 |
Технологии развития колонии
|
|
|
|
Каждый вид колонистов воспроизводится по-своему. Потомки людей могут размножаться самостоятельно, естественным путём. Если изменения организмов генномодифицируемых людей их организма не лишило их способности воспроизводиться в условиях планеты, они тоже могут делать это естественным путём. Если изменение критично, а колония не обладает биологическим материалом (эмбрионы, яйцеклетки и сперматозоиды), то она исчезнет. Механизированные люди могут вырабатывать половые клетки, а выращивать детей вне организма матери. В планах учёных существует создание искусственной матки, существующие технологии позволили вырастить детёныша козы вне её тела[32]. Процесс воспроизводства механизированных людей нуждается лишь в ресурсах для производства деталей. Это можно сделать, используя подручные материалы и технологии, переданные землянами.
Отсюда следует задача постройки машин любого типа, поскольку в условиях колонии без их помощи люди не смогут обеспечивать себя всем необходимым. И если для обычных людей отсутствие роботов внесёт некоторые неудобства в их жизнь, то для колонистов, представляющих из себя роботов с искусственным сознанием, обладание этой технологией жизненно необходимо.
Комплекс задач по приведению условий планеты к земным называется терраформингом и в данный момент является полностью теоретическим. Не каждую планету можно терраформировать. Избыток воды будет нерешаемой проблемой, потому что на планетах-океанах нет участков суши, где можно строить поселения. Города-корабли могут решить проблему отсутствия территории, но на таких планетах нет полезных ископаемых. Даже если мы привезём с собой необходимую инфраструктуру для добычи энергии из возобновляемых источников (солнце, ветер и т.д.), через некоторое время их понадобится заменить. Уровень колонии не будет позволять заменить оборудование, а в это время колонисты останутся без энергии.
|
|
|
Гравитация – один из параметров, на которые человечество не может повлиять. Она не должна быть слишком малой (удержание атмосферы, отрицательное влияние на человека) или большой (дискомфорт). В наше время учёные могут примерно вычислить гравитацию планеты исходя из её массы и радиуса. Один из вариантов созданию=я искусственного магнитного поля вокруг планеты – это прокладка по экватору электрического кабеля или её раскрутка, если у планеты существует металлическое ядро. Однако для реализации данной задумки необходимо огромное количество ресурсов,поэтому далее мы не будем рассматривать данную технологию.
Чрезмерный нагрев планеты – ещё одно препятствие для колонистов. Одним из теоретических решений проблемы чрезмерного нагревания планеты является расположение солнечных экранов между планетой и её звездой. Для получения дополнительной энергии поверхность экранов можно покрыть солнечными батареями. Наши современные технологии позволяют определить, находится ли планета в освещаемой зоне.
Температура на планете определяется не только по количеству получаемого света, но и по составу атмосферы. Современные достижения человечества позволяют ему транспортировать на территорию другой планетыбактерии-экстремофилы, которые способны преобразовывать углекислый газ в кислород. Это позволит снизить парниковый эффект и, следовательно, температуру поверхности.
Недостаток воды можно восполнить, расплавив ледяные шапки или обстреляв планету ледяными астероидами[33]. Для создания приемлемой гидросферы даже на Венере понадобится количество воды, много раз превышающее размер кометы Галлея, а большинство пригодных для колонизации экзопланет превосходят размеры Земли. Использование этого метода порождает новые проблемы, например, удар цельным астероидом может привести к нарушению коры планеты, а поднятые тучи пыли могут создать эффект «ядерной зимы». Рассматривать этот метод мы не будем из-за затратности.
|
|
|
Для нынешнего уровня развития технологий терраформинг является нереальной задачей из-за количества затрачиваемых ресурсов и отсутствия необходимых технологий. Альтернативой является претерраформирование – создание на поверхности планеты базы в виде замкнутой экосистемы вместо изменения всей её экосистемы. Этот шаг может стать промежуточным, давая экипажу время, а может стать завершающим, если планета окажется совершенно непригодной для терраформирования. Такая база позволяет жить в условиях с горячей атмосферой, если покрыть внутреннюю поверхность купола тонким слоем алюминия. Земляне имеют опыт постройки таких баз (Биосфера-2[34], БИОС-3[35]), учёным удалось достичь полного замыкания системы. Они смогли не только удовлетворить потребности испытуемых в воздухе, воде и на 80% в еде, но и создать несколько новых сортов растений, дающих меньшее количество отходов.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что в наше время нет готовых технологий, необходимых для колонизации планеты. Однако уже существуют направления, занимающиеся развитием необходимых технологий. В стадии создания первых прототипов находятся такие технологии, как: постройка химических двигателей, солнечных батарей и солнечного паруса; технологии реактивного маневрирования, защиты электроники и биологических образцов от космического излучения, консервация биологических образцов, эмбрионов, технологии генной модификации, печати зданий и техники, георазведки, очистки воды. Передовые научные исследования позволяют прогнозировать быстрое развитие таких новых для человечества технологий, как создание искусственного интеллекта, человеческой механизации, печать еды и органов. В свою очередь технологии термоядерных двигателей, клонирования эмбрионов криозаморозки, анабиоза, обеспечения воздухом, претерраформирования находятся лишь в зародыше.
|
|
|
Глава 2. Методы исследования перспектив технологий колонизации экзопланет
2.1. Обоснование принципов анализа развития технологий колонизацииэкзопланет
Мы не первые, кто задумываются о возможности колонизации экзопланет. Писатели настолько часто писали необычные истории о вымышленных технологиях и будущем, что был создан целый литературный жанр: «научная фантастика» (Азимов, Хайнлайн, Уэллс). Однако писатели лишь основываются на собственных допущениях, не опираясь в своих прогнозах на опыт предыдущих поколений. Другой литературный жанр, «твёрдая научная фантастика» (Стругацкие, Жуль-Верн, Бредбери), следует физическим законам этого времени, в качестве основы берёт новое изобретение, не доказывая его реалистичность. Таким образом, этот жанр не может претендовать на подлинную научность. Наша работа отличается от книг «твёрдой научной фантастики» тем, что в своём исследовании мы руководствуемся научным подходом. Соответственно, мы не придумываем новые технологии, а лишь отталкиваемся от существующих. За основу мы берём технологии, выявленные в главе 1.2, и рассматриваем, каким образом они могут развиться.
Существующий технологический уровень не позволяет колонизировать экзопланету ни на одном из этапов. Нашей задачей является анализ какие технологии должны развиваться, чтобы колонизация стала когда-либо возможна. Чтобы наш анализ был научным, необходимо придерживаться нескольких выявленных нами принципов.
Принцип подчинения законам физики. Технологии существуют в пределах современных законов физики и развиваются в её пределах. Так, мы не рассматриваем технологии искажения времени и считаем невозможным развитие реактивных двигателей, позволяющих превысить скорость света.
Принцип эмпирической проверки. Необходима возможность проверить технологию в пределах Солнечной системы. Например, фантастами часто используется идея о путешествии сквозь червоточины, однако мы не рассматриваем такой метод путешествия, потому что мы проведение экспериментов до начала экспедиции невозможно.
|
|
|
Принцип стоимостной свободы. Экономические ограничения в рассмотрение не включаются, т.к. мы не можем предсказать стоимость воплощения необходимых технологий. С одной стороны, неизвестно, какими будут цены на ресурсы, с другой, промышленное использование технологии уменьшает расходы на неё. Мощность компьютеров, управляющих полётом на Луну, была равна мощность современных смартфонов, которые в наше время обходятся в копейки члену среднего класса. Вместимость корабля ограничивает количество топлива и ресурсов, которые колонисты могут с собой взять.
Принцип приоритетности. Мы подразумеваем концентрацию всех ресурсов человечества на данном проекте, целенаправленное развитие всех необходимых технологий и т.д. Вопросы политической целесообразности не составляют предмет данного исследования.
Таким образом, нами сформулировано 4 принципа научности, которым мы будем следовать при анализе перспективных технологий.
2.2. Методы оценки технологий колонизации экзопланет
Для выбора комплекса приоритетных технологий, которые позволят провести успешную колонизацию экзопланет, необходимо выявить критерии и шкалу их оценки. Следует оговориться, что шкала является качественной, т.к. количественное прогнозирование технологий на столь длительное будущее невозможно.
Одним из главным критериев, влияющих на выбор технологий, является зависимость технологий друг от друга. Если технология А зависит от технологии В, то они должны развиваться комплексно. С другой стороны, достижение необходимой нам технологии А возможно и без В, однако происходить это может происходить дольше и требовать больше ресурсов.
Следующий необходимый критерий — этичности. Земляне могут не согласиться отправлять на другую планету робота, ведь в нашей работе колонизация носит характер спасения человечества. В проект могут вкладываться меценаты или частные лица, желающие извлечь выгоду из экспедиции, например, создав реалити-шоу. Однако наиболее привлекательными инвесторами могут быть государства, которые будут желать видеть представителя своего народа. Отказ от принятия на космический корабль члена какой-то организации, этноса, меньшинства может стать причиной потери средств или начала протестов. Фактически перед нами будет стоять задача создания Ноева ковчега. Следует отметить, что из-за постоянного изменения понятия «этичность», образцом мы будем считать современность, а на шкале будем отмечать, насколько решение далеко от этики наших дней.
Одним из критериев является затратность. Денежную стоимость мы не учитываем в соответствии с принципом стоимостной свободы. В общем случае это подразумевает под собой время, которое нужно потратить, чтобы технология стала готова к использованию, и ресурсы, необходимые для реализации технология. Например, постройка купола занимает меньше времени и ресурсов, чем изменение климата на всей планете. На шкале мы будем давать качественную оценку ресурсозатратности и длительности.
|
|
|
Ещё одним критерием является воспроизводимость технологии в данных условиях. Под воспроизводимостью подразумевается сложность реализации в условиях колонии. Технологический уровень колонии будет ниже уровня Земли. Например, рождение колонистов естественным способом является простой процедурой, если это можно произвести в условиях данной планеты, но люди будут жить не больше 100 лет. Люди, собранные на станке или усовершенствованные механически, могут жить намного дольше, но наладить такое производство колонистам будет сложнее. Мы не можем знать заранее рельеф планеты, её полезные ископаемые или точный состав атмосферы. Экипаж будет работать с тем, что есть на планете, поэтому ресурсы для технологии должны быть замещаемыми. Техника может быть настолько сложной для воспроихводимости, что первоначальный уровень развития технологий не сможет позволить колонистам реализовать её, это должно учитываться при оценке.
Каждый из этапов колонизации наполнен рисками, задача колонистов свести их к нулю. Риски делятся на внешние (уязвимость технологии перед воздействием окружающей среды) и внутренние (человеческий фактор и внутренние сбои, которые дестабилизируют технологии). К внешним, например, относятся неблагоприятное воздействие атмосферы экзопланеты. Нельзя недооценивать внутренние риски, играющие основную роль на заключительном этапе колонизации. Например, особенности сексуальной ориентации или движение «чайлдфри» могут привести к исчезновению колонистов. Существует опасность того, что следующие поколения колонистов могут отказаться от миссии, не выдержав ответственности. Ещё одним примером внутренних рисков является риск преждевременной экологической катастрофы.
Выделенные принципы и критерии позволяют приступить к оценке технологий для колонизации экзопланет.В своём анализе мы должны придерживаться принципов подчинения законам физики, эмпирической проверки, стоимостной свободы, и приоритетность, а в качестве критериев оценки можно использовать такие параметры, как взаимозависимость, затратность, воспроизводимость, этичность и рискованность определённых технологий
Глава 3. Проблемы и перспективы колонизации экзопланет
3.1. Оценка перспективных технологий колонизации экзопланет
Проблема оценки технологий достаточно сложна. Мы не можем дать им количественную оценку, поскольку разные технологии относятся к разным сферам, решают разные задачи и используют своеобразные ресурсы. Для правильной оценки невозможно выработать единый подход для технологий, т.к. некоторые существуют ещё в зародыше. Мы будем использовать набор шкал для качественной оценки, представленный в таблице 1 (см. табл 1). Некоторые параметры требуют использования двух шкал, совместимость которых будет рассмотрена в главе
Оценка технологий, используемых на этапе полёта, представлена в таблице 2 (см. Приложение 1, табл. 2).
Примером влияния этичности на выбор технологии является испытание термоядерных двигателей на Земле (№2). Многие исследователи считают эти двигатели экологически чистыми, однако существует риск экологического катастрофы из-за взрыва реактора, что может вызвать протесты населения против экспедиции. Защитники окружающей среды могут быть против проверок этой технологии на Земле, поэтому если их решение будет критическим, испытания придётся проводить на других планетах или отказываться от использования термоядерных двигателей.
Примером зависимости технологий может быть связь технологий двигателей (№№1-2) с технологиями защиты от радиации (№7). Если не разработать защиту от радиации, то дополнительным фактором выбора топлива станет его безвредность, что приведёт к ограничению развития данных технологий. С другой стороны, у солнечных батарей существуют дополнительные риски (нехватка излучения на удаленных от звезд участках траектории) и иные ограничения (сбор больших объемов энергии может потребовать время).
Обеспечение жизнеобеспечения на этапе полёта является масштабной задачей из-за ограничения в ресурсах и зависимости от разных типов людей, поэтому оценка необходимых для этого технологий вынесена в отдельную таблицу (см. Приложение 1, табл. 3).
Для консервации биологических образцов (№7) или людей необходимо постоянно поддерживать низкую температуру. Космос представляет из себя вакуум, поэтому во время полёта есть только два источника тепла: внутренние системы и внешнее излучение. Если нам удастся изолировать блок корабля от этого воздействия, то для поддержания холода понадобится минимальное количество энергии.
Для консервации биологических образцов (№7) или людей необходимо постоянно поддерживать низкую температуру. Космос представляет из себя вакуум, поэтому во время полёта есть только два источника тепла: внутренние системы и внешнее излучение. Если нам удастся изолировать блок корабля от этого воздействия, то для поддержания холода понадобится минимальное количество энергии.
Постоянное воздействие космического излучения на технику корабля будет плохо на ней сказываться, поэтому необходимо разработать комплекс технологий для защиты электроники (№9). Бортовой компьютер, ответственный за наблюдением за всеми системами корабля, поэтому нуждается в защите. Если экипаж состоит из роботов, то технологии защиты от излучения являются критическими, иначе отправление машин с человеческим сознанием будет невозможным. Защитить корабль можно двумя способами: покрыть корпус специальными материалами или создать вокруг корабляискусственное магнитное поле, которое будет потреблять некоторое количество энергии.
Воспроизводство колонистов в полёте (№12) потребляет огромное количество ресурсов на поддержку необходимого количество кислорода, воды и еды. Вдобавок колонисты будут бодрствовать, это увеличивает риск возникновения конфликтов в коллективе и срыва экспедиции ещё до прибытия на планету. Основываясь на существующих исследованиях влияния невесомости на организм человека, можно сделать вывод о недееспособности детей, рождённых в космосе.
Оценка технологий на этапе обустройства колонии представлена в таблице 4 (см табл. 4).
В данный момент мы можем печатать здания и органы для пересадки на 3D-принтере (№№19-20), используя специальное сырьё, однако оно не является возобновляемым. Условия планеты могут быть таковыми, что после истощения ресурсов, привезённых с Земли, мы не сможем создавать качественные материалы для печати или не сможем создавать их вовсе. Т.к. любую повреждённую технику колонисты могут заменить, распечатав её, то при отсутствии этой возможности, им придётся «сделать шаг назад» в развитии.
Существует вероятность наличия жизни на планетах, обладающих благоприятными характеристиками. Если колонисты обнаружат другой вид, то для выживания им придётся от него избавиться. Технология изменения биосферы планеты (№20) может считаться неэтичной среди экозащитников и широкой публики, поэтому обширные протесты могут подорвать проект финансирования.
Представленная в данных таблицах информация помогает проанализировать значимость данных технологий для проекта колонизации экзопланет.
Таблица 1. Показатели и шкалы оценки технологий колонизации
| Показатель | Шкала 1 | Шкала 2 | |
| Назначение показателя | |||
| Зависимость |
Оценка раздельно для каждой факторной технологии. | ||
| Другие технологии, от которых зависит данная | |||
| Затратность | 0 – технология не требует затрат ресурсов 1 – технология может потребовать некоторых затрат ресурсов 2 – технология требует существенных затрат ресурсов 3 – технология требует очень больших затрат ресурсов | 0 – технология не требует затрат времени 1 – технология может потребовать некоторых затрат времени 2 – технология требует существенных затрат времени 3 – технология требует очень больших затрат времени | |
| Существенность ресурсов, необходимых для использования технологии | |||
| Воспроизводимость | 0 – технология не предполагает воспроизводство 1 – технология может быть воспроизведена лишь на позднем этапе функционирования колонии 2 – технология может быть воспроизведена в условиях колонии 3 – технология легко воспроизводима | 0 - технологию не нужно воспроизводить 1 - технологию желательно воспроизвести в случае ее утери 2 - потеря данной технологии может существенно осложнить колонизацию 3 - технологию обязательно нужно поддерживать в активном состоянии на всем протяжении колонизации | |
| Сложность повторения технологии вне Земли в случае ущерба ее носителям | |||
| Этичность |
| ||
| Степень соответствия существующей этике | |||
| Риски | 0 – внутренних рисков нет 1 – внутренние риски минимальны 2 – внутренние риски существенны 3 – внутренние риски катастрофически велики | 0 – внешних рисков нет 1 – внешние риски минимальны 2 – внешние риски существенны 3 – внешние риски катастрофически велики | |
| Внешние и внутренние риски |
Представленная в данных таблицах информация помогает проанализировать значимость данных технологий для проекта колонизации экзопланет.
3.2Выбор оптимального решения проблемы колонизации экзопланет
В главе 3.1 мы оценили технологии, которые могут быть использованы на разных этапах полёта. Нам необходимо выработать рекомендации по выбору оптимального комплекса технологий. Это позволит нам выявить направления науки и техники, нуждающиеся в развитии. Для анализа и оценки мы используем следующие инструменты: граф взаимозависимости технологий, матрица сложности и важности, дерево целей проекта.
|
|
|
