Impian bepergian ke bintang lain dan menanam benih umat manusia di planet yang jauh ... Tidak berlebihan untuk mengatakan bahwa ia telah memikat imajinasi manusia selama berabad-abad. Dengan kelahiran astronomi modern dan Zaman Antariksa, proposal ilmiah bahkan telah dibuat tentang bagaimana hal itu bisa dilakukan. Tetapi tentu saja, hidup dalam Semesta relativistik menghadirkan banyak tantangan yang tidak ada solusi sederhana.
Dari tantangan-tantangan ini, salah satu yang terbesar berkaitan dengan banyaknya energi yang diperlukan untuk membawa manusia ke bintang lain dalam masa hidup mereka sendiri. Karenanya mengapa beberapa pendukung perjalanan antar negara merekomendasikan pengiriman pesawat ruang angkasa yang pada dasarnya adalah miniatur dunia yang dapat mengakomodasi pelancong selama berabad-abad atau lebih lama. "Kapal-Kapal Generasi" ini (alias. Worldships atau Antarbintang Ark) adalah pesawat ruang angkasa yang dibangun untuk sungguh jangka panjang.
Logika di balik kapal generasi sederhana: jika Anda tidak dapat melakukan perjalanan cukup cepat untuk sampai ke sistem bintang lain dalam satu masa kehidupan, buatlah kapal yang cukup besar untuk membawa semua yang mungkin Anda perlukan untuk perjalanan panjang. Ini akan berarti memastikan bahwa sebuah kapal memiliki sistem tenaga penggerak yang andal yang dapat memberikan daya dorong yang stabil selama akselerasi dan perlambatan serta fasilitas yang diperlukan untuk menyediakan bagi beberapa generasi manusia.
Di atas semua itu, kapal harus dapat memastikan bahwa awaknya memiliki makanan, air, dan udara yang dapat bernapas - cukup untuk bertahan selama berabad-abad atau bahkan ribuan tahun. Kemungkinan besar, ini berarti menciptakan iklim mikro sistem tertutup di dalam kapal, lengkap dengan siklus air, siklus karbon, dan siklus nitrogen. Ini akan memungkinkan makanan ditanam dan air dan udara didaur ulang secara terus menerus.
Mencapai Bintang Terdekat
Bintang terdekat dengan Tata Surya kita adalah Proxima Centauri, bintang sekuens utama tipe-M (kurcaci merah) yang terletak sekitar 4,24 tahun cahaya. Bintang ini adalah bagian dari sistem bintang tiga yang mencakup sistem Alpha Centauri, sebuah biner yang terdiri dari sekuens utama bintang mirip Matahari (kerdil kuning tipe-G) dan sekuen utama bintang tipe-K (kurcaci oranye).
Selain menjadi sistem bintang terdekat dengan kita, Proxima Centauri juga merupakan rumah dari planet ekstrasurya terdekat dengan Bumi - Proxima b. Planet terestrial (alias berbatu) ini - yang penemuannya diumumkan pada tahun 2016 oleh European Southern Observatory (ESO) - memiliki ukuran yang sama dengan Bumi (1,3 massa Bumi) dan mengorbit dalam zona layak huni sirkumolar bintangnya.
Planet ekstrasurya terdekat berikutnya yang mengorbit dalam HZ bintangnya adalah Ross 128 b, sebuah planet ekstrasurya seukuran Bumi yang mengorbit bintang katai merah sekitar 11 tahun cahaya. Bintang mirip Matahari terdekat berikutnya adalah Tau Ceti, yang hanya berjarak kurang dari 12 tahun cahaya dan memiliki satu kandidat yang berpotensi dihuni (Tau Ceti e). Faktanya, ada 16 exoplanet dalam 50 tahun cahaya Bumi yang dapat mendukung kehidupan.
Tetapi seperti yang telah kita bahas dalam artikel sebelumnya, bepergian ke bintang terdekat sekalipun akan memakan waktu yang sangat lama dan membutuhkan energi yang luar biasa. Dengan menggunakan propulsi konvensional, dibutuhkan waktu antara 19.000 hingga 81.000 tahun untuk sampai ke sana. Menggunakan metode yang diusulkan yang telah diuji tetapi belum dibangun (seperti roket nuklir), waktu perjalanan dipersempit menjadi sekitar 1000 tahun.
Ada beberapa metode yang diusulkan yang mampu menjangkau bintang-bintang terdekat dalam satu masa kehidupan, seperti penggerak energi terarah - misalnya Breakthrough Starshot. Untuk konsep ini, pelayaran ringan dan pesawat ruang angkasa skala gram dapat dipercepat hingga 20% kecepatan cahaya (0,2 c), sehingga melakukan perjalanan ke Alpha Centauri hanya dalam 20 tahun. Namun, Starshot dan proposal serupa semuanya adalah konsep tidak beralasan.
Selain itu, satu-satunya metode yang memungkinkan untuk mengirim manusia ke sistem bintang lain adalah layak secara teknis (tetapi tidak berkembang) atau sepenuhnya teoretis (seperti Alcubierre Warp Drive). Dengan pemikiran itu, banyak ilmuwan telah menyusun proposal yang akan mengabaikan kecepatan dan alih-alih fokus pada mengakomodasi kru selama perjalanan panjang.
Contoh Dalam Fiksi
Contoh rekaman paling awal tampaknya dibuat oleh insinyur dan penulis fiksi ilmiah John Munro dalam novelnya Perjalanan ke Venus (1897). Di dalamnya, ia menyebutkan bagaimana manusia bisa menjadi spesies antarbintang suatu hari:
“Dengan kapal yang cukup besar untuk menampung kebutuhan hidup, sekumpulan wanita dan pria terpilih mungkin akan memulai Milky Way, dan jika semuanya berjalan dengan baik, keturunan mereka akan tiba di sana dalam beberapa juta tahun. ”
Konsep ini dibahas secara lebih rinci dalam novel fiksi ilmiah tahun 1933 Saat Dunia Bertabrakan, yang ditulis bersama oleh Philip Wylie dan Edwin Balmer. Dalam cerita ini, Bumi akan dihancurkan oleh planet-planet jahat yang melewati Tata Surya. Ini memaksa sekelompok astronom untuk membuat kapal besar yang membawa 50 awak, bersama dengan ternak dan peralatan, ke sebuah planet baru.
Robert A. Heinlein juga mengeksplorasi efek fisik, psikologis dan sosial dari kapal generasi di salah satu novelnya yang paling awal, Anak Yatim Piatu Langit. Kisah ini awalnya diterbitkan sebagai dua novellas terpisah pada tahun 1941 tetapi dirilis kembali sebagai novel tunggal pada tahun 1963. Kapal dalam cerita ini dikenal sebagai Pelopor, sebuah kapal generasi yang terapung secara permanen di ruang angkasa setelah pemberontakan menyebabkan kematian semua petugas pilot.
Beberapa generasi kemudian, keturunannya telah melupakan tujuan dan sifat kapal dan percaya bahwa itu adalah seluruh Semesta mereka. Sebagian besar kru masih hidup di dalam silinder, tetapi kelompok "muties" yang terpisah (yang bergantian berarti mereka adalah mutan atau pemberontak) tinggal di geladak atas di mana gravitasi lebih rendah dan paparan radiasi telah menyebabkan perubahan fisik.
Arthur C. Clarke Bertemu dengan Rama (1973) adalah contoh paling terkenal dari kapal generasi dalam fiksi ilmiah. Tidak seperti perawatan fiksi lain dari konsep, kapal dalam cerita ini berasal dari luar angkasa! Dikenal sebagai Rama, silinder ruang angkasa raksasa ini adalah dunia serba lengkap yang membawa "Ramans" dari satu sisi galaksi ke sisi lainnya.
Cerita dibuka ketika kru dari Bumi dikirim untuk bertemu dengan kapal dan menjelajahi bagian dalam. Di dalam, mereka menemukan struktur yang diatur seperti kota, infrastruktur transportasi, laut yang membentang di sekitar pusat, dan parit horisontal yang bertindak sebagai jendela. Saat kapal semakin dekat ke Matahari, cahaya masuk dan mesin mulai hidup.
Akhirnya, para astronot manusia menyimpulkan bahwa bangunan itu sebenarnya adalah pabrik dan bahwa laut kapal adalah sup kimia yang akan digunakan untuk membuat "Raman" begitu mencapai tujuannya. Namun, pada akhirnya, Tata Surya kita hanya merupakan persinggahan dalam perjalanan mereka dan inilah bagaimana Ramans menabur galaksi dengan spesies mereka.
Di Alastair Reynold Kota Chasm (2001) - yang merupakan bagian dari miliknya Ruang Wahyu seri - banyak cerita terjadi di atas serangkaian pesawat ruang angkasa antarbintang besar. Kapal-kapal ini bepergian ke 61 Cygni, sistem bintang biner yang terdiri dari dua kurcaci oranye tipe K, untuk menjajah dunia yang dikenal di seluruh rangkaian sebagai Sky's Edge.
Kapal-kapal ini digambarkan sebagai silinder dan mengandalkan tenaga penggerak antimateri untuk melakukan perjalanan dengan kecepatan relativistik. Selain membawa pujian bagi penumpang yang dibekukan secara kriogenik, kapal-kapal ini memelihara awak dalam kondisi terjaga dan memiliki semua fasilitas dan peralatan yang diperlukan untuk menghibur mereka. Ini termasuk tempat pribadi, ruang mess, ruang medis, dan pusat rekreasi.
Pada tahun 2002, penulis fiksi ilmiah terkenal Ursula K. LeGuin merilis sendiri efek perjalanan antariksa antar generasi, berjudul Kerugian Hilang. Pengaturan untuk cerita ini adalah Penemuan, sebuah kapal yang telah melakukan perjalanan melalui ruang angkasa selama beberapa generasi. Ketika mereka yang mengingat Bumi mulai mati, generasi yang lebih muda mulai merasa bahwa kapal itu lebih nyata bagi mereka daripada pengetahuan tentang dunia lama mereka atau tujuan mereka.
Akhirnya, sebuah agama baru muncul bernama "Bliss" yang mengajarkan bahwa Penemuan ("Surga pesawat ruang angkasa" untuk orang beriman) sebenarnya terikat untuk keabadian daripada planet lain. Agama ini dipeluk dengan kekecewaan generasi yang lebih tua yang takut anak-anak mereka tidak akan pernah mau meninggalkan kapal begitu kapal tiba. Kisah ini diadaptasi menjadi sebuah opera pada tahun 2012 juga.
Novel 2011 Leviathan Wakes oleh James S. A. Corey (dan angsuran berikutnya dalam Bentangan seri) fitur kapal generasi bernama "Nauvoo". Kapal ini sedang dibangun oleh sekelompok Mormon sehingga mereka dapat melakukan perjalanan ke sistem bintang lain dan menjajah di sana. Nauvoo dideskripsikan sebagai masif, berbentuk silinder, dan berputar untuk menghasilkan gravitasi buatan bagi awaknya.
Di Kim Stanley Robin Aurora (2015), sebagian besar cerita terjadi di atas kapal luar angkasa antar bintang yang dinamai eponymously. Robinson menggambarkan sebuah kapal yang menggunakan dua torii berputar untuk mensimulasikan gravitasi sementara orang-orang hidup dalam serangkaian lingkungan analog-Bumi. Tujuan utama mereka adalah Tau Ceti, bintang mirip Matahari yang berjarak 12 tahun cahaya dari Bumi, di mana mereka berniat untuk menjajah sebuah exomoon yang mengorbit Tau Ceti e.
Kapal ini digambarkan sebagai kapal kelas Orion yang menggunakan ledakan terkontrol perangkat termonuklir untuk menghasilkan tenaga, bersama dengan array elektromagnetik yang digunakan untuk meluncurkannya dari Tata Surya. Dalam gaya khas Robinson, perhatian besar juga didedikasikan untuk bagaimana para penjajah menjaga keseimbangan dengan hati-hati di atas kapal mereka dan efek psikologis dari perjalanan multi-generasi.
Proposal
Berbagai proposal telah dibuat oleh para ilmuwan dan insinyur sejak awal abad ke-20. Banyak dari proposal ini disajikan dalam bentuk studi sementara yang lain dipopulerkan dalam novel fiksi ilmiah. Contoh paling awal yang diketahui adalah esai 1918 "The Ultimate Migration" oleh perintis roket Robert H. Goddard (untuk siapa namanya NASA Goddard Space Flight Center).
Para kru akan menghabiskan perjalanan selama berabad-abad dalam animasi yang ditangguhkan, dengan pilot dibangunkan secara berkala untuk membuat koreksi dan pemeliharaan saja. Saat ia menulis:
“Pilot harus dibangunkan, atau dianimasikan, pada interval, mungkin 10.000 tahun untuk perjalanan ke bintang-bintang terdekat, dan 1.000.000 tahun untuk jarak yang jauh, atau untuk sistem bintang lainnya. Untuk mencapai hal ini, jam yang dioperasikan oleh perubahan berat (bukan oleh muatan listrik, yang menghasilkan efek terlalu cepat) dari zat radiasi, harus digunakan ... Kebangkitan ini tentu saja diperlukan untuk mengarahkan peralatan, jika itu menjadi tidak biasa. "
Dia juga membayangkan bahwa energi atom dapat digunakan sebagai sumber daya; tetapi jika gagal, kombinasi dari bahan bakar hidrogen dan oksigen, serta energi matahari, sudah cukup. Berdasarkan perhitungannya, Goddard memperkirakan bahwa ini akan cukup untuk membuat kapal mencapai kecepatan 4,8 hingga 16 km / detik (3 hingga 10 mil / detik), yang bekerja hingga 17.280 km / jam menjadi 57.600 km / jam (10.737) hingga 36.000 mph) atau 0,000016% hingga 0,00005% kecepatan cahaya.
Konstantin E. Tsiolkovsky, "bapak teori astronautik", juga membahas gagasan pesawat ruang angkasa multi-generasi dalam esainya "Masa Depan Bumi dan Manusia" (1928). Tsiolkovsky menggambarkan sebuah koloni luar angkasa ("Bahtera Nuh") yang akan mandiri dan di mana para kru disimpan dalam kondisi terjaga sampai mereka mencapai tujuan mereka ribuan tahun kemudian.
Deskripsi awal lain tentang kapal generasi ada di esai 1929 "Dunia, Daging, & Setan" oleh J. D. Bernal (penemu "Bernal Sphere"). Dalam esai yang berpengaruh ini, Bernal menulis tentang evolusi manusia dan masa depan di ruang angkasa, yang mencakup kapal yang sekarang akan kita gambarkan sebagai "kapal generasi."
Pada tahun 1946, matematikawan Polandia-Amerika Stanislaw Ulam mengusulkan ide baru yang dikenal sebagai Nuclear Pulse Propulsion (NPP). Sebagai salah satu kontributor Proyek Manhattan, Ulam membayangkan bagaimana perangkat nuklir akan digunakan kembali untuk eksplorasi ruang angkasa. Pada tahun 1955, NASA meluncurkan Project Orion dengan tujuan untuk menyelidiki NNP sebagai sarana untuk melakukan pelayaran luar angkasa.
Proyek ini (yang secara resmi berjalan dari tahun 1958 hingga 1963) dipimpin oleh Ted Taylor di General Atomics dan ahli fisika Freeman Dyson dari Institute for Advanced Study di Princeton, New Jersey. Itu ditinggalkan setelah Perjanjian Larangan Uji Terbatas (ditandatangani tahun 1963) menetapkan larangan permanen pada pengujian nuklir di orbit Bumi.
Pada tahun 1964, Dr. Robert Enzmann mengusulkan konsep paling rinci untuk kapal generasi hingga saat ini, yang kemudian dikenal sebagai "Enzmann Starship". Usulannya menyerukan sebuah kapal yang akan menggunakan bahan bakar deuterium untuk menghasilkan reaksi fusi untuk mencapai persentase kecil dari kecepatan cahaya. Panjang kapal itu akan mencapai 600 meter (2000 kaki) dan mengakomodasi awak awal 200 (dengan ruang untuk ekspansi).
Selama tahun 1970-an, British Interplanetary Society melakukan studi kelayakan untuk perjalanan antarbintang yang dikenal sebagai Project Daedalus. Penelitian ini menyerukan penciptaan pesawat ruang angkasa bertingkat dua fusi yang akan dapat melakukan perjalanan ke Barnard's Star (5,9 tahun cahaya dari Bumi) dalam satu masa kehidupan. Sementara konsep ini adalah untuk pesawat ruang angkasa tanpa awak, penelitian akan menginformasikan ide masa depan untuk misi awak.
Sebagai contoh, organisasi internasional Icarus Interstellar telah berupaya merevitalisasi konsep dalam bentuk Project Icarus. Didirikan pada tahun 2009, para ilmuwan sukarelawan Icarus (banyak dari mereka telah bekerja untuk NASA dan ESA) berharap untuk membuat propulsi fusi dan metode propulsi canggih lainnya menjadi kenyataan di abad ke-21.
Penelitian juga telah dilakukan yang menganggap antimateri sebagai sarana propulsi. Metode ini akan melibatkan bertabrakan atom hidrogen dan antihidrogen dalam ruang reaksi, yang menawarkan manfaat kepadatan energi yang luar biasa dan massa yang rendah. Untuk alasan ini, NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) sedang meneliti teknologi sebagai cara yang mungkin untuk misi jangka panjang.
Antara 2017 dan 2019, Dr. Frederic Marin dari Astronomical Observatory of Strasbourg melakukan serangkaian studi yang sangat rinci pada parameter yang diperlukan untuk kapal generasi - termasuk ukuran awak minimum, keragaman genetik, dan ukuran kapal. Dalam semua kasus, ia dan rekan-rekannya mengandalkan jenis perangkat lunak numerik baru (disebut HERITAGE) yang mereka buat sendiri.
Untuk dua studi pertama, Dr. Marin dan rekan-rekannya melakukan simulasi yang menunjukkan bahwa kru minimum 98 (maks. 500) harus digabungkan dengan bank cryogenic sperma, telur, dan embrio untuk memastikan kelangsungan hidup (tetapi menghindari kepadatan yang berlebihan). ) serta keragaman genetik dan kesehatan yang baik pada saat kedatangan.
Dalam studi ketiga, Dr. Marin dan tim peneliti lainnya menentukan bahwa kapal generasi perlu mengukur panjang gelombang 320 meter (1050 kaki), 224 meter (735 kaki), dan mengandung setidaknya 450 m² (~ 4.850 kaki²) ) tanah buatan untuk pertanian. Tanah ini juga akan memastikan bahwa air dan udara kapal akan didaur ulang sebagai bagian dari iklim mikro.
Keuntungan
Keuntungan utama dari sebuah kapal generasi adalah kenyataan bahwa itu dapat dibangun menggunakan teknologi yang telah terbukti dan tidak harus menunggu kemajuan besar dalam teknologi. Juga, tujuan utama dari konsep ini adalah untuk melepaskan masalah kecepatan dan massa propelan untuk memastikan bahwa kru manusia pada akhirnya dapat menjajah sistem bintang lain.
Seperti yang telah kami jelajahi di artikel sebelumnya, sebuah kapal generasi juga akan memenuhi dua tujuan utama eksplorasi ruang angkasa, yaitu untuk mempertahankan koloni manusia di ruang angkasa dan mengizinkan perjalanan ke planet ekstrasurya yang layak huni. Selain itu, kru yang jumlahnya ratusan atau ribuan akan menggandakan peluang berhasil menjajah planet lain.
Terakhir, namun tidak kalah pentingnya, lingkungan kapal generasi yang luas akan memungkinkan berbagai metode untuk dikejar. Sebagai contoh, sebagian kru dapat disimpan dalam kondisi terjaga selama perjalanan sementara bagian lainnya dapat disimpan dalam suspensi kriogenik. Orang juga dapat dihidupkan kembali dan kembali ke suspensi secara bergiliran, sehingga meminimalkan efek psikologis dari perjalanan jangka panjang.
Sayangnya, di situlah keunggulan berakhir dan masalah / tantangan dimulai.
Kekurangan
Kerugian yang paling jelas dari sebuah kapal generasi adalah biaya semata-mata membangun dan memelihara pesawat ruang angkasa yang besar, yang akan menjadi penghalang. Ada juga bahaya mengirim kru manusia ke ruang angkasa dalam waktu yang lama. Dalam perjalanan yang akan memakan waktu berabad-abad atau ribuan tahun, ada kemungkinan yang berbeda bahwa para kru akan menyerah pada perasaan isolasi dan kebosanan dan saling menghidupkan.
Lalu ada masalah fisiologis yang bisa melibatkan perjalanan multi-generasi melalui ruang. Telah diketahui bahwa lingkungan radiasi di ruang angkasa jauh berbeda dari lingkungan di Bumi atau di orbit Bumi rendah (LEO). Bahkan dengan pelindung radiasi, paparan jangka panjang terhadap sinar kosmik bisa berdampak serius pada kesehatan awak.
Sementara suspensi cryogenic dapat membantu mengurangi beberapa masalah ini, efek jangka panjang dari cryogenics pada fisiologi manusia belum diketahui. Ini berarti bahwa pengujian ekstensif akan diperlukan sebelum misi semacam itu dapat dicoba. Ini hanya menambah pertimbangan moral dan etis keseluruhan yang mencakup konsep ini.
Terakhir, ada kemungkinan bahwa kemajuan teknologi selanjutnya akan mengarah pada pengembangan kapal luar angkasa yang lebih cepat dan lebih maju. Kapal-kapal ini, yang meninggalkan Bumi setelah beberapa waktu kemudian, dapat melampaui kapal generasi sebelum mencapai tujuannya - sehingga membuat seluruh perjalanan menjadi sia-sia.
Kesimpulan
Mengingat besarnya biaya untuk membangun kapal generasi, risiko membuat perjalanan yang begitu panjang, jumlah yang tidak diketahui yang terlibat, dan kemungkinan bahwa hal itu akan menjadi sia-sia karena kemajuan teknologi, kita harus bertanya: apakah layak Itu? Sayangnya, seperti banyak pertanyaan yang berkaitan dengan perjalanan ruang angkasa multi-generasi, tidak ada jawaban yang jelas.
Pada akhirnya, jika sumber daya tersedia dan kemauan untuk melakukannya ada di sana, manusia pada akhirnya mungkin akan mencoba misi semacam itu. Tidak akan ada jaminan kesuksesan dan, bahkan jika kru berhasil mencapai sistem bintang lain dan menjajah planet yang jauh, itu akan menjadi ribuan tahun sebelum seseorang di Bumi mendengar dari keturunan mereka.
Dalam keadaan seperti itu, akan lebih masuk akal untuk hanya menunggu kemajuan teknologi lebih lanjut dan mencoba untuk pergi antarbintang nanti. Namun, tidak semua orang mungkin tidak mau menunggu, dan sejarah cenderung mengingat mereka yang menentang peluang dan mengambil risiko. Dan seperti yang ditunjukkan oleh ventures seperti Mars One kepada kita, tidak ada kekurangan orang yang bersedia mengambil risiko hidup mereka demi menjajah dunia yang jauh!
Kami telah menulis banyak artikel tentang masalah Kapal Generasi di Space Magazine. Inilah Jumlah Minimum Orang yang Harus Anda Kirim dengan Kapal Generasi ke Proxima Centauri? dan Seberapa Besar Kapal Generasi Perlu Menjaga Awak 500 Hidup untuk Perjalanan ke Bintang Lain ?, Cara Paling Efisien untuk Menjelajahi Seluruh Bimasakti, Bintang demi Bintang, dan Pro dan Kontra dari Berbagai Metode Perjalanan Antar Bintang .
Sumber:
- Wikipedia - Kapal Generasi
- Wikipedia - Antarbintang Ark
- Strange Paths - Interstellar Ark
- SFF - Tema: Kapal Generasi
- Mashable - Mimpi antarbintang sedang sekarat
- Centauri Dreams - Worldships: Wawancara dengan Greg Matloff
- Icarus Interstellar - Project Hyperion: The Hollow Asteroid Starship - Penyebaran Ide
- HERITAGE: kode Monte Carlo untuk mengevaluasi kelayakan perjalanan antarbintang menggunakan kru multi generasi, Marin, Frederic. JBIS, vol. 70, tidak. 5-6, 2017
- Menghitung kru minimal untuk perjalanan ruang angkasa multi-generasi menuju Proxima Centauri b, Marin, F., Beluffi, C. 71, no. 2, 2018
- Hambatan numerik pada ukuran kapal generasi dari total pengeluaran energi di kapal, produksi makanan tahunan dan teknik pertanian luar angkasa, Marin (et al.). 10, 2018
