Con người sẽ chế tạo tàu chiến?

Chúng ta có bao giờ sống giữa các vì sao không?

Đây là câu hỏi lớn của Rachel Armstrong, - và một câu hỏi mà cô ấy quyết tâm trả lời. Một giáo sư về kiến ​​trúc thử nghiệm tại Đại học Newcastle ở Anh, Armstrong đã suy nghĩ về việc xây dựng zero-g cho toàn bộ sự nghiệp của mình và đặc biệt là kể từ khi gia nhập Icarus Interstellar, một dự án quốc tế được thiết kế để thúc đẩy và tạo điều kiện cho chuyến bay giữa các vì sao trong thế kỷ 21. Đây là một vấn đề liên quan đến việc vượt quá giới hạn của chúng tôi và vượt xa những gì chúng ta đang có hiện tại, cô ấy nói. Câu hỏi phi thuyền thực sự là về bản chất của loài người. Và điều đó khác với việc hỏi liệu chúng ta có thể xây dựng một phi thuyền.

Có thể hoặc không thể thay đổi, nhưng có thể hoặc không là sản phẩm của chính loài người - lý luận của chúng tôi, ưu tiên của chúng tôi. Bối cảnh của câu hỏi sao là tăng dân số, suy thoái môi trường, nghiên cứu khoa học và sự thúc đẩy để khám phá. So với tất cả những điều đó, việc xác định chủ đề của cuộc điều tra là dễ dàng: Một con tàu không gian, theo Armstrong, là một con tàu có thể được sử dụng để vận chuyển sự sống hữu cơ đến các thế giới bên ngoài hệ mặt trời của chúng ta. Có hai đặc điểm chính tách biệt một con tàu không gian khỏi các loại tàu vũ trụ khác: Khả năng duy trì sự sống trên tàu trong một khoảng thời gian dài và khả năng mang sự sống đó đến các mặt trăng và hành tinh khác.

Cuộc sống trong không gian là một điều chúng ta có thể làm. Đó là những gì ISS cung cấp. Những gì ISS có thể làm được là di chuyển trên các khoảng cách thiên hà. Sức đẩy là, khi nói đến phi thuyền, chà. Các nhà khoa học ước tính rằng để có được một hệ sao khác trong vòng 100 năm, một tàu vũ trụ sẽ phải di chuyển với tốc độ khoảng 10% tốc độ ánh sáng. Không có một ổ đĩa dọc, mọi thứ là khó khăn.

Trong tất cả các công nghệ hiện tại hoặc được đề xuất, Armstrong nghĩ rằng cánh buồm mặt trời là thực tế nhất. Một cánh buồm mặt trời về cơ bản sử dụng áp suất bức xạ phát ra từ các ngôi sao như một lực đẩy. Áp suất bức xạ trong trường hợp này sẽ đẩy các gương siêu mỏng lớn gắn vào tàu vũ trụ giống như một cánh buồm, di chuyển nó về phía trước với tốc độ rất cao. Đây là một loại (tương đối) giá cả phải chăng đẩy. Trên thực tế, nó có giá rẻ đến nỗi nó đã tạo cơ sở cho dự án LightSail do công dân hành tinh xã hội, tổ chức một chuyến bay thử nghiệm vào tháng 6 năm 2015. Không có nhu cầu mang theo và lưu trữ bất kỳ loại nhiên liệu nào trên máy bay.

Chúng tôi thực sự có thể bắt đầu xây dựng điều đó, Armstrong nói.

Nhưng có những hạn chế. Nếu những mảnh bụi và mảnh vụn bất ngờ va vào vật liệu mỏng buồm sail, toàn bộ vật thể có thể bị hư hại không thể khắc phục trong vài giây. Armstrong nói rằng việc quét đầu dò robot cho rác không gian như vậy có thể giúp đưa ra một số cảnh báo sớm, nhưng cánh buồm vẫn cần phải thực hiện các thao tác lảng tránh. Nếu không có hệ thống đẩy dự phòng trên tàu, các phi hành gia sẽ hoàn toàn chịu đựng áp lực bức xạ và gió mặt trời, điều này ít hơn dự đoán.

Có những công nghệ đẩy khác triệt để hơn có lẽ sẽ có ý nghĩa hơn đối với các loại tàu vũ trụ lớn hơn. Năng lượng hạt nhân có ý nghĩa nhất. Chúng ta đã có thể thực hiện phân hạch hạt nhân (đó là cách chúng ta cung cấp năng lượng cho các lò phản ứng hạt nhân ở đây trên Trái đất), nhưng phản ứng tổng hợp hạt nhân sẽ là nhiều hiệu quả hơn. Nhiều loại công nghệ khái niệm khác được xây dựng từ công nghệ nhiệt hạch, như sử dụng tia laser và chùm electron để đẩy con tàu về phía trước. Đáng buồn thay, chúng ta không thể gần gũi hơn để biến sự hợp nhất thành hiện thực so với một thập kỷ trước.

Trở ngại lớn khác đối với thiết kế phi thuyền là khả năng cư trú. Nó có một thứ để đưa mọi người vào vũ trụ và một thứ khác để giữ họ sống. Armstrong tuyên bố sau này có thể được thực hiện, nhưng chỉ với đất.

Nếu chúng ta có thể sống sót, chúng ta sẽ cần đất, họ nói. Đây là nơi mà chất hữu cơ là.

Đất là cần thiết cho sự tăng trưởng của thực vật, cần thiết để sản xuất oxy, trái cây và rau quả. Các loại thực vật khác nhau cũng có thể cung cấp một tấn vật liệu hữu cơ khác nhau hữu ích trong nhiều hoàn cảnh khác nhau. Thật không may, nghiên cứu này là khó để theo đuổi. Hiệp ước ngoài vũ trụ quốc tế năm 1967 giới hạn các thí nghiệm về vi sinh vật trong môi trường khắc nghiệt. Giả sử rằng hiệp ước đã được sửa đổi, các nhà khoa học sẽ phải tìm ra cách sử dụng các quá trình hóa học động để tạo ra các khu vực địa phương hóa cao. Điều này đòi hỏi phải có siêu đất.

Chúng tôi có thể thiết kế các loại vải có tuổi thọ phức tạp vượt ra ngoài ý tưởng về nước và không khí trộn lẫn trong một số tỷ lệ nhất định, theo ông Armstrong. Nếu chúng ta chiến lược giới thiệu các loại sinh vật khác nhau và thậm chí cả các loại vải công nghệ, chúng ta có thể thấy rằng đất có thể làm rất nhiều điều hơn so với chúng một cách tự nhiên.

Sinh học tổng hợp thậm chí có thể giúp chúng ta thực vật sinh học có thể đóng một vai trò quan trọng trong môi trường tàu vũ trụ. Những nhà máy này có thể được tạo ra để sản xuất oxy với số lượng lớn hơn, sử dụng ít tài nguyên hơn, lọc hệ thống thủy sinh để tái chế nước uống, sản xuất rau quả với tốc độ nhanh hơn, v.v.

Nhưng một môi trường sống bền vững không chỉ có nghĩa là cung cấp các nguồn lực để giúp phát triển cuộc sống. Armstrong đã dành nhiều thời gian để khám phá 'công nghệ sống' - trong đó các vật liệu trao đổi chất hoạt động như một giao diện hóa học hoặc ngôn ngữ mà qua đó các cấu trúc nhân tạo như kiến ​​trúc có thể kết nối với các hệ thống tự nhiên. Các vật liệu này về cơ bản có các đặc điểm trao đổi chất cho phép chúng để chuyển đổi thành các trạng thái khác nhau thông qua các quá trình năng lượng. Armstrong quan tâm nhất đến việc hiểu làm thế nào các vật liệu trao đổi chất có thể tham gia vào việc tạo ra một cảnh quan sinh thái bên cạnh các vật liệu cấu trúc thông thường hơn.

Một ví dụ là những giọt dầu Protocell có thể di chuyển xung quanh một môi trường và trải qua các hành vi phức tạp dựa trên các điều kiện thay đổi. Điều này có thể có nghĩa là ngày càng trở nên nhạy cảm với ánh sáng; đáp ứng với các rung động và rung lắc; thay đổi thành phần không khí thay đổi bằng cách đổ các loại chất thải khác nhau; hoặc thậm chí tự sửa chữa sau khi bị hư hỏng. Khả năng cuối cùng đó có thể đặc biệt hữu ích để tạo ra một lớp vỏ tàu vũ trụ giúp giảm thiểu thiệt hại gây ra bởi các vật thể vô hình khác làm tổn thương xung quanh không gian, như những tảng đá nhỏ hoặc những tảng băng.

Những trở ngại này khiến chúng tôi không thể đáp ứng được thời hạn 2100 sao của Armstrong. Ngay cả khi những hạn chế về công nghệ không phải là vấn đề, các lực lượng kinh tế và chính trị chắc chắn sẽ làm chậm quá trình này. Tuy nhiên, Armstrong hy vọng rằng với sự quan tâm ngày càng tăng khi quay trở lại Mặt trăng và đưa con người lên Sao Hỏa, chúng ta có thể sớm thành lập một trạm nghiên cứu chỉ để xem xét cách xây dựng một con tàu không gian.

Chúng tôi rất nghiêm túc trong việc tạo ra một nền văn minh liên hành tinh, Armstrong nói.

Mặc dù nghe có vẻ giống như khoa học viễn tưởng, suy nghĩ về các vì sao mời chúng ta suy nghĩ chiến lược về cách chúng ta thực hiện mọi thứ trong dài hạn, cho các thế hệ sau. Chúng tôi không biết những gì sắp xảy ra tiếp theo, nhưng chúng ta phải đi vào ẩn số.