (828 m; 2716,5 piedi)."
Per gli appassionati di esplorazione spaziale interstellare e pianificatori di missioni, questo ultimo studio (e altri della serie) sono estremamente significativi, in quanto forniscono un quadro sempre più chiaro di come sarebbe l'architettura della missione di una nave di generazione. Al di là delle semplici proposizioni teoriche di ciò che sarebbe coinvolto, questi studi forniscono numeri reali con cui gli scienziati potrebbero essere in grado di lavorare un giorno.
E come ha spiegato la dott.ssa Marin, rende anche un progetto così grandioso (che sembra scoraggiante) che appare molto più fattibile:
“Questo lavoro ci dà un'idea della reale possibilità di creare navi di generazione. Siamo già in grado di costruire strutture così grandi sulla Terra. Abbiamo ora quantificato con precisione quanto grande dovrebbe essere la superficie dedicata all'agricoltura nelle navi di generazione in modo che la popolazione possa nutrirsi durante viaggi lunghi secoli ”.
Secondo Marin, l'unico problema rimasto da esplorare è l'acqua. Qualsiasi missione che coinvolga un grande equipaggio che trascorre alcuni secoli nello spazio interstellare avrà bisogno di molta acqua per bere, irrigare e risanare. E non è sufficiente affidarsi semplicemente a metodi di riciclaggio per garantire una fornitura costante.
Questo, indica Marin, sarà l'argomento del loro prossimo studio. "Nello spazio profondo (lontano da pianeti, lune o grandi asteroidi), l'acqua potrebbe essere molto difficile da raccogliere", ha detto. “Quindi le risorse a bordo potrebbero risentire della mancanza di acqua. Dobbiamo dedicare le nostre future indagini per risolvere questo problema. "
Come per la maggior parte delle cose relative all'esplorazione dello spazio profondo o alla colonizzazione di altri mondi, la risposta alla domanda invariabile ("si può fare?") È quasi sempre la stessa: "Quanto sei disposto a spendere?" Non c'è dubbio che una missione interstellare, indipendentemente dalla forma che potrebbe assumere, richiederebbe un impegno massiccio in termini di tempo, energia e risorse.
Richiederebbe anche che le persone siano disposte a rischiare la vita, quindi si applicherebbero solo le persone avventurose. Ma forse soprattutto, avrebbe bisogno della volontà di vederlo. Escludendo l'urgenza o l'estrema necessità (ovvero il pianeta Terra è condannato), è difficile immaginare che tutti questi fattori si uniscano.
Tuttavia, sapere esattamente quanto ci costerà in termini di denaro, risorse e tempo per realizzare un progetto del genere è un ottimo primo passo. Solo allora l'umanità può decidere se è disposta a prendere l'impegno.
