Космическая экспансия.

lexpartizan — 15.03.2017

Как мы сможем колонизировать космос?

Пределы развития.
Для начала нам необходимо расстаться с иллюзиями о бесконечности Вселенной и её ресурсов. Она, конечно, бесконечна, но нам от этого не легче. Она недоступна. Более того, с каждой секундой доступная нам Вселенная уменьшается. Даже если мы сможем посылать корабли со скоростью света. Прямо сегодня. Мы всё равно не сможем догнать убегающие от нас галактики. Так как фактически, галактики убегают от нас быстрее скорости света. Это происходит из-за процесса расширения Вселенной. Сегодняшняя Вселенная исчезает из-за расширения пространства. И хотя ни один объект не двигается сквозь ткань пространства-времени быстрее скорости света, не существует ограничений по расширению ткани пространства. Пространство расширяется и объекты удаляются друг от друга. Хотя на самом деле они не двигаются.

Немножко цифр и физики:
Как мы узнаём о расстояниях в космосе? По мере того как фотоны, выпущенные звездой или галактикой, распространяются по Вселенной, растяжение пространства заставляет их терять энергию. Когда фотоны достигают нас, их длины волн демонстрируют красное смещение в соответствии с дистанцией, которую они прошли. Красное смещение света позволяет нам видеть объекты вроде галактик такими, какими они существовали в далеком прошлом, но мы не можем наблюдать все события, которые происходили в нашей Вселенной на протяжении ее истории (об этом немного позже). В 1929 году Хаббл выяснил, что объекты отдаляются от нас со скоростью, пропорциональной красному смещению.
Поскольку наш космос расширяется, свет некоторых объектов оказывается попросту слишком далек от нас, чтобы его заметить. Физика этой границы опирается, в частности, на кусок окружающего нас пространства-времени под названием объем Хаббла. В космологии объём Хаббла, радиус Хаббла или сфера Хаббла — область расширяющейся Вселенной, окружающей наблюдателя, за пределами которой объекты удаляются от наблюдателя со скоростью большей, чем скорость света. Галактики за пределами сферы Хаббла удаляются от нас быстрее скорости света. Но галактики сами по себе не преодолевают ограничения на скорость света. Для наблюдателя в одной из таких галактик ничто не нарушает специальную теорию относительности. Это пространство между нами и эти галактики ускоряются и растягиваются экспоненциально.
Наблюдаемая нами Вселенная и объём Хаббла - это не одно и тоже. Хотя наблюдаемые объекты давно покинули объём Хаббла и бегут от нас, как от чумы, быстрее скорости света, до нас всё ещё идёт свет, который они испустили, находясь в объёме Хаббла. Это так называемый "горизонт частиц". Его размер - 46 млрд световых лет. Для сравнения, объём Хаббла - около 13,8 млрд световых лет. Это означает, что примерно 97% наблюдаемой нами Вселенной нам уже недоступны. Пока-пока.

Кстати, тут есть один нюанс. Заглядывая на миллиарды световых лет, мы видим свет, который был тогда излучён. И по нему мы судим о теории Большого Взрыва и зарождении Вселенной. Однако, когда пройдёт время и это событие уйдёт за "горизонт частиц" (то есть, мы не сможем наблюдать его свет), то о Большом Взрыве и зарождении Вселенной уже нельзя будет ничего выяснить. Такие дела. Возможно, мы сейчас грамотнее наших далёких потомков в этом плане.

Но к чему это я? К тому, что Вселенная расширяется. И расстояния (итак астрономические) тоже. Космические тела становятся всё дальше друг от друга. Если их не сдерживает мощная гравитация, например, чёрная дыра (слава ей!) в центре галактики. Это позволяет звёздам держаться вместе плотной группой. И это единственное, на что можно рассчитывать в долгосрочной перспективе. Только на нашу галактику. Потому что другие летят прочь со всех ног. И 97% видимых объектов уже никогда не догнать. Вся громадная Вселенная вдруг скукожилась до размера Млечного Пути. Такие дела. Впрочем, и этого более чем достаточно. Это приблизительно сто тысяч световых лет в диаметре)) Ну а тем, кому мало, где-то через 5 млрд лет на помощь прилетит куда более крупная галактика Андромеда, с которой мы заключим Советский Союз и объединим наши чёрные дыры.

Правда, процесс вовсе не обещает быть безболезненным. Многие звёзды будут просто вышвырнуты в пустоту инерцией. Многие будут затянуты чёрными дырами из-за нарушения баланса. Многие будут уничтожены всякими излучениями. Но астрономические расстояния между звёздами всё же позволяют надеяться на благополучный исход этого объединения.

Остановите глобус, я сойду.

Довольно популярны мнения, что нам необходимо для расширения осваивать другие планеты, ибо "эту уже не спасти", "нас станет слишком много" и тд и тп.

Астрономические расстояния даже в нашей, единственно доступной нам в долгосрочной перспективе, галактике, всё же слишком астрономические. Со списком можете ознакомиться здесь.

Список довольно краткий и далеко не факт, что там есть пригодные для жизни планеты. Я уж молчу о комфорте. Например, даже на Земле никто массово не живёт на Северном Полюсе. Или на дне океана. Расстояния до ближайших звёзд начинаются от 4,2 световых лет. То есть, для экспедиции колонистов с громадными рисками для их жизней потерей кучи ресурсов в таком многолетнем космическом путешествии, надо строить просто циклопический корабль, который чуть ли не вмещает в себя маленький городок с устойчивой биосферой. Такой корабль поколений будет невероятно сложен, велик и дорог. Ну или погрузить всех в криогенный сон. Сколько таких кораблей сможет построить "перенаселённая Земля"? Сколько людей она сможет отправить к другой планете? Миллиард хотя бы? Нет? Ну тогда любая обнаруженная экзопланета не станет решением проблем перенаселённости Земли. Это просто место, где смогут жить люди. Но не те, что на Земле. А потомки малочисленных колонистов. И их связь с Землёй будет достаточна слаба. Оттуда новости будут идти лет 5. Как Вы представляете торговлю\обмен ресурсами с Альфой-Центаврой, например, с такими лагами? Вы делаете заказ и через 10 лет вам приходит ответ от менеджера с просьбой уточнить заказ? И доставка в следующем веке?))

Поэтому берегите Природу, Мать вашу!

Терраформирование же Луны и Марса действительно может решить проблему перенаселения, так как до той же Луны рукой подать, да и находится она практически на земной орбите от Солнца. Но даже ближайшая Альфа-Центавра или любая другая СуперЗемля Вам тут не поможет. Никак. Мы можем заселить галактику людьми. Не вопрос. Но не сможем расселить землян.

Так как даже не такая уж и далёкая экзопланета никак не сможет решить проблему "поросёнков Пётров", то нет никакого смысла строить громоздкие "корабли поколений".
О их проблемах прекрасно написано у уважаемого Анпилогова. Крайне рекомендую прочесть. Вкратце:
1. Каждому человеку нужно куча личного пространства.
2. До сих пор так и не созданы сложные замкнутые самоподдерживающиеся искусственные биосферы.
3. Возможна социальная деградация экипажа и постепенное сумасшествие.

Более перспективный подход - послать туда замороженные тушки колонистов, которых надо разморозить по прибытии. Но пока что так пока получается только с мёртвым мясом. К тому же регулировка температуры в космосе достаточно сложная штука. Вакуум - мощнейший теплоизолятор. И в космосе крайне трудно сбросить избыточное тепло в окружающую среду. Но, допустим, это проблема решаемая. Однако, в любом случае много людей в консервах не перешлёшь. Хотя, конечно, куда больше, чем в случае "жилого корабля". Но, опять же, не миллиарды. К тому же крах данной экспедиции будет означать смерть людей, а на месте колонисты могут столкнуться с непредвиденными трудностями и погибнуть. Что, несомненно, является трагедией. Как и потеря такого высокотехнологичного агрегата.
Я хотел бы предложить другой вариант:

Создавать новое человечество на месте.

И для этого понадобится множество технологий. Будем надеяться, что будущее нам их даст.
Некоторые из перечисленных технологий чисто гипотетические (но не отрицаются учёными), некоторые есть уже сейчас, но требуют качественного развития.

1. Источник энергии звездолёта.
Нет проблемы создать компактный ядерный реактор, способный работать сотни лет и затарить его топливом.
А если подтвердится работоспособность того самого знаменитого "ведра", то звездолёт сможет генерировать тягу не тратя на это свою массу.
То есть, при условии бесконечности энергии, он может лететь бесконечно долго.
Тут надо сделать отступление и дополнить, что делать ставку на солнечную энергию при межзвёздных перелётах недопустимо. Так как солнечный свет будет ослабевать с расстоянием. Впрочем, для беспилотного корабля, которому уже задали курс и необходимый импульс, это не имеет большого значения, так как он просто выключится и включится, когда зайдёт в зону свечения другой звезды.
Но для кораблей с живыми колонистами - это смерть, как вы понимаете. Опять же, солнечной энергии просто недостаточно для серьёзных целей.

Основная проблема двигателя - это избыточное тепло. Которое просто некуда сбрасывать, так как в вакууме просто нет окружающей среды. И приходится городить футбольные поля излучающих радиаторов.
Термодинамика, бессердечная ты сука!
И тут единственным перспективным выходом выглядит чисто гипотетическая технология холодного термоядерного синтеза, которая позволит генерировать кучу энергии при тысяче градусов тепла. А иначе не очень компактно получается. Тащить с собой футбольные поля радиаторов.

Кроме того, источник энергии должен послужить центром нового многочисленного поселения и иметь запас мощности. Ну где-то гигаватт хотя бы. С запасом топлива лет на 500.

2. Программирование и понимание генома.
О ДНК, как основе нового техноуклада, я писал уже давно. Потому повторяться особо не буду.
Вкратце с помощью ДНК возможно:

1. Создание наноассемблера. Пригодится для сложных нанотехнологических штук, вроде процессоров.
2. Создание памяти высочайшей ёмкости. Фактически 1 грамм = 1 млн гигабайт. Правда, скорость доступа к ним отнюдь не быстрая, но наша задача - просто сохранить эти данные для колонии.
3. Компьютеры и нанороботы.
4. Самое главное - создание и редактирование форм жизни.

Вот на этом и остановимся. Обычному человеку на чужой планете может быть плохо. Даже хреново. А зачем создавать людей там, где им будет хреново? Так что требуются модификации. Например, вот такого чувака "разработали" британские учёные для живучести в ДТП.

Наши же требования совершенно другие, но подход тот же. На другой планете другой состав атмосферы, другая сила тяжести, другая температура, другая пища и другие условия. К которым надо адаптировать нового человека. У него может быть подкожный жир, как у тюленей, для защиты от холода, например. Или даже шерсть. Он будет разработан с нуля, останется только часть генома, отвечающая за разум человека. Но это будет другое, возможно, не похожее существо. Возможно, с другими дополнительными органами чувств и тд. Он будет разработан супермэном. Он будет разработан местным. Потому что ему теперь жить на этой планете. Тоже касается и других полезных растений или животных, разработанных "автоматической колонией". Возможно, даже внутренние процессы их будут разработаны с нуля, а не взяты у природы. Например, встроенный более эффективный фотосинтез.
Насколько это фантастично?
Сейчас создание ДНК стоит 10 центов за пару оснований. Учёные уже создали первый искусственный "минимальный организм". В будущем же наверняка будет достаточно производительный ДНК-принтер.
Это не фантастика, это экстраполяция неизбежного.
Остаётся только разобраться с языком программирования природы и на его основе создавать собственные шедевры. ГМО-людей)) ГМО-колонистов. Эволюция хорошо поработала, пора ей на отдых. Очередь за осмысленным целевым проектированием.

5. Наноассемблер, зд-принтеры, андроиды, коптеры и другой набор выживальщика.
Конечно, не обойдётся без производственной линии на звездолёте, человекообразных роботов, которые должны заботиться о первом поколении экзоземлян и прочих технологичных штук.

5.1 Наноассемблер нужен для производства микросхем и нанотехнологичных материалов. А также лекарств и прочих химических соединений в небольших масштабах. Так как атомная сборка не может быть в принципе быстрой. Основным строительным элементом для такого наноассемблера в идеале был бы углерод, как наиболее гибкий материал, разница в кристаллической решётке которого определяет его свойства, от графита до алмаза. Я уж молчу о графене и нанотрубках. Разве что ещё силикон может иметь схожее богатство форм. Для компьютеров же как раз углеродная основа обещает прорыв в производительности и повышение тактовых частот до 1000 ГГц и выше. Углеродные нанотрубки, графен, фулеренны, алмазная основа, графит, в конце концов. Это вот всё. Углерод обладает потрясающим разнообразием свойств. Он даст всё, что нужно для любых электронных устройств. Даже корпус из углепластика.
Теоретически наноассемблер может быть выполнен на основе ДНК-принтера. Так как именно ДНК сможет собирать атомы\молекулы (тут я ещё не разобрался атомы или всё же молекулы) в структуры не хуже электронного микроскопа. То есть, печать оснований ДНК и сбор на их основе наношняг от процессоров до нанороботов можно совместить. И мы сможем получать эмбрионы и процессоры в одной машине. Это схожие и совместимы технологии.
Хотелось бы, конечно, ещё и дизассемблер иметь, который будет разбирать на молекулы всё, что ему принесут, но это пока фантастика даже для фантастики.

5.2 Фабрикатор нужен для более грубого производства и представляет собой универсальную автоматическую технологическую линию для более грубых и быстрых процессов. В него входит как зд-принтер\чпу с манипуляторами, так и принтер для печатной электроники. А также линия по переработке и производству сырья. В частности органических чернил для электроники, производству углепластика из биомассы и тд и тп. Желательно, конечно, и металлургию бы, но это уже в корабль не впихнёшь. Будем обходиться углепластиком по первой))

5.3 Дроны\спутники.
Нам нужны разведовательные дроны с достаточной грузоподъёмностью, аппаратурой связи, пригодной как для космического пространства, так и в условиях плотной атмосферы, способный пережить самостоятельную посадку на планету и собирать с неё данные. В космосе такие дроны должны выступать спутниками связи.

5.4 Андроид.
Нужен тот, кто воспитает и позаботится о первом поколении детей-колонистов. Ведь у них не будет родителей. Нужен тот, кто подготовит стартовую базу для колонистов. Можно, конечно, послать замороженную консерву в виде человека, но мне кажется, он слетит с катушек во время подготовки базы, которое займёт годы. И кого он сможет воспитать? Андроид-воспитатель может быть вполне в виде игрушечного медведя, чтобы не было эффекта "зловещей долины". Андроид-рабочий должен иметь как минимум руки)) Тут вообще неплохо работает универсальность антропоморфной формы. Но без автономных роботов, способных выходить за пределы корабля, невозможно осваивать окружающие ресурсы. Управляться же роботы могут корабельным ИИ, не имея собственных вычислительных ресурсов. Впрочем, одним процессором больше, одним меньше...

5.5 Корабельный ИИ.
Я не слишком верю в эмоциональный ИИ, у которого будут свои цели и желания. А вот в гибкую систему, которая сможет адекватно реагировать на окружающую обстановку и, благодаря своей вычислительной сути, просчитывать варианты куда быстрее человека (а также делать "прикидки", опираясь на строгие вычисления, а не на "жопой чую"). А вот в самостоятельные желания и разумность ИИ пока не верится. Хотя, с другой стороны, человеческий мозг представляет собой большую нейросеть. И нет причин считать, что большая компьютерная сеть не обретёт волю и разум. Однако, если использовать небольшие нейросети для определённых задач, то разумным ИИ не будет. Слишком ненадёжен разум и непредсказуемы желания в таком серьёзном деле, как основание колонии. Корабельный ИИ будет управлять полётом, отстрелом спутников связи, запуском дронов и анализом их данных. Производством и управлением колонии. На начальном этапе и в будущем. Проектированием и воспитанием первого поколения колонистов и полезных для них растений.
Вся необходимая для начала техническая информация будет содержаться на обычных накопителях. Остальные данные(культура, фильмы и прочие данные не первой необходимости) будут находиться в "банке с ДНК", как на самом плотном носителе информации. Процесс чтения ДНК достаточно долгий и будет проводиться постепенно, с ростом поселения и количества традиционных накопителей. Когда основные животрепещущие проблемы будут решены.
5.6 Источник энергии. Ну и пару слов о силовой установке корабля. Как отмечалась выше, для межзвёздного полёта актуален Холодный Термоядерный Синтез. Кроме функционирования промышленной цепочки днк-принтер\наноассемблер\3д-принтер и прочих, собранных уже на месте, девайсов, источник энергии должен послужить центром нового многочисленного поселения и иметь запас мощности. Ну где-то гигаватт хотя бы. С запасом топлива лет на 500.

6. Сценарий колонизации.

6.1 Прибытие.

Из Солнечной системы стартует в сторону звезды с предположительной экзопланетой (например, TRAPPIST-1 в 40 световых годах отсюда) крайне упрощённый автоматический корабль с ИИ размером с обычный современный нам корабль. Начальное ускорение ему придаёт лазер с Луны, например. В качестве маневровых двигателей используются двигатели EmDrive, работающие от установки Холодного Термоядерного Синтеза. Сначала старта наноассемблером и фабрикатором сразу начинает собираться космический спутник связи. который остреливается, выполняя роль маячка и информационного канала с Землёй. Начинает собираться следующий спутник. Спутники производятся по мере необходимости в минимальной конфигурации (им не нужно садиться на планеты, им не нужен коптер, зато нужен долговечный источник питания). Расстояние для устойчивой связи давно просчитано. Спутники отстреливаются по мере необходимости, оставляя след из "хлебных крошек" и поддерживая связь с Землёй. Не смотря на временной лаг в десятки лет, всё же на корабль поступает более актуальная информация и более актуальные программы.
При достижении звезды выполняется торможение гравитационным манёвром вокруг самой звезды. Дальше на низкоскоростных EmDrive на орбиту ближайшей экзопланеты. На планету сбрасывается дрон (который тоже спутник и имеет аппаратуру связи) На орбиту выводится спутник связи. И так на всех трёх потенциально обитаемых планетах системы. Идёт обработка информации о наличии флоры и фауны, поиск разумной жизни дронами и тд и тп. Данные с дронов анализируются и выбирается наиболее подходящий кандидат на колонизацию. После этого корабль-колония приземляется на НьюЗемлю-1, желательно рядом с береговой линией (если там нет воды, то там и делать нечего).

6.2 Подготовка.
После посадки корабельный ИИ займётся анализом данных с дронов. В частности проб ДНК, которые они притащат, с местной флоры и фауны, химических проб и тд и тп. Это позволит использовать достижения местной эволюции и включить их в проектирование "колониальных организмов" и колонистов. Позволит точнее изучить среду.
Первым делом - сельское хозяйство! Если удалось высадиться у береговой линии, я думаю, что выгодней всего было бы начать с разведения водорослей. Корабельный ИИ спроектирует нужные процессы для максимального преобразования водорослями ресурсов окружающей среды (я уже ж говорил о том, что фотосинтез можно значительно улучшить?) в полезное сырьё. ДНК-принтер распечатает нужную и чистую ДНК, и мы получим семена. Водоросли - прекрасный и стремительно растущий источник биомассы, пригодной как для производства пластиков, так и для топлива. Из водорослей мы получим нужный нашему наноассемблеру углерод. Мы получим питательные вещества. Мы получим чернила для органической печатной электроники. Это будет наш фундамент. Ода водорослям у меня тут)) Конечно, можно использовать и другие растения (если береговая линия недоступна), но они не способны удваивать биомассу за неделю, как водоросли.
Сбор водорослей даст необходимое для наноассемблера и зд-принтера сырьё.
Пора приступать к возведению купола для яслей первого здания. Думаю, надувной купол сможет установить робот. Этот купол из тончайшей плёнки с напечатанными OLED-экранами может быть даже с собой с Земли. А дальше на этот купол снаружи дронами может быть набрызгана углеродная пена местного производства (водоросли же), которая придаст ему жёсткость и теплоизоляцию. Дальше уже робот прорежет двери шлюза, поставит собранный фабрикатором кондиционер, камеры наблюдения. Сама плёнка здания, повторюсь, будет одним большим OLED-экраном. Эти же экраны будут использоваться не только вывода изображения, но и для освещения.
А ИИ тем временем закончит проектировать генетический код колонистов. ДНК-принтер привычно напечатает основания... Только вот уже не для водорослей, а эмбрионов... Думаю, тут тоже пойдут по пути упрощения техпроцесса. Делать искусственную матку наука пока не в состоянии. Врядли это препятствие для космической расы, но в любом случае этот процесс не прост. Но зато мы легко получаем цыплят в инкубаторе. Даже школота на это способна. Значит, наши новые колонисты будут рождаться из "яиц". Питательное вещество которых будет из водорослей. И, соответственно, колонисты должны будут быть спроектированы для такого рождения.

Новорожденных перемещают под купол, где с помощью ОЛЕД-дисплеев и робо-няньки в лице игрушечного медведя(тут можно детишкам даже сказку прокрутить, что сей медведь нашёл их в капусте и теперь заботится), будет реализовываться воспитательная программа имени Макаренко. Автоматическое сельское хозяйство и генетический код как колонистов так и сельхоз-культур(и тех же водорослей) - позволит беспроблемно кормить детей, пока из них не вырастут работники. Первое немногочисленное поколение колонистов готово к освоению окружающего мира и потихоньку выходит за купол в неизведанное. Приступает к формированию поселения вокруг базы, как источника энергии, своего поселения. Ну а "ясли" для такого поселения становятся уже чем-то вроде дома культуры, ведь там ОЛЕД-экраны и вообще всё такое. Колонисты выстроят новые ясли. И им уже не будет нужна робонянька. А тем временем расшифровка данных из "банки с ДНК" продолжится (с ростом числа произведённых из местных ресурсов традиционных накопителей) и колонисты получат доступ ко всем знаниям, накопленным материнской цивилизацией. И установят с ней контакт и двусторонний обмен, по тем самым спутникам связи, которые корабль оставлял, в виде хлебных крошек. Хоть и с лагом в сотни лет.

Как по мне - создавать колонистов на месте - единственный реалистичный способ относительно бюджетного покорения экзопланет. Безопасного способа, без трагедий и превозмоганий. Если экспедиция потерпела крушение - никто же не погиб. Без циклопических кораблей-поколений с астрономическими затратами труда и ресурсов и высоким риском для жизни колонистов. И, в любом случае, мы не сможем переселить заметный процент землян на другие экзопланеты. Так что, по сути, не имеет значения, будут там конкретные люди - или просто другое человечество. Возможно, самых разнообразных видов.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив