Do zvezd samo v sanjah
Kolonizacija vesolja: Vznemirljiva ideja brez pravih temeljev?
Odpri galerijo
Do zvezd? Še do Soncu najbližje bi težko prišli. Naša vesoljska ladja bi že za pospeševanje potrebovala toliko energije, kot je na Zemlji porabimo v desetletjih ali stoletjih. FOTO: Shutterstock
Mediji imajo veliko veselja z napovedovanjem, da bomo Zemljani kmalu poselili telesa v Osončju, drznejši govorijo o medzvezdnih potovanjih. S takimi razmišljanji nekaj najbogatejših uspešno preusmerja pozornost množic od vprašanj družbene pravičnosti, saj se predstavljajo kot vizionarji, pri katerih se marsikaj prezre. Pa se bo človeštvo res kmalu preselilo na Luno ali Mars, morda na planete okoli drugih zvezd?
Začnimo drzno: radi bi potovali do zvezd. Taka želja je vznemirljiva. Z opazovanji z zelo natančnim spektrografom Harps na Evropskem južnem observatoriju v Čilu in z Nasino misijo Kepler so ugotovili, da je ob približno vsaki tretji zvezdi v naši Galaksiji vsaj en planet Zemljine velikosti. Pregledi neba, v katerih sodelujemo, prvič omogočajo podrobno proučevanje lastnosti teh zvezd. Celo če se omejimo na našo Galaksijo, obstaja torej nepredstavljivo veliko število planetov, podobnih našemu. Seveda ne vemo, ali je tam življenje, saj ga je na daljavo težko odkriti. Morda nam bo to uspelo po letu 2024, ko bo v Čilu začel delovati ogromni evropski teleskop ELT. Bi se po odkritju Zemljani lahko napovedali na obisk? Napovedali že, saj bi tja z enim od radijskih teleskopov lahko poslali sporočilo, a na zmenku nas nato ne bi bilo.
Vzrok je preprost: nimamo dovolj energije. Predstavljajmo si, da gremo le do Soncu najbližje zvezde, Proksime Kentavra, ki je oddaljena 4,2 leta potovanja svetlobe. Odprave, ki bi trajale več deset tisoč let, nas ne zanimajo. Smiselno bi bilo biti nazaj v 80 letih, torej znotraj dolžine človeškega življenja. Za to bi morali potovati z desetino svetlobne hitrosti, to je s 30.000 kilometri na sekundo. Ker smo optimisti, se ne bomo spraševali, kako bi dosegli tisočkratno hitrost sedanjih potovanj.
Poglejmo pa, koliko energije potrebujemo za to, celo če je izkoristek našega pogona stoodstoten. Srednješolska fizika pove, da za pospešitev vsake tone na desetino hitrosti svetlobe potrebujemo kinetično energijo 4,5 1017 J. Toliko energije človeštvo v obliki fosilnih goriv ter (v manjši meri) obnovljivih virov in jedrske energije porabi v desetih urah. Naša ladja bi morala biti masivna, saj bomo v njej živeli osemdeset let. Pa ob Proksimi je treba zavreti in ciklus se ob vrnitvi ponovi. Za primerjavo je raketa, s katero so astronavti obiskali Luno, ob izstrelitvi tehtala 3000 ton. Torej bi naša ladja za pospeševanje potrebovala toliko energije, kot je na Zemlji porabimo v desetletjih ali stoletjih. K drugim zvezdam torej ne bomo šli, razen če Sonce oblečemo v »srajco« za pridobivanje energije – kar pa je še v domeni znanstvene fantastike.
Lažje od ljudi bi bilo poslati robotsko plovilo. Tudi v tem primeru ostane problem vrnitev. Z razdalje štirih let potovanja svetlobe so namreč problemi s komunikacijo. Iz lastnih izkušenj vem, da je kljub najsodobnejši tehnologiji radijska komunikacija s pet sekund potovanja svetlobe oddaljenega satelita Gaia počasnejša od domačega spleta, naša sonda ob Proksimi pa bi bila 25-milijonkrat dlje.
Kaj pa kolonizacija našega Osončja? Po grobih ocenah bi pot človeka na Mars stala vsaj deset milijard evrov na astronavta. To so visoke številke, ki pa so v dosegu svetovnih velesil, če za to obstaja politični interes. Najdražje je spraviti potrebno količino goriva v tirnico okoli Zemlje in tu so možni prihranki omejeni. Seveda je poslovnež, ki prodaja zanimive avtomobile, pred kratkim obetal, da bo pot do Marsa v nekaj letih stala le še 100.000 dolarjev na astronavta. Pocenitev z 10 milijard na 100.000 je tolikšna, kot če bi vam kdo omenil, da ne kupujte stanovanja, ker vam ga bo on zgradil namesto za 100.000 za en sam evro. Bi mu verjeli?
V vesolje je sicer mogoče spravljati ljudi tudi ceneje. Odločilno je vprašanje varnosti. Če so astronavti nacionalni junaki, je treba zelo paziti, da ne gre kaj narobe. Če pa bi jih imeli za (potrošni) »material«, podobno kot se o vojakih včasih izražajo generali, bi šlo ceneje. Seveda pa bi uspelo, torej bi preživela, le redkokatera izstreljena ekipa. Osebno tako gladiatorstvo zavračam.
Pomembno je vprašanje, zakaj bi želeli kolonizirati druga telesa našega Osončja, saj ima le naša Zemlja za nas primerno atmosfero in temperaturo. Venerino površje je zaradi podivjanega efekta tople grede tako vroče, da bi se tam talil svinec. Na Marsu je težava, ker je izpostavljen Sončevemu vetru visokoenergijskih delcev. Ob tem je precej hladno ob stošestdesetini atmosferskega tlaka na Zemlji. Kot bi iz hladilnice izčrpali ves zrak, nato pa noter spustili malo ogljikovega dioksida. Če imate smolo, viharni vetrovi nosijo zrna peska, kot se je na Marsu dogajalo letos tri mesece. Na naši Luni sicer ni težav z vremenom, so pa s temperaturo. Ker proti Zemlji gleda vedno z isto stranjo, dvema tednoma dneva sledita dva tedna noči. In v dveh tednih po 24 ur dneva se skale na njenem površju močno segrejejo. Zemeljske puščave so precej prijaznejše.
Pogosto je govor o izkoriščanju dragocenih rudnin. Redkih zemelj je na Zemlji dovolj in so poceni, največji strošek je njihovo čiščenje. Žal jih tudi na drugih telesih ni mogoče najti v čisti obliki. Vendar ima proizvodnja materialov v pogojih breztežnosti prihodnost. Poleg posebnih, recimo medicinskih namenov, je tu tudi možnost novih načinov pogona. Jadra, ki izkoriščajo tlak Sončeve svetlobe, so, če jih naredimo na Zemlji, za pogon predebela in zato pretežka. Tanjša folija namreč ne bi preživela izjemnega tresenja ob izstrelitvi. Če pa bi jadro naredili v breztežnosti, vam naši študenti znajo izračunati, da bi z njim po Osončju potovali nekajkrat hitreje kot zdaj. Zanimivo, ne pa dovolj za obisk drugih zvezd.
V zadnjih letih se v raziskovanju Osončja dogaja revolucija. Odkrili so oceane tekoče vode pod površjem lun Evropa in Enkelad, sledi nekdanje ugodne klime na Marsu, metanski dež in jezera na Titanu, vznemirljivo geologijo Plutona, pristali na kometu in asteroidih in prvič iz območja Sončevega vetra prodrli v medzvezdni prostor. Radovednost, ki je del same definicije človeštva, tešimo z vznemirljivimi odkritji robotskih sond brez posadke. Ljudje pa bomo tudi v prihodnje neugoden in drag tovor. Če ne bomo želeli pripovedovalcev ali junakov, seveda. Ali če ne pride do prelomnih odkritij. Končno si pred tristo leti nihče ni predstavljal, da je trzanje žabjih krakov povezano z žarnico ali električnim avtomobilom.
---
Tomaž Zwitter je profesor na Fakulteti za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani
Začnimo drzno: radi bi potovali do zvezd. Taka želja je vznemirljiva. Z opazovanji z zelo natančnim spektrografom Harps na Evropskem južnem observatoriju v Čilu in z Nasino misijo Kepler so ugotovili, da je ob približno vsaki tretji zvezdi v naši Galaksiji vsaj en planet Zemljine velikosti. Pregledi neba, v katerih sodelujemo, prvič omogočajo podrobno proučevanje lastnosti teh zvezd. Celo če se omejimo na našo Galaksijo, obstaja torej nepredstavljivo veliko število planetov, podobnih našemu. Seveda ne vemo, ali je tam življenje, saj ga je na daljavo težko odkriti. Morda nam bo to uspelo po letu 2024, ko bo v Čilu začel delovati ogromni evropski teleskop ELT. Bi se po odkritju Zemljani lahko napovedali na obisk? Napovedali že, saj bi tja z enim od radijskih teleskopov lahko poslali sporočilo, a na zmenku nas nato ne bi bilo.
Do zvezd
Za potovanja do zvezd preprosto nimamo dovolj energije. FOTO: Jody Amiet/AFP
Poglejmo pa, koliko energije potrebujemo za to, celo če je izkoristek našega pogona stoodstoten. Srednješolska fizika pove, da za pospešitev vsake tone na desetino hitrosti svetlobe potrebujemo kinetično energijo 4,5 1017 J. Toliko energije človeštvo v obliki fosilnih goriv ter (v manjši meri) obnovljivih virov in jedrske energije porabi v desetih urah. Naša ladja bi morala biti masivna, saj bomo v njej živeli osemdeset let. Pa ob Proksimi je treba zavreti in ciklus se ob vrnitvi ponovi. Za primerjavo je raketa, s katero so astronavti obiskali Luno, ob izstrelitvi tehtala 3000 ton. Torej bi naša ladja za pospeševanje potrebovala toliko energije, kot je na Zemlji porabimo v desetletjih ali stoletjih. K drugim zvezdam torej ne bomo šli, razen če Sonce oblečemo v »srajco« za pridobivanje energije – kar pa je še v domeni znanstvene fantastike.
Lažje od ljudi bi bilo poslati robotsko plovilo. Tudi v tem primeru ostane problem vrnitev. Z razdalje štirih let potovanja svetlobe so namreč problemi s komunikacijo. Iz lastnih izkušenj vem, da je kljub najsodobnejši tehnologiji radijska komunikacija s pet sekund potovanja svetlobe oddaljenega satelita Gaia počasnejša od domačega spleta, naša sonda ob Proksimi pa bi bila 25-milijonkrat dlje.
Kolonizacija Osončja
Na Marsu je letos kar nekaj mesecev divjal prašni vihar. FOTO: ESA
Kaj pa kolonizacija našega Osončja? Po grobih ocenah bi pot človeka na Mars stala vsaj deset milijard evrov na astronavta. To so visoke številke, ki pa so v dosegu svetovnih velesil, če za to obstaja politični interes. Najdražje je spraviti potrebno količino goriva v tirnico okoli Zemlje in tu so možni prihranki omejeni. Seveda je poslovnež, ki prodaja zanimive avtomobile, pred kratkim obetal, da bo pot do Marsa v nekaj letih stala le še 100.000 dolarjev na astronavta. Pocenitev z 10 milijard na 100.000 je tolikšna, kot če bi vam kdo omenil, da ne kupujte stanovanja, ker vam ga bo on zgradil namesto za 100.000 za en sam evro. Bi mu verjeli?
V vesolje je sicer mogoče spravljati ljudi tudi ceneje. Odločilno je vprašanje varnosti. Če so astronavti nacionalni junaki, je treba zelo paziti, da ne gre kaj narobe. Če pa bi jih imeli za (potrošni) »material«, podobno kot se o vojakih včasih izražajo generali, bi šlo ceneje. Seveda pa bi uspelo, torej bi preživela, le redkokatera izstreljena ekipa. Osebno tako gladiatorstvo zavračam.
Zakaj na pot?
Pomembno je vprašanje, zakaj bi želeli kolonizirati druga telesa našega Osončja, saj ima le naša Zemlja za nas primerno atmosfero in temperaturo. Venerino površje je zaradi podivjanega efekta tople grede tako vroče, da bi se tam talil svinec. Na Marsu je težava, ker je izpostavljen Sončevemu vetru visokoenergijskih delcev. Ob tem je precej hladno ob stošestdesetini atmosferskega tlaka na Zemlji. Kot bi iz hladilnice izčrpali ves zrak, nato pa noter spustili malo ogljikovega dioksida. Če imate smolo, viharni vetrovi nosijo zrna peska, kot se je na Marsu dogajalo letos tri mesece. Na naši Luni sicer ni težav z vremenom, so pa s temperaturo. Ker proti Zemlji gleda vedno z isto stranjo, dvema tednoma dneva sledita dva tedna noči. In v dveh tednih po 24 ur dneva se skale na njenem površju močno segrejejo. Zemeljske puščave so precej prijaznejše.
»Radovednost, ki je del same definicije človeštva, tešimo z vznemirljivimi odkritji robotskih sond brez posadke. Ljudje pa bomo tudi v prihodnje neugoden in drag tovor. Če ne bomo želeli pripovedovalcev ali junakov, seveda.« FOTO: Spacex
Pogosto je govor o izkoriščanju dragocenih rudnin. Redkih zemelj je na Zemlji dovolj in so poceni, največji strošek je njihovo čiščenje. Žal jih tudi na drugih telesih ni mogoče najti v čisti obliki. Vendar ima proizvodnja materialov v pogojih breztežnosti prihodnost. Poleg posebnih, recimo medicinskih namenov, je tu tudi možnost novih načinov pogona. Jadra, ki izkoriščajo tlak Sončeve svetlobe, so, če jih naredimo na Zemlji, za pogon predebela in zato pretežka. Tanjša folija namreč ne bi preživela izjemnega tresenja ob izstrelitvi. Če pa bi jadro naredili v breztežnosti, vam naši študenti znajo izračunati, da bi z njim po Osončju potovali nekajkrat hitreje kot zdaj. Zanimivo, ne pa dovolj za obisk drugih zvezd.
V zadnjih letih se v raziskovanju Osončja dogaja revolucija. Odkrili so oceane tekoče vode pod površjem lun Evropa in Enkelad, sledi nekdanje ugodne klime na Marsu, metanski dež in jezera na Titanu, vznemirljivo geologijo Plutona, pristali na kometu in asteroidih in prvič iz območja Sončevega vetra prodrli v medzvezdni prostor. Radovednost, ki je del same definicije človeštva, tešimo z vznemirljivimi odkritji robotskih sond brez posadke. Ljudje pa bomo tudi v prihodnje neugoden in drag tovor. Če ne bomo želeli pripovedovalcev ali junakov, seveda. Ali če ne pride do prelomnih odkritij. Končno si pred tristo leti nihče ni predstavljal, da je trzanje žabjih krakov povezano z žarnico ali električnim avtomobilom.
---
Tomaž Zwitter je profesor na Fakulteti za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani
