¿Qué tecnología necesitaríamos desarrollar para explorar las 50 estrellas más cercanas con naves tripuladas? Qué plazos de tiempo plausibles estarían involucrados para tal exploración.

La respuesta corta es que no hay una forma práctica de lograr un viaje interestelar sin ‘tecnología de fantasía’, dentro de una vida humana, pero aquí hay un par de cosas en las que pensar:
– La unidad warp está actualmente en desarrollo – Harold White y su equipo de la NASA comenzaron a trabajar en una unidad Warp Drive en 2012 basándose en variaciones matemáticas del artículo de 1994 de Miguel Alcubierre titulado “The Warp Drive: Viaje hiperrápido dentro de la relatividad general”
Cómo la NASA podría construir su primer motor warp

– Los cálculos de White llevan la energía de masa requerida a 1,600 lb, por debajo de la energía de masa de Júpiter basada en las ecuaciones de Alcubierre. Esta es actualmente la principal posibilidad tecnológica para viajes interestelares.
– El espacio en sí no tiene restricción de velocidad subluminal
– Ya se ha demostrado que los neutrinos viajan más rápido que la luz, lo que refuta el experimento de pensamiento de Einstein de que la materia bariónica no puede viajar más rápido que la luz, con una probabilidad de 0.2 en un millón de estar equivocado, si el error se distribuye como un error. curva de campana (significado de seis sigma).
Anomalía de neutrinos más rápido que la luz
– Si la unidad warp funciona, el viaje en estrella solo tomará un par de semanas. El último cambio de juego.

Tecnología de fantasía ‘no fantástica’ existente / no muy lejana: bases espaciales de asteroides y naves espaciales
El siguiente concepto es mucho más adecuado como crucero espacial interplanetario, pero se puede adaptar a viajes interestelares a muy largo plazo. Nota: Voyager one tomará 80,000 para lograr esta hazaña con su velocidad actual.

Etapa uno: independizarse de los recursos de la tierra y, por lo tanto, de la gravedad, a través de la minería espacial de asteroides.

Etapa dos : Construye naves ‘solo espaciales’ en puntos estables de liberación de gravedad, que pueden recolectar, mover, cosechar y construir con recursos astroideos.

Etapa tres: construya una base lunar de baja gravedad (dentro de una montaña) para el fabricante de piezas y ensamblajes industriales complejos y mejore los procesos industriales de baja gravedad.

Etapa cuatro : recicla un asteroide troyano en resonancia y en una órbita cercana a la Tierra. Por ejemplo, 2010 TK7: un asteroide conocido de 300 metros en una órbita anterior a la Tierra de 60 grados en L4 (punto de gravedad estable).

Etapa cinco : una vez que se perfecciona la construcción de la base espacial de asteroides, pasa a replicar el proceso con un asteroide masivo cercano a la Tierra que se mueve rápidamente Por ejemplo, los cuasi-satélites de la Tierra incluyen 2010 SO16, (164207) 2004 GU9, (277810) 2006 FV35 2002 AA29 y 3753 Cruithne.

Etapa seis: Una vez que se completa la rápida construcción cuasi-satélite / asteroide de la nave, se debe aplicar fuerza externa para sacar el objeto de la órbita del sol. La masa del objeto se reduciría en gran medida de estar en gran medida vaciada, pero se necesitaría una cantidad sustancial de energía y una astrofísica inteligente para lograr la hazaña.

– Actualmente no hay tecnología de hibernación viable, pero hay evidencia de que es posible. Identificar los genes en nuestro plan es probablemente un paso en la dirección correcta. Además, la hibernación solo reduce la tasa metabólica, por lo que las personas también necesitarían despertarse periódicamente y no hay evidencia de que la hibernación extienda la vida útil de una persona, por lo que sería puramente una estrategia de conservación de alimentos / agua. Extender la vida útil de un humano puede hacer que viajes tan largos sean más atractivos para más personas.

– La velocidad media que viajará tu nave a través del espacio estará en función de muchos factores, que incluyen:
– fuente de energía,
– capacidad de almacenamiento de energía,
– eficiencia de propulsión,
– viaje ‘velocidad de inicio’
– utilización de combustible de ida / retorno,
– Apetito de riesgo por daños catastróficos con objetos espaciales dada la robustez de la nave y la dinámica de velocidad planificada.
– la cantidad de velocidad asistida que se puede lograr dentro de nuestro sistema solar, a través de la red de transporte interplanetario –
Red de transporte interplanetario, pero también enganchando un viaje en un asteroide cercano a la Tierra y construyendo su nave con el material extraído de este asteroide. Este enfoque requiere mucha menos energía / fuerza (según F = Ma) para acelerar el gran barco requerido para el viaje intergeneracional. La nave interceptora relativamente pequeña requeriría una cantidad de energía mucho menor para obtener la velocidad requerida del asteroide y podría atraparlo en un punto de inflexión mínimo de velocidad.

Notas adicionales sobre las etapas según lo anterior:

Etapa uno: convertirse en recurso y energía independientes del pozo gravitacional de la tierra. Extraiga metal, agua, combustible (oxígeno líquido, hidrógeno metano, etc.) de objetos de microgravedad, es decir, asteroides.

Etapa dos: mina, ahueca y construye una base espacial masiva dentro de un asteroide de órbita estable cerca de la Tierra. Empresas como Planetary Services y Deep Space Industries están buscando actualmente en las primeras etapas de la minería de asteroides. Si tienen éxito, entonces una extensión natural es sellar el asteroide extraído y usarlo como base espacial / nave espacial. Pueden ser bases masivas ya que se fabrican en microgravedad y pueden fabricarse internamente en etapas. También requieren recursos naturales nulos / bajos de la tierra. Se requerirían impresoras 3D a gran escala, según el plan comercial de Deep Space Industries.

Las grandes impresoras 3D imprimen más impresoras 3D, equipos de extracción de H2O a oxígeno, etc. Hay más de un millón de asteroides de 1 km + en el cinturón de asteroides interno.

La base / nave espacial de asteroides resuelve una serie de problemas:
– El asteroide proporcionaría una amplia protección contra los rayos cósmicos.
– Serán mucho más robustos contra colisiones de muy alta velocidad con objetos espaciales.
– El ‘equipamiento interno’ sería una pequeña fracción del costo de construir una nave desde cero y esta metodología de construcción no daña el medio ambiente de la tierra.
– La construcción interna de las etapas posteriores de un barco de asteroides se puede realizar durante el viaje, lo que permite una fecha de salida anterior
– El asteroide se recicla después de ser extraído.
– los campos de granjas hobby / operaciones hidropónicas pueden cultivar alimentos en grandes cavernas internas dentro del asteroide.
– el asteroide puede ser girado por la gravedad, lo que ayuda a evitar problemas de salud asociados con el dúo mortal de la microgravedad / radiación cósmica, como el desgaste muscular, la ceguera, el inicio temprano de la demencia, etc.

– construir instalaciones de fabricación sustanciales en órbitas estables cercanas a la Tierra, es decir, puntos Lagrangianos sol-tierra, tierra-luna (puntos de gravedad estables cercanos a la tierra en resonancia con la órbita de la tierra). 2010 TK7 (asteroide Trogan de 300 m de diámetro) precede a la Tierra en L4 y debería ser nuestro principal contendiente para una base espacial a gran escala.

– Propulsión, probablemente necesitará una fuente atómica de energía para convertir el agua en hidrógeno y oxígeno líquidos. Dependería de los recursos disponibles en el asteroide seleccionado y de lo que necesitaría ser ‘importado’. La energía solar claramente no funcionará lejos del sol, y se requiere una fuente de energía para producir combustible para cohetes.
– El sistema de propulsión necesitaría ser articulado independientemente del giro de los asteroides, y apoyado con cohetes estabilizadores (un poco como la acción de un helicóptero de rotor posterior).

Todo esto es altamente especulativo, pero este es el mejor enfoque que puedo inventar.

Pasé mis últimos dos años en la escuela de Arquitectura en el Centro Internacional de Arquitectura Espacial Sasekawa. Diseñamos un hotel espacial que volaría alrededor de la luna, pero que también podría haber volado a Marte. Era una nave giratoria expandible que podía suministrar gravedad girada desde cero g hasta la gravedad terrestre.

Todo lo que se necesita para proteger a los habitantes de los rayos cósmicos es de 6 a 12 pulgadas de H2O. Y el agua radiada tiene una vida media muy corta, minutos, creo. Si rodea su refugio con agua potable, estará a salvo indefinidamente.

Para evitar la atrofia muscular y la pérdida ósea, sería necesario crear un barco que gire. Para prevenir las náuseas y compensar otros problemas fisiológicos *, debe tener un diámetro de al menos media milla. Sin embargo, eso no significa que tenga que ser una rosquilla de media milla de ancho. Piensa en bola, conoces esa arma con dos bolas unidas entre sí con una cadena. Sujete el compartimento de la tripulación a los suministros y equipos a través de una correa o braguero de media milla de largo

Cámaras de hibernación. No sé mucho sobre esto, pero sospecho que no estamos muy avanzados en la investigación.

Como actualmente no tenemos cámaras de hibernación, probablemente sea necesario crear una biosfera donde los habitantes cultiven su propia comida. Estarían despiertos durante la mayor parte del viaje.

Los avances recientes en telas indican que las futuras naves espaciales podrían no estar hechas de delgadas conchas de metal, sino más bien una serie de varias telas, cada una con un propósito diferente. Las capas más externas serán capas de autocuración para proteger a los habitantes de los micrometeoritos.

La propulsión tendría que ser un motor de deformación, que es la única forma factible de acercarse a la velocidad de la luz. No tiene que exceder la barrera de luz para ser útil en este caso. Solo viajan 16 años luz.

El poder para la propulsión tendría que ser fusión o explosiones de materia / antimateria.

Como los astronautas estarían despiertos durante la mayor parte del viaje, tendrían que hacerse consideraciones emocionales y psicológicas. El romance es una parte importante de la supervivencia a largo plazo, y no saber qué parejas se emparejarán podría crear tensión y pelea. Es muy probable que solo las parejas casadas puedan ir, al menos para las primeras misiones.

Realmente, las únicas cosas tecnológicas que nos detienen es la unidad warp, el poder de la unidad warp y el dinero, por supuesto. Esta nave probablemente costaría cientos de miles de millones de dólares, dependiendo del costo de la unidad. La antimateria en este momento es el producto más caro que jamás hayamos producido, con un costo de decenas de miles de millones de dólares por gramo.

Sin embargo, el mayor problema es el efecto relativista de viajar cerca de la velocidad de la luz. No importa cómo lo cortemos, su viaje para nosotros sería de cientos de años, incluso si solo son 30-50 años para ellos.

¿Cuándo podemos esperar esto? No pronto. El desarrollo de una unidad warp que funcione llevará cientos de años. Quizás mil o más. Si elegimos utilizar otros medios como vigas, motores de iones o velas solares, la mayor parte del viaje será la aceleración y la desaceleración. Llevará décadas acelerar la nave espacial hasta cerca de la velocidad de la luz y la nave tendrá que desacelerarse nuevamente a cero. El viaje completo para la tripulación tendrá que durar más de 100 años. Eso requeriría cámaras de hibernación o equipos multigeneracionales.

Las tripulaciones multigeneracionales necesitarían convertir a la tripulación en una sociedad pequeña y eso hace que la ingeniería de la nave sea MUCHO más extrema. La sociedad de la Tierra tampoco está en una etapa ética en la que permita tripulaciones multigeneracionales. Eso significa que no podemos esperar que esto ocurra dentro de 200 o 300 años.

Por lo tanto, las únicas alternativas viables a la unidad warp requerirían cámaras de hibernación. Esos podrían ser factibles dentro de 100 años. Pero, si bien el viaje para los habitantes podría ser de 100 años, el viaje para las personas que quedaron en la Tierra sería mucho más largo, quizás 1000 años o más. La tripulación de la primera nave espacial de empuje iónico podría llegar a alfa-centauri solo para encontrarse con la tripulación de la nave de propulsión que salió de la Tierra 1000 años después. Sería mejor esperar la unidad warp.

* Si su nave espacial giratoria es pequeña y corre en una dirección, luego haga un giro de 180 °, se caerá. El barco en 2001 era demasiado pequeño.

Odio ser un fanático de la fiesta, pero creo que realmente necesitaríamos algún tipo de gran avance para viajar a las estrellas en un tiempo razonable.

Quizás el límite más grande para la velocidad de viaje espacial es el concepto de que con los impulsos de reacción solo puedes ir tan rápido como la masa de reacción que expulsas para acelerar. Esto limita el viaje espacial actual a pequeñas fracciones de la velocidad de la luz. Eso significa que si pudiéramos usar tales métodos para alcanzar 10 o 15 años luz, llevaría quizás mil años o más llegar allí. Eso simplemente no es interesante.

Existen algunos métodos de propulsión que utilizan la luz para empujar la nave. Estos incluyen iones y velas solares. Ambos tienen el potencial de acelerar una nave a casi la velocidad de la luz, pero en un sentido práctico simplemente no pueden llegar allí hoy. Las velas solares pueden funcionar bien cuando están cerca de una estrella, pero en los vastos espacios interestelares no harán mucho de nada. Las unidades de iones tienen un poco más de potencial, pero la necesidad de grandes cantidades de energía para generar incluso pequeñas cantidades de empuje hace que el viaje interestelar sea poco práctico. Incluso el viaje planetario no es práctico con este método.

Personalmente, creo que hay potencial para un viaje más rápido que la luz. No sé cómo hacerlo, pero creo que Einstein cometió un error al desarrollar su teoría de la relatividad al afirmar que nada puede superar la velocidad de la luz. Leí su libro y consideré su desarrollo de esta parte de la teoría. Creo que interpretó mal su propio “experimento de pensamiento” y debería haber concluido que no hay forma de que podamos ver que algo vaya más rápido que la velocidad de la luz. Es el problema de ver este fenómeno que creo que es el límite en lugar de no poder realizar el viaje FTL.

Entonces, hasta que tengamos un sistema de conducción súper duper que sea de órdenes de magnitud mejor que cualquier cosa que podamos poner en una mesa de dibujo hoy, simplemente no viajaremos a las estrellas.

Lo siento.