lauantai 28. elokuuta 2010

Avaruus mielessä.

Kirjoitin jo jonkun aikaa sitten Fermin paradoksista. Tarkalleenotten kyseessä ei ole paradoksi, vaan oikeastaan dilemma, joka on retorisen muotoilunsa vuoksi nimetty paradoksiksi. Yksi mahdollisuus taivaiden hiljaisuudelle (tai oikeammin, pelkälle kohinalle) on, että etsimme lähinnä vääristä paikoista.

Maapallonkaltaisten planeettojen oletettu epätodennäköisyys voi olla lievempi argumentti kuin tähän asti on ajateltu, koska läheltäkin löytyy nyt lähes kuukausittain useamman planeetan järjestelmiä. Ainakin niiltä osin, mitä tulee kokoluokkaan ja planeettajärjestelmien rakenteeseen. Kaikesta päätellen planeettajärjestelmät ovat yleisiä.

Fyysikko Stephen Hawking (joka on muuten syntynyt Oxfordissa) on toistuvasti ilmaissut, että avaruusmatkailu on olennainen osa ihmiskunnan eloonjäämiskamppailua. Olen tästä jokseenkin samaa mieltä.

Avaruusmatkailu - vaikka puhuisimme ihan vain kiertoradalle lähetettävistä kappaleista - on kallista. Ratanopeuden saavuttamiseen tarvitaan energiaa; sinänsä itse energia ei ole ongelma, koska vaikka geostationaariselle radalle pääsemiseksi vaaditaan 57.5 megajoulea kilogrammaa kohden, se määrä on vajaassa kahdessa litrassa bensiiniä. Minä siis pääsisin kiertoradalle matkalaukkuineni (marginaalisella) 160 litralla bensiiniä. Se maksaa nykyhinnoin reilut parisataa euroa. Ongelma on kuitenkin se, että kiertoradalle ei voi ajella autolla, jota tankkaillaan välillä, vaan tarvitaan raketti. Raketti käyttää merkittävän osan energiasta siihen, että se sylkee ajoainetta perästään. Ja raketin kyytiin pitää laittaa myös kaikki tarvittava polttoaine, mikä lisää painoa ja tarvittavan polttoaineen määrää erikseen.

Avaruushissi ratkaisisi tämän ongelman melkein täysin. Jos liikenne avaruuteen on riittävän vilkasta, alastulevan kuorman menettämällä liike- ja potentiaalienergialla voidaan tuottaa merkittävä osa ylösmenevän kuorman nostamiseen tarvittavasta energiasta.

Toinen ikävä puoli miehitetyssä avaruusmatkailussa on sen vaikutus terveyteen. Painottomissa oloissa lihakset (mukaanlukien sydän) ja luut heikkenevät. Ellei ihmisiä tulevaisuudessa muokata geneettisesti sietämään näitä olosuhteita, tarvitaan keinotekoista painovoimaa.

10 kommenttia:

Juha Kettunen kirjoitti...

Ellei ihmisiä tulevaisuudessa muokata geneettisesti sietämään näitä olosuhteita...

Varmasti ihmisestä muokataan tulevaisuudessa erilaisia versiota eri olosuhteiden (eri planeettojen, mikropainovoiman, vesiympäristön jne) tarpeisiin, mutta aika todennäköisesti avaruusmatkailun tietyn likaisen työn hoitavat älykkäät koneet.

Tiedemies kirjoitti...

Tottakai, ainakin pitkät lennot ovat väistämättä pitkään, tai ehkä jopa aina, miehittämättömiä.

Järeällä hyvin spekulatiivisella fuusioreaktorilla pörisevällä, ja polttoainetta keräävällä moottorilla kulkeva rakettikaan ei taittaisi tähtienvälisiä etäisyyksiä paljoa alle sadassa vuodessa. Jos maksiminopeus on 10% valonnopeudesta, mikä on jo ehkä liikaa, lähimille tähdille matkaa kestää 50 vuotta.

Koneille se on lyhyt aika.

Sensijaan miehitetty matka Marsiin ei ole mitään työnnöillä, joita ydinreaktioilla voidaan saada aikaan. Jos kiihtyvyyttä saadaan vaikka 0.1g:tä yhtäjaksoisesti, matka kestäisi noin viikon. Suhteellinen huippunopeuskaan ei olisi kuin luokkaa 250 kilometriä sekunnissa; siihen menisi energiaa luokkaa 70 gigajoulea kilogrammaa kohden. 300 tonnin painoisen raketin matkaan menisi siis luokkaa 2*10^16 joulea. Valitettavasti tämä on jo merkittävä osuus maapallon vuotuisesta energian kulutuksesta.

Jos ja kun ihmiskunta kehittyy vähintään Kardashevin tyypin I-sivilisaatioksi avaruusmatkailun energiavaatimukset eivät ole enää merkittävä este.

Markku kirjoitti...

Parempi on muokata ihmisiä tälle planeetalle paremmin sopiviksi. Ei tarvitsisi vaivautua ulkoavaruuteen, kun täälläkin tulisi hyvin toimeen per capita paljon pienemmillä resursseilla. Ääritapauksessa koko jengi voidaan virtualisoida.

Nämä tämmöiset valtavilla-avaruuslaivoilla-tähtiin -visiot ovat vähän 50-lukulaisia.

Tiedemies kirjoitti...

Nämä tämmöiset valtavilla-avaruuslaivoilla-tähtiin -visiot ovat vähän 50-lukulaisia.

Mjoo, vähän niinkuin "nää valtamerilaivoilla meren taa" oli niin 1100-lukulaisia, kun Kolumbus lähti seilailemaan. Ei sillä, on Markulla pointtia, mutta avaruus nyt vaan sattuu olemaan aivan poskettoman cool.

Lisäksi siinä on toinenkin riskienhallinta-aspekti. Aurinko voi alkaa törttöillä, joko himmentyä tai alkaa sylkeä plasmaa, asteroidi voi iskeä, neutronitähti tai musta-aukko voi pyyhkäistä ohi muutaman kymmenen AU:n päästä ja sotkea planeettojen radat, aurinkokunta voi ajaa pölypilveen ja maapallo muuttua lumipalloksi, jne jne.

Pidemmällä aikavälillä kohtuullinen panostus siihen, että elämä voi levittäytyä muuallekin, on eräänlainen vakuutusmaksu tällaisia uhkia vastaan.

IDA kirjoitti...

Mihin tämä maailma on menossa: Paholaista palvotaan jo gregoriaanisesti ;D

Avaruuteen vaan.

Evojeesus kirjoitti...

>Ääritapauksessa koko jengi voidaan >virtualisoida.

*reps*

Evojeesus kirjoitti...

Itseasiassa oman aurinkokuntamme kaltaiset systeemit saattavat olla harvinaisia, tämän mennessähän on löydetty vain systeemejä joissa on hyvin raskaita planeettoja hyvin lähellä aurinkoaan. Kehittyneen elämän syntymiseksi planeettojen ratojen on oltava suhteellisen stabiileja mitä ilmeisimmin tarvitaan kaasujättiläinen tai peri kaukana auringosta siivoamassa komeettoja ja asteroideja pois.

Tiedemies kirjoitti...

Evo, tavallaan noin on, mutta kannattaa huomata, että ensimmäisenä löydetään ne, joissa on isoimmat planeetat lähimpänä aurinkoa, koska ne on helpoin havaita. Mitä kauempana planeetta on ja mitä pienempi se on, sitä vaikeampi se on havaita.

Käsittääkseni maan kokoinen planeetta maan etäisyydellä emotähdestä ei taida vielä olla nykyisten mittalaitteiden kohinarajan yläpuolella, ainakaan vähänkään kauempana olevien tähtien kohdalla. En tunne tarkkaan mekanismia, jolla noita havaitaan, mutta ensimmäisessä vaiheessa niitä etsittiin tähden pienestä heilumisesta kiertoliikkeen mukana, tällä löytyy vain Jupiteria isompia planeettoja, jotka ovat juuri oikealla etäisyydellä.

HARPS taas yrittää kait havaita planeettoja niiden tähdessä aiheuttamien puna- ja sinisiirtymien avulla. En tiedä tarkkaan miten se tapahtuu, ja voin olla väärässä, mutta olen ymmärtänyt, että se on tarkimmillaan sellaisten planeettojen suhteen, joiden ekliptikan taso on suunnilleen meihin päin. Eli jos ekliptikan normaali osoittaa tänne päin, niin se ei näkisi mitään, mutta tässä voin olla ihan väärässä.

Evojeesus kirjoitti...

Olet oikeassa siinä että isot eksoplaneetat havaitaan ensiksi ja niitä onkin löydetty peräti 454 kappaletta:

http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_exoplanets

Ongelma tässä on se, että suurimmassa osassa noista on jotain jättiläisplaneettoja hyvin lähellä aurinkoa enkä ole varma onko noissa tapauksissa olemassa stabiileja ratoja "habitable zonella". Tarpeeksi elliptiset radat ainakin sotkevat kuviot:

http://news.discovery.com/space/weird-exoplanet-orbits-could-prevent-alien-life.html

Olet oikeassa ratatason suunnan merkityksestä näissä menetelmissä jotka perustuvat emotähden liikkeen havainnointiin. Sama ongelma on vielä pahempana menetelmissä joissa träckätään eksoplaneetan transittia emotähden ja meidän välistä kirkkausmuutosten avulla.

Tiedemies kirjoitti...

Elliptinen rata tosiaan on murhaa törmäysten ja ratahäiriöiden takia, ja lähellä aurinkoa kiertävä iso planeetta voi singota pienemmät kiertolaiset radoiltaan.

En tiedä, miten varteenotettava taas on teoria jupiterinkokoisen etäämmän planeetan välttämättömyydestä. Se kyllä imuroi asteroiditörmäyksiä (viimeisen reilun vuoden aikana muistaakseni kolme) ja siten suojelee sisempiä planeettoja jossain määrin, mutta onko tämä välttämätöntä elämän kannalta, sitä en osaa sanoa.