Prima o poi, l'umanità dovrà lasciare la Terra e andare alla ricerca di una nuova casa - un pianeta con condizioni di vita simili - per costruire lì una nuova civiltà.
Per un viaggio così su larga scala, le persone dovranno costruire una sorta di "Arca di Noè", un'astronave in grado di attraversare la galassia e consegnare i primi coloni in un nuovo luogo di residenza, ovunque si trovi.
Quanto tempo richiederà questa grande migrazione? E che dimensione deve avere un'astronave perché sia possibile portarvi non solo "ogni creatura in coppia", ma anche tutto il necessario per la continuazione della vita e lo sviluppo di un nuovo mondo?
Un team di scienziati provenienti da Francia e Repubblica Ceca ha cercato di rispondere a queste domande avviando il progetto Heritage ed eseguendo i calcoli necessari.
Migliaia di anni di viaggio
A prima vista, può sembrare che le dimensioni della nave dipendono fortemente da dove stiamo volando, ma questo non è del tutto vero.
Il fatto è che il viaggio anche al più vicino sistema stellare richiederà almeno centinaia, se non migliaia di anni, il che significa che la nostra arca deve essere in grado di sostenere la vita per molte generazioni.
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Naturalmente, le tecnologie spaziali sono in costante miglioramento. Tuttavia, se credi non agli scrittori e sceneggiatori di fantascienza di Hollywood, ma a Einstein e alla sua teoria della relatività, viaggiare a velocità superluminali, per usare un eufemismo, è improbabile.
Opzioni ipotetiche come un wormhole o una bolla di Alcubierre sono possibili, ma non ci si può contare.
Gli scienziati della NASA hanno annunciato lo scorso anno che un pianeta sorprendentemente simile alla Terra in orbita attorno a Proxima Centauri, la stella più vicina al nostro Sole, potrebbe essere abitabile.
Dopo aver considerato tutte le tecnologie disponibili - esistenti e non ancora inventate, ma possibili in teoria - gli scienziati hanno calcolato che il volo su questo pianeta, nello scenario più ottimistico, richiederà almeno un secolo.
Stime più realistiche ti portano alla malinconia: se voli oggi a Proxima Centauri, raggiungeremo la nostra destinazione tra migliaia di anni (da 6 a 80mila, per l'esattezza).
In ogni caso, abbiamo bisogno di una nave su cui i coloni possano vivere per generazioni nello spazio interstellare, nutrendosi di qualcosa da soli e fornendo energia ai motori.
Dimentica i pannelli solari: non funzioneranno a una tale distanza dal Sole: puoi caricare il tuo smartphone dalla luce delle stelle con circa lo stesso successo di notte.
Quindi quanti "Star Colonizers" devono mettersi in viaggio? E quanto dovrebbe essere grande l'arca spaziale stessa?
Un paio di ogni creatura?
Se più generazioni devono cambiare durante il viaggio sulla nave, i suoi abitanti dovranno riprodursi.
Qui non puoi cavartela con i nuovi Adamo ed Eva: dovrebbero esserci abbastanza immigrati da escludere la possibilità di incesto tra parenti stretti. Altrimenti, le malattie genetiche non possono essere evitate sulla nave.
Gli scienziati francesi hanno calcolato il numero minimo di membri dell'equipaggio utilizzando modelli matematici.
Hanno cercato di prendere in considerazione tutti i fattori - l'età dei terrestri al momento della partenza e l'aspettativa di vita, la possibilità di infertilità di alcuni membri dell'equipaggio, aborti spontanei o la nascita di gemelli, e persino circostanze impreviste (nei calcoli appaiono come un "elemento di caos" - per esempio, la nascita segreta di un bambino da un altro padre biologico) …
Inoltre, per ogni evenienza, i calcoli includevano un "evento catastrofico" - ad esempio, una collisione di una nave con un meteorite o un'epidemia di una malattia a bordo - che a un certo punto ridurrà la popolazione di colonizzatori del 30%.
Tenendo conto di tutti questi fattori, secondo le stime più conservatrici e conservatrici dei ricercatori, inizialmente dovrebbero esserci 98 colonizzatori. Inoltre, tutte le 49 coppie sposate dovrebbero essere inizialmente selezionate per l'analisi del DNA per garantire la massima diversità genetica.
Se un equipaggio più modesto si mette in viaggio, il successo della missione sarà già in discussione. Ad esempio, le possibilità di sopravvivenza per 25 coppie sposate sono già stimate intorno al 50%.
E se ci sono solo 32 o anche meno sfollati, l'algoritmo non lascia loro alcuna possibilità (0%), principalmente a causa dell'inevitabile incesto. Forse i discendenti dell'equipaggio originale voleranno a Proxima Centauri, ma a quel punto non saranno più in grado di stabilire una colonia vitale.
La fame non è zia
Dopo aver lasciato la Terra, 98 viaggiatori spaziali daranno alla luce bambini, e quelli - nipoti, anche durante la vita della prima generazione. Quindi, a giudicare dai calcoli, la popolazione massima dell'arca può raggiungere le 500 persone.
Data la durata del volo, non si può contare sulle scorte di cibo. I colonialisti dovranno provvedere da soli al cibo, cioè coltivarlo direttamente sulla nave.
Ma di quanto cibo hanno bisogno? Dopotutto, le dimensioni della nave dipendono da questo e quindi dal consumo di energia per il suo movimento.
Questi calcoli hanno richiesto di tenere conto non solo delle dimensioni dell'equipaggio, ma anche dell'età media degli abitanti dell'astronave, della loro altezza, peso e livello di attività fisica, al fine di capire di quante calorie avranno bisogno ogni anno.
Gli scienziati non hanno limitato i colonizzatori nella dieta e il consumo calcolato tenendo conto di una dieta normale - cioè, in modo che la nave non solo potesse coltivare frutta e verdura (inclusa la produzione di zucchero e olio vegetale), ma anche dedicarsi all'allevamento di animali - cioè produrre carne, pesce, latticini e miele.
Sorprendentemente, tenendo conto dell'uso delle moderne tecnologie (ad esempio l'aeroponica, cioè la coltivazione di piante nell'aria, senza usare il suolo), mezzo chilometro quadrato sarà sufficiente per sfamare 500 persone (0,45 - per l'esattezza).
Tutti a bordo
Questo ci porta alla dimensione minima della nostra arca.
Se costruisci una nave sotto forma di un cilindro rotante (in modo che la forza centripeta fornisca la gravità artificiale), l'altezza del "compartimento agricolo" dovrebbe essere di 320 metri e il raggio di 224 metri.
Aggiungete a questo gli alloggi dell'equipaggio, le aree comuni (come la sala da pranzo, la palestra o il reparto medico), le sale di controllo del volo, i generatori di corrente e i motori e lo spazio (altezza) dell'astronave raddoppierà approssimativamente. L'arca spaziale sarà alta circa 650 metri e avrà un diametro di 450 metri.
Tuttavia, sarà comunque inferiore al più alto dei grattacieli già costruiti: l'altezza del Burj Khalifa a Dubai è di 828 metri. Per fare un confronto: l'altezza della guglia della torre Ostankino è di 540 metri, della torre Eiffel - 324. L'ISS è lunga 73 metri e alta 20 metri.
Ora la cosa più difficile, secondo gli scienziati, è calcolare l'esatta quantità di acqua necessaria. Solo per berla occorrerà quasi mezzo milione di litri. E devi anche abbeverare gli animali, irrigare i raccolti e la nave, in un modo o nell'altro, perderà gradualmente l'acqua insieme all'aria.
Questo problema, così come il problema delle mutazioni genetiche, gli autori di Heritage promettono di risolvere nel loro prossimo lavoro scientifico.
Nikolay Voronin
