Impian untuk mengembara ke bintang lain dan menanam benih kemanusiaan di planet yang jauh ... Tidak keterlaluan untuk mengatakan bahawa ia telah menawan khayalan manusia selama berabad-abad. Dengan kelahiran astronomi moden dan Zaman Angkasa, cadangan saintifik bahkan telah dibuat mengenai bagaimana ia dapat dilakukan. Tetapi tentu saja, tinggal di Alam Semesta relativistik menghadirkan banyak cabaran yang tidak ada jalan penyelesaiannya yang mudah.
Dari cabaran ini, salah satu yang paling besar berkaitan dengan jumlah tenaga yang diperlukan untuk membawa manusia ke bintang lain dalam jangka hayat mereka sendiri. Oleh itu mengapa beberapa penyokong perjalanan antara bintang mengesyorkan menghantar kapal angkasa yang pada dasarnya adalah dunia miniatur yang dapat menampung pelancong selama berabad-abad atau lebih lama. Kapal Generasi ini (alias kapal dunia atau Interstellar Arks) adalah kapal angkasa yang dibina untuk sungguh jarak jauh.
Logik di sebalik kapal generasi adalah mudah: jika anda tidak dapat melakukan perjalanan dengan cukup cepat untuk sampai ke sistem bintang lain dalam satu masa, bina kapal yang cukup besar untuk membawa semua yang mungkin anda perlukan untuk perjalanan yang panjang. Ini memerlukan memastikan bahawa kapal mempunyai sistem pendorong yang dapat diandalkan yang dapat memberikan daya dorong yang stabil semasa pecutan dan perlambatan dan kemudahan yang diperlukan untuk menyediakan beberapa generasi manusia.
Di atas semua itu, kapal perlu memastikan bahawa krewnya mempunyai makanan, air, dan udara yang dapat bernafas - cukup untuk bertahan selama berabad-abad atau bahkan ribuan tahun. Kemungkinan besar, ini bermaksud mewujudkan iklim mikro sistem tertutup di dalam kapal, lengkap dengan kitar air, kitar karbon, dan kitar nitrogen. Ini akan membolehkan makanan ditanam dan air dan udara dikitar semula secara berterusan.
Mencapai Bintang Terdekat
Bintang yang paling dekat dengan Sistem Suria kita adalah Proxima Centauri, bintang urutan utama jenis-M (kerdil merah) yang terletak kira-kira 4.24 tahun cahaya. Bintang ini adalah sebahagian daripada sistem bintang tiga yang merangkumi sistem Alpha Centauri, binari yang terdiri daripada urutan utama bintang seperti Matahari (kerdil kuning jenis-G) dan bintang urutan utama bintang-jenis (kerdil oren).
Selain menjadi sistem bintang yang paling dekat dengan kita sendiri, Proxima Centauri juga merupakan kediaman eksoplanet terdekat ke Bumi - Proxima b. Planet terestrial (alias berbatu) ini - penemuannya diumumkan pada 2016 oleh Observatorium Selatan Eropah (ESO) - berukuran sama dengan Bumi (1.3 massa Bumi) dan mengorbit dalam zon layak dihuni bintangnya.
Exoplanet terdekat seterusnya yang mengorbit di HZ bintangnya adalah Ross 128 b, eksoplanet bersaiz Bumi yang mengorbit bintang kerdil merah sekitar 11 tahun cahaya. Bintang seperti Matahari terdekat yang terdekat adalah Tau Ceti, yang berada di bawah 12 tahun cahaya dan mempunyai satu calon yang berpotensi untuk dihuni (Tau Ceti e). Sebenarnya, ada 16 eksoplanet dalam 50 tahun cahaya Bumi yang dapat menyokong kehidupan.
Tetapi seperti yang kita pelajari dalam artikel sebelumnya, perjalanan ke bintang terdekat sekalipun memerlukan masa yang sangat lama dan memerlukan sejumlah besar tenaga. Dengan menggunakan alat pendorong konvensional, diperlukan antara 19,000 hingga 81,000 tahun untuk sampai ke sana. Dengan menggunakan kaedah yang dicadangkan yang telah diuji tetapi belum dibina (seperti roket nuklear), masa perjalanan disempit menjadi sekitar 1000 tahun.
Terdapat kaedah yang dicadangkan yang mampu menjangkau bintang-bintang terdekat dalam satu masa, seperti pendorong tenaga terarah - misalnya Breakthrough Starshot. Untuk konsep ini, kapal ringan dan kapal angkasa skala gram dapat dipercepat hingga 20% kecepatan cahaya (0.2 c), sekali gus membuat perjalanan ke Alpha Centauri hanya dalam 20 tahun. Walau bagaimanapun, Starshot dan cadangan serupa adalah semua konsep yang belum dibuat.
Di luar ini, satu-satunya kaedah yang mungkin untuk menghantar manusia ke sistem bintang lain secara teknikalnya boleh dilaksanakan (tetapi tidak dikembangkan) atau sepenuhnya teori (seperti Alcubierre Warp Drive). Dengan pemikiran itu, banyak saintis telah menyusun proposal yang akan meninggalkan kepantasan dan sebaliknya menumpukan perhatian untuk menampung kru selama perjalanan panjang.
Contoh Dalam Fiksyen
Contoh terawal yang dicatatkan nampaknya dibuat oleh jurutera dan penulis fiksyen sains John Munro dalam novelnya Perjalanan ke Venus (1897). Di dalamnya, dia menyebut bagaimana manusia dapat menjadi spesies antara bintang suatu hari nanti:
"[W] dengan kapal yang cukup besar untuk menampung keperluan hidup, pesta wanita dan pria terpilih mungkin akan memulai Bima Sakti, dan jika semuanya berjalan dengan baik, keturunan mereka akan tiba di sana dalam beberapa juta tahun. "
Konsep ini dibahas dengan lebih terperinci dalam novel fiksyen sains 1933 Ketika Dunia Bertembung, yang dikarang bersama oleh Philip Wylie dan Edwin Balmer. Dalam kisah ini, Bumi akan dimusnahkan oleh planet jahat yang melalui Sistem Suria. Ini memaksa sekumpulan ahli astronomi untuk membuat kapal besar yang membawa kru seramai 50 orang, bersama dengan ternakan dan peralatan, ke planet baru.
Robert A. Heinlein juga meneroka kesan fizikal, psikologi dan sosial kapal generasi dalam salah satu novel terawalnya, Anak Yatim Langit. Kisah ini pada mulanya diterbitkan sebagai dua novel yang berasingan pada tahun 1941 tetapi dikeluarkan semula sebagai novel tunggal pada tahun 1963. Kapal dalam cerita ini dikenali sebagai Vanguard, kapal generasi yang terpaut secara kekal di angkasa lepas setelah pemberontakan menyebabkan kematian semua pegawai juruterbang.
Beberapa generasi kemudian, keturunan telah melupakan tujuan dan sifat kapal dan mempercayai bahawa ia adalah seluruh Alam Semesta mereka. Sebilangan besar kru masih tinggal di dalam silinder, tetapi kumpulan "muties" yang berasingan (yang secara bergantian bermaksud mereka adalah mutan atau mutineer) tinggal di dek atas di mana graviti lebih rendah dan pendedahan kepada radiasi telah menyebabkan perubahan fizikal.
Arthur C. Clarke's Rendezvous dengan Rama (1973) boleh dikatakan sebagai contoh kapal generasi yang paling terkenal dalam fiksyen sains. Tidak seperti perlakuan fiksyen konsep yang lain, kapal dalam cerita ini berasal dari luar daratan! Dikenal sebagai Rama, silinder angkasa besar ini adalah dunia mandiri yang membawa "Ramans" dari satu sisi galaksi ke sisi lain.
Cerita dibuka ketika kru dari Bumi dihantar ke pertemuan dengan kapal dan menjelajahi kawasan pedalaman. Di dalamnya, mereka menemui struktur yang disusun seperti kota, infrastruktur pengangkutan, laut yang membentang di sekitar pusat, dan parit mendatar yang berfungsi sebagai tingkap. Ketika kapal semakin dekat dengan Matahari, banjir ringan masuk dan jentera mula hidup.
Akhirnya, angkasawan manusia menyimpulkan bahawa bangunan itu sebenarnya adalah kilang dan bahawa laut kapal adalah sup kimia yang akan digunakan untuk membuat "Ramans" setelah sampai ke tempat tujuannya. Namun, pada akhirnya, Sistem Suria kita hanyalah tempat persinggahan dalam perjalanan mereka dan begitulah cara orang-orang Ramah menanam galaksi dengan spesies mereka.
Di Alastair Reynold's Bandar Chasm (2001) - yang merupakan sebahagian daripada miliknya Ruang Wahyu siri - sebahagian besar kisah berlaku di atas siri kapal angkasa antara bintang yang besar. Kapal-kapal ini melakukan perjalanan ke 61 Cygni, sistem bintang binari yang terdiri dari dua kerdil oren tipe K, untuk menjajah dunia yang terkenal sepanjang siri ini sebagai Sky's Edge.
Kapal-kapal ini digambarkan sebagai silinder dan bergantung pada dorongan antimateri untuk bergerak dengan kecepatan relativistik. Selain membawa pujian penumpang beku kriogenik, kapal-kapal ini menjaga kru dalam keadaan bangun dan memiliki semua kemudahan dan peralatan yang diperlukan untuk menghiburkan mereka. Ini termasuk tempat peribadi, ruang legar, ruang perubatan, dan pusat rekreasi.
Pada tahun 2002, pengarang fiksyen sains terkenal Ursula K. LeGuin melancarkan sendiri hasil perjalanan angkasa antara generasi, yang berjudul Paradise Hilang. Latar untuk cerita ini adalah Penemuan, kapal yang telah melalui perjalanan angkasa selama beberapa generasi. Ketika mereka yang mengingati Bumi mula mati, generasi muda mulai merasa kapal itu lebih nyata daripada mereka sama ada pengetahuan tentang dunia lama atau destinasi mereka.
Akhirnya, agama baru muncul yang disebut "Bliss" yang mengajarkan bahawa agama Penemuan ("Syurga kapal angkasa" kepada yang setia) sebenarnya terikat untuk kekekalan dan bukannya planet lain. Agama ini dipeluk oleh generasi tua yang takut bahawa anak-anak mereka tidak akan mahu meninggalkan kapal sebaik sahaja tiba. Kisah ini juga diadaptasi menjadi sebuah opera pada tahun 2012.
Novel 2011 Leviathan Wakes oleh James S. A. Corey (dan ansuran berikutnya dalam Terbentang seri) menampilkan kapal generasi bernama "Nauvoo". Kapal ini sedang dibina oleh sekumpulan Mormon sehingga mereka dapat melakukan perjalanan ke sistem bintang lain dan menjajah di sana. Nauvoo digambarkan sebagai besar, berbentuk silinder, dan berputar untuk menghasilkan graviti buatan bagi anak buahnya.
Dalam Kim Stanley Robin Aurora (2015), sebahagian besar cerita berlaku di atas kapal bintang yang bernama eponim. Robinson menggambarkan kapal yang menggunakan dua torii berputar untuk mensimulasikan graviti sementara orang-orang tinggal di rangkaian persekitaran analog Bumi. Tujuan utama mereka adalah Tau Ceti, bintang seperti Matahari yang terletak 12 tahun cahaya dari Bumi, di mana mereka berhasrat untuk menjajah exomoon yang mengorbit Tau Ceti e.
Kapal ini digambarkan sebagai kapal kelas Orion yang menggunakan letupan terkawal dari alat termonuklear untuk menghasilkan pendorong, bersama dengan array elektromagnetik yang digunakan untuk melancarkannya dari Sistem Suria. Dalam gaya khas Robinson, perhatian yang besar juga diberikan kepada bagaimana penjajah menjaga keseimbangan hati-hati di kapal mereka dan kesan psikologi perjalanan pelbagai generasi.
Cadangan
Banyak cadangan telah dibuat oleh para saintis dan jurutera sejak awal abad ke-20. Sebilangan besar cadangan ini dikemukakan dalam bentuk kajian sementara yang lain dipopularkan dalam novel fiksyen sains. Contoh paling awal yang diketahui ialah esei tahun 1918 "The Ultimate Migrasi" oleh perintis roket Robert H. Goddard (yang dinamakan Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA).
Krew akan menghabiskan perjalanan selama berabad-abad dalam animasi yang ditangguhkan, dengan juruterbang terbangun secara berkala untuk membuat pembetulan dan penyelenggaraan kursus. Semasa dia menulis:
“Juruterbang harus dihidupkan, atau dihidupkan, pada selang waktu, mungkin 10,000 tahun untuk perjalanan ke bintang terdekat, dan 1.000.000 tahun untuk jarak yang jauh, atau untuk sistem bintang lain. Untuk mencapai ini, jam yang dioperasikan oleh perubahan berat badan (bukannya dengan cas elektrik, yang menghasilkan kesan terlalu cepat) suatu bahan radiasi, harus digunakan… Kebangkitan ini tentu saja diperlukan untuk mengarahkan alat, jika ia tidak berjalan lancar. "
Dia juga membayangkan bahawa tenaga atom dapat digunakan sebagai sumber tenaga; tetapi jika gagal, kombinasi hidrogen dan oksigen, serta tenaga suria, akan cukup. Berdasarkan perhitungannya, Goddard menganggarkan bahawa ini cukup untuk membuat kapal mencapai kelajuan 4.8 hingga 16 km / s (3 hingga 10 mi / s), yang berfungsi hingga 17.280 km / jam hingga 57.600 km / jam (10.737 hingga 36,000 mph) atau 0,000016% hingga 0,00005% kelajuan cahaya.
Konstantin E. Tsiolkovsky, "bapa teori astronautik", juga membahas gagasan kapal angkasa multi-generasi dalam karangannya "Masa Depan Bumi dan Manusia" (1928). Tsiolkovsky menggambarkan sebuah koloni ruang angkasa (sebuah "Bahtera Nuh") yang akan mandiri dan di mana kru disimpan dalam keadaan berjaga-jaga sehingga mereka sampai ke tempat tujuan mereka ribuan tahun kemudian.
Huraian awal lain mengenai kapal generasi adalah dalam karangan tahun 1929 "Dunia, The Flesh, & The Devil" oleh J. D. Bernal (penemu "Bernal Sphere"). Dalam karangan yang berpengaruh ini, Bernal menulis mengenai evolusi manusia dan masa depannya di angkasa, yang merangkumi kapal-kapal yang akan kita gambarkan hari ini sebagai "kapal generasi."
Pada tahun 1946, ahli matematik Poland-Amerika Stanislaw Ulam mengemukakan idea baru yang dikenali sebagai Nuclear Pulse Propulsion (NPP). Sebagai salah satu penyumbang Projek Manhattan, Ulam membayangkan bagaimana alat nuklear akan digunakan kembali demi penerokaan ruang angkasa. Pada tahun 1955, NASA melancarkan Project Orion untuk tujuan menyiasat NNP sebagai kaedah untuk melakukan pelayaran jarak jauh.
Projek ini (yang dijalankan secara rasmi dari 1958 hingga 1963) dipimpin oleh Ted Taylor di General Atomics dan ahli fizik Freeman Dyson dari Institut Kajian Lanjutan di Princeton, New Jersey. Itu ditinggalkan setelah Perjanjian Larangan Uji Terhad (ditandatangani pada tahun 1963) menetapkan larangan tetap terhadap ujian nuklear di orbit Bumi.
Pada tahun 1964, Dr Robert Enzmann mengusulkan konsep yang paling terperinci untuk kapal generasi hingga kini, yang kemudian dikenali sebagai "Enzmann Starship". Cadangannya meminta kapal yang akan menggunakan bahan bakar deuterium untuk menghasilkan reaksi pelakuran untuk mencapai peratusan kecil dari kelajuan cahaya. Kapal itu berukuran panjang 600 meter (2000 kaki) dan dapat menampung kru awal 200 (dengan ruang pengembangan).
Selama tahun 1970-an, British Interplanetary Society telah menjalankan kajian kemungkinan perjalanan antarabangsa yang dikenali sebagai Project Daedalus. Kajian ini meminta penciptaan kapal angkasa berkuasa fasa dua peringkat yang dapat melakukan perjalanan ke Barnard's Star (5,9 tahun cahaya dari Bumi) dalam satu masa. Walaupun konsep ini adalah untuk kapal angkasa yang belum dibuka, penyelidikan akan memberitahu idea masa depan untuk misi awak.
Sebagai contoh, organisasi antarabangsa Icarus Interstellar sejak itu berusaha untuk menghidupkan semula konsep dalam bentuk Project Icarus. Ditubuhkan pada tahun 2009, saintis sukarelawan Icarus (kebanyakannya telah bekerja untuk NASA dan ESA) berharap dapat menjadikan fusi pendorong dan kaedah pendorong maju lain menjadi kenyataan pada abad ke-21.
Kajian juga telah dilakukan yang menganggap antimateri sebagai alat pendorong. Kaedah ini akan melibatkan atom hidrogen dan antihidrogen bertembung di ruang tindak balas, yang menawarkan faedah kepadatan tenaga yang luar biasa dan jisim rendah. Atas sebab ini, NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) sedang meneliti teknologi sebagai kaedah yang mungkin untuk misi jangka panjang.
Antara tahun 2017 dan 2019, Dr. Frederic Marin dari Astronomical Observatory of Strasbourg telah menjalankan satu siri kajian yang sangat terperinci mengenai parameter yang diperlukan untuk kapal generasi - termasuk ukuran kru minimum, kepelbagaian genetik, dan ukuran kapal. Dalam semua kes, dia dan rakannya bergantung pada jenis perisian berangka baru (disebut WARISAN) yang mereka buat sendiri.
Untuk dua kajian pertama, Dr. Marin dan rakan-rakannya melakukan simulasi yang menunjukkan bahawa kru minimum 98 (maks. 500) untuk digabungkan dengan bank sperma, telur, dan embrio kriogenik untuk memastikan kelangsungan hidup (tetapi mengelakkan terlalu banyak orang ) serta kepelbagaian genetik dan kesihatan yang baik semasa ketibaan.
Dalam kajian ketiga, Dr. Marin dan pasukan penyelidik lain menentukan bahawa kapal generasi perlu mengukur panjang 320 meter (1050 kaki), radius 224 meter (735 kaki), dan mengandung sekurang-kurangnya 450 m² (~ 4.850 kaki²) ) tanah tiruan untuk kepentingan pertanian. Tanah ini juga akan memastikan bahawa air dan udara kapal akan dikitar semula sebagai sebahagian dari iklim mikro.
Kelebihan
Kelebihan utama kapal generasi adalah fakta bahawa ia dapat dibina dengan menggunakan teknologi yang terbukti dan tidak perlu menunggu kemajuan teknologi yang cukup besar. Juga, tujuan utama konsep ini adalah untuk mengatasi masalah kelajuan dan jisim pendorong untuk memastikan bahawa kru manusia akhirnya dapat menjajah sistem bintang yang lain.
Seperti yang telah kita terokai dalam artikel sebelumnya, kapal generasi juga akan memenuhi dua tujuan utama penerokaan angkasa lepas, yaitu menjaga koloni manusia di angkasa dan membenarkan perjalanan ke eksoplanet yang berpotensi dapat dihuni. Selain itu, kru yang berjumlah ratusan atau ribuan akan menggandakan peluang berjaya menjajah planet lain.
Yang terakhir, tetapi tidak kalah pentingnya, persekitaran kapal generasi yang luas memungkinkan banyak kaedah dijalankan. Sebagai contoh, sebahagian anak kapal dapat dijaga dalam keadaan bangun selama perjalanan sementara bahagian lain dapat disimpan dalam suspensi kriogenik. Orang juga dapat dihidupkan kembali dan ditangguhkan secara bergantian, sehingga meminimumkan kesan psikologi perjalanan jangka panjang.
Malangnya, di situlah kelebihan berakhir dan masalah / cabaran bermula.
Kekurangan
Kelemahan kapal generasi yang paling jelas adalah kos pembinaan dan penyelenggaraan kapal angkasa besar seperti itu, yang akan menjadi halangan. Terdapat juga bahaya menghantar kru manusia ke ruang dalam untuk jangka masa yang panjang. Dalam pelayaran yang akan memakan masa berabad-abad atau ribuan tahun, ada kemungkinan yang jelas bahawa kru akan menyerah pada perasaan pengasingan dan kebosanan dan saling berpaling.
Kemudian ada masalah fisiologi yang mungkin ditanggung oleh perjalanan pelbagai generasi melalui ruang angkasa. Telah diketahui bahawa persekitaran radiasi di ruang dalam jauh berbeza dengan persekitaran di Bumi atau di orbit Bumi rendah (LEO). Walaupun dengan pelindung radiasi, pendedahan jangka panjang terhadap sinar kosmik boleh memberi kesan serius kepada kesihatan anak kapal.
Walaupun penggantungan kriogenik dapat membantu mengurangkan beberapa masalah ini, kesan kriogenik jangka panjang terhadap fisiologi manusia belum diketahui. Ini bermaksud bahawa pengujian yang luas akan diperlukan sebelum misi seperti itu dapat dicuba. Ini hanya menambah pertimbangan moral dan etika yang merangkumi konsep ini.
Terakhir, ada kemungkinan kemajuan teknologi seterusnya akan membawa kepada pengembangan kapal angkasa yang lebih cepat dan lebih maju untuk sementara waktu. Kapal-kapal ini, yang berangkat dari Bumi setelah beberapa saat kemudian, dapat mengalahkan kapal generasi sebelum sampai ke tempat tujuannya - sehingga menjadikan keseluruhan perjalanan sia-sia.
Kesimpulannya
Mengingat kos yang besar untuk membina kapal generasi, risiko membuat perjalanan yang panjang, jumlah yang tidak diketahui yang terlibat, dan kemungkinan ia akan menjadi tidak berguna oleh kemajuan teknologi, seseorang harus mengajukan pertanyaan: adakah itu bernilai ia? Sayangnya, seperti banyak soalan yang berkaitan dengan perjalanan angkasa pelbagai generasi, tidak ada jawapan yang jelas.
Pada akhirnya, jika sumber-sumber itu ada dan kehendak untuk melakukannya ada di sana, manusia mungkin akan melakukan misi seperti itu akhirnya. Tidak akan ada jaminan kejayaan dan, walaupun kru berjaya sampai ke sistem bintang lain dan menjajah planet yang jauh, akan ada ribuan tahun sebelum ada orang di Bumi yang mendengar keturunan mereka.
Dalam keadaan seperti itu, nampaknya lebih masuk akal untuk hanya menunggu kemajuan teknologi yang lebih jauh dan cuba pergi ke luar bintang kemudian. Namun, tidak semua orang mungkin tidak begitu sabar menunggu, dan sejarah cenderung mengingati mereka yang menentang kemungkinan dan mengambil risiko. Dan seperti usaha seperti Mars One menunjukkan kepada kita, tidak ada kekurangan orang yang sanggup mempertaruhkan nyawa mereka demi menjajah dunia yang jauh!
Kami telah menulis banyak artikel mengenai tajuk Generation Ships di sini di Space Magazine. Inilah Berapa Minimum Orang yang Harus Anda Hantar dalam Kapal Generasi ke Proxima Centauri? dan Seberapa Besar Kapal Generasi Perlu Menjaga Krew 500 Hidup untuk Perjalanan ke Bintang Lain ?, Kaedah Paling Efisien untuk Menjelajah Seluruh Bima Sakti, Bintang demi Bintang, dan Kelebihan dan Kekurangan Pelbagai Kaedah Perjalanan Antarbintang .
Sumber:
- Wikipedia - Kapal Generasi
- Wikipedia - Antarbintang Tabut
- Laluan Pelik - Tabut Antara Bintang
- SFF - Tema: Kapal Generasi
- Mashable - Mimpi antara bintang semakin hampir
- Centauri Dreams - Worldships: Temu ramah dengan Greg Matloff
- Icarus Interstellar - Project Hyperion: The Hollow Asteroid Starship - Penyebaran Idea
- WARISAN: kod Monte Carlo untuk menilai daya maju perjalanan antara bintang menggunakan krew pelbagai generasi, Marin, Frederic. JBIS, jilid 70, tidak. 5-6, 2017
- Mengira kru minimum untuk perjalanan ruang angkasa pelbagai generasi menuju Proxima Centauri b, Marin, F., Beluffi, C. 71, no. 2, 2018
- Kekangan berangka pada ukuran kapal penjanaan dari jumlah perbelanjaan tenaga di kapal, pengeluaran makanan tahunan dan teknik pertanian ruang angkasa, Marin (et al.). 10, 2018
