Вселенная невероятно огромна и из-за тех ограничений, что накладывает Специальная теория относительности, путешествие к самым близким звездам может занять тысячелетия.
Например, путешествие к ближайшей звездной системе Альфа Центавра, удаленной примерно на 4,4 световых года от Земли, при нынешнем уровне технологий займет от 19 000 до 81 000 лет.
По этой причине многие теоретики говорят о том, что для путешествия к другим звездам, человечеству нужно полагаться на космические корабли, рассчитанные на целые поколения. Естественно, что реализация подобного проекта крайне сложна по многим параметрам, но для начала было бы неплохо определиться с тем, насколько большим должен быть такой корабль.
Поиском ответа на вопрос занялись Фредерик Марин из Астрономической обсерватории Страсбурга, Камилла Белуффи из научного стартапа Casc4de, Рис Тейлор из Астрономического института Чешской академии наук и Лоик Грау из компании Morphosense, занимающейся структурным проектированием.
К работе был подключен искусственный интеллект (ИИ), который должен был просчитать все возможные сценарии развития событий для экипажа при путешествии к другой звездной системе.
Фредерик Марин для этого разработал алгоритм «НАСЛЕДИЕ» (HERITAGE), который работал как «стохастический код Монте-Карло» и позволял учитывать тысячи различных вариантов, допускать любые события, анализировать вероятность рождения потомства, жизненный цикл и в конце концов возраст смерти.
Алгоритм HERITAGE весьма быстро принес первые плоды, и ученые установили, что для путешествия в другую звездную систему потребуется минимум 98 человек. Это гарантирует отсутствие генетических нарушений при вступлении в брак.
Как же накормить команду?
Сушеные и консервированные продукты не станут приемлемым вариантом. Со временем они будут портиться и разлагаться, так как впереди тысячи лет полета. Выходит, что экипажу придется самостоятельно выращивать пищу.
Возникает вопрос: сколько нужно места, чтобы организовать фермы и прокормить команду?
«Чем тяжелее космический корабль, тем сложнее и дороже будет его двигательная установка. Размер будет ограничивать многие параметры. Если рассуждать о производстве в пределах судна, то нужно рассуждать о площади, которая для этого потребуется. Нужно брать во внимание тот факт, что колонистов изначально 98, но со временем их будет становиться больше… этот параметр нужно учитывать даже если на популяцию будут наложены жесткие ограничения», — рассуждал Фредерик Марин.
Так появилась обновленная версия алгоритма HERITAGE
Обновленный софт учитывал такие биологически параметры, как возраст, рост, вес, вероятность бесплодия, беременность, угрозы выкидышей и смертельные травмы.
Кроме этого, ученые взяли во внимание потребности экипажа в калориях, чтобы рассчитать объем пищи, производимой в год.
«Используя формулу Харриса-Бенедикта для оценки уровня метаболизма человека, мы определили сколько килокалорий необходимо съедать в день, чтобы поддерживать идеальную массу тела. Алгоритм помог рассчитать огромное количество вариантов для высоких и низких, для полных и худых людей», — добавил Марин.
Было допущено, что к концу полета колония достигнет размера в 500 человек (при соблюдении ограничений на размер популяции), а значит им хватило бы 0,45 квадратных километра искусственной почвы для выращивания всей необходимой пищи.
«Площадь для фермы мы определили, но для создания искусственной гравитации нужно учитывать еще и тот параметр, что минимальный радиус корабля должен составлять 224 метра, а длина от 320 метров. Еще людям нужны жилые помещения, диспетчерские пункты, центры электрообеспечения, где-то надо разместить двигатели и прочее, а значит размер нужно умножить минимум вдвое», — вел расчеты Марин.
Итак, осуществив все эти сложные процедуры, ученые осознали, что корабль, созданный для путешествия в другую звездную систему, при длине в 640 метров все еще меньше, чем самое высокое здание в мире — Бурдж-Халифа (828 метров).
Например, длина МКС — 51 метр, ширина вместе с фермами — 109 метров, а высота — 20 метров. Корабль, рассчитанный для целых поколений, будет минимум 640 метров в длину, с фермами в ширину более 950 метров, а высота будет достигать 448 метров.
«Это исследование для многих покажется баловством или забавной, но на самом деле оно очень важно. Мы убедились, что для путешествия к другим мирам нам нужно построить объект в космосе, который в длину будет меньше, чем самое больше здание на Земле. У нас есть опыт в создании огромных объектов, а значит идеи о полете к звездам не просто фантазия. Думаем, что в будущем мы еще узнаем сколько нужно ресурсов, чтобы осуществить подобное», — заключили авторы работы.
