Nach dem gegenwärtigen Stand der Wissenschaft hat nur eine Besatzung, die während der Raumfahrt mehrere hundert Jahre lang Nachkommen haben wird, die Chance, ihr Ziel zu erreichen.
1995 entdeckten die Astrophysiker Michel Mayor und Didier Quelozm den allerersten Exoplaneten, 51 Pegasi b (51 Pegasi b), der einen anderen Stern als unsere Sonne umkreist. Diese Entdeckung der fremden Welt markierte den Beginn der Suche nach bewohnbaren Welten.
23 Jahre später gibt es mehr als 3.700 Exoplaneten. Die Wahrscheinlichkeit, eine Welt wie unsere zu finden, rückt näher.
Ernennung von Proxima b
Die jüngste Entdeckung von Proxima Centauri b, dem uns am nächsten gelegenen Exoplaneten, der den unserer Sonne am nächsten gelegenen Stern umkreist, bietet den Bewohnern des Planeten Erde eine weitere interessante Gelegenheit.
Es ist sehr wahrscheinlich, dass dieser Himmelskörper eine felsige Oberfläche und eine Masse nahe der Masse unseres Planeten hat und von großem Interesse ist, da seine Gleichgewichtstemperatur darauf hindeutet, dass Wasser auf seiner Oberfläche in flüssiger Form vorliegen kann.
Proxima b liegt 40.000 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt und ist ein ideales Ziel. Theoretisch ist eine kurze interstellare Reise mit einem Aufklärungsziel und der Möglichkeit einer Kolonialisierung möglich: Wir könnten also Menschen auf einem anderen Planeten ansiedeln.
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Aber selbst wenn die Rakete eine Geschwindigkeit erreichen könnte, die einem Prozent der Lichtgeschwindigkeit entspricht, die viel schneller ist als die eines modernen bemannten Raumfahrzeugs, würde der Flug nach Proxima b über 423 Jahre dauern.
Riesige autonome Schiffe
Mit solchen anfänglichen Daten reicht ein menschliches Leben nicht aus, um einen Exoplaneten zu erreichen. Die Forscher müssen eine Lösung für die Besatzung finden, damit sie Hunderte von Jahren im Weltraum überleben können.
Sie können beispielsweise Körper einfrieren. Trotz der Fortschritte in diesem Bereich haben kryogene Technologien noch nicht das gewünschte Niveau erreicht: Wenn Zellen gefroren sind, bilden sich an ihren Wänden Eiskristalle (Verglasung), die nach dem Wiedererwärmen zur Zerstörung des Körpers führen.
Winterschlaf? Alle Möglichkeiten zum Aufwachen aus dem Schlaf, bei denen die physiologischen Funktionen der Besatzungsmitglieder verlangsamt werden, bevor das Schiff am Ziel ankommt, müssen noch untersucht werden.
Eine andere Hypothese ist ein fliegendes Entbindungsheim, in dem sich menschliche Embryonen unter der Aufsicht von Robotern leise entwickeln, bis sie an ihrem Ziel ankommen. Das Hauptproblem ist der Mangel an menschlichen Eltern, um Kinder zu erziehen. Darüber hinaus gab es noch nie eine vollständig in vitro geborene Population. Unter diesen Bedingungen ist es möglicherweise nicht wünschenswert, dass sich die Mission auf diese Methode verlässt.
Die beste Option könnte sein, riesige autonome Schiffe zu verwenden, die sich im Weltraum bewegen, während ihre Bevölkerung aktiv ist. Menschen werden an Bord leben und sterben, bis sie ihr Ziel erreichen.
Mehrere Konstruktionskonzepte für solche Schiffe wurden 1996 in Islands in the Sky vorgestellt: Wagemutige Ideen zur Besiedlung des Weltraums, aber ihre mathematischen und statistischen Berechnungen passen nicht mehr zu unserer aktuellen Technologie.
Besatzung von 150 bis 44.000 Personen
Der amerikanische Anthropologe John Moore war der erste, der das ethnografische Tool Ethnopop verwendete, um die Mindestanzahl von Personen für einen Flug mit mehreren Generationen zu quantifizieren.
Ethnopop simuliert die eheliche und demografische Situation kleiner Siedler und verwendet externe Module, um episodische Epidemien und Katastrophen zu verursachen. Diese Module wurden jedoch nie im Zusammenhang mit der Raumfahrt angewendet, da dieses Programm entwickelt wurde, um die historischen Migrationen der ersten Personengruppen zu berechnen und zu analysieren.
In Anbetracht der Tatsache, dass in der Raumfahrt die Prozesse der Einwanderung und Auswanderung unmöglich sind, kam Moore zu dem Schluss, dass für eine 200-jährige Mission die anfängliche Besatzung zwischen 150 und 180 Personen umfassen sollte.
Seiner Meinung nach sollte die Besatzung aus jungen Leuten bestehen und so spät wie möglich Nachkommen hervorbringen, um das Erscheinen der ersten Generation so lange wie möglich zu verzögern. Diese Bedingungen tragen dazu bei, eine Überbevölkerung und einen hohen Anteil an Blutsverwandtschaft zu vermeiden.
Neuere Berechnungen des Anthropologen Cameron Smith sehen eine Zunahme der Besatzungsgröße vor. Ihm zufolge sollte die anfängliche Besatzung zwischen 14.000 und 44.000 Personen sein. Dies ist die optimale Zahl, um eine gesunde Übertragung des genetischen Erbes des Menschen sicherzustellen.
Nach seinen Recherchen wird die 150-köpfige Besatzung im Falle einer größeren Katastrophe immer vom Aussterben bedroht sein. Smith empfiehlt, mehr genetische Erstproben an Bord zu haben, und dies erfordert eine große Besatzung.
Dieser signifikante Anstieg der Anzahl der an Bord befindlichen Personen ist auf die grundlegenden Hypothesen des Wissenschaftlers zurückzuführen, der die Anzahl der an ihrem Ziel ankommenden Siedler mithilfe eines einfachen statistischen Ansatzes berechnet hat.
Es scheint schwierig zu sein, die optimale Anzahl von Startpersonal abzuschätzen, und dies ohne Berücksichtigung der psychologischen Auswirkungen, die sich auf die Besatzung auswirken können, wenn sie sich für immer von der Erde trennen.
Kulturerbe-Projekt
Aus diesem Grund habe ich 2017 das Heritage Project erstellt, ein neues statistisches Modellierungswerkzeug wie Monte Carlo. An dem Projekt sind der Physiker Camille Beluffi, der Astrophysiker Rhys Taylor und der Forschungs- und Entwicklungsingenieur Loïc Grau beteiligt, um realistische Simulationen der zukünftigen Weltraumforschung zu liefern.
Unser Projekt ist multidisziplinär: Physiker, Astronomen, Anthropologen, Luftfahrtingenieure, Soziologen und Ärzte nehmen daran teil.
Legacy ist das erste Programm, das sich ausschließlich der Berechnung der probabilistischen Entwicklung der Besatzung an Bord eines interstellaren Flugzeugs widmet. Es muss unter anderem festgestellt werden, ob eine Gruppe von Menschen dieser Größe mehrere Generationen ohne künstliche Versorgung mit zusätzlichem genetischem Material leben kann.
Es ist bereits klar geworden, dass die Festlegung der Mindestanzahl von Besatzungsmitgliedern ein wichtiger Schritt bei der Vorbereitung einer Mission ist, an der mehrere Generationen beteiligt sind. Sie umfasst nicht nur die für ein solches Unternehmen erforderlichen Ressourcen und Budgets, sondern hat auch soziologische, ethische, soziale und politische Konsequenzen. All diese Elemente sind notwendig, um die Entstehung einer sich selbst tragenden Kolonie zu untersuchen, damit sich Menschen auf anderen Planeten niederlassen können.
Die ersten Ergebnisse unserer Zusammenarbeit wurden im Journal der British Interplanetary Society und in einem weiteren Artikel in der regulären Presse veröffentlicht. Im Rahmen des Transmission Symposium fand in Straßburg eine öffentliche Präsentation unserer Forschungsergebnisse statt, bei der wir zeigten, dass die von Moore und Smith bereitgestellten Besatzungsdaten auf sehr langen Reisen nicht brauchbar sind.
Jetzt geht es darum, die Grundsätze und Regeln des Lebens zu definieren, die erforderlich sind, damit die Besatzung mit der minimal möglichen Anzahl von Personen die Lebensfähigkeit der Mission sicherstellen und angesichts von Katastrophen und schweren Krankheiten widerstandsfähig sein kann.
Derzeit wird ein Programm entwickelt, das den Ernährungsbedarf der Besatzung vorhersagen und den Platzbedarf für die Raumfahrt im Schiff selbst bestimmen kann. Derzeit sind hydroponische Gewächshäuser die beste Lösung. Unsere Berechnungen werden in Kürze die Mindestanforderungen an die Schiffsgröße festlegen.
Die ersten eingehenden Arbeiten zur Weltraumforschung beginnen gerade erst zu erscheinen. Das Thema ist immer noch weitreichend und viele menschliche, räumliche, kulturelle, psychologische und soziale Faktoren müssen in ein Computerprogramm integriert werden. Sorgfältige Arbeit ist unerlässlich, wenn wir wollen, dass Menschen neue Welten erreichen können.
Frédéric Marin