După o călătorie de aproape 6 luni, roverul Perseverance a ajuns pe planeta Marte la data de 18 februarie 2021. Misiunea roboțelului este de a căuta eventuale dovezi că pe această planetă aspră și prăfoasă a existat, vreodată, viață microbiană. Aceasta este numai cea mai recentă misiune de explorare a Planetei Roșii, menită să „bătătorească drumul” pentru prima misiune umană pe Marte, pe care NASA și-a propus să o transforme în realitate cândva în anii 2030.
Chiar dacă, până acum, omul nu a ajuns fizic mai departe de Lună, în ultimele decenii am fost martori la o adevărată inflație de filme și seriale science fiction, care au imaginat o mulțime de călătorii în spațiul cosmic, de la „scurte plimbări” prin Sistemul Solar, până la misiuni spre alte stele din Calea Lactee sau chiar traversări de galaxii.
Vom ajunge vreodată să călătorim până la planete care orbitează în jurul altor stele? Cu alte cuvinte, va fi vreodată posibilă călătoria interstelară (în interiorul galaxiei noastre măcar)? Vom putea călători ca în Star Trek, cu o navă cu peste 1.000 de pasageri care se deplasează prin Univers cu viteze uriașe sau explorările noastre vor lua forme mult mai modeste și mai minimaliste, de genul unei sonde cu 3 astronauți la bord care ajunge la cea mai apropiată stea de Pământ după câteva decenii?
Nimeni nu poate ști cu certitudine ce se va întâmpla, însă putem încerca să dăm câteva răspunsuri. GreatNews a discutat cu astrofizicianul Octavian Micu de la Institutul de Științe Spațiale, cu Cristian Român de la „Știință și Tehnică”, jurnalist specializat în popularizarea științifică, și cu Adrian Șonka, astronom la Observatorul Astronomic „Amiral Vasile Urseanu” din București și cercetător științific la Institutul Astronomic al Academiei Române.
Dacă vom ajunge să călătorim până la stele înseamnă că vom fi reușit să rezolvăm o mulțime de probleme. Cea mai mare dintre ele – distanța.
Proxima Centauri, o pitică roșie ce are doar o optime din masa Soarelui, se află la 4,2 ani-lumină de noi. Este cea mai apropiată stea de Soare. Interesant este că ea are două planete ce orbitează în jurul ei: Proxima Centauri c și Proxima Centauri b – aceasta din urmă are aproximativ dimensiunea Pământului și se află în zona locuibilă din jurul stelei, deci la o distanță care ar putea permite existența vieții. Prin urmare, o călătorie până la această planetă ar putea suscita, teoretic, interesul oamenilor de știință.
Însă lucrurile nu sunt deloc simple când vine vorba de punerea în practică. Anul-lumină este o unitate de măsurare a distanțelor astronomice. Este definit ca distanța pe care o parcurge lumina în vid într-un an (365 de zile) și este egal cu 9,46 trilioane de kilometri (9,46×10¹² km) sau 9.460 de miliarde de kilometri (un trilion este egal cu 1.000 de miliarde). Un an-lumină este, așadar, o lungă înșiruire de zerouri. Pentru a ajunge la cea mai apropiată stea de Sistemul nostru Solar – Proxima Centauri – ar trebui să parcurgem o distanță de 4 ori mai mare.
După cum spune Adrian Șonka, astronom care este mai degrabă pesimist cu privire la viitorul explorării altor sisteme solare, „oamenii nu-și imaginează cât de îndepărtate sunt stelele”: „De exemplu până la Soare faci 8 minute cu viteza luminii, și de la Pământ până la Soare ai putea pune 11.700 de planete Pământ. Până la cea mai apropiată stea sunt 4 ani-lumină, rotunjit. De câte ori încap 8 minute în 4 ani (adică 8 minute-lumină în 4 ani-lumină – n.r.)? Putem să calculăm. Înmulțit cu 11.700 și vezi câte planete Pământ trebuie să pui până la cea mai apropiată stea. Și o distanță din asta nu se poate străbate în mod normal.”
„Eu nu sunt așa optimist precum alții. E foarte bine că sunt optimiști, dar distanțele sunt enorme. Când zici 4 ani-lumină zici „Aaaa, 4 ani, ce înseamnă 4 ani… cât am fost eu la gimnaziu, la liceu, ce repede a trecut liceul”. Dar aia e o distanță. Și un an-lumină rotunjit înseamnă 10.000 de miliarde de kilometri. 4 ani înseamnă 40.000 de miliarde de kilometri”, continuă el.
Cel puțin cu tehnologiile existente în prezent nu am ajuns foarte departe. Sonda Voyager 1, lansată de NASA în 1977 pentru a studia planetele gazoase (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun), precum și regiunile mai îndepărtate de Soare (ca de exemplu centura Kuiper, de dincolo de planeta Neptun, alcătuită din mici corpuri cerești), a părăsit Sistemul Solar în 2012 și se află în prezent la circa 23 de miliarde de kilometri de Pământ. Este obiectul făcut de om ajuns cel mai departe de Pământ.
Dacă vom compara această distanță cu cei 4 x 9.460 de miliarde de kilometri pe care i-ar avea de parcurs până la cea mai apropiată stea (deși nu aceasta este misiunea lui Voyager 1), am ajunge la concluzia că Voyager 1 a străbătut doar 0,06% din distanță în 43 de ani.
„Deci este la 0,002 ani-lumină de Pământ, dacă convertim în ani-lumină. Asta este distanța pe care a străbătut-o. Deci nouă, cu tehnologia de astăzi, ne ia 4 decenii să facem 0,002 ani-lumină”, explică astrofizicianul Octavian Micu.
„Până la cea mai apropiată stea, cu o viteză de 50.000 de km/oră faci mulți ani. Înseamnă mii de ani…ce facem? Cum să trăim mii de ani într-un container?”, se întreabă Șonka.
Și așa ajungem la cea de-a doua mare problemă a călătoriilor interstelare: viteza navei. Voyager 1 se deplasează în prezent cu 61.000 de km/oră (adică 3,6 unități astronomice / an, o unitate astronomică fiind egală cu distanța de la Pământ la Soare, adică 150.000.000 de kilometri).
Deoarece Proxima Centauri se află la 268.000 de unități astronomice de noi, sonda Voyager 1 ar ajunge la ea, dacă s-ar deplasa cu viteza actuală, în 75.000 de ani.
Opriți-vă puțin din citit și gândiți-vă ce făceam noi, oamenii, în urmă cu 75.000 de ani? Nu doar că nu exista civilizație urbană, iar scrisul nu fusese inventat. Nici măcar nu descoperiserăm agricultura. Oamenii erau vânători-culegători și foloseau unelte din piatră și lemn.
Chiar dacă am lua în calcul cel mai rapid obiect făcut de om, sonda solară Parker, lansată în 2018, și care a atins până acum o viteză maximă de 466.000 de km/oră, adică 4 miliarde de km / an (sau 27 de unități astronomice pe an, având deci o viteză de 7,5 ori mai mare decât Voyager 1), ea ar ajunge la Proxima Centauri în 10.000 de ani.
Se pune așadar întrebarea: care ar fi rațiunea de a trimite o navă până la cea mai apropiată stea dacă i-ar lua atât de mult timp să ajungă acolo? E clar că avem nevoie de o viteză mai mare.
Cea mai mare viteză din Univers este viteza luminii în vid, egală cu aproximativ 300.000 km/secundă. Parker a atins o viteză maximă de 129 de km/s, deci abia 0,04% din viteza luminii.
Pentru ca un drum până la Proxima Centauri să dureze doar câte sute sau zeci de ani e nevoie să reușim să ne deplasăm cu un procent mult mai mare din viteza luminii.
Dacă, teoretic, am reuși să mergem cu 10% din viteza luminii, adică 30.000 km/s, atunci o navă ar ajunge la Proxima Centauri în 42 de ani. Însă cum atingem 10% din viteza luminii? Am putea reuși? Micu este de părere că nu și este sceptic cu privire la explorarea planetelor din afara Sistemului nostru Solar.
Deși este mult mai încrezător în capacitatea umanității de a stăpâni zborul interstelar, jurnalistul de știință Cristian Român subliniază că, cel puțin deocamdată, tehnologia de care dispunem nu prea ne încurajează să credem că vom ajunge la stele într-un viitor apropiat: „Adevărul e că, optimist vorbind, se poate spune că nicio lege a fizicii nu interzice călătoriile interstelare. Deci fizica ne permite să călătorim de la sistem planetar la sistem planetar și să colonizăm galaxia. Eu, de fapt, tot timpul spun că viitorul omului ăsta va fi, să ia în stăpânire galaxia și apoi o bună parte din Univers. Din păcate, deși legile fizicii nu ne interzic călătoriile interstelare, ele ne sunt interzise de tehnologiile de care dispunem. Tehnologiile prezentului nu permit călătorii interstelare cu echipaj uman.
Dacă folosim rachetele obișnuite sau tehnologiile pe care le știm acum, ca să accelerăm până la o sutime din viteza luminii, deci 1% din viteza luminii, un vehicul de o tonă, am consuma tot atâta energie cam cât produce planeta într-un an de zile. Imaginați-vă ce cantitate de combustibil trebuie să avem la bord astfel încât să producem energia asta. Lucrurile sunt extrem de complicate.”
Rachetele de acum, care folosesc combustibili solizi sau lichizi, nu ne pot ajuta să atingem 10% din viteza luminii. Ar fi nevoie de o cantitate enormă de combustibil la bordul navei (nava ar trebui să accelereze încontinuu până ar atinge 10% din viteza luminii), ceea ce ar mări considerabil dimensiunile navei. Și cu cât nava ar fi mai mare, cu atât ar fi nevoie de mai mult combustibil pentru a o mișca. Ajungem într-un cerc vicios. Soluția stă în motoare mai eficiente, care să ofere mai multă energie și propulsie.
Printre soluțiile – mai mult sau mai puțin teoretice – propuse până acum se numără motoarele pe bază de fisiune nucleară, cele pe bază de fuziune nucleară (dacă vom reuși să o controlăm), motoarele care funcționează prin ciocnirea materiei cu antimateria, motoarele care să folosească acceleratoare de particule pe care le-ar putea accelera până aproape de viteza luminii, velele solare sau magnetice puse în mișcare de lasere uriașe de pe Pământ sau motoare care ar curba spațiu-timpul (da, deja ajungem în Star Trek).
„Da, ar fi mai eficiente decât ce avem acum, pentru că ai obține o energie cinetică foarte mare a particulelor pe care le împingi în spate și atunci să obții viteze mai mari”, spune Micu despre niște motoare ipotetice pe bază de fuziune nucleară.
„Putem asista la [apariția unor -n.r.] motoare nucleare”, crede și Român. „Deocamdată avem problema că încă nu știm să controlăm prea bine fuziunea nucleară. Au fost concepte de proiecte în care nava era propulsată prin un șir neîntrerupt de explozii termonucleare, explozii de fuziune. Tipul acesta de tehnologii pe care le putem imagina se lovesc de problema pe care am spus-o mai devreme. Numai pentru un vehicul de o tonă, pentru a atinge 1% din viteza luminii, avem nevoie de o cantitate de energie echivalentă de energia produsă pe Pământ într-un an.”
Deși posibil teoretic, motorul care ar ciocni materie și antimaterie ar avea și el dezavantajele sale.
O particulă de materie și antiparticula sa (un proton și un antiproton, de pildă), au aceeași masă, dar sarcini electrice opuse. Antiparticulele se produc prin procese naturale, ca de exemplu prin coliziunea particulelor ce alcătuiesc radiația cosmică sau prin anumite tipuri de dezintegrare radioactivă, dar sunt produse și de om, în acceleratoarele de particule. Totuși, până acum, cantitatea de antiparticule fabricate de om este de doar câteva nanograme.
Coliziunea dintre particule și antiparticulele lor duce la anihilare reciprocă, iar în acest proces se produc fotoni și alte particule.
Român arată cum ar funcționa un alt posibil motor al viitorului, cel care ar ciocni materia cu antimateria: „Practic ai un rezervor de materie, un rezervor de antimaterie, călătoresc pe traiecte diferite și ies în spatele rachetei în focarul unei oglinzi uriașe. Când se întâlnește materia cu antimateria se produce lumină. Ei bine, lumina aia ar putea să propulseze nava spațială. Problema e că, cu tehnologiile actuale de care dispunem, nu putem produce cantități suficient de mari de antimaterie. Nu mă leg de faptul cum izolezi antimateria de materie, cum ar trebuie să arate rezervorul? Putem stoca cantități foarte mici de antimaterie în niște chestii foarte-foarte complicate. Și e nevoie de acceleratorul de la Geneva, care consumă cantități uriașe de energie, pentru a produce cantități infime de antimaterie. Dar e o soluție rațională.”
Astrofizicianul Octavian Micu spune că astfel de motoare ar putea fi mai eficiente decât motoarele termice, spre exemplu, însă nu sunt tocmai ușor de realizat: „Noi ar trebui să producem antimateria”.
„Hai să fac o paralelă. Gazele de seră și încălzirea globală. Noi putem avea câte mașini electrice vrem. Atâta timp cât energia pentru acele mașini este produsă folosind petrol, gaze naturale și cărbuni, n-am făcut nicio mare afacere. Am mutat gazele de seră din oraș acolo unde sunt acele termocentrale. Nu produci dioxidul de carbon pe țeava de eșapament, îl produci pe câmp. De aia trebuie să mergem pe energie regenerabilă sau energie nucleară – fisiune sau fuziune. Ar fi preferabil fuziune când vom ajunge să stăpânim fuziunea nucleară. Dar asta e important să înțeleagă toată lumea, că degeaba ai mașini electrice dacă tu curentul îl produci din petrol și gaze naturale.
La fel și acolo, dacă noi trebuie să producem acea antimaterie în spațiu. Nu o luăm de undeva. Nu găsim antimaterie și zici „Ia, hai s-o bag în rezervor și să mergem mai departe.” Tot tu trebuie să o produci. Deci pur și simplu mută balanța energetică în altă parte. Adică nu arzi direct acel combustibil solid sau lichid ca să împingi particulele în spate și conservarea impulsului să împingă racheta în față, ci îl arzi ca să produci antimaterie. Asta e problema.”
Cât despre velele împinse de radiația solară, Micu spune că ar ajunge la o viteză mare într-un timp extrem de lung: „Funcționează, dar exact cum funcționau bărcile olandezilor care călătoreau pe mări față de cum funcționează un submarin nuclear acum. O să se ducă înainte, dar încet. Cu alea nu poți să-ți imaginezi că vei obține viteze comparabile cu viteza luminii. Chiar și dacă folosești presiuni de radiație mare nu vei ajunge la viteze mari.”
„NASA a avut un program la un moment dat, a durat doar vreo 3 ani: Sisteme de Propulsie Revoluționare se numea, în care s-au analizat mai multe variante de propulsie pentru zboruri interplanetare. Programul a fost abandonat pentru că niciuna dintre soluții nu părea a fi fezabilă. Din păcate cam asta a fost concluzia la un moment dat, că trebuie să mai așteptăm, să învățăm mai multe”, completează Român.
Cum spuneam, dacă am reuși să atingem 10% din viteza luminii am ajunge la Proxima Centauri în 40 de ani. 4 decenii sună mai bine decât 10.000 de ani, dar chiar și o călătorie de 4 decenii implică o serie întreagă de probleme. Ce se întâmplă cu pasagerii: se înhamă la o călătorie numai dus, sunt de acord să își trăiască toată viața în spațiu în cazul în care planeta e complet ostilă vieții? Vor fi adormiți sau activi în timpul călătoriei? Vor trăi în imponderabilitate sau vom reuși să creăm gravitație artificială? Nava va mai avea energie pentru a se întoarce pe Pământ? Și cine vor fi cei care se întorc: urmașii celor care au plecat?
O navă care ar pleca până la, să zicem, Proxima Centauri b, s-ar putea deplasa în două moduri. O soluție este să accelereze încontinuu până la jumătatea distanței, iar apoi să decelereze până ajunge pe planetă. În acest fel scăpăm de problema lipsei de gravitație. Deoarece motoarele navei nu se vor opri, pasagerii nu se vor afla deloc în stare de imponderabilitate. Soluția are un mare dezavantaj: dacă motoarele navei vor funcționa încontinuu, înseamnă că ea va consuma o cantitate uriașă de combustibil. Combustibil care ar trebui să fie la bordul navei și îngreuna-o substanțial, reducându-i viteza pe care o poate atinge.
A doua variantă este ca nava să accelereze doar o parte din drum, până atinge o viteză suficient de mare astfel încât să-și atingă destinația conform obiectivului misiunii, iar apoi motoarele navei să fie oprite. Deoarece în spațiu e vid, deci frecarea e minimă, odată ce nava și-a oprit motoarele ea va continua să se deplaseze cu viteza pe care o avea când și-a oprit motoarele. În acest fel, nava ar consuma mult mai puțin combustibil. Dezavantajul este că din acel moment oamenii s-ar afla în stare de imponderabilitate.
Dacă vorbim de călătorii de zeci de ani, lipsa gravitației are efecte brutale asupra corpului uman. Oasele, mușchii, sistemul cardiovascular – toate sunt afectate de anii petrecuți fără gravitație. Atrofierea musculară, deteriorarea scheletului, pierderea masei osoase (astronauții pierd, în medie, 1% din masa osoasă în fiecare lună pe care o petrec în spațiu), încetinirea sistemului cardiovascular (sângele curge mai încet din cauza absenței gravitației), producerea unui număr mai mic de globule roșii din sânge sunt câteva dintre efectele negative.
După cum arată specialiștii NASA, agenția cercetează în prezent dacă tratamentele pentru osteoporoză aprobate în SUA ar putea fi folosite pentru a elimina riscul astronauților de a dezvolta osteoporoză timpurie.
Omul care a stat cel mai mult în spațiu într-o singură expediție este cosmonautul rus Valeri Polyakov. În anii 1994-1995, el a locuit neîntrerupt pe fosta stație spațială MIR timp de 14 luni (437 de zile și 18 ore).
Dar astfel de exemple sunt excepții. Din cauza riscului uriaș pentru sănătatea umană, astronauții nu petrec de regulă mai mult de 6 luni pe Stația Spațială Internațională într-o singură misiune.
În concluzie, cum oamenii nu pot trăi zeci de ani în absența gravitației, ar trebui să inventăm niște nave care se rotesc, pentru a simula gravitația (precum în filmul „Interstellar”).
Astronomul Adrian Șonka crede că o astfel de navă nu ar fi tocmai simplu de construit: „O navă în care este pe hârtie totul făcut, dar până când nu se face în realitate, până nu se face stație spațială rotitoare, să vedem ce se întâmplă, nu putem să vorbim. Sunt probleme care o să apară și care nu sunt prevăzute pe hârtie, e clar.”
Român spune că, în cazul călătoriilor lungi, o navă care se rotește, folosindu-se de forța centripetă pentru a imita gravitația, este o soluție fezabilă: „Cu siguranță asta va fi, pentru că nu putem trăi în stare de imponderabilitate. În prezent se consideră că limita suportabilă este 6 luni. În misiunile americane, și cred că și în cele rusești, echipajele nu stau pe orbită decât în cazuri excepționale mai mult de 6 luni. Și apar probleme și în cazul ăsta. Din cauza asta existența Stației Spațiale Internaționale a reprezentat o realizare extrem de importantă în pregătirea misiunilor viitoare, a misiunilor de lungă durată, cum sunt cele către Marte, că durează călătoria 6-9 luni”.
Nava rotitoare din filmul „Interstellar”:
Problema duratei lungi de timp în care o navă ar ajunge până la o stea „din apropiere” mai are o implicație, dincolo de sănătatea echipajului. Ce se întâmplă cu oamenii de la bord: îi punem într-o stare vegetativă (hibernare, criogenare etc) sau îi lăsăm în stare activă, ceea ce va duce evident la îmbătrânirea lor? Dacă nu folosim prima variantă, este evident că generația care va pleca nu va fi generația care se va întoarce, deoarece dus-întors durata drumului ar fi de 80 de ani.
În ceea ce privește prima variantă, ea ar avea avantajul că nava ar putea fi mult mai mică și astfel mai rapidă. Dacă oamenii ar fi într-o stare vegetativă, ei nu ar avea nevoie de la fel de multă hrană, apă, oxigen, haine, echipamente. Din păcate însă, deocamdată nu știm cum să criogenăm un om și să îl readucem la viață.
În cel de-al doilea caz, vorbim despre nave unde vor exista mai multe generații – adulți, copii, bătrâni. Ajungem și la dileme etice, cel puțin în ceea ce privește generația care s-ar naște pe navă. Ar fi moral ca niște copii să se nască pe navă, fiind astfel forțați să își ducă întreaga viață într-un spațiu îngust, într-un mediu unde opțiunile lor sunt extrem de limitate? Iar dacă vorbim de stele mai îndepărtate, până la care drumul dus-întors nu ar fi de doar 80 de ani, ci de 200 de ani să zicem, ar însemna că unii dintre membrii echipajului se vor naște și vor muri pe navă. Poate că unii dintre noi am vrea să ne petrecem întreaga viață în spațiu, însă ei nu vor avea de ales. Mai mult, cei care ar ajunge la destinație ar fi descendenții generațiilor anterioare. Ce se întâmplă cu generațiile intermediare – ar avea acești membri ai echipajului vreo satisfacție, dat fiind faptul că întreaga viață ar munci pentru un țel pe care nu ei îl vor atinge?
Octavian Micu este de părere că nu gradul de mulțumire ar fi problema principală, ci asigurarea diversității genetice la bordul navei. În special în cazul zborurilor de sute de ani, diversitatea genetică este extrem de importantă pentru a evita apariția unor probleme de sănătate. Însă în spațiul redus al unei nave, câți pasageri pot fi luați la bord? 100? 1.000? 2.000? Dacă timp de sute de ani această populație s-ar reproduce fără un flux genetic din exterior (lucru imposibil, deoarece suntem în spațiu), riscul apariției unor boli și afecțiuni grave ar fi foarte mare.
„Problema cea mai mare este de câți oameni ai nevoie ca să nu ai probleme cu reproducerea. Sau ai niște embrioni înghețați pe care îi pui la început pe navă și femeile de acolo își asumă că vor naște acei embrioni, ca asta să poată duce la o diversitate genetică suficient de mare. Dar treaba este foarte complicată”, spune astrofizicianul ISS.
Sau, poate, nici nu ar fi nevoie ca femeile să nască acei embrioni. În 2017, cercetătorii de la Spitalul Pediatric din Philadelphia, SUA, au creat uterul artificial. Timp de 4 săptămâni, mai mulți fetuși de miel născuți prematur au fost crescuți într-un sistem extra-uterin care a simulat un uter adevărat. Mieii au fost hrăniți cu ajutorul acestor sisteme extra-uterine și s-au dezvoltat normal.
Pe de altă parte, o populație mare presupune o navă mare, unde să se poată crește plante, poate și animale (din fericire, carnea artificială, adică cea crescută din celule de animale, și care nu provine de la ființe ucise, e deja realitate), unde oamenii să poată face sport pentru a-și păstra sănătatea, unde să existe medici, spital, școală (pentru a asigura educația generațiilor mici). Ar fi un adevărat oraș plutitor în spațiu.
„Eu trebuie să îmi imaginez că oamenii o să vrea să meargă înspre stele și că au cu ce. Că vor avea cu ce. Momentan, din ce cunoaștem noi, nu prea avem cu ce într-un timp cât de cât scurt, adică zeci, sute de ani. Problema e de tehnologie și de motoare, cum ajungi acolo, ce mănânci pe drum. Ce mănânci pe drum dacă îți ia 200 de ani să ajungi acolo? Ce se face pe Stația Spațială acuma: se ia un ghiveci cu orez și se crește orezul. Dar cred că ne trebuie mai mult decât un ghiveci, ce să zic. Adică nu știu câți oameni o să meargă. Trebuie să aibă câmpuri acolo, ogoare, păduri, ca să crească mâncare”, subliniază Șonka.
„Nu putem fizic să ne deplasăm cu o viteză foarte mare, nu știm să trăim foarte mult în spațiul cosmic, în 0 G, sau să facem gravitație artificială. N-am făcut gravitație artificială până acum, să rotim ceva, n-avem așa ceva. Nu știm să ne înghețăm. Fizic nu știm cum să ne deplasăm, nu știm cum să trăim atât de mult, nu știm cum să producem mâncare pe o perioadă lungă de timp. Deci toate chestiile astea sunt împotriva noastră. Momentan oamenii de-abia pot trimite oameni pe orbită”, mai afirmă astronomul.
În filmul „Passengers”, membrii echipajului se află într-o stare vegetativă, pe o navă care se rotește pentru a simula gravitația:
În afară de problema vitezei (care ar fi redusă de o masă atât de mare), apare și problema lansării unei nave atât de mari. Micu spune că o soluție ar fi ca nava să fie lansată din spațiu, nu de pe Pământ, pentru a scăpa de gravitația planetei noastre. Tot ar trebui să înfruntăm gravitația în momentul în care am duce în spațiu componentele navei, dar ele ar fi duse pe rând, așa că nu ar fi nevoie de o energie la fel de mare.
„Sau poți să construiești pe Lună unde gravitația e mai mică”, completează el, în situația fericită în care vom fi colonizat satelitul natural al Pământului.
O altă problemă majoră ar fi comunicarea cu cei de pe Pământ. Toate misiunile de până acum, fie că vorbim de astronauții de pe Stația Spațială Internațională, de misiunile Apollo de pe Lună sau de roverele trimise pe Marte, s-au bucurat de posibilitatea de a transmite și a primi rapid mesaje. Potrivit NASA, un semnal radio călătorește de la Marte la Pământ, de regulă, în 5-20 de minute, în funcție de poziția planetelor.
Dar în cazul unei nave plecate într-o călătorie interstelară lucrurile se complică.
„Până la Proxima Centauri avem 4 ani-lumină distanță. Hai să zicem că prin niște minuni ale tehnicii reușim să facem respectiva navă spațială și ajunge la un sfert din distanță. Ajunge la un an-lumină. Ei ne-ar comunica faptul că au ajuns la un an-lumină când au ajuns acolo. Însă ar mai trece un an până când informația să ajungă la noi, pentru că informația este transmisă prin unde electromagnetice. Undele electromagnetice circulă cu viteza luminii. Să zicem că ei au un laser suficient de precis pe care îl pot orienta spre Pământ și transmit semnale Morse, poze, orice, în succesiuni de 1 și 0. Luminii acelui laser îi va lua un an până să ajungă pe Pământ. Și dacă noi le spunem „Bravo băieți”, sau „Mergeți mai departe”… ca să primească un răspuns de la noi, le-ar mai lua un an. Deci practic n-ar fi posibilă o conversație între ei și Pământ pentru că ar dura 2 ani”, explică Micu, și trage o concluzie dură: „Dacă au o problemă, ei ar trebui să fie complet autonomi, să nu se bazeze deloc pe Pământ.”
Pentru că o eventuală salvare nu ar putea veni de la noi.
Vă amintiți de celebra discuție dintre membrii echipajului Apollo 13 și Centrul de Control al Misiunii, cea cu „Houston, avem o problemă”? (de fapt, astronautul John Swigert a spus „Houston, am avut o problemă”). Un rezervor de oxigen a explodat după doar două zile de la debutul misiunii, așa că aselenizarea a fost anulată. Astronauții s-au refugiat în modulul lunar, însă acesta avea suficient oxigen pentru a ține în viață doar 2 oameni, timp de 2 zile, pe Lună (al treilea astronaut ar fi rămas pe orbita Lunii). Ghidați însă de experții de la Centrul de Control al Misiunii, echipajul a reușit să improvizeze un filtru de dioxid de carbon datorită căruia modulul lunar a putut până la urmă să țină în viață 3 persoane timp de 4 zile.
Însă într-o călătorie interstelară, în cazul unei urgențe, o transmitere de informații către Pământ ar fi pur și simplu inutilă.
Cristian Român arată și el că, practic, niște nave interstelare „pierd legătura cu Pământul”: „În momentul în care tu trimiți un mesaj și primești răspuns peste un an, e practic ca și cum te-ai despărți complet de Pământ.”
Iar dacă nava ar ajunge la o depărtare de, să zicem, 400 de ani-lumină de Pământ, iar echipajul ar transmite din acel punct un mesaj, el ar ajunge în 400 de ani pe Terra. Ar mai găsi pe cineva care să-l primească? În aproape jumătate de mileniu lumea se poate schimba enorm. Dacă ne gândim ce se întâmpla pe continentul nostru prin secolul al XVII-lea, vedem o Europă dezbinată de Războiul de 30 de ani, și răvășită de epidemii periodice de ciumă.
Mai rămâne cineva aici să le analizeze datele trimise, se întreabă și Octavian Micu. „Adică-s proiecte pe care trebuie să zici eu le pornesc, generațiile următoare le lasă în pace că n-au ce să facă cu ele și peste 6 generații cineva trebuie să se gândească ce-a făcut Alexandru Ioan Cuza,” glumește el.
O dificultate pentru zborurile interstelare ar fi radiațiile. Aici pe Pământ, și chiar și pe Stația Spațială Internațională, suntem protejați: radiațiile puternice care vin din spațiul cosmic sunt deviate de câmpul magnetic al Pământului. Aceste radiații cosmice sunt de fapt particule (protoni și nuclee de atomi) încărcate cu energie foarte mare, și care călătoresc prin spațiu cu viteze apropiate de viteza luminii. Ele sunt emise de Soare, de supernove (explozii stelare extrem de puternice), de nucleele galactice active (regiuni din centrul galaxiilor) sau de quasari (nuclee galactice active extrem de luminoase, în care o gaură neagră supermasivă, cu o masă ce poate fi și de miliarde de ori mai mare decât a Soarelui, e înconjurată de un disc de acreție alcătuit din gaze).
Conform NASA, pe Stația Spațială Internațională astronauții sunt expuși la o radiație de 10 ori mai mare decât pe Pământ, însă chiar și așa – deoarece stația se află în interiorul câmpului magnetic al planetei – ei primesc doar o mică doză din cât ar primi dincolo de acest câmp protector.
Iar expunerea la radiații are efecte devastatoare asupra organismului uman. Poate duce la cancer, cataractă, boli neurologice, poate afecta funcțiile cognitive, reduce funcțiile motorii și poate determina schimbări comportamentale.
Pentru a proteja echipajul de aceste radiații nu pot fi folosite materiale grele, cum este plumbul de exemplu, deoarece acesta ar îngreuna extraordinar de mult nava. O soluție ar fi să se creeze un câmp magnetic puternic care să devieze particulele încărcate cu energie mare. Bineînțeles, și acest câmp va avea nevoie de energie pentru a fi produs. O altă soluție ar putea fi dată de medicină: NASA a anunțat că în prezent se fac cercetări în domeniul medicamentelor care ar putea proteja împotriva radiațiilor.
„Radiațiile reprezintă într-adevăr o mare problemă”, spune jurnalistul de știință Cristian Român. „Problema o avem și în cazul călătoriilor interplanetare. Și în zborul spre Marte ne vom confrunta cu riscul radiațiilor, că ieșim de sub scutul magnetic al Pământului. Soluțiile există deja, sunt soluții relativ simple. De pildă, nu e nevoie să facem pereți de plumb, e suficient ca rezerva de apa a misiunii să fie distribuită în jurul locului în care locuiesc astronauții. Apa ecranează suficient de bine radiațiile cosmice. Pe urmă, putem folosi ecrane de parafină care să micșoreze fluxul de radiații cosmice. Am dat doar două exemple. Aici nu trebuie să ne imaginăm super-tehnologii. Pământul cum ne protejează? Prin câmpul său magnetic. Putem să înconjurăm vehiculul spațial cu un câmp magnetic care să devieze particulele încărcate care alcătuiesc radiațiile cosmice. Soluții există, nu aici am neliniștea. Neliniștea mare e sistemul de propulsie, urmată de interacțiunea socială din echipajele care vor părăsi Pământul.”
„Cum vor interacționa oamenii la bordul unor asemenea vehicule? Ne putem imagina că, în prima etapă, dacă nu vor apărea tehnologii ultra-revoluționare, călătoriile vor fi tot lungi. Măcar 30 de ani până la cea mai apropiată stea de Sistemul Solar. Ce facem cu ei? Îi adormim? Îi punem să hiberneze? Sunt soluții care se propun, dar încă nu știm răspunsul. Pe urmă, ei au nevoie de hrană, cum facem cu hrana? Au nevoie să li se creeze acel mediu care să le permită supraviețuirea, chiar dacă nu este un mediu identic celui de pe Pământ. Sunt foarte multe probleme.”
Însă Român este optimist: „Cu siguranță va veni și momentul în care ele vor fi rezolvate (…) Eu recomand tuturor tinerilor să citească romanul lui Jules Verne „De la Pământ la Lună”, care acum pare extrem, dar extrem de demodat. Dar Jules Verne are o primă parte în care prezintă niște dezbateri, din ce să facem obuzul, ce formă să aibă, ce greutate. Și acolo e ilustrată gândirea inginerească, că trebuie să fie foarte ușor, să fie foarte rezistent. Și lucru interesant, el propune ca obuzul cosmic să fie făcut din aluminiu. Regele Franței în vremea respectivă se mândrea că avea tacâmuri din aluminiu, era pe vremea aia mai scump decât aurul. Dar iată că a devenit un metal banal. În sensul ăsta văd că sunt lucruri acum care par imposibile și toți oamenii de știință ar fi de acord că cutare lucru este imposibil. Dar din moment ce putem să ni-l imaginăm există cumva șansa ca la un moment dat să apară o minte deșteaptă.”
Însă este greu de spus când ar putea deveni realitate zborurile interstelare. Român e de părere că peste 100 de ani vom putea face „o prognoză mai bună”, adică dintre toate ideile care au apărut sau vor apărea în viitor, vom ști care merită să fie aprofundată.
„Repet, legile fizicii nu interzic în niciun fel călătoriile interstelare. Dar probabil că generația actuală nu va prinde nici măcar zorii primelor călătorii. Trebuie îndeplinite mai multe condiții. Nu sunt suficiente numai soluțiile la problemele pe care le-am amintit mai devreme. Mai există o problemă extrem de importantă: să-și dorească umanitatea să plece, să-și dorească niște oameni să plece în aventura supremă. Asta ar fi cea mai mare aventură din istoria umanității.
Dacă n-ar fi fost în anii ’60 și dorința americanilor de a trimite oameni pe Lună… mă refer la omul obișnuit… dacă nu s-ar fi combinat asta cu ambiția politică, și astea două să se combine și cu entuziasmul fizicienilor și inginerilor care au permis dezvoltarea programului Apollo, nu s-ar fi întâmplat nimic. Și în ceea ce privește explorarea spațială asist așa cu tristețe … eu m-am născut în anul în care a fost lansat primul satelit al Pământului, 1957. Eu m-am născut în august, Sputnikul [a fost lansat – n.r.] pe 4 octombrie. Mă uitam pe poze, vedeam poze cu sateliți, cu rachete, cu cosmonauți, era o vreme plină de entuziasm. Ori acuma nu prea văd entuziasmul ăsta. Nici acuma cu roverul Perseverance, nici în 2012, acum 9 ani când a coborât roverul Curiosity, n-am văzut un entuziasm foarte mare. Da’ bine, lucrurile se vor schimba, trăim într-o plină revoluție, și lumea se schimbă sub ochii noștri, aproape că nu suntem conștienți.”
Român crede că abia după primele zboruri spre Marte se vor colecta suficient de multe date pentru a fi găsite soluțiile care să transforme în realitate zborurile interstelare.
„Până atunci oricum avem de așteptat evenimentul major al secolului, care va fi debarcarea primilor oameni pe Marte. Și înclin să cred că debarcarea primilor oameni pe Marte va fi urmată rapid de colonizarea planetei Marte. Cu siguranță vor apărea destul de repede, până la sfârșitul secolului acestuia, mici orașe populate de marțieni, oameni care se vor muta pur și simplu acolo. Unii dintre ei vor dori un bilet numai dus. Sunt mulți oameni care s-au cam plictisit, sunt cam nemulțumiți de planeta noastră și își imaginează că acolo pe Marte vor putea crea o nouă societate. Mă gândesc când a fost colonizată America: primii coloniști care au populat teritoriul actual al Statelor Unite erau un fel de proscriși, oameni care nu-și mai găseau locul în Anglia. Pentru că aveau altă credință religioasă, tot soiul de motive. Genul acesta de oameni cred că vor coloniza planeta Marte.”
Octavian Micu are însă altă părere: „Și Marte e departe.”
„Dacă ne-am pune problema că Pământul expiră în 100 de ani și știm că singura soluție de a continua viața care s-a născut pe Pământ este ca în 100 de ani să plecăm să ajungem pe Marte să colonizăm, nu știu dacă ar fi fezabil în 100 de ani”, spune el.
Șonka e de aceeași părere: „Eu sunt pesimist cu privire la următorii zeci de ani. Tot aud că în 2030 suntem pe Marte. Mira-m-aș. Ce fac oamenii, de fapt? Noi ne lăudăm, oamenii, cu ceva ce au făcut americanii acum 50 de ani, că au fost pe Lună. Deci de câte ori te mai poți lăuda cu mersul pe Lună, sincer? Care a fost acum 50 de ani. E ca și cum ai un pensionar care e pensionat de 30 de ani și se laudă cu ultimul lui salariu.”
Sceptic cu privire la călătoriile interstelare, Șonka afirmă că „până când nu o să explorăm Sistemul Solar, nu vom merge înspre stele”: „Asta e o predicție…Până nu ne așezăm peste tot în Sistemul Solar nu o să mergem înspre stele. Și motivul e că sunt prea îndepărtate. Dacă mă iau după ce s-a întâmplat în ultimii 50 de ani, când oamenii s-au oprit din explorare fizic, întâi trebuie să aștepți să se apuce de mers iar pe Lună. Dacă n-o să se meargă curent pe Lună, în fiecare an, timp de 50 de ani, atunci nu prea văd că se merge pe Europa (satelit al planetei Jupiter, cu o suprafață complet înghețată, sub care s-ar putea afla și apă lichidă – n.r.). Dacă mergi pe alte planete deja presupunem că am studiat tot ce era de studiat în Sistemul Solar, am descoperit unde e viață, unde era viață, am asfaltat, am cimentat, am tras canalizare și de-abia dup-aia mergem înspre alte stele când o să ne permitem să călătorim mai mult sau să trăim mai mult.”
„E cam pesimistă treaba asta cu călătoriile interstelare”, Adrian Șonka, astronom la Observatorul Astronomic „Amiral Vasile Urseanu” din București
„Astronomic vorbind, stelele sunt foarte îndepărtate, cu asta trebuie să rămână oamenii. Sunt atât de îndepărtate încât e aproape imposibil momentan să te gândești la ajunsul până la stele. Și mai e un lucru.
Nu poți să mergi la o stea banală care nu are nimic. Să ajungi la o stea nu are sens, că n-ai ce să faci acolo. Doar să o explorezi așa, științific vorbind, dar nu cred că pentru asta se investesc banii. Trebuie să te duci la o stea care are planete, planete care cât de cât sunt locuibile. Dar noi chiar dacă am descoperit 4.000 de exoplanete (planete din afara Sistemului nostru Solar – n.r.), noi nu știm dacă e vreuna bună de trăit. Nici măcar asta nu știm. Deci nu avem nici măcar ținte, urmează alți sute de ani în care le vom studia de pe Pământ și dup-aia plecăm”, mai spune astronomul.
Însă toate aceste probleme spinoase pe care le-am înșiruit de la începutul articolului ar putea fi eliminate dacă ne-am putea deplasa prin Univers cu o viteză mai mare decât cea a luminii. Nu este vorba de a încălca legile fizicii, ci doar de a stăpâni o altă metodă de deplasare: curbarea spațiu-timpului.
Motorul teoretic propus de Miguel Alcubierre ar comprima spațiul în fața navei și l-ar extinde în spatele ei astfel încât ceea ce e la mijloc, și unde se află și nava, s-ar deplasa mai repede decât viteza luminii.
„Nu e încălcarea legilor fizicii. Deformăm spațiul și nava e în mijlocul zonei ăsteia deformate astfel încât să putem să ne deplasăm cu viteză mai mare decât viteza luminii. Bula aia de spațiu se va deplasa odată cu noi. E un fel de gaură de vierme la purtător. În jurul navei se creează o deformare a spațiu-timpului”, explică Român.
Totuși, un astfel de motor ar avea nevoie de energii uriașe pentru a putea curba spațiu-timpul, este de părere Micu: „În momentul în care îmi spune cineva că curbez spațiu-timpul, nu știu prin ce proces, că doar gravitația curbează spațiu-timpul, deja îmi spui că trebuie să am acolo o gravitație foarte puternică. Și nu poți să faci chestia asta decât cu foarte multă energie”.
O altă soluție ar putea fi găurile de vierme, dacă se va dovedi vreodată că există.
„Există și idei SF. Una dintre ele o găsiți în filmul „Interstellar”. Și e o carte foarte bună, scrisă de consultantul științific al filmului, Kip Thorne, care a luat Premiul Nobel pentru detectarea undelor gravitaționale. El are o carte în care explică știința din filmul „Interstellar” și vorbește acolo și despre sisteme de călătorie folosind așa-numitele găuri de vierme. Avantajul găurilor de vierme este că în interiorul lor călătoria se poate face cu viteză mai mare decât viteza luminii. Practic te poți deplasa cu viteze mai mari decât viteza luminii, spațiul are altă structură. Teoretic, ar fi posibil. Dar nu știm cum să punem în practică teoria. Cu siguranță, deceniile, secolele care vin vor schimba lucrurile”, spune jurnalistul de știință.
„Există speculații care au apărut, în reviste de fizică, că galaxia noastră ar putea să fie presărată cu găuri de vierme traversabile, prin care să putem călători. Dar problema e cum să le găsim. N-ai cum să le vezi, n-avem rezoluție destul de mare la instrumentele noastre.”
Astrofizicianul Micu spune că aceste găuri de vierme „sunt foarte frumoase matematic”, dar în principiu nu crede că ele există și nici că am rămâne în viață dacă am trece prin ele: „Speculații poți să faci, ca în „Star Trek”. Dar din punctul de vedere al fizicii eu nu cred că putem obține scurtături de genul găurilor de vierme. Celor cărora le place SF-ul cred că o să intrăm într-o gaură de vierme și o să ieșim pe dincolo intacți, lucru care nu s-ar întâmpla. În principiu, fizica spune că nu am ajunge intacți. Cred că gravitația devine foarte intensă, e un fel de pâlnie gravitațională. Găurile de vierme curbează spațiul și se ajunge dintr-o parte în alta instantaneu din cauză că acolo e un obiect, un proces fizic, niște legi ale naturii care au curbat spațiu-timpul și ți-au permis să ajungi dincolo. Dar curbura asta a spațiu-timpului înseamnă gravitație foarte-foarte puternică. Și gravitația foarte puternică înseamnă densități foarte-foarte mari. Nu poți să ai o bulă în care să rămână aceeași densitate, care să treacă printr-o densitate mare, este strivită.”
Până la urmă însă, e imposibil de imaginat cum va fi lumea peste, să zicem, 10.000 de ani.
„Poate peste 10.000 de ani nici nu o să mai fie nevoie să mă duc eu la planeta aia că o aduc pe ea la mine. Poate o să dispară [treaba – n.r.] asta cu călătoritul. <Băi, ia adu planeta aia să vedem ce-i acolo!>. Sau poate o să am telescoape care o să-mi arate unde și-a lăsat cheile extraterestrul. Zic <Băi, vezi că ți-ai uitat cheile în sufragerie>. Nu știu dacă atunci [oamenii – n.r.] își vor mai dori să călătorească. Depinde și câți vor fi. Câți oameni vor fi peste 10.000 de ani? Pot fi între 1.000 și 100 de miliarde. N-ai de unde să știi ce se întâmplă”, Adrian Șonka
Cristian Român e de părere că „nu poți interzice fizicii să evolueze și altfel decât ne imaginăm acum”. Mult mai încrezător în viitorul călătoriilor interstelare, el afirmă că, „dacă vor fi făcute străpungeri majore”, ca de exemplu prin descoperirea unor găuri de vierme, se așteaptă „să depășim viteza luminii.”
Celebra navă Enterprise din serialul „Star Trek: The Next Generation”:
„Eu sper, visez, că mai degrabă de „Star Trek” ne vom apropia. Neglijez acuma problema propulsiei, toate celelalte, mă gândesc acum la un vehicul din acesta spațial care pleacă într-o călătorie interstelară care va fi un fel de stație spațială internațională extinsă, uriașă, astfel încât la bordul ei să existe și parcuri, alte locuri de relaxare, confortul să nu difere foarte mult de cel de pe Pământ. Trebuie să ne gândim la un program extrem de ambițios, care cu siguranță se va dezvolta pe durata a multor ani. Și își vor permite să construiască un vehicul imens. Deja ne-am antrenat, am construit Stația Spațială Internațională, sovieticii construiseră MIR-ul, americanii Skylab-ul, dar iată că lucrurile evoluează. Peste câțiva ani, tot așa, cam un deceniu, vom avea o stație spațială tot internațională în jurul Lunii. Din aproape în aproape. Fiecare drum de 1.000 de km începe cu un prim pas. Noi suntem acum la jumătatea primului pas”, spune Român.
Și rămâne foarte optimist: „E un fir conducător în istoria omenirii. De foarte multe ori oamenii au făcut lucruri care cu puțin timp înainte păreau imposibile. Și aselenizarea părea imposibilă. În momentul în care Kennedy anunța că vor trimite oameni pe Lună reușitele NASA în ceea ce privește explorarea Lunii erau mai degrabă un șir nesfârșit de eșecuri. Americanii rămăseseră mult în urmă, dar iată că s-au mobilizat și au rezolvat destul de repede, în mai puțin de un deceniu, toate problemele tehnologice legate de trimiterea oamenilor pe Lună.
Dar pot să dau un exemplu mai recent. Această pandemie de COVID. Practic în momentul în care oamenii de știință, cercetătorii, au fost bine finanțați și bine motivați, pentru că situația este, trebuie să recunoaștem, dramatică, iată că avem deja 4 vaccinuri care sunt în zona Occidentală, că avem și în Rusia, și în China. Deci iată că s-au produs într-un timp foarte scurt vaccinuri care au fost și testate, și își dovedesc din plin eficiența. D-asta eu sunt extrem de optimist în ceea ce privește călătoriile interstelare.”
Foto: Jordan_Singh / pixabay.com / Skatebiker / Wikipedia / Andrzej Mirecki / Wikipedia / NASA / Nature Communications / Henri de Montaut, François Pannemaker / Wikipedia
