El sueño de viajar a otra estrella y plantar la semilla de la humanidad en un planeta distante ... No es exagerado decir que ha cautivado la imaginación de los seres humanos durante siglos. Con el nacimiento de la astronomía moderna y la era espacial, incluso se han hecho propuestas científicas sobre cómo podría hacerse. Pero, por supuesto, vivir en un universo relativista presenta muchos desafíos para los cuales no hay soluciones simples.
De estos desafíos, uno de los más grandes tiene que ver con la gran cantidad de energía necesaria para llevar a los humanos a otra estrella dentro de sus propias vidas. Por eso, algunos defensores de los viajes interestelares recomiendan enviar naves espaciales que son esencialmente mundos miniaturizados que pueden acomodar a los viajeros durante siglos o más. Estos "barcos de generación" (también conocidos como naves mundiales o arcas interestelares) son naves espaciales que se construyen para verdaderamente largo plazo.
La lógica detrás de una nave de generación es simple: si no puede viajar lo suficientemente rápido como para llegar a otro sistema estelar en una sola vida, construya una embarcación lo suficientemente grande como para transportar todo lo que pueda necesitar para un viaje largo. Esto implicaría asegurarse de que un barco tenga un sistema de propulsión confiable que pueda proporcionar un empuje constante durante la aceleración y la desaceleración y las comodidades necesarias para proporcionar a varias generaciones de humanos.
Además de todo eso, el barco necesitaría poder asegurarse de que sus tripulaciones tuvieran comida, agua y aire respirable, lo suficiente como para durar siglos o incluso milenios. Con toda probabilidad, esto significaría crear un microclima de sistema cerrado dentro del barco, completo con un ciclo de agua, un ciclo de carbono y un ciclo de nitrógeno. Esto permitirá que se cultiven alimentos y que el agua y el aire se reciclen continuamente.
Llegando a las estrellas más cercanas
La estrella más cercana a nuestro Sistema Solar es Proxima Centauri, una estrella de secuencia principal de tipo M (enana roja) ubicada aproximadamente a 4,24 años luz de distancia. Esta estrella es parte de un sistema de estrella triple que incluye el sistema Alpha Centauri, un binario que consiste en una secuencia principal de estrella similar al Sol (una enana amarilla de tipo G) y una secuencia principal de estrella de tipo K (enana naranja).
Además de ser el sistema estelar más cercano al nuestro, Proxima Centauri es también el hogar del exoplaneta más cercano a la Tierra: Proxima b. Este planeta terrestre (también conocido como rocoso), cuyo descubrimiento fue anunciado en 2016 por el Observatorio Europeo Austral (ESO), tiene aproximadamente el mismo tamaño que la Tierra (1.3 masas terrestres) y orbita dentro de la zona habitable circunsolar de su estrella.
El siguiente exoplaneta más cercano que orbita dentro del HZ de su estrella es Ross 128b, un exoplaneta del tamaño de la Tierra que orbita una estrella enana roja a unos 11 años luz de distancia. La siguiente estrella similar al Sol más cercana es Tau Ceti, que está a menos de 12 años luz de distancia y tiene un candidato potencialmente habitable (Tau Ceti e). De hecho, hay 16 exoplanetas dentro de los 50 años luz de la Tierra que podrían soportar la vida.
Pero como exploramos en un artículo anterior, viajar incluso a la estrella más cercana tomaría mucho tiempo y requeriría una enorme cantidad de energía. Usando medios convencionales de propulsión, podría tomar entre 19,000 y 81,000 años llegar allí. Usando métodos propuestos que han sido probados pero aún no construidos (como los cohetes nucleares), el tiempo de viaje se reduce a aproximadamente 1000 años.
Hay métodos propuestos que son capaces de alcanzar las estrellas más cercanas en una sola vida, como la propulsión de energía dirigida, por ejemplo Breakthrough Starshot. Para este concepto, una nave ligera y una nave espacial a escala de gramo podrían acelerarse al 20% de la velocidad de la luz (0.2 C), haciendo así el viaje a Alpha Centauri en solo 20 años. Sin embargo, Starshot y propuestas similares son conceptos sin tripulación.
Más allá de esto, los únicos métodos posibles para enviar seres humanos a otro sistema estelar son técnicamente factibles (pero no desarrollados) o completamente teóricos (como el Alcubierre Warp Drive). Con eso en mente, muchos científicos han elaborado propuestas que abandonarían la velocidad y, en cambio, se centrarían en dar cabida a las tripulaciones durante el largo viaje.
Ejemplos en ficción
El primer ejemplo registrado parece haber sido hecho por el ingeniero y escritor de ciencia ficción John Munro en su novela Un viaje a Venus (1897). En él, menciona cómo la humanidad puede convertirse en una especie interestelar algún día:
“[Con] una embarcación lo suficientemente grande como para contener las necesidades de la vida, una partida selecta de damas y caballeros podría comenzar la Vía Láctea, y si todo salía bien, sus descendientes llegarían allí en el transcurso de unos pocos millones de años. "
El concepto fue abordado con más detalle en la novela de ciencia ficción de 1933. Cuando el mundo colisiona, coautor de Philip Wylie y Edwin Balmer. En esta historia, la Tierra está a punto de ser destruida por planetas rebeldes que pasan por el Sistema Solar. Esto obliga a un grupo de astrónomos a crear una nave masiva que transporta una tripulación de 50 personas, junto con ganado y equipo, a un nuevo planeta.
Robert A. Heinlein también exploró los efectos físicos, psicológicos y sociales de una nave generacional en una de sus primeras novelas, Huérfanos del cielo. La historia se publicó originalmente como dos novelas separadas en 1941, pero se relanzó como una novela única en 1963. El barco en esta historia se conoce como el Vanguardia, una nave de generación que está permanentemente a la deriva en el espacio después de un motín que provocó la muerte de todos los pilotos.
Generaciones más tarde, los descendientes han olvidado el propósito y la naturaleza de la nave y creen que es todo su universo. La mayor parte de la tripulación todavía vive dentro del cilindro, pero un grupo separado de "amotinados" (que alternativamente significa que son mutantes o amotinados) viven en las cubiertas superiores, donde la gravedad es menor y la exposición a la radiación ha causado cambios físicos.
Arthur C. Clarke Cita con Rama (1973) es posiblemente el ejemplo más conocido de un barco generacional en ciencia ficción. ¡A diferencia de otros tratamientos ficticios del concepto, el buque en esta historia era de origen extraterrestre! Conocido como Rama, este enorme cilindro espacial es un mundo autónomo que transporta a los "Ramans" de un lado a otro de la galaxia.
La historia comienza cuando una tripulación de la Tierra es enviada para encontrarse con la nave y explorar el interior. En el interior, encuentran estructuras dispuestas como ciudades, infraestructura de transporte, un mar que se extiende alrededor del centro y trincheras horizontales que actúan como ventanas. A medida que el barco se acerca al Sol, la luz inunda y la maquinaria comienza a cobrar vida.
Finalmente, los astronautas humanos concluyen que los edificios son en realidad fábricas y que el mar del barco es una sopa química que se utilizará para crear "Ramans" una vez que llegue a su destino. Sin embargo, en última instancia, nuestro Sistema Solar es solo una parada en su viaje y es así como los Raman siembran la galaxia con su especie.
En Alastair Reynold's Ciudad abismo (2001) - que es parte de su Espacio de revelación serie: gran parte de la historia tiene lugar a bordo de una serie de grandes naves espaciales interestelares. Estas naves viajan a 61 Cygni, un sistema estelar binario que consta de dos enanas naranjas tipo K, para colonizar un mundo que se conoce a lo largo de la serie como Sky’s Edge.
Estas naves se describen como cilíndricas y dependen de la propulsión antimateria para viajar a velocidades relativistas. Además de llevar un complemento de pasajeros congelados criogénicamente, estos barcos mantienen una tripulación en condiciones de vigilia y tienen todas las instalaciones y equipos necesarios para mantenerlos entretenidos. Estos incluyen cuartos personales, comedores, bahías médicas y centros de recreación.
En 2002, la famosa autora de ciencia ficción Ursula K. LeGuin lanzó su propia versión de los efectos de los viajes espaciales intergeneracionales, titulada Paraísos perdidos. El escenario de esta historia es el Descubrimiento, un barco que ha estado viajando por el espacio por generaciones. A medida que los que recuerdan la Tierra comienzan a morir, las generaciones más jóvenes comienzan a sentir que la nave es más tangible para ellos que la historia de su antiguo mundo natal o su destino.
Eventualmente, surge una nueva religión llamada "Bienaventuranza" que enseña que el Descubrimiento ("El cielo de la nave espacial" para los fieles) está realmente destinado a la eternidad en lugar de a otro planeta. Esta religión se está abrazando para consternación de la generación anterior que teme que sus hijos nunca quieran abandonar el barco una vez que llegue. Esta historia también se adaptó a una ópera en 2012.
La novela de 2011 Leviatán despierta por James S. A. Corey (y posteriores entregas en el Extensión serie) presenta un barco de generación llamado "Nauvoo". Este barco está siendo construido por un grupo de mormones para que puedan viajar a otro sistema estelar y colonizar allí. El Nauvoo se describe como masivo, de forma cilíndrica y gira para generar gravedad artificial para su tripulación.
En Kim Stanley Robin's Aurora (2015), la mayor parte de la historia tiene lugar a bordo de una nave espacial interestelar homónimamente nombrada. Robinson describe una embarcación que usa dos torii rotativos para simular la gravedad mientras las personas viven en una serie de entornos análogos a la Tierra. Su destino final es Tau Ceti, una estrella similar al Sol ubicada a 12 años luz de la Tierra, donde tienen la intención de colonizar un exomoon que orbita a Tau Ceti e.
La nave se describe como una nave de clase Orión que utiliza la explosión controlada de dispositivos termonucleares para generar propulsión, junto con una matriz electromagnética utilizada para lanzarla desde el Sistema Solar. En el estilo característico de Robinson, también se dedica considerable atención a cómo los colonos mantienen un equilibrio cuidadoso a bordo de su embarcación y los efectos psicológicos de los viajes multigeneracionales.
Propuestas
Científicos e ingenieros han hecho múltiples propuestas desde principios del siglo XX. Muchas de estas propuestas se presentaron en forma de estudios, mientras que otras se popularizaron en las novelas de ciencia ficción. El primer ejemplo conocido fue el ensayo de 1918 "The Ultimate Migration" del pionero de cohetes Robert H. Goddard (para quien se nombra el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA).
La tripulación pasaría el viaje de siglos de duración en animación suspendida, con el piloto siendo despertado a intervalos para hacer correcciones de curso y mantenimiento. Como él escribió:
“El piloto debe ser despertado, o animado, a intervalos, quizás de 10,000 años para un pasaje a las estrellas más cercanas, y 1,000,000 años para grandes distancias, o para otros sistemas estelares. Para lograr esto, debe usarse un reloj operado por un cambio de peso (en lugar de por cargas eléctricas, que producen efectos demasiado rápidos) de una sustancia de radiación ... Este despertar, por supuesto, sería necesario para dirigir el aparato, si se desvió de su curso ".
También imaginó que la energía atómica podría usarse como fuente de energía; pero en su defecto, una combinación de hidrógeno y oxígeno, así como energía solar, sería suficiente. Basado en sus cálculos, Goddard estimó que estos serían suficientes para hacer que el barco alcance velocidades de 4.8 a 16 km / s (3 a 10 mi / s), lo que equivale a 17,280 km / ha 57,600 km / h (10,737 a 36,000 mph) o 0.000016% a 0.00005% la velocidad de la luz.
Konstantin E. Tsiolkovsky, el "padre de la teoría astronáutica", también abordó la idea de una nave espacial multigeneracional en su ensayo "El futuro de la tierra y la humanidad" (1928). Tsiolkovsky describió una colonia espacial (un "Arca de Noé") que sería autosuficiente y donde las tripulaciones se mantenían en estado de vigilia hasta que llegaron a su destino miles de años después.
Otra descripción temprana de un barco de generación se encuentra en el ensayo de 1929 "El mundo, la carne y el diablo" de J. D. Bernal (inventor de la "Esfera de Bernal"). En este influyente ensayo, Bernal escribió sobre la evolución humana y su futuro en el espacio, que incluía embarcaciones que hoy describiríamos como "naves de generación".
En 1946, el matemático polaco-estadounidense Stanislaw Ulam propuso una nueva idea conocida como Nuclear Pulse Propulsion (NPP). Como uno de los contribuyentes al Proyecto Manhattan, Ulam imaginó cómo los dispositivos nucleares serían reutilizados en aras de la exploración espacial. En 1955, la NASA lanzó el Proyecto Orión con el propósito de investigar NNP como un medio para realizar viajes al espacio profundo.
Este proyecto (que se ejecutó oficialmente de 1958 a 1963) fue dirigido por Ted Taylor en General Atomics y el físico Freeman Dyson del Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, Nueva Jersey. Fue abandonado después de que el Tratado de Prohibición de Pruebas Limitadas (firmado en 1963) estableciera una prohibición permanente de las pruebas nucleares en la órbita de la Tierra.
En 1964, el Dr. Robert Enzmann propuso el concepto más detallado para una nave de generación hasta la fecha, a partir de entonces conocida como "Enzmann Starship". Su propuesta requería una nave que usara combustible de deuterio para generar reacciones de fusión para lograr un pequeño porcentaje de la velocidad de la luz. La nave mediría 600 metros (2000 pies) de longitud y acomodaría una tripulación inicial de 200 (con espacio para expansión).
Durante la década de 1970, la Sociedad Interplanetaria Británica realizó un estudio de viabilidad para viajes interestelares conocido como Proyecto Daedalus. Este estudio solicitó la creación de una nave espacial de fusión de dos etapas que podría hacer el viaje a la Estrella de Barnard (5.9 años luz de la Tierra) en una sola vida. Si bien este concepto era para una nave espacial sin tripulación, la investigación informaría ideas futuras para misiones tripuladas.
Por ejemplo, la organización internacional Icarus Interstellar ha intentado revitalizar el concepto en forma de Proyecto Icarus. Fundada en 2009, los científicos voluntarios de Icarus (muchos de los cuales han trabajado para la NASA y la ESA) esperan hacer realidad la propulsión por fusión y otros métodos avanzados de propulsión en el siglo XXI.
También se han realizado estudios que han considerado la antimateria como un medio de propulsión. Este método implicaría colisionar átomos de hidrógeno y antihidrógeno en una cámara de reacción, que ofrece los beneficios de una increíble densidad de energía y baja masa. Por esta razón, De la NASA El Instituto de Conceptos Avanzados (NIAC) está investigando la tecnología como un posible medio para misiones de larga duración.
Entre 2017 y 2019, el Dr. Frederic Marin del Observatorio Astronómico de Estrasburgo realizó una serie de estudios muy detallados sobre los parámetros necesarios para un barco de generación, incluido el tamaño mínimo de la tripulación, la diversidad genética y el tamaño del barco. En todos los casos, él y sus colegas confiaron en un nuevo tipo de software numérico (llamado PATRIMONIO) que ellos mismos crearon.
Para los primeros dos estudios, el Dr. Marin y sus colegas realizaron simulaciones que mostraron que un equipo mínimo de 98 (máximo 500) se uniría con un banco criogénico de esperma, óvulos y embriones para garantizar la supervivencia (pero evitando el hacinamiento). ), así como la diversidad genética y la buena salud a la llegada.
En el tercer estudio, el Dr. Marin y otro equipo de investigadores determinaron que una nave de generación necesitaría medir 320 metros (1050 pies) de longitud, 224 metros (735 pies) de radio y contener al menos 450 m² (~ 4.850 pies²) ) de tierra artificial por el bien de la agricultura. Esta tierra también aseguraría que el agua y el aire del barco sean reciclados como parte de un microclima.
Ventajas
La principal ventaja de un barco de generación es el hecho de que puede construirse utilizando tecnología probada y no tendrá que esperar avances considerables en la tecnología. Además, el objetivo central del concepto es renunciar al problema de la velocidad y la masa propulsora para garantizar que una tripulación de seres humanos eventualmente pueda colonizar otro sistema estelar.
Como exploramos en un artículo anterior, una nave de generación también cumpliría dos objetivos principales de exploración espacial, que son mantener una colonia humana en el espacio y permitir viajar a un exoplaneta potencialmente habitable. Además de eso, una tripulación que asciende a cientos o miles multiplicaría las posibilidades de colonizar con éxito otro planeta.
Por último, pero no menos importante, el espacioso entorno de una nave de generación permitiría seguir múltiples métodos. Por ejemplo, parte de la tripulación podría mantenerse en condiciones de vigilia durante la duración del viaje, mientras que otra parte podría mantenerse en suspensión criogénica. Las personas también podrían ser revividas y regresar a la suspensión por turnos, minimizando así los efectos psicológicos del viaje de larga duración.
Desafortunadamente, ahí es donde terminan las ventajas y comienzan los problemas / desafíos.
Desventajas
La desventaja más obvia de una nave de generación es el enorme costo de construir y mantener naves espaciales tan grandes, lo que sería prohibitivo. También existe el peligro de enviar tripulaciones humanas al espacio profundo durante períodos de tiempo tan largos. En un viaje que tomaría siglos o milenios, existe la clara posibilidad de que la tripulación sucumbiera a sentimientos de aislamiento y aburrimiento y se enfrenten entre sí.
Luego están los problemas fisiológicos que podría implicar un viaje multigeneracional a través del espacio. Es bien sabido que el ambiente de radiación en el espacio profundo es significativamente diferente al ambiente en la Tierra o en órbita terrestre baja (LEO). Incluso con protección contra la radiación, la exposición a largo plazo a los rayos cósmicos podría tener un grave impacto en la salud de la tripulación.
Si bien la suspensión criogénica podría ayudar a mitigar algunos de estos problemas, aún no se conocen los efectos a largo plazo de la criogenia en la fisiología humana. Esto significa que se necesitarían pruebas exhaustivas antes de que tal misión pudiera intentarse. Esto solo se suma a las consideraciones morales y éticas generales que conlleva este concepto.
Por último, existe la posibilidad de que el progreso tecnológico posterior conduzca al desarrollo de naves estelares más rápidas y avanzadas mientras tanto. Estas naves, que partieron de la Tierra mucho después, podrían adelantar a la nave de la generación antes de que llegara a su destino, haciendo que todo el viaje no tenga sentido.
Conclusiones
Dado el enorme costo de construir un barco de generación, los riesgos de hacer un viaje tan largo, la cantidad de incógnitas involucradas y la posibilidad de que el avance de la tecnología no tenga sentido, uno tiene que hacer la pregunta: ¿vale la pena? ¿eso? Desafortunadamente, como tantas preguntas relacionadas con viajes espaciales multigeneracionales, no hay una respuesta clara.
Al final, si los recursos están disponibles y la voluntad para hacerlo está allí, los seres humanos muy bien pueden intentar tal misión eventualmente. No habrá garantía de éxito e, incluso si la tripulación llega con éxito a otro sistema estelar y coloniza un planeta distante, pasarán milenios antes de que alguien en la Tierra escuche a sus descendientes.
Dadas las circunstancias, parecería más sensato esperar nuevos avances tecnológicos e intentar interestelar más tarde. Sin embargo, no todos pueden no estar tan dispuestos a esperar, y la historia tiende a recordar a aquellos que desafían las probabilidades y se arriesgan. Y como nos han mostrado empresas como Mars One, ¡no hay escasez de personas dispuestas a arriesgar sus vidas por colonizar un mundo lejano!
Hemos escrito muchos artículos sobre el tema de Generation Ships aquí en Space Magazine. ¿Cuál es el número mínimo de personas que debe enviar en un barco generacional a Proxima Centauri? ¿Qué tan grande debe ser una nave de generación para mantener viva una tripulación de 500 personas para el viaje a otra estrella ?, la forma más eficiente de explorar toda la Vía Láctea, estrella por estrella, y los pros y los contras de varios métodos de viaje interestelar .
Fuentes:
- Wikipedia - Barco de generación
- Wikipedia - Arca interestelar
- Caminos extraños - Arca interestelar
- SFF - Temas: Barcos de generación
- Mashable: el sueño interestelar se está muriendo
- Centauri Dreams - Worldships: una entrevista con Greg Matloff
- Ícaro interestelar - Proyecto Hyperion: la nave espacial asteroide hueca - Difusión de una idea
- PATRIMONIO: un código de Monte Carlo para evaluar la viabilidad de los viajes interestelares utilizando un equipo multigeneracional, Marin, Frederic. JBIS, vol. 70, no. 5-6, 2017
- Calculando la tripulación mínima para un viaje espacial multigeneracional hacia Proxima Centauri b, Marin, F., Beluffi, C. 71, no. 2 de 2018
- Limitaciones numéricas sobre el tamaño de las naves de generación a partir del gasto total de energía a bordo, la producción anual de alimentos y las técnicas de cultivo espacial, Marin (et al.). 10 de 2018
