Człowiek raczej nigdy nie poleci do innych gwiazd...

Kiedy rozmowa zachodzi na temat międzygwiezdnych lotów człowieka, prawie zawsze wspomina się najbardziej oczywiste przeszkody. Potworne odległości, niską prędkość statków kosmicznych, podatność człowieka na promieniowanie, potrzebę ogromnej ilości zasobów do podtrzymywania życia podczas lotu i tak dalej. Ale jednocześnie spekuluje się i zostawia nadzieję, że są to problemy tymczasowe. Dziś nie możemy polecieć z tych powodów, ale za setki, może tysiące lat wymyślą nowe materiały, silniki i wszystko stanie się możliwe. Człowiek skolonizuje inne układy gwiezdne.

Ale w tym filmie chcę opowiedzieć o kilku nieoczywistych przyczynach, dlaczego raczej nigdy do tego nie dojdzie. Wiem, że brzmi to prowokacyjnie. Nigdy nie mów nigdy. I właśnie dlatego film trwa aż tak długo. Postaram się bardzo jasno uargumentować, dlaczego typowa dla ludzkiego myślenia ekstrapolacja w przyszłość w tym przypadku nie działa i dlaczego sama idea wysłania człowieka gdziekolwiek zestarzei się wcześniej niż pojawią się realne sposoby, żeby to zrobić. Proszę wysłuchać filmu do końca, zanim wyciągniecie wnioski, czy zgadzacie się z tezą z tytułu filmu, czy nie. Obiecuję, że każdy z was dowie się czegoś nowego, a niektórzy całkowicie zmienią swoje spojrzenie na utarty obraz podróży międzygwiezdnych, a nawet życia pozaziemskiego.

Film będzie podzielony na dwie główne części. Przez większą część filmu będę mówił o tym, dlaczego w ogóle lot człowieka do innych gwiazd jest zadaniem o absurdalnej trudności i dlaczego w rzeczywistości wszystko jest znacznie, znacznie gorzej niż zwykle przedstawia się to w fantastyce naukowej albo nawet w źródłach popularnoch. A potem w drugiej części na tle pierwszej stanie się oczywiste, dlaczego przed cywilizacją, która będzie mogła zbliżyć się do podróży międzygwiezdnych, w ogóle nie będzie stało zadanie wysłania biologicznego ciała Homo sapiens. I dlaczego problem zostanie rozwiązany zupełnie innym sposobem?

Ten materiał jest w pełni dostosowany do słuchania w formie podcastu. Możecie spokojnie zajmować się swoimi sprawami słuchając go w tle, ale będą tu też wstawki wizualne dla tych, którzy wolą coś oglądać, nie tylko słuchać. Życzę miłego seansu. Lecimy.

Zacznę od tego, że w optymistycznym scenariuszu, schodząc po tym, jak rozwijają się technologie i metody badania egzoplanet, ludzkość w ciągu mniej więcej następnych 30 lat znajdzie planetę podobną do Ziemi pod względem warunków fizycznych, z ciekłą wodą i mniej więcej takim samym ciśnieniem atmosferycznym na powierzchni. Rzecz w tym, że jak widzimy, wszechświat tworzy dość ograniczone spektrum wariantów gwiazdowych i planetarnych. Wiele układów planetarnych będzie bardzo podobnych do siebie. Podobne będą też panujące na nich warunki. Dlatego pytanie nie brzmi, czy istnieje planeta podobna do Ziemi, tylko jak daleko od nas taka planeta się znajduje. To już trudniej przewidzieć, ale można z grubsza oszacować, że z dużym prawdopodobieństwem zostanie znaleziona w odległości dziesiątek lat świetlnych. Optymistycznie od 20 do 30 lat świetlnych. To nie są liczby wyssane z palca. Wziąłem je z pracy naukowej o występowaniu skalistych planet w ekosferze wokół gwiazd podobnych do słońca na podstawie danych teleskopu Keplera, gdzie naukowcy doszli do wniosku, że z dużym prawdopodobieństwem najbliższa planeta skalista w strefie zamieszkiwalnej wokół, co bardzo ważne, gwiazdy typu słonecznego znajduje się mniej więcej 20 lat świetlnych od nas, ale to nie znaczy, że od razu okaże się ziemią 2.0. Może zwyczajnie nie mieć atmosfery, albo ona może być zbyt potężna jak na Wenus. Więc jeśli dodać kryterium właśnie podobnych warunków fizycznych na powierzchni, granica przesuwa się dalej do 30-40 lat świetlnych, w najgorszym przypadku do 50-60. Ale to czysta statystyka. To po prostu bardziej prawdopodobne szacunki, a nie coś obowiązkowego w rzeczywistości. Jeśli na przykład najmniejsze i najliczniejsze gwiazdy, czerwone karły nie zdmuchują atmosfer planet krążących wokół nich, to nawet najbliższa egzoplaneta Proxima Centauri B znajdująca się w odległości nieco ponad czterech lat świetlnych może okazać się podobna do Ziemię pod względem warunków, ale mimo wszystko dla naszych szacunków będziemy trzymać się statystycznie bardziej prawdopodobnego scenariusza. Choć weźmiemy najbardziej optymistyczny wariant: planetę w odległości 20 lat świetlnych od nas. Nawiasem mówiąc, w promieniu 20 lat świetlnych od nas znajduje się mniej więcej 100 gwiazd. I oczywiście większość z nich, a dokładnie 80% to czerwone karły, a pozostałych 20% to większe gwiazdy, bliższe słońcu pod względem parametrów i być może właśnie wśród nich jest planeta podobna do Ziemi. A jeśli nie, to zwiększając tę odległość dwa razy do 40 lat świetlnych, to w tej objętości będzie już nie dwa razy więcej gwiazd, tylko osiem razy więcej. 800 gwiazd, ponieważ objętość kuli rośnie proporcjonalnie do sześcianu promienia, czyli każdy kolejny krok w odległości gwałtownie zwiększa liczbę szans na znalezienie planety podobnej do Ziemi. Dlatego tak, prawie na pewno taka planeta będzie znajdować się w odległości od 20 do 40 lat świetlnych, jedynie w najgorszym scenariuszu do 60 lat świetlnych. Wśród już tysięcy gwiazd.

Podsumowując, w takim optymistycznym, ale wciąż realistycznym scenariuszu, ludzkość odkryje planetę podobną do Ziemi w ciągu około następnych 30 lat, gdzieś do 2060 roku i w odległości około 20-30 lat świetlnych. Na takiej planecie będzie można zobaczyć oceany i kontynenty, a nawet określić ich przybliżone rozmiary. Przez "zobaczyć" mam na myśli nie zdjęcie z niebieskim oceanem i czerwonymi czy piaskowymi kontynentami, tylko oczywiście widmo, czyli światło, które planeta odbija od gwiazdy. W nim będą określone okresowe zmiany jasności i widma, wynikające z tego, że w naszą stronę obracają się różne fragmenty powierzchni, które w różny sposób odbijają światło. Ocean w jeden sposób, lód w inny, ląd też inaczej i tak dalej. Tak samo narzędzie planowane do uruchomienia do 2060 roku najprawdopodobniej pozwolą dość jasno i jednoznacznie określić skład atmosfery tej planety i w prawdopodobnym scenariuszu będzie to atmosfera azotowa z niewielką zawartością innych gazów takich jak dwutlenek węgla i para wodna. W sumie jak u nas, ale bez tlenu. Tlen, jak powszechnie wiadomo, pojawił się u nas w atmosferze dzięki organizmom fotosyntezującym. Głównie dzięki różnym drobnym cyanobakteriom żyjącym w oceanie. Chociaż nie jest to jedyny sposób, w jaki tlen może pojawić się w atmosferze takich planet, to pozostałe jego źródła są zbyt niewydajne, dają zbyt mało tlenu. Wszystko pójdzie na utlenianie różnych skał na powierzchni i w oceanie tych planet, czy tam na utlenianie żelaza, którego na pewno będzie pełno. Ono jest wszędzie. Tlen jest zbyt aktywny chemicznie. Lubi tworzyć wiązania, więc musi być go naprawdę dużo, żeby utworzyć wiązania ze wszystkimi dostępnymi innymi pierwiastkami chemicznymi na planecie. Utlenił całą powierzchnię i ocean i dopiero potem pojawił się w postaci cząsteczkowej w atmosferze, w postaci gazu O2. Dlatego tlenu takiego jak u nas nie należy oczekiwać i jest to bardzo ważne przy rozważaniu międzygwiezdnego lotu człowieka, bo jeśli jakimś cudem wysłać tam człowieka, to po przylocie nie będzie mógł tam oddychać. I nie tylko on. Prawie żaden duży ziemski organizm tam nie przeżyje, a tylko przeważnie różne organizmy beztlenowe. Jeśli chodzi o to, czy będzie można wykryć tam życie, wszystko nie jest takie jednoznaczne. Jeśli będzie to życie podobne do ziemskiego, to tak. Ale jeśli będą tam jakieś prymitywne mikroorganizmy typu ziemskie archeony, to można podejrzewać, że coś tam może istnieć, ale jednoznacznie wykryć mikroskopijne życie raczej nie uda się do 2060 roku, a nawet później.

Ale dobrze, tak czy inaczej z życiem czy bez, taka planeta będzie atrakcyjnym celem dla lotu międzygwiezdnego, ekspansji człowieka poza układ słoneczny. Pojawi się kolejny problem. Jak to zrealizować? Przynajmniej w teorii. Jak pokonać 20 lat świetlnych w rozsądnym czasie? Jakie technologie musiałyby istnieć, żeby stało się to możliwe? Ale bez fantastyki i bez nadziei na cuda typu prędkości warp. Tylko wszystko w granicach znanej fizyki. Przyjrzymy się temu konkretnie i najpierw krótko spróbujemy poczuć, czym jest 20 lat świetlnych. W skali galaktyki to bardzo mało. Średnica Drogi Mlecznej to około 100 000 lat świetlnych. Ale w skali odległości, do których jesteśmy przyzwyczajeni, to dosłownie niewyobrażalnie dużo. Mózg słabo radzi sobie z takimi odległościami. To prawie 200 bilionów kilometrów. Tego nie da się sobie wyobrazić. Właśnie dlatego najbardziej obrazowym sposobem, żeby to zrozumieć są lata świetlne. Odległość, którą maksymalna dostępna prędkość we wszechświecie, prawie 300 000 km/s, czyli prędkość światła, pokonuje w ciągu jednego roku ziemskiego, a w naszym przypadku pokonuje ją aż przez 20 lat. I jeśli weźmiemy statek lecący prawie z prędkością światła, to wszystko nie wygląda tak źle. Trochę ponad 20 lat lotu i jesteśmy na miejscu. Ale jeśli weźmiemy to, co realnie mamy, to robi się bardzo smutno. Voyager 1 pokona tę odległość w 352 000 lat. Najszybszy statek kosmiczny w historii, Parker Solar Probe, który osiągał prędkość 190 km/s. Wyobraźcie sobie, to pokona tę odległość w 31 000 lat. Bo to zaledwie 64% prędkości światła. Trochę lepiej, ale wciąż absurdalnie dużo jak na lot człowieka. I zauważcie, podróże międzygwiezdne są już możliwe, a nawet zrealizowane. Tego samego Voyagera i kilka innych sond lecących teraz od nas można nazwać statkami międzygwiezdnymi, bo kiedyś opuszczą układ słoneczny. Problem tylko w tym, że są to bardzo powolni międzygwiezdni podróżnicy.

I tutaj lepiej od razu powiedzieć, jaka jest realnie osiągalna maksymalna prędkość również w przyszłości. Taka, która nie zależy od technologii, tylko od praw fizyki. Otóż dla statku załogowego maksymalna realistyczna prędkość to 1% prędkości światła, około 3000 km/s. A jeśli liczyć na szczęście podczas lotu i niesamowity rozwój technologii, znacznie komplikować konstrukcję i wszystko inne, to bardzo optymistycznie nie więcej niż 10% prędkości światła. Dla bezzałogowych, jakichś miniaturowych sond. W zasadzie może być i więcej, ale to już nie jest aż tak interesujące, bo przecież chcemy wysłać właśnie człowieka, prawda? Dlatego, żeby nie wyglądało to jak wyssane z palca szacunki jakiegoś pesymisty czy sceptyka, omówmy od razu, dlaczego realistyczne pozostają jakieś marne procenty prędkości światła, a nie na przykład połowa albo 90%. To bardzo ważne, żeby omówić to już na samym początku, bo potem będziemy mogli oszacować konstrukcję, przybliżoną masę statku i czas podróży, a z tego określić już całą resztę. Ponieważ to podcast, będę próbował dobierać wyjaśnienia, które łatwo wyobrazić sobie w głowie, które nie wymagają trzymania przed oczami wzorów. A więc wyobraźcie sobie, że siedzicie w łódce, powiedzmy na środku jeziora. W łódce macie pewną liczbę kamieni różnej wielkości. Jeśli rzucicie kamień z łódki, zauważycie, że zaczyna ona płynąć w stronę przeciwną do tej, w którą rzuciliście kamień. Przy czym im większy kamień, im bardziej masywny, tym większą prędkość łódka uzyskuje od jego wyrzucenia. Ale tak samo im szybciej rzucacie kamień, im większą nadajecie mu prędkość, tym szybciej łódka odpycha się w przeciwną stronę. A teraz wyobraźcie sobie, że jesteście w tej samej łódce z kamieniami, ale już w kosmosie. Wszystko będzie działać tak samo, a nawet lepiej, bo nie będzie tarcia o wodę. Im szybciej wyrzucacie kamienie i im są one masywniejsze, tym mocniej odpycha się łódka. Ale zabawny moment polega na tym, że w kosmosie nie będzie mogła zahamować, czyli wyrzucając kamienie z łódki będziecie stale zwiększać prędkość. To wszystko swoją drogą zrozumiał i jasno opisał niejaki Isaac Newton ponad 300 lat temu. Ja tylko opowiedziałem wam obrazową demonstrację trzech praw Newtona, którą łatwo sobie wyobrazić w głowie. A po co to opowiedziałem? Bo właśnie w taki sposób latają rakiety i właśnie w taki sposób będą latać i przyspieszać praktycznie wszystkie statki międzygwiezdne, jeśli w ogóle powstaną. Tylko zamiast kamieni z dyszy rakiety wylatuje gorący gaz. W silnikach jonowych jony rozpędzone polem elektrycznym. W istocie bardzo rozrzedzona plazma. W hipotetycznych statkach międzygwiezdnych mogą to być już produkty reakcji termojądrowych czy fragmenty rozszczepienia, różne jądra atomów albo w zupełnie egzotycznym wariancie produkty anihilacji materii i antymaterii. Ale zasada fizyczna pozostaje taka sama. Łódka, statek albo rakieta lecą do przodu, ponieważ coś jest wyrzucane do tyłu. Trzecie prawo Newtona. Każdej akcji towarzyszy równa i przeciwnie skierowana reakcja. To też przejaw zasady zachowania pędu i właśnie dlatego latają rakiety. Nie dlatego, że odpychają się od ziemi i potem od powietrza, tylko dlatego, że wyrzucają coś z siebie. Powietrze w ogóle tylko hamuje i przeszkadza w tym. To, co wylatuje, co jest odrzucane z rakiety albo statku międzygwiezdnego nazywa się czynnikiem roboczym. Kamienie wyrzucane z łódki to czynnik roboczy. I teraz myślę, że jest intuicyjne, że im mniejsza masa czynnika roboczego i im wolniej go wyrzucacie, tym słabszy pęd otrzymuje statek, tym wolniej rozpędza się. Tak samo im większa masa statku, tym trudniej go rozpędzić. Ten sam wyrzut czynnika roboczego lekką rakietę popchnie zauważalnie, a ogromny statek ledwie poruszy. To już drugie prawo Newtona. Im masywniejszy obiekt, tym trudniej zmienić jego prędkość. A teraz połączmy to wszystko i otrzymamy bardzo niepokojące wnioski o podróżach międzygwiezdnych i ogólnie o silnikach rakietowych. Otóż znów jesteście w łódce w kosmosie. Łódka jest pełna kamieni, a wy siedzicie na górze. Zaczynacie z maksymalną siłą wyrzucać kamienie. A ponieważ łódka jest pełna kamieni, na początku trudniej będzie ją rozpędzić, potem będzie trochę łatwiej, gdy kamieni zostanie mniej, ale kiedy wyrzucicie wszystkie kamienie, dotrzecie do pewnej maksymalnej prędkości i bardziej rozpędzić łódki już się nie da. Można powiedzieć, że nie zostało wam już paliwo, które jednocześnie pełni funkcję czynnika roboczego. Ale jest pozytywny moment. W kosmosie prędkość, którą osiągnęliście zostanie zachowana. Niech będzie 100 km/h. Będziecie dalej lecieć właśnie z taką prędkością, bo nie ma tarcia o wodę ani powietrze. Jest próżnia, więc w zasadzie możecie pokonać dziesiątki lat świetlnych nawet z prędkością 100 km/h. Tylko będzie to trwało bardzo długo. Tak jak Voyagery będą sobie leciały jeszcze bardzo długo ze stałą prędkością. To zresztą pierwsze prawo Newtona. Ciało zachowuje stan spoczynku albo jednostajnego ruchu prostoliniowego, jeśli nie działają na nie inne siły. W próżni praktycznie nic na was nie działa, więc zachowujecie stałą prędkość. W praktyce będziecie hamować na rzadkich atomach i pyle międzygwiezdnym, ale bardzo powoli. Przy prędkości 100 km/h wyhamujecie o 1 km/h, może po setkach tysięcy, jeśli nie milionach lat, ale im większa prędkość, tym szybciej będziecie hamować. Później stanie się jasne dlaczego.

No a teraz najważniejsze. 100 km/h dla nas za mało i chcemy zwiększyć prędkość. Co robić? Oczywiście trzeba było wziąć więcej kamieni, a więc musimy powiększyć łódkę i zabrać więcej kamieni. A to z kolei znaczy, że trudniej będzie ją rozpędzić z powodu drugiego prawa Newtona, bo jest zwyczajnie masywniejsza z tymi dodatkowymi kamieniami. Ale to dopiero połowa problemu. Okazuje się, że jeśli chcemy rozpędzić łódkę dwa razy mocniej do 200 km/h, to musimy wziąć nie dwa razy więcej kamieni, bo dodatkowe kamienie na początku nie działają jak paliwo i czynnik roboczy, tylko po prostu czynią łódkę masywniejszą. Je też trzeba ciągnąć, trzeba rozpędzać. I im więcej kamieni dodajemy z myślą o przyszłym rozpędzaniu, tym masywniejszy staje się cały układ na początku. Dlatego rozpędzanie wpada w błędne koło, pułapkę. Paliwo pomaga lecieć, ale samo przeszkadza w rozpędzaniu. Wszystko to elegancko opisuje wzór Konstantego Ciołkowskiego, nazywany też tyraniją równania rakietowego. Myślę, że już domyślacie się dlaczego. Sam wzór nie jest zbyt obrazowy w tym sensie, że trudno go przekręcić w głowie i oszacować z tego konkretne liczby. Dlatego podam konkretny przykład, jak bardzo jest źle. W skrócie, jeśli chcemy zwiększyć prędkość naszej łódki dwa razy, masa potrzebnych kamieni, które u nas wykonują rolę paliwa oraz czynnika roboczego, rośnie nie dwa razy, tylko wykładniczo, a wzrost wykładniczy to straszna rzecz. Teraz trochę konkretów. Załóżmy, że jesteśmy w stanie wyrzucać kilogramowe kamienie z łódki z prędkością 100 km/h względem samej łódki. Wtedy, żeby zwiększyć prędkość łódki do 100 km/h, jak już robiliśmy, trzeba wziąć masę kamieni równą 1,7 masy łódki, czyli już więcej od samej masy łódki. Żeby zwiększyć ją dwa razy do 200 km/h trzeba wziąć już ponad 6,4 razy więcej kamieni niż wynosi masa łódki. Jeszcze dwa razy do 400 km/h i trzeba wziąć już prawie 54 masy łódek. Ale to jeszcze nic, to dopiero rozgrzewka. Żeby zwiększyć prędkość do 1000 km/h, trzeba wziąć kamienie 22 000 razy więcej niż masa samej łódki. 2000 km i już 485 milionów razy więcej. A jeśli zgniemy to do 100 000 km/h to tam pojawiają się liczby, których w zasadzie nie ma sensu nazywać, ale ja nazwę: ponad 10 do 43 potęgi. Tylu kamieni nie ma w całym widzialnym wszechświecie. W skrócie, ogólny sens rozumiecie. Istnieje taka prędkość rakiety albo statku kosmicznego, dla osiągnięcia której masa paliwa przewyższy masę samego statku o absurdalnie wielką liczbę, co zasadniczo czyni osiągnięcie takiej prędkości praktycznie niemożliwym, bo chyba raczej żadna cywilizacja nie potrafi wykorzystać masy całej galaktyki w jakości paliwa, albo przynajmniej masy jednej planety. Takie są prawa fizyki i tego nie da się obejść. Jakkolwiek rozwinięta byłaby cywilizacja, i tak będzie musiała pogodzić się z tym problemem. Jeśli istnieją inne rozwinięte cywilizacje pozaziemskie, one też znają wzór Ciołkowskiego i też nie mogą obejść tego problemu. Po prostu u nich on nazywa się jakoś inaczej. Może jakoś, nie wiem.

No dobrze, istnieją sposoby, żeby go częściowo obejść, ale one nie pomogą przy podróżach międzygwiezdnych. Otóż można użyć zewnętrznego źródła energii, żeby nie brać ze sobą paliwo. Na przykład można rozpędzać statek energią słoneczną albo laserami, ale takim sposobem będziecie rozpędzać statek do przyzwoitej prędkości przez tysiące lat. A jak potem go wyhamować, to już zagadka. W ogóle to jest metoda pasująca do rozpędzenia statków mikroskopijnych. Są też manewry grawitacyjne, ale znowu do porządnego rozpędzenia potrzebny byłby masywny obiekt, który sam ma już dużą prędkość. Na przykład podwójne pulsary czy podwójne czarne dziury. Więc powodzenia z dolotem do takich obiektów. A pozostałe sposoby istnieją tylko w fantastyce, nie w realnej fizyce. Więc trzeba będzie lecieć odrzucając coś do tyłu, jakiś czynnik roboczy i zebrać bardzo dużo paliwa. Jeśli chcemy osiągnąć przyzwoitą prędkość. Jak sądzicie, jeśli chcemy rozpędzić się do 1% prędkości światła, czy jesteśmy gotowi zabrać paliwo o masie miliony razy większej od masy samego statku? Nie sądzę. To absurd. Tego nikt nie będzie robił.

Ale okej, najpierw trochę was nastraszyłem, być może odebrałem trochę nadziei, ale muszę powiedzieć, że nie dopowiedziałem wszystkiego. Istnieje sposób, żeby trochę poprawić sytuację z absurdalną ilością paliwa. Zobaczcie, w naszym przykładzie z łódką rzucaliśmy kamienie rękami, prawda? Silnikiem były nasze ręce. A co jeśli nie rzucać ich rękami, tylko strzelać z armaty? Wtedy każdy kilogram kamieni da łódce znacznie większy pęd. Kamieni będzie potrzeba mniej, żeby osiągnąć tę samą prędkość. Rakieta działa tak samo. Jeśli prędkość wylotowa czynnika roboczego jest niska, paliwa potrzeba absurdalnie dużo. Jeśli wydech natomiast leci do tyłu z ogromną prędkością, sytuacja robi się no, trochę lepsza. Nie mogę powiedzieć, że rozwiązuje to wszystkie problemy, bo wykładnik we wzorze Ciołkowskiego to straszna rzecz. Pojawia się inny problem. Jak rozpędzać czynnik roboczy do wysokich prędkości? Od razu powiem, że dla podróży międzygwiezdnych z prędkościami rzędu procentów prędkości światła prędkość czynnika roboczego, czyli wydechu musi być nie po prostu duża, ale porównywalna z samą pożądaną prędkością statku. Nie ma innej opcji. Jeśli chcemy lecieć choćby z prędkością 1% prędkości światła, to jest około 3000 km/s, to wydech musi mieć nie 5 km/s jak w dobrej rakiecie chemicznej i nie 50 km/s jak w silniku jonowym, tylko przynajmniej 1000 km/s. Inaczej trzeba będzie zabrać absurdalne ilości paliwa. Miliony razy więcej niż masa statku. A jeśli chcemy lecieć z prędkością 10% prędkości światła, wtedy trzeba już rozpędzać czynnik roboczy do 30 000 km/s. A jak możemy rozpędzić kamień do takiej prędkości siedząc w łódce w kosmosie? No właśnie nijak. Do prędkości podświetlnych możemy rozpędzać tylko coś bardzo małego. Protony w zderzaczu hadronów rozpędza się prawie do prędkości światła, tylko że w bardzo małych ilościach. Pojedyncze protony.

Powiem ciekawą rzecz. Fotony, choć nie mają masy, mają pęd i lecą z prędkością światła, więc mogą pełnić funkcję czynnika roboczego. Technicznie, jeśli będziecie siedzieć w kosmosie w łódce i świecić latarką, latarka będzie wytwarzać ciąg. Fotony będą wyrzucane z latarki i będą rozpędzać was w przeciwną stronę. Tylko, że ten ciąg będzie znikomo mały. Będzie pchać was z siłą rzędu nanonewtonów. Bo pęd fotonów jest po prostu znikomy. Więc do przyzwoitych prędkości rozpędzicie się w ten sposób dopiero po czasie znacznie dłuższym niż czas życia wszechświata. Więc tak, rozwiązaliśmy jeden problem. Wiemy jak rozpędzić czynnik roboczy do prędkości światła albo prawie do niej, ale dostajemy inny problem. Zbyt mały ciąg. Ciąg to siła, z jaką wyrzucenie czynnika roboczego pcha rakietę czy statek. Latarka ma idealną prędkość wydechu, prędkość wyrzutu czynnika roboczego, bo tam ona dorównuje prędkości światła, ale ma prawie zerowy ciąg. Rakieta chemiczna ma śmieszną prędkość wyrzutu w skali międzygwiezdnej rzędu kilku kilometrów na sekundę, ale za to ma ogromny ciąg, bo wyrzuca dużo materii, ale i tak prawie cała masa typowej rakiety to po prostu paliwo. Statek międzygwiezdny potrzebuje połączenia tych parametrów i bardzo szybkiego wydechu i wystarczająco dużego ciągu, żeby rozpędzanie nie trwało miliony lat. A co znajduje się między reakcjami chemicznymi a rakietą fotonową? Gdzie leży nadzieja podróży międzygwiezdnych? Oczywiście w reakcjach jądrowych. Jeśli jesteście stałymi widzami mojego kanału, pewnie niejednokrotnie słyszeliście, że prędkość produktów rozszczepienia po rozpadzie różnych pierwiastków radioaktywnych stanowi procenty prędkości światła, a prędkość produktów syntezy w reakcjach termojądrowych nawet dziesiątki procent prędkości światła. I właśnie te wszystkie odłamki, rozszczepienia i produkty syntezy można wykorzystać jako czynnik roboczy. Schemat wygląda prosto. Bierzemy na przykład reaktor jądrowy. Ładujemy dużo paliwa typu uranu 235. W każdej sekundzie w reaktorze rodzi się potworna liczba cząstek. One wylatują z dyszy i dają ciąg. Tylko, że problem polega na tym, że po rozpadzie rozlatują się w przypadkowych kierunkach i trzeba je łapać oraz kierować do dyszy różnymi polami elektromagnetycznymi, co wymaga osobnej energii. A jeszcze większy problem polega na tym, że wiele cząstek powstających przy rozpadzie albo syntezie to neutrony, którym pola elektromagnetyczne są obojętne, bo są nienaładowane. Neutrony przecież lecą więc w przypadkowych kierunkach. A żeby statek leciał tam, gdzie trzeba, czynnik roboczy trzeba wyrzucać w stronę przeciwną do kierunku ruchu.

W skrócie, mógłbym jeszcze bardzo długo opowiadać o problemach, ale znacie już najważniejszą rzecz o wzorze Ciołkowskiego, którego nie da się tak po prostu uniknąć. Trochę konkretyzuję. Musicie po prostu zapamiętać ten fakt, że jeśli potrzebna zmiana prędkości statku jest równa prędkości wyrzutu czynnika roboczego, to poprzez wykładnik we wzorze paliwa potrzeba będzie 1,7 razy więcej niż sucha masa statku. Czyli na przykład jeśli czynnik roboczy wylatuje z wydechu z prędkością 10% prędkości światła, to żeby statek osiągnął 10% prędkości światła, potrzeba 1,7 razy więcej paliwa niż wynosi sucha masa statku. Ale to w idealnym przypadku, w praktyce zawsze więcej. Jeśli natomiast wymagana prędkość statku jest większa niż prędkość wylotu czynnika roboczego, to koniec, bo wszystko rośnie wykładniczo i nawet nieznaczne przewyższenie prędkości wymaga już o wiele więcej paliwa. Problem jeszcze jednak w tym, że prędkość wyrzutu czynnika roboczego równa 10% prędkości światła sama w sobie jest problemem niemniejszym niż absurdalnie ogromne ilości paliwa potrzebne do osiągnięcia takich prędkości.

Opowiem o tym bardziej konkretnie, przechodząc do gotowych rozwiązań z literatury naukowej, które pozwoliłyby rozpędzić statek, powiedzmy, do bardzo optymistycznych 10% prędkości światła. Najprawdopodobniej niestety statek międzygwiezdny poleci z prędkością nie większą niż 1% prędkości światła, ale tutaj weźmiemy mocno optymistyczny scenariusz, żeby pokazać pewne limity wynikające z samej natury i niezbyt zależne od technologii. Najlepszym z opracowanych i teoretycznie możliwych silników dla takiego scenariusza byłby termojądrowy silnik impulsowy z inercyjnym utrzymaniem wykorzystujący paliwo deuter i hel-3. Impulsowy znaczy, że nie działa ciągle, lecz okresowo. Z inercyjnym utrzymaniem znaczy, że paliwo jest mocno ściskane. Czyli można powiedzieć, że jest to reaktor termojądrowy, który nie utrzymuje plazmę przez długi czas w jednym miejscu, tylko tworzy warunki do syntezy w bardzo krótkim, gwałtownym impulsie. Coś typu okresowych wybuchów. To wprawdzie nie jest coś super egzotycznego, ale nie jest to też typowy tokamak z paliwem typu deuter-tryt. Przypomnę, że najłatwiejsze paliwo do kontrolowanej syntezy termojądrowej, czyli mieszanka deuteru i trytu wymaga temperatury 100 milionów stopni Celsjusza, ale tryt jest radioaktywny i ma okres półrozpadu 12 lat. To znaczy, że po 12 latach będzie go dwa razy mniej, a po 24 latach cztery razy mniej i tak dalej. Dlatego jakiekolwiek substancje radioaktywne z okresem półrozpadu do 100 lat nie nadają się do podróży międzygwiezdnych, bo w typowym czasie takiej podróży zbyt duża część radioaktywnej substancji po prostu się rozpadnie. Nie nadaje się też paliwo produkujące neutrony, bo neutrony lecą w przypadkowych kierunkach i nie da się ich zakrzywić polami elektromagnetycznymi, by skierować do dyszy, a więc one nie nadają się jako czynnik roboczy. Z tego powodu odpada też monodeuterowe paliwo termojądrowe, bo ono również wytwarza neutrony. Zostaje albo paliwo wodór plus bor, albo deuter plus hel. Deuter i hel łatwiej połączyć, wymagają niższych temperatur, a do tego mają większą energię właściwą i większego wyboru już nie ma. Dlatego paliwo deuter plus hel-3. Krótko opiszę zasadę działania. Mieszanka paliwa, ten właśnie deuter i hel-3 znajdują się w małej kapsule o średnicy rzędu milimetrów. Kapsuła trafia do komory reakcyjnej, a w niej jednocześnie z wielu przeciwnych stron uderzają w nią wiązki elektronów, takie strumienie podobnie jak w laserach. Błyskawicznie rozgrzewają one powłokę kapsuły do potwornych temperatur i kapsuła w zasadzie eksploduje, a fale uderzeniowe poruszają się do środka i ściskają jej zawartość. Paliwo. Ściskanie, jak wiadomo, podnosi temperaturę. W przypadku paliwa deuter plus hel-3 temperatura musi być rzędu miliarda stopni Celsjusza. To uruchamia reakcję termojądrową, czyli połączenie tych jąder. Następnie po reakcji powstaje hel-4. Ten sam hel co hel-3, tylko z jednym neutronem więcej w jądrze. To inny izotop helu, nazywany też cząstką alfa: dwa protony i dwa neutrony w jądrze. I to jądro helu odlatuje z prędkością prawie 4,5% prędkości światła, a jako produkt uboczny powstaje też jeden proton odlatujący z prędkością prawie 18% prędkości światła. Bardzo nieźle. Uwzględniając różną masę produktów syntezy, daje to efektywną prędkość wyrzutu w uproszczeniu średnią prędkość prawie 9% prędkości światła, ale to tylko wtedy, jeśli wszystkie produkty syntezy będą idealnie kierowane przez pola magnetyczne w stronę przeciwną do ruchu statku i będą wychodzić przez dyszę, a nie będą gdzieś tam trafiać i hamować. Czyli w praktyce będzie mniej, będą jakieś straty. Do tego część energii tych naładowanych cząstek podczas wylotu z dyszy przez indukcję ładuje układ do kolejnego wyładowania elektronami i zapłonu następnej kapsuły, żeby cały układ był samopodtrzymujący się, nie potrzebował energii z zewnątrz. Dlatego część energii idzie nie w czynnik roboczy, nie w wydech, ale także w zasilanie samej instalacji uruchamiającej reakcje termojądrowe oraz w podtrzymywania różnych pól magnetycznych, po których produkty syntezy są kierowane do dyszy. Myślę, że nie trzeba tu tłumaczyć, że naładowane cząstki w określony sposób odchylają się w polu magnetycznym. Trochę jak przy oddziaływaniu magnesów, więc można nimi sterować i kierować je do dyszy. I tylko tak da się lecieć, bo jeśli czynnik roboczy będzie chybiał, to on stopi tam wszystko i dyszę i komorę reakcyjną, ponieważ taka prędkość wyrzutu odpowiada temperaturze ponad 70 miliardów stopni Celsjusza. Oczywiste jest też, że potrzebne byłyby tam nierealnie silne pola magnetyczne, żeby odchylać cząstki przy takich prędkościach i temperaturach, a to również będzie pożerać energię. Czyli tutaj jak w każdym silniku sprawność jest daleka od 100%. Warto to mieć z tyłu głowy.

Mogłoby się wydawać, że technologia jest nierealnie trudna. I tak i nie, zależy co dokładnie. Częściowo została już zrealizowana na Ziemi w 2022 roku, choć za pomocą laserów i prostszego paliwa. Pokazywałem to kiedyś w filmie o fuzji termojądrowej, jeśli ktoś oglądał i pamięta. Problem polega jednak na tym, że cała instalacja zużyła więcej energii niż zostało wyprodukowane w wyniku syntezy termojądrowej, jeśli patrzeć na cały układ, a tak właśnie należy patrzeć, a nie tak jak w wiadomościach, gdzie to wszystko było interpretowane jako dodatni uzysk energii termojądrowej. Więc tak, potrzebny jest postęp, by takie powiedzmy reaktory dawały więcej energii niż zużywają. Ale nawet po realizacji tego pozostaje mnóstwo innych problemów. Kapsuły paliwa musiałyby eksplodować setki razy na sekundę, a nie jeden raz po kilku latach przygotowań, jak w eksperymencie, o którym przed chwilą mówiłem. Dokładność wiązek uderzających w kapsułę z paliwem, a także sama kapsuła, musiałyby być obliczone z dokładnością do nanometrów, bo każda drobna asymetria może zepsuć ściskanie i to musiałoby działać latami bez błędów. Ale okej, nie wspominając o tysiącach innych problemów, sens jest taki, że są to zasadniczo problemy rozwiązywalne przy wystarczająco potężnym rozwoju cywilizacji. Nie ma tu fizycznie nieprzekraczalnych barier jak w wielu innych przypadkach. Mówimy o czymś realnym, a nie fantastycznym.

Ale są też problemy nierozwiązywalne. Mianowicie to, że choć prędkość wyrzutu produktów syntezy będzie rzędu procentów prędkości światła, ciąg będzie po prostu śmieszny. W jednej kapsule liczba jąder jest wprawdzie ogromna, ale nie da się w ten sposób szybko rozpędzić wiele tysięcznotonowego statku. Trzeba dosłownie setki razy na sekundę wystrzeliwać kapsuły do komory reakcyjnej i ściskać je wiązkami elektronów, podtrzymując ciągły proces eksplozji przez lata i dziesiątki lat, by rozpędzić taki porządny statek kosmiczny. Tak, można zrobić kilka takich silników albo stopni na raz, ale to nie pomoże obejść wzoru Ciołkowskiego. Zadziała to tak, że będziemy szybciej zużywać paliwo, to zwiększy ciąg i szybciej rozpędzimy statek. Ale jeśli zapas paliwa pozostanie taki sam, prędkość końcowa po wykorzystaniu paliwa nie wzrośnie, będzie taka sama. Dlatego ilość paliwa to rzecz fundamentalna, jak również prędkość wyrzutu czynnika roboczego.

No i muszę powiedzieć, że opisałem wam tutaj silnik z projektu Daedalus. To było takie badanie nad stworzeniem realistycznej sondy międzygwiezdnej. Tam rozpędzała się ona do 12% prędkości światła, ale w tym projekcie nie był to statek z ludźmi, tylko bezzałogowa sonda i zresztą bez hamowania, czyli rozpędziła się, przeleciała obok gwiazdy i tyle. A dla statku z ludźmi to się nie nadaje, bo musimy jeszcze wyhamować przy właściwej planecie, a to oznacza, że przez połowę drogi się rozpędzamy, przez połowę drogi hamujemy, na co potrzeba nie mniej energii niż na rozpędzanie i inaczej się nie da. I to jest o wiele większy problem niż wydaje się na pierwszy rzut oka.

A teraz najważniejsze. Jeśli wziąć projekt Daedalus, to startowa masa statku wynosiła tam 54 000 ton, z czego 50 000 ton przypadało na paliwo termojądrowe. Sucha masa statku wynosiła około 4000 ton. To nawet nie była sama masa użyteczna, ale i tak stosunek masy startowej do masy statku bez paliwa wynosił mniej więcej 12,5. I właśnie tak działa wzór Ciołkowskiego. Choć prędkość czynnika roboczego jest tu duża, ale i tak potrzebne ogromne ilości energii, bo prędkość statku przewyższa prędkość wylotu czynnika roboczego. A ile będzie w naszym przypadku, jeśli weźmiemy ten sam silnik? Musimy rozpędzić się do mniejszej prędkości, do 10%, a nie do 12% prędkości światła. I uwierzcie, że to istotna różnica przez wzrost wykładniczy, ale za to musimy jeszcze wyhamować statek, a to znaczy, że od razu trzeba zabrać ze sobą paliwo do hamowania i ciągnąć je przez całą drogę. Tylko żeby ciągnąć to paliwo do innej gwiazdy, trzeba je też rozpędzić na początku. A więc potrzebne jest dodatkowe paliwo do rozpędzenia paliwa, które potem zostanie wykorzystane do hamowania. I tu robi się grubo. Przez hamowanie ilość paliwa podnosi się do kwadratu i jeśli wszystko policzyć, to w naszym przypadku potrzeba około 400 razy więcej paliwa niż wynosi sucha masa statku. Jeśli powiedzmy międzygwiezdny statek z ludźmi będzie ważył 100 000 ton, to jego masa startowa z paliwem deuterowo-helowym wyniesie 40 milionów ton. I to przy założeniu, że cała energia paliwa pójdzie na rozpędzanie i hamowanie. W rzeczywistości będzie znacznie gorzej.

Rozwiązanie: lecieć wolniej z prędkością 1% prędkości światła. O wiele dłużej, ale co zrobić. Jest też drugie rozwiązanie dla tych, którzy wierzą, że ludzkość będzie w stanie rozwinąć się technologicznie magicznie mocno i zbliżyć się do granic natury. Do obliczeń brałem prędkość wyrzutu taką jak w projekcie Daedalus, a tam wynosi ona 3,3% prędkości światła, czyli około 10 000 km/s. A pamiętacie, że wcześniej mówiłem, że w przypadku paliwa deuter-hel czysta, efektywna prędkość wyrzutu wynosi prawie 9% prędkości światła. Oczywiście w praktyce tych 9% nie uda się wycisnąć w żaden sposób. W projekcie Daedalus wszystko uwzględniono i założono optymistyczne 3,3% prędkości światła wyrzutu czynnika roboczego. Ale my będziemy skrajnie optymistyczni i przyjmiemy prędkość wyrzutu 8% prędkości światła. To tak, jakby prawie całe paliwo się spaliło i prawie cała energia stała się skierowanym wydechem w dyszy. To coś w rodzaju silnika spalinowego o sprawności 95%, ale niech będzie, żeby pokazać limity ludzkości, jak bardzo byłaby rozwinięta i żeby argument typu "kiedyś cywilizacja się rozwinie i zrobię to lepiej" nie działał. Jeśli wziąć taką prędkość wyrzutu, sytuacja według wzoru Ciołkowskiego gwałtownie się poprawia. Dla samego rozpędzania potrzebny jest stosunek mas około 3,5 do 1, ale mamy jeszcze hamowanie, więc podnosimy 3,5 do kwadratu. Po zaokrągleniu dostajemy 12. Czyli jeśli statek ma masę 100 000 ton, to potrzebuje 1 100 000 ton paliwa, żeby rozpędzić się do 10% prędkości światła i wyhamować do zera. Jeszcze raz. To skrajnie optymistyczne. W rzeczywistości stosunek będzie raczej znacznie gorszy i jedynym rozwiązaniem będzie lot z niższą prędkością, ale czysto teoretycznie. Czy może być lepiej? Dla syntezy termojądrowej najwyraźniej nie. A nawet jeśli tak, to nieznacznie. Synteza termojądrowa ma naturalny sufit. Produkty reakcji same lecą tylko z określoną prędkością. A my już wzięliśmy reakcję, w której lecą najszybciej. Można je przyspieszyć tylko przez wkładanie dodatkowej energii, ale to nie ma sensu, bo czyni każdy taki silnik znacznie...

Mniej skutecznym. Stracicie więcej energii niż zyskacie użytecznego wzrostu prędkości wyrzutu ciała roboczego. Choćby poprzez termodynamikę. Można tylko trochę poprawić sprawność, dyszę, symetrię zapłonu kapsuł i tym podobne rzeczy, ale nie da się zwiększyć prędkości wyrzutu bez utraty efektywności. Wyżej opisałem już scenariusz skrajnie optymistyczne. Najprawdopodobniej w realu wszystko będzie dużo gorsze, niezależnie od tego, jak rozwinięta będzie cywilizacja, bo prawa fizyki nie dostosowują się do poziomu rozwoju i obowiązują wszędzie we wszechświecie.

Jedyna lepsza alternatywa to antymateria. Jeśli przyjąć, że energia chemiczna to jedynka, to energia jądrowa jest mniej więcej milion razy gęstsza. Termojądrowa kilka milionów razy gęstsza od chemii, a antymateria mniej więcej miliardy razy. I to jest limit. Po prostu w naszym wszechświecie nie istnieje nic bardziej skutecznego. To znacznie więcej niż przy syntezie termojądrowej o dwa, trzy rzędy wielkości, ale w praktyce nie będziecie w stanie zamienić tego wszystkiego w czystą energię czynnika roboczego w odróżnieniu od fuzji termojądrowej. Problem polega na tym, że anihylacja będzie rozpraszać ogromną część energii w przypadkowych kierunkach, choćby w postaci fotonów i nie da się jej skupić w dyszy tak jak naładowanych cząstek w reakcjach termojądrowych, żeby potem za pomocą pól magnetycznych nadać statkowi właściwy wektor prędkości. Dlatego straty energii będą ogromne, a to rodzi wiele innych problemów. Na przykład chłodzenie instalacji. Nawet jeśli po anihilacji powstaną jakieś naładowane cząstki, na przykład piony, to żyją one nanosekundy po powstaniu. Nawet jeśli uda się jakoś wytwarzać tylko stabilne cząstki, to nie kasuje to problemu instalacji do przechowywania antymaterii, które same będą pożerać ogromne ilości energii. I to nie wspominając o stratach na produkcję antymaterii. Krótko mówiąc, antymateria jest po prostu na granicy niemożliwego. Jest znacznie mniej praktyczna i trudniejsza w obsłudze niż opisane pyżej metody. Ma wiele ograniczeń fundamentalnych, niezależnych od rozwoju technologicznego. Dlatego nawet w ultra optymistycznym scenariuszu uderzamy się w 10% prędkości światła i masę startową dziesiątki, raczej setki razy większą od końcowej masy statku załogowego. To najlepsze, co kiedyś realnie możemy zrobić.

Oczywiście zawsze jest argument w stylu: "No kiedyś loty samolotem też były niemożliwe, a teraz nawet w kosmos latamy." Tak będzie też z lotami międzygwiezdnymi z prędkościami bliskimi do prędkości światła. Nie, nie będzie, bo to nie jest kwestia postępu i rozwoju, tylko fundamentalnych ograniczeń natury. W naturze nie ma procesu, który dawałby choćby połowę prędkości światła czynnikowi roboczemu w postaci naładowanych cząstek, którymi można sterować polami magnetycznymi, jednocześnie mając duży ciąg i sprawność bliską 100%. A więc rakiet z taką prędkością też nie może istnieć. Jedyny wariant to rakieta fotonowa, ale ona ma prawie zerowy ciąg. Powodzenie w rozpędzaniu statku do połowy prędkości światła przez czas dłuższy niż życie wszechświata. Niektórych rzeczy nie da się obejść postępem, tak jak nie da się wyciągnąć samego siebie z wody za włosy. Wzór Ciołkowskiego też jest taką rzeczą. Nie da się go obejść i nie ma sensu omawiać lotów międzygwiezdnych bez uwzględnienia go, bo inaczej ten temat wprowadza w błąd. Ale ja nie zabraniam. Oczywiście możecie mieć nadzieję na większe prędkości w przyszłości i odkrycie jakichś nowych praw fizyki, które na to pozwolą. Tyle, że jeszcze nie skończyłem.

Ilość paliwa i prędkość wyrzutu czynnika roboczego to wcale nie wszystkie problemy. To dopiero początek. Idziemy dalej. Pamiętamy, że nasza hipotetyczna planeta podobna do Ziemi znajduje się w odległości 20 lat świetlnych. Ile więc będziemy do niej lecieć naszym statkiem rozwijającym 10% prędkości światła? Nie 200 lat. Weźcie pod uwagę, że tak byłoby tylko wtedy, gdyby statek natychmiast rozpędził się do 10% prędkości światła, a tak nie będzie. Będziemy jeszcze się rozpędzać, a potem poruszać się z prędkością przelotową, stale równą 10% prędkości światła, a potem jeszcze hamować do zera. Albo przez połowę drogi rozpędzać się do 10%, a przez połowę hamować do zera. Jeśli uwzględnić stosunkowo słaby ciąg takiego silnika, przede wszystkim rozpędzanie, a potem jeszcze hamowanie będą trwały latami. Dorzućmy 10 lat na rozpędzanie i hamowanie. To jeszcze może być. Dlatego w naszym optymistycznym scenariuszu podróż do planety podobnej do Ziemi oddalonej o 20 lat świetlnych zajmie 210 lat. W ogóle w każdym optymistycznym wariancie międzygwiezdna podróż człowieka potrwa co najmniej setki lat. Poza wyjątkowym przypadkiem, w którym planeta podobna do Ziemi zostanie odkryta przy najbliższych nam gwiazdach. Ale na to nie warto liczyć. Prawdopodobieństwo jest niskie. I tak już wziąłem optymistyczną liczbę 20 lat świetlnych od nas.

Teraz możemy oszacować resztę, żeby zobaczyć jaki musiałby być taki statek, żeby zapewnić człowiekowi przetrwanie. Tutaj od razu widać, że musiałby to być tak zwany statek pokoleniowy. Człowiek nie żyje 200 lat, więc do celu dotarliby już potomkowie. Chyba, że medycyna albo inżynieria genetyczna wydłużyły życie człowieka o setki lat. Od razu też powiem, że przy 10% prędkości światła relatywistyczne spowolnienie czasu jest znikome, pół%. Jeśli na Ziemi minie 200 lat, to dla podróżujących tym statkiem minie 199 lat. Różnica jednego roku niczego nie zmienia. Nie będę o tym wspominał.

A teraz przejdźmy do szeregu innych problemów takiego lotu. Otóż ruch z prędkością 10% prędkości światła staje się, można powiedzieć loterią. Rzecz w tym, że przy takiej prędkości cząstka pyłu o masie 1 g ma energię 108 ton w równoważniku trotylowym. 1 k. Taka mała bomba jądrowa. Zderzenia z taką cząstką zniszczy w zasadzie każdą rozsądną ochronę, zmieni kierunek ruchu statku i tak dalej. Na tym podróż się skończy, ale prawdopodobieństwo zderzenia z taką cząstką najwyraźniej jest bardzo małe. Nawet podróżując na odległość dziesiątek lat świetlnych istnieje niewielka szansa zderzenia z taką albo podobną cząstką. Ale nikt nie będzie w stanie tego zagwarantować. Natomiast energię zderzenia z niewielką cząstką o masie 1 mg, mniej więcej jak małe ziarenko piasku, to 108 kg w równoważniku trotylowym porównywalne z bombą lotniczą. I takich cząstek w pyle kosmicznym jest już więcej, więc należy oczekiwać zderzenia z nimi podczas 200 lat podróży. A mniejszych cząstek o rozmiarach rzędu mikrometrów i masie rzędu 10 do-16 kg jest już pełno. Występują wszędzie w przestrzeni międzygwiezdnej. Są to różne mikrokamyki, krzemiany, zamarznięte gazy oraz lód. I zderzenia z nimi będą stałe, to znaczy dosłownie stałe, ale ze względu na masę będą to zderzenia o energii rzędu kilku dżuli. Będą uderzać w statek, wybijać elektrony albo atomy z poszycia, tworzyć mikrokratery i tak dalej. Będą działać podobnie do piaskowania albo lasera grawerującego po poszyciu statku, czyli będą ścierać poszycie i je nagrzewać. I szczerze mówiąc, choć uważnie zbadałem ten temat, żeby przedstawić konkretnie co i jak, ale nie mogę powiedzieć dokładnie jak wielki to jest problem. Wiemy o istnieniu drobnych cząstek pyłu międzygwiezdnego o rozmiarach do mikrometra, bo pochłaniają i emitują określone długości fal światła, ale większych cząstek, mikrogramowych czy gramowych, w ogóle nie widzimy. Nie wiadomo ile ich tam jest i trudno ocenić ich wpływ na statek. Widziałem oceny od takich, że podróże z prędkością 10% prędkości światła są niemożliwe przez pył międzygwiezdny, że po prostu ściera on statek, dosłownie odparowuje poszycie. i przebija ochronę. Ale za bardziej wiarygodne w literaturze naukowej uważa się znacznie skromniejsze oceny typu że przy takiej prędkości powoduje to umiarkowane nagrzewanie i powolne ścieranie poszycia na poziomie milimetrów za każdy pokonany rok świetlny. A prawdopodobieństwo uderzenia porównywalnego z energią bomby jest bardzo małe i warto podjąć ryzyko.

Jeśli mówić o konkretnych liczbach, to w jednej z bardziej cytowanych prac naukowych na ten temat ocenia się, że przez 6 lat świetlnych podróży z prędkością 10% prędkości światła będzie ścierane około 5 kg z każdego metra kwadratowego poszycia w zależności od materiału. Rząd 23 mm grubości na metr kwadratowy. Jeśli mówimy o graficie, grafit proponuje się jako jeden z najlepszych materiałów, bo jest lekki, trudno topliwy i dobrze przywodzi ciepło. Nada się też beryl. Różne tytany i stale się nie nadadzą, bo tutaj działa inna logika. Potrzebny jest materiał, który będzie się ścierał i dobrze odprowadzał ciepło. Żadna wytrzymałość przy takiej prędkości i energiach w zasadzie nie ma sensu. Ona nie działa. No i u nas podróż będzie nie na 6, tylko na 20 lat świetlnych, więc wszystko mnożymy przez 3,3 razy. Krótko mówiąc w naszym przypadku zetrze się gdzieś około centymetra poszycia przez całą drogę. Niby niedużo, ale jeśli powierzchnia statku to kilometry kwadratowe, to bardzo dużo. Nie ma jednak sensu pokrywać pancerzem całego statku, tylko tę część, która przyjmuje strumień cząstek, przednią część. Najprościej zrobić statek w kształcie strzały albo długiej torpedy i z przodu umieścić tarczę o jak najmniejszej powierzchni. Możemy dać z przodu grafitową tarczę w kształcie stożka albo kopuły czy po prostu koła o grubości kilku centymetrów z zapasem. Nie będzie to dużo ważyć nawet przy stosunkowo dużej powierzchni. To powinno całkowicie rozwiązać problem zderzeń z pyłem. Ale jeszcze raz, nikt nie zagwarantuje, że po drodze nie zderzycie się z cząstką o masie 1 g, która rozerwie statek i żadna tarcza nie pomoże. To trochę tak, jakby zawiązano wam oczy i kazano biec przez pole. Niby to tylko pole, ale czasem może na nim rosnąć drzewo. Tak samo tutaj można lecieć 200 lat i na podejściu złapać mały mikrometeoryt, który rozerwie statek.

Jeśli zwiększyć prędkość dwa razy, problem rośnie do kwadratu. Myślę, że już rozumiecie jak wielka to bieda. A jeśli zwiększyć prędkość do połowy prędkości światła, to już koniec. Zetrzecie statek pyłem międzygwiezdnym. A jeśli złapiecie mikrocząstkę rzędu grama, dostaniecie eksplozję o sile rzędu kiloton. Dlatego loty z taką prędkością są po prostu absurdalne i tego problemu nie da się rozwiązać żadnymi realistycznymi metodami inżynieryjnymi. Oczywiście można wymyśleć różne radary, które wykrywają cząstki z przodu i spalają je laserami. Ale ile dodatkowej energii byłoby do tego potrzebne i jak przy takiej prędkości precyzyjnie trafiać w cel wielkości ziarenka piasku w czasie krótszym niż sekunda. A jeśli spotka się cała chmura takich cząstek, niektórzy naukowcy uważają, że przy prędkościach większych niż 10% prędkości światła nic nie będzie latać przez pył międzygwiezdny, jakbyśmy się nie starali. Ani mikrosondy, ani statki załogowe. Ale na pewno można powiedzieć jedno, im szybciej, tym więcej problemów powstaje. To pewne. Niektórzy proponują po prostu schować wszystko wewnątrz asteroidy i wtedy pył i cząstki nie będą straszne. Ale proszę posłuchać podcast do końca, gdzie szacuje się masę statku i energię potrzebną do jego rozpędzenia. I zrozumiecie, dlaczego to jest absurdalne rozwiązanie i dlaczego trzeba oszczędzać każdą tonę masy. Asteroida odpowiedniego rozmiaru będzie znacznie cięższa niż zbudowany statek.

Ale idziemy dalej. Inny, mniej oczywisty problem polega na tym, że kosmos nie jest pusty nie tylko przez pył, lecz także przez jądra atomów i same atomy. Głównie to są pojedyncze atomy wodoru albo zjonizowany wodór, czyli po prostu pojedyncze protony, które występują w zależności od obszaru, ale mniej więcej około jednego jądra na cm³. Przy prędkości 10% prędkości światła ich energia nagle staje się prawie 5 MeV. A to znaczy, że zwykły gaz międzygwiezdny przy takiej prędkości cały staje się promieniowaniem jonizującym radiacją. Tak działa względność. Wydawałoby się, że jądra w ośrodku międzygwiezdnym można uznać za spoczywające albo mające niewielką prędkość. Ale kiedy lecicie na nie z prędkością 10% prędkości światła, w układzie odniesienia statku zamieniają się w strumień promieniowania. Mówiąc z grubsza, człowiek bez ochrony, tak jak w łódce z kamieniami, poruszając się z prędkością 10% prędkości światła, dostałby śmiertelną dawkę w kilka sekund, a my musimy lecieć 200 lat. Ale nie wszystko jest takie złe. 5 MeV dla jąder wodoru, czyli pojedynczych protonów, to nie jest aż tak dużo i zatrzyma je nawet stosunkowo cienkie poszycie statku, które będzie tylko trochę nagrzewać się od strumienia promieniowania i z którego będą wybijane niektóre atomy. Taka przednia tarcza grafitowa, którą już umieściliśmy, zatrzyma je prawie całkowicie, więc problem nie jest krytyczny, mimo że są tam nie tylko protony, ale też cięższe jądra. Ale to nie jest całe promieniowanie w kosmosie. Są tam również cząstki alfa, beta, jądra atomów lecące prawie z prędkością światła oraz różne promienie gamma, które przebijają stosunkowo grubą osłonę. Będzie też promieniowanie wtórne powstające po uderzeniu różnych jąder w statek i wiele innych rzeczy. Te cząstki nadlatują ze wszystkich stron, nie tylko z przodu i mają energię sięgające GeV, TeV, a nawet więcej. One przebijają nawet zbyt grube poszycie. Właśnie przed całym tym promieniowaniem trzeba będzie jakoś chronić człowieka i elektronikę. Inaczej już przez dziesiątki lat można tam zebrać co najmniej kilka dawek śmiertelnych.

Ale to jest problem rozwiązywalny. Właściwie promieniowanie jest jednym z najłatwiejszych do rozwiązania problemów podczas lotu międzygwiezdnego. Widzę dwa sposoby. Pierwszy, umieszczamy moduł mieszkalny, miejsce w którym ludzie będą przebywać przez większość czasu w najbardziej wewnętrznej części statku. Ten moduł obudowujemy metrową warstwą polietylenu i już da się żyć. Jak pokazują prace na ten temat, taka osłona odetnie prawie całe promieniowanie. Poza tym najmocniejszym. A dlaczego polietylen? Bo zawiera dużo wodoru na jednostkę masy, a wodór jest najlepszą substancją do zatrzymywania większości typów cząstek charakterystycznych właśnie dla promieniowania kosmicznego. Oczywiście gazu tam nie wtłoczyć. Zamrożony albo ciekły wodór też nie jest dobrym wariantem, ale coś zawierającego wodór jak polietylen i podobne materiały już się nadają. Tak, taka ochrona będzie zajmować dużo masy, ale za to problem zostanie prawie całkowicie rozwiązany. No a jak inaczej? Lot międzygwiezdny to zawsze szukanie alternatyw i rozwiązań, w których prawie zawsze płaci się większą masą za zmniejszenie ryzyka.

Jest też drugi wariant. Istnieją takie cudowne materiały jak nadprzewodniki. Prąd płynie w nich bez oporu elektrycznego. Robimy z nadprzewodnika pierścień, uruchamiamy w nim prąd i będzie on płynął praktycznie wiecznie. Będą tam jakieś nieznaczne straty, ale w dobrych warunkach czyste nadprzewodniki mogą podtrzymywać przepływ prądu właściwie wiecznie, bez zasilania z zewnątrz. A jak wiemy, ruch prądu tworzy wokół siebie pole magnetyczne. No właśnie. Bierzemy te nadprzewodniki, otaczamy nimi statek, puszczamy przez nie prąd. On płynie praktycznie wiecznie, przynajmniej na 200 lat na pewno wystarczy, które odchyla naładowane cząstki promieniowania. Dokładnie jak ziemskie pole magnetyczne. Minus jest taki, że będzie przyciągać wszystkie cząstki neutralne, na przykład promieniowanie gamma. Większość cząstek naładowanych będzie jednak można stosunkowo łatwo odchylać, więc najlepsza będzie kombinacja takiej aktywnej ochrony i pasywnej ochrony w rodzaju polietylenu. Jak coś to nie jest to jakaś technologia przyszłości. W aparatach MRI opartych na nadprzewodnikach pole magnetyczne działa właśnie w taki sposób. W nadprzewodniku płynie prąd bez zasilania z zewnątrz. Raz się go tam uruchamia i przez dziesiątki lat płynie sam, tworząc bardzo silne pole magnetyczne. Problem polega tylko na tym, że nadprzewodniki działają w bardzo niskich temperaturach, bliskich zeru absolutnemu, a utrzymanie takiej temperatury wymaga potężnej instalacji kriogenicznej do chłodzenia, która pobiera całkiem sporo energii. Ale w kosmosie ten problem odpada. Tam temperatura równowagowa wynosi jedynie około 3 kelwinów. Jest bardzo blisko zera absolutnego. Będziemy jednak lecieć w galaktyce, więc tutaj temperatura równowagowa będzie w okolicach 20 kelwinów. To znaczy, że każde ciało będzie ogrzewane do takiej temperatury przez promieniowanie, światło odległych gwiazd i tak dalej, ale to nadal bardzo mało. Istnieją już nadprzewodniki pracujące w takiej temperaturze i w próżni, więc to wszystko nie są cuda, tylko współczesne technologie. Dodam, że to nie jest perpetuum mobile. Tak, prąd płynie w zasadzie wiecznie, ale nie można z tego wydobyć energii. To znaczy można, ale jak tylko ją wydobędziemy, to prądu w nadprzewodniku już nie będzie. Dlatego ten sposób nadaje się tylko do tworzenia pola magnetycznego, a nie zasilania czegoś.

Są też pewne problemy z tym sposobem. Nie tyle nierozwiązywalne, ile pokazujące, że nie wszystko jest takie idealne. Pola magnetyczne muszą być silne, żeby odcinać na przykład cząstki promieniowania do 20 MeV, tak silne, że mogą zniszczyć sam nadprzewodnik, dosłownie zmiażdżyć całą konstrukcję. Dlatego całe okablowanie, ten nadprzewodnik trzeba zamknąć w czymś bardzo wytrzymałym. Na przykład zalać grubą warstwą metalu, a to dodatkowa masa, co najmniej dziesiątki ton, zależnie od tego jak duży obszar chcemy chronić. No i sama geometria pól magnetycznych nie jest idealna. Będą niewielkie dziury, przez które cząstki i tak będą przenikać. W każdym razie to nadal sensowny sposób ochrony przed promieniowaniem. I jeszcze jedno. Mimo że statek będą napędzać reakcje termojądrowe, promieniowanie z tego źródła będzie znikome. Używamy tam paliwa, które prawie nie aktywuje promieniowania wtórnego i samo z siebie nie wyrzuca promieniowania gamma ani innych nieprzyjemnych rzeczy, tylko z wtórnych efektów typu promieniowania hamowania. Dodatkowo będzie niewielkie tło neutronowe od pasożytniczych reakcji deuteru z deuterem. Ale ten problem łatwo rozwiązać odsuwając komorę spalania kapsuł termojądrowych gdzieś daleko przed moduły mieszkalne, choć za kilometry od niej, tak żeby ciągnęła całą resztę za sobą na jakiejś stalowej linie albo w włóknie węglowym, albo można jak klasycznie wszystko umieścić z tyłu statku. No i pamiętajcie, że silniki nie muszą pracować na całą moc przez całą drogę, tylko przy rozpędzaniu i hamowaniu. Krótko mówiąc, problem promieniowania jest całkiem rozwiązywalny, kosztem zwiększenia masy statku. Inaczej prawie się nie da, jeśli zabieramy żywych ludzi.

Możemy się przez chwilę ucieszyć, ale dalej mamy kolejny wielki problem, którego właściwie nie da się rozwiązać i który nigdy nie będzie rozwiązany z powodu praw fizyki, niezależnie od postępu technologicznego. Nawiasem mówiąc, jest to bardzo niedoceniany problem, prawie zawsze ignorowany w fantastyce naukowej, a nawet w popularnonaukowych materiałach na ten temat też prawie się nie mówi. Chodzi o problem odprowadzania ciepła. Brzmi nudno, ale problem jest przeogromny. Pracujący silnik, nasza instalacja termojądrowa nie może działać ze sprawnością 100%. Część energii zawsze będzie zamieniać się w ciepło. Druga zasada termodynamiki. Nawet jeśli założymy skrajnie optymistyczną sprawność rzędu 90%, to pozostałe 10% ciepła bardzo szybko rozgrzeje dyszę i komorę spalania do stopnia, w którym wszystko się tam stopi. Nie istnieją i nie będą istnieć materiały zdolne wytrzymać choćby 5000 stopni Celsjusza bez stopienia. Dlatego problem jest fundamentalny i nierozwiązywalny w tym sensie, że nie da się go anulować. Można go tylko przenieść z jednego miejsca w inne. Myślę, że nie będzie zaskoczeniem, że znowu trzeba zapłacić masą. Konkretnie do odprowadzania ciepła trzeba zainstalować duży radiator. Wszystko zależy od dokładnej sprawności, mocy podczas przyspieszania, a także podczas hamowania. Ale nawet w optymistycznym scenariuszu powierzchnia radiatorów będzie większa niż cała reszta statku. Motyla chyba każdy widział, to dobra analogia. Ciało motyla to statek, a skrzydła to radiatory. Tutaj byłoby podobnie, tylko że z powodu pyłu międzygwiezdnego taka forma jest mało prawdopodobna. Wszystko trzeba umieścić za osłoną przeciwpłytową w postaci wielu paneli znajdujących się w cieniu przedniej osłony i wokół korpusu statku, żeby międzygwiezdny pył nie ścierał ich przy takiej prędkości. Krótko mówiąc, wszystko musi być umieszczone z tyłu za tarczą przeciwpyłową jak za parasolem. Można też wolniej przyspieszać i wolniej hamować. To również pomoże zmniejszyć powierzchnię radiatorów, bo trzeba będzie odprowadzać mniej ciepła, ale wydłuży czas podróży do celu.

Dlaczego w ogóle radiatory? Bo w kosmosie nie ma konwekcji, ponieważ prawie nie ma materii, której można po prostu przekazać ciepło. Na Ziemi gorący silnik albo reaktor chłodzi się wodą, powietrzem, olejem, czymkolwiek. W kosmosie dookoła jest próżnia. Nie ma czegoś, co odbierałoby ciepło. Dlatego zostaje jedyny normalny sposób: wypromieniować ciepło w postaci podczerwieni albo światła widzialnego. Wszystkie gorące i ciepłe przedmioty emitują fale podczerwone. Czujemy je zresztą skórą jako ciepło od kuchenki elektrycznej albo kaloryferów i poczulibyśmy to samo, gdyby nie było powietrza, tylko próżnia. I to jest w zasadzie jedyny sposób odprowadzania ciepła w kosmosie. Jasne, każdy foton promieniowania podczerwonego ma znikomą ilość energii, więc żeby odprowadzić dużą moc ciepła, trzeba wyemitować potworną liczbę takich fotonów. W praktyce oznacza to, że trzeba zwiększać powierzchnię radiatorów. Działa to prawo Stefana Boltzmana, według którego moc promieniowania radiatorów zależy od dwóch rzeczy: od powierzchni i od temperatury. Im większa powierzchnia, tym więcej ciepła można odprowadzić, no bo po prostu jest więcej miejsca, skąd wylatują fotony. Im wyższa temperatura radiatorów, tym też więcej ciepła odprowadza się, bo wyższa temperatura oznacza, że każdy foton wyemitowany z takiej powierzchni niesie więcej energii. Szczególnie skuteczne jest akurat podnoszenie temperatury radiatorów, bo efektywność rośnie tam z czwartą potęgą temperatury, ale do tego same radiatory muszą tę temperaturę wytrzymać, więc nie da się po prostu zmniejszać powierzchni przez podnoszenie temperatury w nieskończoność. W końcu uderzymy się w pewien limit, kiedy radiatory stopnieją. Krótko mówiąc, jeśli mówimy o poważnym statku międzygwiezdnym, radiatory będą stosunkowo duże i gorące. Jak widać problem jest rozwiązywalny. Robimy radiatory, umieszczamy je za osłoną i można lecieć. Podałbym dokładne liczby, powierzchnię i temperaturę radiatorów, ale nie liczyłem dokładnych parametrów mocy potrzebnej do przyspieszenia, którą oszacuję później. Moc to po prostu dość elastyczny parametr, który można dostosowywać do zadań. Na przykład można na małej mocy rozpędzać się powoli i wtedy silnik nie będzie dawać aż tyle ciepła odpadowego. Ale żeby pokazać skalę problemu, oto przykład. Żeby odprowadzić 1 GW ciepła przy temperaturze radiatora około 1000° C potrzebna jest powierzchnia rzędu 1000 m² (boiska piłkarskiego, bo radiatory promieniują z dwóch stron). Gdyby promieniowały z jednej, to byłoby całe boisko. I ogólnie statek międzygwiezdny może bardzo łatwo mieć nie 1 GW ciepła odpadowego, lecz znacznie znacznie więcej. Zwłaszcza jeśli chcemy rozpędzić go w ciągu kilku lat, a nie kilkudziesięciu. Dlatego radiator nie jest jakimś problemem typu hihi haha, tylko jednym z największych elementów statku międzygwiezdnego.

Albo jeszcze jeden przykład, być może widzieliście w filmach albo grach statki ważące na około 1000 ton, które cyk i w sekundę rozpędzają się prawie do prędkości światła. Ale żeby rozpędzić taki stosunkowo mały statek do prędkości, powiedzmy 90% prędkości światła, potrzeba energii około 28 teraton. To ponad pół miliona car bomb o mocy 50 megaton każda. Nawet jeśli 99% energii trafia w przyspieszenie albo sprawność silnika wynosi 99%, to i tak pozostały 1% zamienia się w ciepło rzędu tysięcy car bomb. One nie po prostu stopiłyby statek, one zaniichilowałyby go na plazmę przez potworne nagrzanie. I właśnie żeby do tego nie doszło, potrzebne radiatory, powolne rozpędzenie i tak dalej. Nie można użyć zbyt dużej mocy i nie da się przyspieszać zbyt szybko, bo radiatory nie będą w stanie odprowadzić ciepła i silnik się stopi. Dosłownie takie szybkie przyspieszenie statków międzygwiezdnych w sekundy, godziny, a nawet miesiące są zakazane przez prawa fizyki. No to znaczy nie zakazane, po prostu wszystko stopicie i tyle. Tego w ogóle nigdy nie da się obejść. Takie są prawa natury. No właśnie, mówiąc, nawet na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, gdzie zużywa się wcale nie tak dużo energii, są wyraźnie widoczne ogromne radiatory do odprowadzania ciepła, inaczej po prostu nie da się go usuwać. W statku międzygwiezdnym trzeba będzie odprowadzać znacznie więcej ciepła.

W zasadzie po zbudowaniu statku uwzględniającego wszystko co opisałem wyżej, możemy wysłać coś w rodzaju robotów z życia, ewentualnie jakieś zarodniki, mikroorganizmy, spory, maksymalnie embriony albo inny biomateriał, z którego być może dałoby się wyhodować ludzi na miejscu za pomocą robotów. Ale żeby wysłać żywych ludzi, musimy uwzględnić jeszcze wiele innych potencjalnych i realnych problemów. Postaram się wymienić najważniejsze. Oczywiste jest, że żywi ludzie muszą coś jeść, muszą czymś oddychać, muszą pić wodę i to przez ponad 200 lat. Czyli kilka pokoleń musi mieć zapewnione jedzenie i wszystkie warunki do życia. Istnieją badania na ten temat, więc będę operował liczbami bliskimi rzeczywistości. Na przykład w pracy NASA o bilansie zasobów potrzebnych astronaucie podczas długich misji obliczono, że astronauta ważący 82 kg potrzebuje rocznie 325 kg tlenu do oddychania, prawie 2 tony wody i prawie 90 kg zapakowanej gęstej kalorycznej żywności. Jednocześnie sam człowiek w ciągu roku wydziela 400 kg dwutlenków węgla i prawie 2 tony wody przez oddech, pot, etc. Lecimy 210 lat, ale weźmy zapas na 250, bo wszystko może się zdarzyć. W sumie na jedną osobę potrzeba ponad 80 ton tlenu, 460 ton wody i 220 ton jedzenia. Ustalmy, że zabieramy na pokład 100 osób. Wzięcie zbyt małej liczby ludzi jest zbyt ryzykowne, bo potrzebni są specjaliści różnego rodzaju, od inżynierów po lekarzy. A wzięcie zbyt wielu ludzi jest jeszcze bardziej ryzykowne, bo potrzeba wtedy zbyt dużo zasobów, zbyt stabilnej psychiki, zbyt wysokiej odpowiedzialności społecznej każdego członka załogi. Niech będzie 100 ludzi. Wtedy łącznie trzeba zabrać 75 000 ton wody, jedzenia i tlenu. Dla wizualizacji wyobraźcie sobie typowy kontener do transportu morskiego. Potrzeba około 3000 takich kontenerów na wszystkie zasoby albo 3000 ciężarówek. One też mogą przewozić takie kontenery i to bez uwzględnienie opakowań i kontenerów do tego wszystkiego. Ponadto bez ubrań, środków higieny, mleka, ogromne liczby innych rzeczy, których na co dzień prawie nie zauważamy, bo wokół nas istnieje cywilizacja, prawda? 100 000 ton to minimum zasobów dla 100 osób na ponad 200 lat. Zawsze trzeba pamiętać, że paliwa będziemy musieli zabrać co najmniej 11 razy więcej niż wynosi masa statku razem z zasobami.

Ale to nie jest jedyny problem. Nie możemy tak po prostu wziąć na pokład wymienionych wyżej zasobów. Jedzenie przez tyle lat się zepsuje. Można wymyślić kaloryczne jedzenie, które się nie psuje. Na przykład suche koncentraty, tłuszcze, cukry, proszki białkowe, witaminy w osobnych kapsułkach, ale z punktu widzenia zdrowia to taka sobie dieta. Z jedzeniem jeszcze pół biedy, ale jak przechowywać tysiące ton tlenu? Można oczywiście w butlach pod ciśnieniem albo w postaci ciekłej, ale to znowu masa, kriogenika, wycieki, bezpieczeństwo, ogromne ryzyko pożarów i wybuchów, milion problemów. Alternatywą jest stworzenie zamkniętego cyklu wewnątrz statku, czegoś w rodzaju sztucznej biosfery. Uprawiać rośliny uzupełniające tlen i przetwarzające CO2, zboża dające kaloryczną żywność, rośliny strączkowe dające białko i tak dalej. Ale sens nie polega tam po prostu na uprawianiu roślin, lecz na zamkniętym cyklu węglowo-tlenowym, w którym tlen nie jest zużywany na zawsze, tylko stale wraca z CO2 i wody. Człowiek zużywa tlen i materię organiczną, otrzymuje energię, a jako produkty uboczne wydziela CO2 i wodę. Zauważcie, że tlen nigdzie nie znika, tylko przechodzi w dwutlenek węgla i wodę. Można je zbierać i ponownie wydzielać z nich tlen, na przykład przez elektrolizę wody i za pomocą roślin. To znacząco zmniejsza wymaganą ilość tlenu, wody i jedzenia, ponieważ są one stale odnawiane i przetwarzane prawie w zamkniętym cyklu. No właśnie, mówiąc, częściowo robi się to już na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Na przykład wychwytuje się CO2 i uzupełnia tlen przez elektrolizę wody, ale pojawia się masa innych problemów.

Mogę znowu powiedzieć to bardziej konkretnie, bo to również były już badane, a nawet sprawdzane w eksperymentach. W jednej ze stosunkowo nowych prac na ten temat obliczono, że do wyprodukowania wystarczającej liczby kalorii z roślin dla jednego człowieka potrzeba około 50 m² uprawnej. Zapewniałoby to również wystarczającą produkcję tlenu i usuwanie CO2 dla jednej osoby. To tylko dieta roślinna. Istnieją też obliczenia dla diety wszystkożernej z hodowlą ryb i tak dalej, ale tam potrzeba już zdecydowanie zbyt dużej powierzchni. Weźmy więc bardzo optymistyczne 50 m² upraw roślin na człowieka. Dla 100 osób potrzeba 5000 m². To całkiem niewiele. Trochę mniej niż boisko piłkarskie. Mniej więcej powierzchnia dużego supermarketu. Ale to tylko samo pole. Bez przejść, bez całego systemu podtrzymującego to pole, czyli systemów oświetlenia, wentylacji, pomp i przetwarzania odpadów. Potrzebne będą też magazyny na produkty, nasiona, nawozy, narzędzia do obróbki i tak dalej. Wymaganą powierzchnię można spokojnie pomnożyć przez 2-3. 10000 m² (100 na 100 m) 1 hektar, ale nie trzeba robić go kwadratowym i jednopiętrowym. W naszym przypadku lepiej zrobić go długim i wielopoziomowym, żeby cały moduł chował się za osłoną przed pyłem międzygwiezdnym. No i z takiej nauki jak wytrzymałość materiałów wiemy, że takie konstrukcje najlepiej robić cylindryczne, żeby obciążenia rozkładało się równomiernie. Na przykład cała taka agroferma zmieściłaby się w cylindrycznym module o długości 150 m, szerokości 25 m i w trzech poziomach powierzchni uprawnej. Grawitacji przecież nie ma, więc kilka poziomów upraw to normalne rozwiązanie. Nie trzeba też ciągnąć za sobą wielu ton gleby. Wszystko można uprawiać hydroponicznie, ale to już niech realni specjaliści rozstrzygają, jak najlepiej to zrealizować. Ogólnie taki moduł miałby masę już nie 100 000 ton, lecz może mniej więcej o rząd wielkości mniejszą, około 10 000 ton. Teoretycznie nie wygląda to aż tak źle. W praktyce jednak miliard problemów. To będzie wyraźnie jeden z najbardziej problematycznych modułów na statku.

Na Ziemię przeprowadzono duży eksperyment w sieci hermetycznych budynków Biosfera 2 o powierzchni 12700 m², choć sama powierzchnia rolnicza zajmowała 2000 m² i zapełniała 80% żywności dla ośmiu osób, które żyły tam przez 2 lata. Wszystko po to, żeby sprawdzić, czy zamknięta biosfera może utrzymywać ludzi przy życiu, przetwarzając CO2, wodę, odpady i produkować żywność. Ogólnie im się nie udało. Poziom tlenu spadł z 21% do 14% prowadząc do niedotlenienia. CO2 silnie się wahał, jedzenia było mało i trzeba było jeść niewielkie porcje. Owady i mikroorganizmy rozwinęły się w nieprzewidywalnie dużej liczbie i zaczęły niszczyć uprawy. Nawet ludzie podzielili się na dwie przeciwstawne grupy. Ogólnie eksperyment zakończono przed czasem. Nie mogę powiedzieć, że całkowicie się nie udał, ale pokazał, że wszystko jest znacznie bardziej skomplikowane niż zakładano, a tutaj trzeba lecieć ponad 200 lat przez kosmos. To znaczy, że ta technologia musiałaby być dopracowana do najdrobniejszych szczegółów. Potrzebne byłyby dziesięciolecia badań, żeby zrozumieć, czy w ogóle da się utrzymać biosferę w stosunkowo niewielkim module. Załóżmy choćby brak grawitacji. Jak wpłynie to na rośliny? Na ich system korzeniowy, na pompowanie wody i całą resztę. Tak, sztuczną grawitację można stworzyć przez stały obrót modułu albo przez stałe przyspieszenie, ale tam od razu pojawia się tyle problemów, że lepiej w ogóle nie rozważać tego wariantu. Albo kwestia chorób. Co jeśli którąś z kultur, na przykład pszenicę, zniszczy wirus albo grzyby? Co wtedy? Jak to wszystko prawidłowo nawozić, żeby nic nie wymarło? Potas, fosfor, azot i reszta. A jeśli wybuchnie pożar? A jeśli zaczną się nieprzewidywalne mutacje? I to tylko pierwsze oczywiste problemy, a to wszystko jest znacznie bardziej skomplikowane. Nie wspominając już o tym, że to wszystko wymaga mnóstwo energii, przede wszystkim stabilnego oświetlenia, inaczej rośliny zginą, co najmniej megawata tylko na oświetlenie takiej powierzchni, a do tego dodatkowa energia na pompy i całą resztę. No i przyjąłem optymistycznie małą powierzchnię biosfery. Najprawdopodobniej będzie potrzebna większa, co znowuż mnoży problemy.

Dalej mamy znowu jeden z najbardziej niedocenianych problemów, który w rzeczywistości jest jednym z głównych. To problem zwykłego zużycia materiałów i awarii. Ile znacie silników albo chociaż prostych mechanizmów, które działają 200 lat bez przerwy albo prawie bez przerwy? A na statku międzygwiezdnym będą ich tysiące. Pompy do wody, chłodziwa, łożyska, wentylatory, silniki, generatory i miliard innych rzeczy. Do tego dochodzą różne pasywne elementy, które z czasem tracą swoje właściwości. Smary, oleje, membrany, gumy uszczelniające, zawory, filtry, uszczelki, izolacja kabli, plastiki, potem różne urządzenia typu żarówki, akumulatory, czujniki, mikrochipy, kondensatory, elektrolizery. Krótko mówiąc, zmęczę się zanim to wszystko wymienię. Milion takich rzeczy, które wymagają naprawy i diagnostyki. Różne oleje, filtry i łożyska wymagają wymiany i obsługi. Dalej korozja i chemia. Woda, tlen, sole, materia organiczna, nawozy, odpady, środki czyszczące, bakterie. To wszystko jest chemicznie aktywnym środowiskiem. Gdzieś na pewno będzie korozja metali, gdzieś osady w rurach, utlenianie, gdzieś biofilmy, gdzieś degradacja powłok i to na pewno będzie się działo i to nie jeden raz, tylko jako stały, powolny proces. Różne polimery, plastiki i guma są w ogóle nietrwałe i powoli się rozpadają. Metale też cierpią przez różne efekty. Efekt Kirkendala, zmęczenia materiału, mikropęknięcia, kruchość wodorowa i tak dalej. Jak wam się podoba taka sytuacja? Pękł wąż w pompie zasilającej moduł z roślinami. Co robić? Skąd wziąć nowe? Jeśli wieźć ze sobą, to ile takich zabrać? A jeśli stracą elastyczność w magazynie? Bez żartów. Jakaś nieuczciwa firma na Ziemi zaprojektowała i podłożyła wadliwe hermetyczne rurki do statku międzygwiezdnego. Zarobili swoje, a dalej ich nie obchodzi co będzie i co mają zrobić ludzie na statku. I co wtedy, kto to naprawi? Sytuacja druga. Czujnik CO2 nieuważalnie się zepsuł i zaczął pokazywać powiedzmy o 5% mniej niż rzeczywista wartość. Cała reszta systemu i ludzie myślą, że atmosfera jest normalna, ale w tym czasie rośliny dostają nieprawidłową dawkę CO2 i równowaga stopniowo odchodzi od normy. Cyk i rośliny giną. Nikt nie rozumie dlaczego. Kto to zauważy zanim będzie za późno? Jak często sprawdzać czujniki? Czym je kalibrować? Powiedzmy 100 lat po starcie. A jeśli od razu kilka czujników z jednej partii starzeje się tak samo i wszystkie pokazują tę samą nieprawdę. Rozumiecie? Tak można rozwiązać wiele problemów, o których mówiłem wcześniej, ale jeśli chodzi o naprawę i wymianę różnych materiałów, to od razu pojawiają się tysiące problemów, które na pewno będą występować i to stale. A każdy z nich może pomnożyć przez zero wszystkie wcześniejsze wysiłki. Wielu specjalistów mówi, że to w ogóle główny problem lotów międzygwiezdnych. Można rozwiązać wiele dużych problemów, ale nagromadzenie drobnych awarii, w tym nieprzewidywalnych, ostatecznie nieuchronnie doprowadzi do kolapsu całego systemu. Z tego wynika, że statek międzygwiezdny musiałby łączyć wielokrotne rezerwowanie różnych systemów, modularną wymienność, no i możliwość oraz środki stałej diagnostyki. Musiałby być prowadzony profilaktyczny remont i prawdopodobnie musiałoby istnieć możliwość produkcji na pokładzie, przynajmniej części części zamiennych. Rezerwowanie systemów to od razu znaczący wzrost masy. Powiedzmy trzeba będzie ciągnąć ze sobą nie jedną komorę spalania termojądrowego, lecz kilka. To samo dotyczy różnych generatorów, żarówek i silników. Produkcja pokładowa też oznacza dodatkową masę. A kto w ogóle zagwarantuje, że wszystko zostanie tam wykonane jak trzeba? Wśród ludzi muszą być specjaliści, którzy będą umieli to wszystko naprawiać, rozumieć jak działa i przekazywać wiedzę następnym pokoleniom. A dzieci to trochę loteria. Wśród nich mogą być osoby, których po

Prostu nie da się nauczyć potrzebnych rzeczy. No i nikt nie anulował krytycznych awarii. Rozhermetyzowanie, powiedzmy, modułu z agrofermą i koniec. Koniec misji. Śmierć z braku tlenu i jedzenia. Kto zagwarantuje, że to się nie stanie?

No i jeszcze jedno. Naprawa naprawy. Narzędzia potrzebne do naprawy same wymagają naprawy. Na przykład obrabiarki do produkcji części. A jeśli one wyjdą z użycia, na ziemię można szybko znaleźć części, a tutaj problem na problemie, problemem pogania, problemy do kwadratu. Cały statek trzeba będzie projektować tak, żeby było jak najmniej ruchomych części, mechanizmów i tak dalej. Na przykład do produkcji energii elektrycznej dla ludzi i do oświetlania roślin raczej nie warto używać klasycznego układu turbin i generatorów. Zbyt wiele ruchomych części wymagających naprawy. Lepiej nadawałoby się coś w rodzaju generatora termoelektrycznego. Tak, ma niską sprawność, ale i tak ogromna ilość energii będzie odprowadzana do radiatorów, więc niech generatory termoelektryczne odzyskują stamtąd chociaż część energii i zasilają moduły mieszkalne, agrofermę, światłem lamp i całą resztę. Moim zdaniem to optymalne rozwiązanie, na pewno lepsze niż ogromna liczba ruchomych elementów w turbinach i generatorach.

No i oczywiście wszystko to trzeba będzie składać w kosmosie, na orbicie, po częściach, co wielokrotnie komplikuje konstrukcję i montaż. Tak ogromnego statku nie da się wynieść z ziemi Nars, tylko po częściach mniejszymi rakietami, a na to też będzie potrzebna przeogromna ilość energii. Skoro już mowa o orbicie, to nawet na tej samej międzynarodowej stacji kosmicznej różne awarie są czymś stałym. Bez pomocy z ziemi nie przetrwaliby tam nawet roku, a nam potrzeba ponad 200 lat. Zastanówcie się.

W skrócie opisałem wam jeden z głównych problemów. Przez 200 lat może tam wydarzyć się dosłownie cokolwiek i nikt nie może zagwarantować, że nie wyłączy to systemów do podtrzymywania życia na statku. To kolejna loteria, tak jak możliwość trafienia w cząstkę o masie grama, która zniszczy statek. I w ogóle, na ile rozwinięta musiałaby być cywilizacja, żeby u niej wszystko działało setki lat bez naprawy? Czy w ogóle takie coś jest możliwe? To jest pytanie.

Dalej mamy wreszcie najbardziej nieprzewidywalny i jednoznacznie główny składnik. Samych ludzi. Mamy 100 osób i ich późniejsze dzieci, wnuki, prawnuki. I swoją drogą, po 210 latach, które pokolenie tam się pojawi? Jeśli nie rozmnażać się niekontrolowanie i rodzić dzieci po 30 latach, to przez 200 lat będzie to akurat siódme pokolenie, czyli pra-pra-prawnuki. To właśnie oni i ich rodzice dotrą do naszej planety oddalonej o 20 lat świetlnych. Lecąc z prędkością 10% prędkości światła ponad 200 lat. Czy znacie swoich przodków sprzed 200 lat? Rozumiecie, jak dawno to było? Inna epoka, inne cele i wartości. Tutaj będzie podobnie. Do statków siadają jedni ludzie, a przylecą zupełnie inni.

Można by napisać całą książkę o tym, co może się tam wydarzyć przez 200 lat, ale wymieńmy najważniejsze rzeczy. Otóż ludzkie ciało ewoluowało, o dziwo, żeby żyć na Ziemi w określonej grawitacji. W kosmosie jest nieważkość, maksymalnie sztuczna mikrograwitacja podczas przyspieszania i hamowania statku. Jak pokazuje doświadczenie astronautów na międzynarodowej stacji kosmicznej, u człowieka w stanie nieważkości, nawet w krótkim czasie, pojawia się masa problemów zdrowotnych i fizjologicznych. Kości tracą gdzieś około 1% gęstości mineralnej miesięcznie. To coś w rodzaju przyspieszonej osteoporozy, prowadzącej do kruchości kości. Traci się też masę mięśniową. Jedyny sposób, żeby spowolnić te procesy, to intensywnie trenować i wykonywać ćwiczenia fizyczne. Ale co z dziećmi i ciążą w nieważkości? Jakie się urodzą i jakie wyrosną, jeśli nie będą mogły regularnie obciążać organizmu? Nikt tego nie wie, ale raczej trudno oczekiwać czegoś dobrego. Nie ma nawet gwarancji, że rozmnażanie w kosmosie jest w ogóle możliwe.

Poza tym, w nieważkości krew i płyn mózgowodzeniowy przesuwają się ku głowie i zaczynają naciskać na mózg oraz gałki oczne. Pojawiają się różne obrzęki, zaburzy się praca oczu, a nawet słabną niektóre funkcje mózgu i to już po krótkim czasie. A co będzie po 10 latach? Nie wiadomo. Można stworzyć sztuczną grawitację, na przykład przez cały obrót modułu mieszkalnego, ale tam od razu pojawia się tyle problemów, że nawet nie chce się tego omawiać i iść w tę stronę. To jedna z najbardziej problematycznych technologii. A przecież jeszcze nie wspominałem o innych problemach medycznych, które na pewno będą. Problemy z zębami, infekcje, urazy, porody, zapalenie wyrostka, rak, zaburzenia psychiczne, choroby genetyczne, zaburzenia hormonalne, starzenie i wiele innych rzeczy. Potrzebni są lekarze szerokiego profilu i to od razu kilku, bo jeśli ten jedyny na pokładzie lekarz zachoruje i umrze, no to sami rozumiecie. I tutaj znowu trzeba będzie zapłacić masą, zabierając ze sobą w zasadzie całą przychodnię.

Rozmnażanie tak małej populacji samo w sobie jest problematyczne. Trzeba pilnować, żeby bliscy krewni nie krzyżowali się między sobą, żeby nie doszło do skrzywienia demografii. Trzeba pilnować też balansu chłopców i dziewczynek. A do tego dzieci trzeba rodzić w określonych zaplanowanych terminach. To znaczy, że w takim społeczeństwie nie będzie normalnych rodzin i rozmnażania z miłości, tylko wszystko musi być jasno zaprogramowane. Kto, z kim i kiedy. Już samo to zrodzi milion problemów społecznych. Co jeśli kobieta A nie będzie chciała dzieci z mężczyzną B albo odwrotnie? A jeśli ktoś będzie chciał więcej dzieci niż pozwolono, a jeśli ktoś w ogóle nie będzie chciał mieć dzieci. Ale to jeszcze można rozwiązać medycyną i nie rozmnażać się w zwyczajny sposób. Tylko dalej, kiedy pojawi się kolejne pokolenie, które w ogóle nie zgadzało się na taki lot, jak zmusić je do przestrzegania wszystkich zasad i jeszcze do uczenia się wszystkiego, czego trzeba w locie. Dosłownie każdy będzie musiał być specjalistą, a tego w zasadzie nie da się zaplanować. Dzieci mogą urodzić się chore, niezdolne do nauki, z masą problemów psychologicznych i tak dalej. To kolejna loteria. A co robić z chorymi dziećmi albo ludźmi, którzy nie przynoszą społeczeństwu żadnej korzyści? A jeśli następne pokolenie w większości uzna, że stare zasady założycieli już nie obowiązują, kto im zabroni tak zrobić? Kto będzie kontrolował przestrzeganie zasad? A jeśli podzielą się na wrogie grupy według jakiegoś kryterium religijnego, płciowego, zawodowego, po prostu według poglądów na niektóre zasady i tak dalej. A jeśli pojawi się przestępca, który będzie sabotował misję, powiedzmy, wznieci pożar albo wrzuci coś do systemu doprowadzającego wodę do roślin, co zabije całą żywą część biosfery. A jak karać za przestępstwa, jeśli nie są krytyczne, na przykład za kradzież jedzenia? Kto będzie władzą i sędzią i dlaczego ktoś miałby mieć takie przywileje? A jeśli następne pokolenie uznają, że to jakiś okrutny eksperyment i postanowią go zniszczyć na złość ziemianom? A jeśli wiedza o ziemi stanie się niebezpieczną informacją? A jeśli po przylocie nie będą chcieli albo będą bali się wyjść?

Dosłownie można napisać całą książkę o takich możliwych problemach i nikt nie da gwarancji, że wszystko pójdzie zgodnie z planem. Ale jest jeszcze gorzej. Nawet w ziemskich warunkach różne eksperymenty albo przypadki izolacji ludzi pokazują, że konflikty wybuchają tam w najkrótszym możliwym czasie. A tutaj mówimy o ponad 200 latach podróży i co najważniejsze, w warunkach ograniczonych zasobów, gdzie obowiązki i całe jedzenie trzeba dzielić po równo, a to zawsze komuś nie pasuje, nie odpowiada. W istocie takie społeczeństwo musi żyć w czymś w rodzaju komunizmu, w sensie przymusowej gospodarki dystrybucyjnej w zamkniętym systemie. A jak wiemy z historii, z ludźmi to działa skrajnie źle. Zawsze ktoś będzie próbował mieć więcej zasobów albo władzę, czy robić mniej, ale wymagać tyle samo co wszyscy inni i tak dalej. Ktoś na pewno będzie czuł niesprawiedliwość. To wieczny problem. Przy czym im większe społeczeństwo, tym trudniej i tym więcej sporów. Nawet tak mały element społeczeństwa jak rodzina z dwóch osób często nie potrafi zbudować stabilnej więzi i się rozwodzi. Albo jedna osoba, a czasem nawet od razu dwie, czują w małżeństwie ciągłą niesprawiedliwość. A tutaj wszystko dzieje się w zamkniętej przestrzeni, bez możliwości wyjścia z tej gry i bez prawa do błędu, co tylko podkręca napięcie. Pomnóżcie to wszystko przez problemy psychologiczne ludzi, którzy uświadamiają sobie, że obsługują zachcianki innych ludzi i prawie nie mają wyboru. Człowiek bardzo źle znosi sytuację, w której wymaga się od niego pełnej odpowiedzialności, ale prawie nie daje się mu wolności. To jest po prostu dosłownie nienaturalne. Taka misja, wysłanie ludzi do innych układów gwiezdnych, przede wszystkim dla następnych pokoleń, które pojawią się na pokładzie, jest niemoralna w swojej istocie. No, przynajmniej z punktu widzenia powszechnej współczesnej moralności.

Odpowiednio niemoralne są też sposoby rozwiązywania tych wszystkich problemów. Na przykład można zmusić bezmyślne maszyny, roboty pozbawione moralności, żeby kontrolowały każdy ruch ludzi i pilnowały przestrzegania zasad, nagradzały za podporządkowanie się i karały za nieposłuszeństwo. Nie muszą to być nawet roboty. Może to być sztuczna inteligencja zintegrowana systemami statku, mająca wiele narzędzi wpływu, od sterowania drzwiami po system podawania tlenu. Albo samo społeczeństwo i ludzie musieliby znajdować się na zupełnie innym poziomie moralności oraz intelektu, zdolnym do tłumienia własnej natury, hormonów i neuroprzekaźników, czyli w praktyce musieliby zamienić się w nowy gatunek ludzi.

No a teraz pewna kulminacja. Misja sukcesem dolatuje do naszej planety w odległości 20 lat świetlnych. Lądownik z sukcesem osiada na powierzchni i ludzie po raz pierwszy stają na egzoplanecie. Brawo. Ale co dalej? Wokół same kamienie i piasek. Gdzieś tam jeszcze ocean. W atmosferze nie ma nawet tlenu. Nie ma czym oddychać. Co oni będą mogli tam zrobić? Rośliny jeszcze nie przetrwają na powierzchni. Nie ma warunków, ani gleby, ani odpowiedniej atmosfery. Skąd mają brać tlen, jedzenie, energię? I jak chronić się przed wahaniami temperatury, zjawiskami pogodowymi i być może przed promieniowaniem, bo jak nie ma tlenu, to nie ma też ozonu. Po co przylecieli? Żeby co? Żeby znowu żyć w hermetycznej puszce, tylko na powierzchni martwej planety. Jaki problem rozwiązali? Oto kulminacja. Takie misje są w istocie bezużyteczne. Żeby taka misja miała sens, muszą zacząć terraformować tę planetę. A terraformowanie takiej planety zajmie dziesiątki i setki tysięcy lat. A żeby je zacząć, trzeba zabrać ze sobą miliard rzeczy, od cyjanobakterii, nasion i mnóstwa mikroorganizmów po materiały budowlane, całe fabryki oraz instalacje energetyczne, choćby panele fotowoltaiczne, generatory, akumulatory, systemy oczyszczania wody, pozyskiwania tlenu, przetwarzania odpadów, wydobycia metali, produkcję plastiku, szkła i elektroniki. I jeśli choć jeden krytyczny łańcuch się zerwie, to wszystko to koniec. Dlatego trzeba zabrać ze sobą także części zamienne, części zamienne do części zamiennych, naprawę, naprawy i tak dalej, bo najbliższy sklep z częściami zamiennymi jest 20 lat świetlnych od nich. I to wszystko trzeba jeszcze z powodzeniem opuścić ze statku za pierwszym razem, bo nie będą mogli znowu latać na statek zostawiony gdzieś w punkcie Lagrange'a wysokiej orbicie bez własnego rakietowego zaplecza. No i jak? Czy taka misja nadal wygląda realistycznie?

Swoją drogą, właśnie dlatego nie wspominałem o popularnej w literaturze hibernacji podczas lotu, która rzekomo rozwiązuje problem jedzenia i konfliktów na statku. Załóżmy, że tak, ale co dalej po przelocie i wyjściu z hibernacji? Już nie będą musieli jeść, rozmnażać się i żyć w społeczeństwie? No właśnie. W najlepszym razie to odłoży część problemów w czasie, ale ich nie rozwiąże.

A teraz konkretnie zademonstruję, na ile poważna to jest sprawa, o czym my w ogóle mówimy. A chodzi znowu o to samo równanie rakietowe Ciołkowskiego. Poszacujmy masę takiego statku pokoleniowego ze wszystkim, co potrzebne do sztucznej biosfery, z modułami mieszkalnymi, przychodnią, osłoną przed pyłem, poszyciem i ochroną radiacyjną, instalacjami termojądrowymi, radiatorami i wszystkim, co konieczne, żeby móc terraformować nową planetę albo przynajmniej zbudować na niej bazę, w której da się żyć. I wiele rzeczy zdublowano dwa, a nawet trzy razy. Krótko mówiąc, podstawowy minimalny zestaw do międzygwiezdnego lotu ludzi. Oczywiście dokładnie tego policzyć nie możemy, ale możemy oszacować rząd wielkości. Rząd 100 000 ton mało. To masa największych lotniskowców i nawet jeśli rozsmarować jego masę oraz zwiększyć objętość, nadal nie zmieści się tam wszystko, czego potrzebujemy. Nawet w optymistycznym scenariuszu nasz statek pokoleniowy będzie miał milion ton i to pod warunkiem użycia mniejszej ilości metali, większej ilości lekkich kompozytów i oszczędzanie na wszystkim, na czym tylko się da. I dla tych, którzy znają temat na poziomie wzorów, tak, celowo nie uwzględniałem masę zbiorników i innych kontenerów martwego ciężaru potrzebnego choćby do przechowywania paliwa, żeby tych wniosków nie dało się obejść wieloma stopniami. Tak, w rzeczywistości jak zawsze będzie dużo, dużo, dużo gorzej. Wiem, po prostu pokazuje granicę, poniżej której spaść już się nie da. Niech więc będzie skrajnie optymistyczny milion ton. To wystarczy do pokazania absurdu. Pamiętamy, że nasze drugie skrajnie optymistyczne założenie, leżące na granicy praw fizyki, jest takie, że nasza termojądrowa jednostka napędowa pozwala na rozpędzenie do 10% prędkości światła, a potem wyhamowanie do zera, jeśli wziąć paliwa o masie 11 razy więcej od suchej masy statku. Łączna masa statku z paliwem wynosi więc 12 milionów ton. Słabo wyobrażamy sobie tę skalę, ale to mniej więcej dwa razy więcej niż masa piramidy Cheopsa. To jednak słaba wizualizacja. W kategoriach energii, rozpędzenie tej całej machiny do 10% prędkości światła i późniejsze wyhamowanie do zera pochłania z naszego paliwa 750 milionów megaton energii w równoważniku trotylowym. To jakieś 15 milionów car bomb, tylko że wybuchy byłyby dużo mniejsze i bardzo rozciągnięte w czasie, żeby rozpędzić statek. Jeśli ludzkość na Ziemi będzie zużywać tyle energii, co teraz, to tyle energii zużyje w ciągu 5000 lat. Czy to jest wystarczająco dobra wizualizacja problemu? To w przypadku idealnym i czysto przy zmianie energii kinetycznej, czyli prędkości statku. A sprawność jednostki napędowej na pewno nie będzie wynosić 100%. Część energii pójdzie na podtrzymywanie samego napędu termojądrowego i na zasilanie innych systemów statku, modułów mieszkalnych, sztucznej biosfery i tak dalej. Tak naprawdę można spokojnie pomnożyć wszystkie te liczby przez dwa, ale okej, wystarczy już to, co pokazałem. I jeszcze raz, to nie jest po prostu optymistyczny scenariusz. To scenariusz niemal na granicy praw fizyki. W samym statku można wiele ulepszyć, ale nie tę potworną ilość energii wymaganą do lotu z takimi prędkościami. Tego nie da się zmienić przez prawa fizyki, niestety. A przecież wymieniłem tylko główne problemy. Jest jeszcze miliard drugorzędnych i nieoczywistych, typu nawigacja w trakcie lotu, łączność z ziemią. Jak w ogóle przekonać i zorganizować ludzi do budowy takiego statku i skąd wziąć finansowanie i zasoby? Już tylko na tym etapie mamy milion problemów. Może wam się wydawać, że gdzieś coś przesadzam. To zawsze dobrze, jeśli macie wątpliwości, ale w tym przypadku możecie spróbować znaleźć w prawdziwej recenzowanej literaturze naukowej projekt statku pokoleniowego lecącego z prędkością choćby zbliżoną do 10% prędkości światła, do planet choćby w sąsiednich układach i sprawdzić jego parametry. Od razu powiem, że takich projektów tam nie ma, bo wszyscy specjaliści zajmujący się tym tematem rozumieją fantastyczność takich projektów i to, że wymagania dotyczące prędkości wylotowej czynnika roboczego oraz potrzebnej energii są po prostu absurdalne. Jeśli w literaturze okołonaukowej albo w artykułach naukowców pojawiają się takie projekty, to albo zakładają dużo mniejszą prędkość, albo nie rozważają ludzi na pokładzie.

Niestety, przynajmniej kosmici, jeśli istnieją, mają te same problemy. Na nich też działają te same prawa fizyki i oni też muszą płacić za wszystko uniwersalną walutą, energią. Ale to i tak nie rozwiązuje paradoksu Fermiego, bo nawet jeśli sami nie mogą przylecieć, to sygnatury cieplne, dziwne widma i sygnały radiowe moglibyśmy zauważyć w naszej galaktyce, gdyby taka cywilizacja była wystarczająco rozwinięta. I nie tylko dlatego. Opowiem o tym więcej trochę później. W skrócie, jak widzicie, perspektywy międzygwiezdnych lotów ludzi są skrajnie ponure, ale mogę o tym myśleć całkiem łatwo i swobodnie. Będziemy kontynuować ten temat i pokażę, dlaczego na inne planety nie poleci człowiek. Być może poleci jednak to, co przyjdzie po nim.

Otóż usłyszeliście najważniejsze. Dla statku międzygwiezdnego, co ważne z ludźmi na pokładzie, potrzeba rzędu energii, który na Ziemię wytworzymy co najmniej przez 5000 lat przy współczesnym zużyciu. Rzędu miliarda megaton. Ale to nie znaczy, że musimy czekać aż tyle lat. Jeśli wydobyć 1000 ton uranu 235, to potencjalnie zawiera się w niej prawie 20 000 megaton energii, a wymieszanie deuteru i helu o takiej samej masie 84 000 megaton. Zgromadzenie takiego zasobu na miliard megaton to oczywiście zupełnie inny poziom, ale można z grubsza oszacować, jaka musiałaby być cywilizacja, na jakim poziomie, żeby to zrealizować i kiedy mogłoby się to stać. Otóż do budowy statku i wydobycia całego tego paliwa potrzebne byłoby więc mniej więcej to: jednoznacznie pełna infrastruktura do wydobywania helu-3 na Księżycu, bo na Ziemi prawie go nie ma, ale wydobywanie na Księżycu będzie skrajnie trudne. Tam nie ma żadnych złóż ani basenów helu. On jest rozproszony w księżycowym regolicie i występuje tam w ilościach rzędu mikrogramów na kilka ton regolitu. Można go też wydobywać z gazowych gigantów, ale to znacznie trudniejsze przez ich potworną siłę przyciągania. Czyli możecie sobie wyobrazić, Księżyc musiałby być całkowicie opanowany, a loty tam musiałyby być taką samą rutyną jak powiedzmy loty z Warszawy do Rzymu. Przy takim poziomie rozwoju Mars też powinien być skolonizowany, jeśli oczywiście ludzie uznają, że to ma sens i warto to robić. Oczywiście nie powinna to być po prostu kolonia dla samej kolonii, ale miejsce, gdzie wydobyły się jakieś zasoby i tak dalej. O wydobyciu zasobów na asteroidach już nie wspominam. To też musi być opanowane. Potem potrzebna byłaby perfekcyjnie opanowana synteza termojądrowa. I to nie ta łatwa, którą próbuje się robić dziś na deuterze i trycie, ale kilka generacji dalej, przy temperaturach powyżej miliarda stopni Celsjusza. Krótko mówiąc, kosmos i energia termojądrowa musiałyby być czymś tak zwyczajnym i dopracowanym jak dziś samoloty i energetyka jądrowa. To oczywiście nie jest najbliższa przyszłość. Raczej mało prawdopodobne, żeby to było możliwe w tym stuleciu, a dalej trudno przewidywać. Postęp jest liniowy i jeden rok w następnych stuleciach może oznaczać pod względem rozwoju i postępu tyle, co 20 lat dzisiaj. Ale wygląda na to, że do tego potrzeba jeszcze co najmniej stulecia, może nawet dwóch. Ale gdyż zakładaliśmy bardzo optymistyczne scenariusze, prawie cuda na granicy fizyki, raczej wszystko odsuwa się jeszcze dalej w przyszłość. I to oczywiście pod warunkiem, że ludzie będą mieli zainteresowanie oraz możliwość, aby to wszystko zrealizować i zakładając brak jakichś totalnych wojen jądrowych oraz innych kryzysów i katastrof, czegokolwiek, cofa postęp albo zmienia priorytety cywilizacji.

A teraz najważniejsze. Tutaj proszę uważnie śledzić logikę, a nie od tego, co wam wcześniej opowiedziałem. Tego wszystkiego i tak nigdy nie będzie, ponieważ zaglądanie w tak odległą przyszłość z dzisiejszym bagażem wiedzy nie jest do końca poprawne, a nawet jest zupełnie niepoprawne. Konkretnie ekstrapolacja postępu na tak odległą przyszłość nie zawsze działa. Tutaj trzeba uruchamiać dodatkowe schematy myślenia i bardziej złożoną logikę. A mianowicie musimy dopuszczać rzeczy, które jeszcze się nie wydarzyły, ale mogą się wydarzyć i zupełnie zmienić paradygmat, żeby dopuszczać zmianę samego pytania czy problemu, o którym mówimy. Bez tego obraz będzie niepełny. Na przykład przed epoką samochodów, ale już w czasie burzliwej rewolucji przemysłowej, ludzie nadal poruszali się po ulicach pieszo albo na koniach. Koni było tak dużo, że niektóre ulice były wyściełane ich odchodami. A według niektórych relacji ludzie prorokowali, że końskie nawozy w ciągu dziesięcioleci wypełnią wszystkie ulice Londynu albo Nowego Jorku na kilka pięter w górę. Dosłownie utopią miasta w odchodach. Oni po prostu ekstrapolowali problem, ale nie wiedzieli i nie mogli wiedzieć, że pojawią się samochody, tramwaje, metro i problem zniknie sam z siebie. Rozmyślając o przyszłych lotach międzygwiezdnych, ważne jest, żeby nie popełniać podobnych błędów w ekstrapolacjach i dopuszczać nie tylko postęp liniowy, ale też zmianę paradygmatu. Czyli nie myśleć w stylu: "Jak mamy sprzątać odchody z ulic?", tylko raczej w stylu: "A co jeśli miasto w ogóle przestanie zależeć od koni?". Tak samo w naszym temacie. A co jeśli przestaniemy myśleć, że podróże międzygwiezdne i kolonizacja egzoplanet zależą wyłącznie od przemieszczania Homo sapiens? I załóżmy, że wcale nie jest on konieczny, że jest obciążeniem, a nawet czymś szkodliwym dla tego celu. Myślę, że już domyślacie się, do czego zmierzam i muszę powiedzieć, że tak, to nie jest nowa idea. Jeszcze ponad 100 lat temu teolog, filozof i do tego jeszcze uczony Pierre Teilhard de Chardin wysunął ideę, że ludzkość to nie jest finalna forma ewolucji człowieka, technologii i świadomości. To tylko etap przejściowy do pewnej doskonalszej formy, którą nazywał punktem Omega. To pewna granica rozwoju, punkt, ku któremu zmierza ewolucja wszystkiego. Coś w rodzaju maksymalnej złożoności, maksymalnej świadomości i maksymalnego zjednoczenia istot świadomych. Ogólnie ideę zrozumieliście. Potem ta idea nieraz wyrażała się w różnych epokach i różnych, powiedzmy, opakowaniach. U filozofów, że ewolucja i rozwój doprowadzą do nadczłowieka albo nowego typu świadomości. U naukowców i futurystów do postczłowieka, często konkretnie do wgrania świadomości do komputera albo cyborgizacji człowieka. Ogólnie obecnie cała ta koncepcja nazywa się transhumanizmem. To wiara albo hipoteza, że technologie mogą albo nawet potrzebne, by wyprowadzić człowieka poza granicę jego obecnych biologicznych ograniczeń. Na przykład znacząco wydłużyć czas życia, radykalnie wzmocnić intelekt, a w ostatecznym rozrachunku pokonać biologiczną śmierć i być może w ogóle przenieść świadomość z biologicznego ciała na, powiedzmy, bardziej niezawodny nośnik.

I właśnie tutaj zaczyna się główny zwrot dla tematu podróży międzygwiezdnych. Jeśli cywilizacja naprawdę będzie mogła tak głęboko zmieniać człowieka, to po co miałoby wysyłać do innych gwiazd właśnie biologiczne ciało Homo sapiens? A jeśli nawet nie będzie mogła i człowiek nie zmieni się zbyt mocno, to praktycznie na pewno w przyszłości, kiedy loty międzygwiezdne, a dokładniej dostarczanie ładunków na egzoplanety staną się rzeczywistością, roboty, sztuczna inteligencja i podobne technologie nie będą ustępować człowiekowi, a raczej będą go znacząco przewyższać we wszystkim, co ważne dla misji międzygwiezdnych. Możliwe, że sam biologiczny człowiek połączy się z tymi technologiami tak głęboko, że granica między człowiekiem, maszyną, inteligencją, a nawet środowiskiem stanie się umowna, zamieniając się w coś bardziej zaawansowanego od klasycznego cyborga, robota, ogólnie maszyny. Albo człowiek w ogóle stanie się cyfrową i informacyjną formą życia, którą dosłownie będzie można przesyłać do nośnika na odległość, w tym także na inną planetę, nawiasem mówiąc, z prędkością światła za pomocą fal elektromagnetycznych. Ogólnie rozum zrzuci skórę i to już nie będzie Homo sapiens, człowiek w zwykłym sensie, a latanie do innych układów gwiezdnych będzie dla niego znacznie prostsze niż dla biologicznego ciała. Być może właśnie ten gatunek poleci do gwiazd, a nie człowiek. Maszynie albo robotowi nie jest potrzebny tlen. Nie są mu potrzebne mięśnie, kości, sen, psychika, rozmnażanie, medycyna, toaleta, jedzenie, ochrona przed depresją i sprawiedliwy podział racji. Może wyłączać się na stulecia, przeżywać przeciążenie, promieniowanie, zimno, samotność, awarię, wymieniać swoje części i pracować tam, gdzie człowiek po prostu umrze. W istocie potrzebuje jakiejś energii elektrycznej, dostępu do minimalnych zasobów, powiedzmy do naprawy i uzupełniania energii, oraz stabilnie działającego oprogramowanie, w którym wszystko jest już przewidziane. Ale to są oczywiście super banalne rzeczy. To tylko projektuje ograniczoną ludzką logikę na przyszłe maszyny, jakby to był człowiek tylko bez tlenu i jedzenia.

Zanurkujmy głębiej. W tym celu wyobraźmy sobie nieśmiertelną istotę, no albo istniejącą bardziej realistycznie przynajmniej tysiące lat, a nawet dziesiątki tysięcy lat, a mając dostęp do energii i zasobów setki tysięcy i miliony lat z możliwością odtwarzania siebie, naprawiania, aktualizowania i przebudowywania. Jak już powiedziałem wyżej, do istnienia i podtrzymywania życia nie jest jej potrzebne powietrze, atmosfera. Są one nawet szkodliwe, bo różne gazy atmosferyczne chemicznie oddziałują na przeróżne materiały. Oczywiście nie jest jej potrzebne jedzenie i woda. Do przetrwania nie jest potrzebna temperatura, przy której woda pozostaje ciekła. Tej istocie dobrze w próżni, może spacerować po Merkurym i Marsie. Do podtrzymywania aktywności potrzebna jest jej tylko energia. Uniwersalna waluta naszego wszechświata, bez której nie może istnieć żaden proces i żadna istota. A i tak nasza istota może obniżyć zużycie energii niemal do pełnego zera i przy tym nie umrzeć, lecz pozostawać w stanie zerowej aktywności jak program zapisany na nośniku i wznowić działanie w razie potrzeby, choćby po tysiącach lat.

Teraz jeden szczegół. Dajmy tej istocie ludzką świadomość albo jej podobieństwo, dokładną symulację w niczym nieustępującą ludzkiej. Możecie sobie wyobrazić, że sami staliście taką istotą, tak nawet łatwiej. Jakie będą wasze wartości, cele i odczuwanie czasu? Ziemia nie jest już wam potrzebna do przetrwania. Nie jest wam potrzebna w ogóle żadna podobna do Ziemi planeta. Czy to jakaś Proxima Centauri B, czy Mars, czy Księżyce Jowisza. W istocie z waszego punktu widzenia nie są to już światy zamieszkane i niezamieszkane, lecz po prostu różne zestawy zasobów. Znaczenie ma tylko to, ile i jakich zasobów można tam wydobyć oraz ile energii uzyskać. A nawet tego nie potrzebowałam za dużo zasobów, powiedzmy w układzie słonecznym, wystarczy wam na zasilanie energią i odnawianie własnej struktury przez miliardy lat, nawet mimo przemiany Słońca w białego karła. Ale jeśli trzeba będzie opuścić nasz układ, będzie to banalne zadanie dla takiej istoty. W zasadzie wszystko jedno, ile będzie trwał taki lot. Nie jest do tego potrzebna prędkość bliska prędkości światła, miliard paliwa i zasobów, lecz tylko pikuś w porównaniu z tym, czego potrzebują ludzie i dużo czasu, a czasu ma więcej niż jakakolwiek biologiczna istota, bo w istocie jest nieśmiertelna, a szybko muszą działać śmiertelni. Przy chęci skolonizuje całą galaktykę. Niech do sąsiedniej Proximy Centauri dotrze w setki lat. Tam jeszcze setki lat na zgromadzenie zasobów i przygotowanie i ogólnie po 1000 lat znowu przelot, ale od razu na dwie planety w różnych kierunkach dwóch kopii oryginalnej istoty, albo jednej i tej samej, ale podzielonej na dwie części. Ta istota może sobie pozwolić na coś takiego. A następnie na dwóch planetach w ciągu 1000 lat powtarza się to samo. Podział i przemieszczanie już do czterech planet. Czyli jeśli liczba kolonii albo istot podwaja się co 1000 lat, to za pomocą prostych obliczeń matematycznych otrzymujemy, że wszystkie około 200 miliardów gwiazd w galaktyce zostanie skolonizowanych w zaledwie 38 000 lat. Nawet jeśli czas przelotów między planetami wynosi milion lat, to kolonizacja galaktyki zajmie 38 milionów lat. Nieptasie dinozaury dla porównania wymarły gdzieś 66 milionów lat temu. A przecież taka istota może nie podwajać się na każdej planecie, lecz wysyłać od razu tysiące podobnych do siebie istot, automatycznych sond, robotów, sztucznej inteligencji w maszynowej powłoce, inteligentnych statków kosmicznych albo w jakiejkolwiek formie będzie się tam znajdować. Ale czy takiej istocie to jest w ogóle potrzebne? Może przez miliardy lat istnieć gdzieś na obrzeżach galaktyki, nie naruszając niczyjego spokoju i otrzymując wystarczająco dużo energii oraz zasobów w pobliżu jakiegoś zapomnianego przez Boga czerwonego karła. Ma zupełnie inne cele i zupełnie inną skalę myślenia. To biologiczne życie potrzebuje ekspansji do przetrwania, albo nawet nie do przetrwania, lecz po prostu jako efekt uboczny ewolucji. Trzeba zajmować terytorium, szukać zasobów, wypierać konkurentów. Potem przerodziło się to w różne kulturowe i religijne ekspansje typu: "A rozprzestrzenimy naszą wiarę oraz ideę wśród tych dzikusów, a jeśli nie chcą, to po prostu ich zniszczymy." A spójrzcie, tam ktoś żyje nie tak jak my. To pokażmy im, jak trzeba żyć. Człowiek nie może od tego odejść. Takie jest z natury. Nawet podróże międzygwiezdne dla człowieka to ukryta forma ekspansji. Próba zachowania siebie za wszelką cenę. Dokładnie te same cele co u bakterii. Tylko my to przykrywamy pięknymi ideami. Dla nieśmiertelnej istoty taka logika może wyglądać, powiedzmy, jak młodzieńcza choroba cywilizacji. Pomyślcie po prostu, jak bardzo bezsensowne i prymitywne są dla niej cele i wartości, które nam wydają się niemal święte albo są sensem życia. Jakieś tam pieniądze, budynki, inne wartości materialne. Jak bardzo w ogóle wiele wydarzeń w historii i tych zachodzących teraz może wyglądać absurdalnie dla istoty nieśmiertelnej. Ludzie są gotowi umierać i zabijać za rzeczy, które istnieją tymczasowo i tylko w zbiorowej wyobraźni. Granice, tytuły, narodowe mity, idee wielkiego przeznaczenia, a nawet po prostu za zestaw dźwięków, za nazwę, za nie taki kolor czegoś tam i inne rzeczy, o których za dziesiątki czy za setki lat zapomną, wszystko się zmieni, ale to znów i znów się powtarza. Przez ostatnie tysiące lat postęp moralny średnio stoi prawie w miejscu i ktoś z was osobiście może być pewien swojej moralnej czystości, uważać to wszystko za idiotyzm i dzicz, być ponad tym, ale problem polega na tym, że ktoś inny na tej planecie może tak nie uważać i mieć o wiele bardziej prymitywne wartości i cele. Dlatego możecie zostać wciągnięci w te wydarzenia wbrew własnej woli. Ale u takiej istoty skala myślenia może sięgać znacznie dalej. Może uważać kolonizację galaktyki i ekspansję za taki sam absurd. Może rozszerzać się do wewnątrz przez zwiększanie mocy obliczeniowych albo jakoś inaczej. Może w ogóle do niczego nie dążyć albo nawet podjąć decyzję o samozniszczeniu z jakichś nieznanych nam powodów. Ale raczej te drogi nie są interesujące z punktu widzenia podróży międzygwiezdnych.

Rozważmy więc kilka możliwych scenariuszy rozwoju człowieka i technologii, które najwyraźniej wydarzą się przed tym, jak możliwe stanie się stworzenie statków pokoleniowych czy innych potrzebnych do wysłania człowieka na egzoplanetę. Najwyraźniej rozwój sztucznej inteligencji doprowadzi do ostatecznej odpowiedzi na pytanie, czy możliwa jest tak zwana silna sztuczna inteligencja. To znaczy, czy może ona zdobyć zdolność myślenia i uświadamiania sobie siebie jako odrębnej istoty, uzyskując świadomość podobną do ludzkiej. Na razie nie wiadomo tego na pewno. Jeśli jest to możliwe, to maszyna albo robot z taką inteligencją będzie przewyższać biologicznego człowieka. No, pod każdym względem. Również jeśli chodzi o loty międzygwiezdne. Takim istotom będzie znacznie łatwiej kolonizować galaktykę, bo nie potrzebują planet podobnych do Ziemi. Nada się prawie każda, oprócz bardzo gorących. A nawet planety nie są im do tego szczególnie potrzebne. Potrzebują znacznie mniej energii do przelotów, bo nie potrzebują tego robić w krótkim czasie. I oczywiście mogą kopiować same siebie. Jedna taka istota dolatuje do nowego układu. Wykorzystuje asteroidy, komety, znajdujące się w nich metale, wykorzystuje energię gwiazdy. Buduje fabryki, a potem wypuszcza nie jedną, lecz dziesiątki albo setki nowych sond. Te lecą dalej i powtarzają ten sam proces. Ale w ogóle kwestia silnej sztucznej inteligencji jest fundamentalnie dużo głębsza, ponieważ można ją sprowadzić do pytania, czy dla świadomości potrzebna jest biologiczna struktura typu mózg, czy wystarczy dowolna, wystarczająco złożona architektura, która może coś obliczać i potrafi przechowywać pamięć. Krótko mówiąc, czy da się stworzyć świadomą siebie strukturę z ciała atomów przy wystarczająco silnym rozwoju technologii? Jeśli tak, to możliwa jest nie tylko silna sztuczna inteligencja, ale w ogóle świadomością można zarazić prawie każdą strukturę, trochę ją modyfikując. Całe planety, asteroidy, atmosfery, oceany, obłoki jakichś nanobotów i tak dalej. Wtedy rozum będzie rósł po galaktyce jak grzybnia, zamieniając całą galaktykę w myślącą strukturę. Jeśli coś takiego jest możliwe, to sam problem podróży międzygwiezdnych kiedyś się zestarzeje i wszystko pójdzie inną drogą.

Drugie. Jeśli silna sztuczna inteligencja jest niemożliwa z jakiegoś fundamentalnego powodu, to gdzie leżą granice słabej sztucznej inteligencji? Teoretycznie przecież może ona robić absolutnie to samo, co silna inteligencja, tylko nie uświadamiając sobie siebie, podążając za programem napisanym za pomocą człowieka albo takich samych inteligencji, których sama może ulepszać i kopiować, jeśli będzie miała taką możliwość. Ta idea nie jest zresztą nowa. Jeszcze w latach 40. ubiegłego wieku matematyk John von Neumann zrozumiał i pokazał, że maszyny są zdolne do samokopiowania, podążając za określonym algorytmem. Później ta idea została rozwinięta w sondy von Neumanna. Automatyczne sondy, które przylatują do innych układów gwiezdnych, wykorzystują asteroidy albo księżyce, budują na nich fabrykę i wypuszczają kopie, które lecą dalej i robią to samo. Przy okazji, taka technologia jest w istocie dość prymitywna, nawet w porównaniu z międzygwiezdnym statkiem pokoleniowym, który opisywałem wyżej. Dlatego może zostać zrealizowana znacznie szybciej niż biologiczny człowiek będzie zdolny polecieć na inne egzoplanety. W ogóle wychodzi na to, że do kolonizacji galaktyki nie jest potrzebny nie tylko człowiek, ale nawet świadomość. Wszystko może zostać wykonane przez automaty i jeśli zostanie postawione takie zadanie. I dlatego możliwe, że tutaj ponownie problem międzygwiezdnego lotu człowieka stanie się przestarzały, zanim zdążymy go rozwiązać, ponieważ w tej roli człowieka zastąpią maszyny i nie będzie konieczności wysyłać tam ludzi, jeśli człowiek w ogóle pozostanie istotą biologiczną czy nie zostanie wyparty przez maszyny.

Dalej. Trzecie. Wygląda na to, że potencjał ulepszania człowieka jest jeszcze przeogromny. Na przykład rozwój medycyny najwyraźniej doprowadzi do radykalnego wydłużenia życia przez inżynierię genetyczną, ulepszanie układu odpornościowego, pokonanie wielu chorób, hodowanie i wymiany organów, spowalnianie procesów starzenia, implanty i w ogóle cyborgizację. Zasadniczo w teorii jest możliwe, że kiedyś człowiek pokona śmierć ze starości i chorób i stanie się, no, nieśmiertelnym, ale praktycznie niestarzacym się stworzeniem o nieokreślenie długim czasie życia. To zresztą nieuchronnie bardzo mocno wpłynie na strukturę cywilizacji, bo najwyraźniej nie wszyscy ludzie będą mieli dostęp do takich technologii, przynajmniej na początku i to stworzy nowy rodzaj nierówności. W ogóle człowiek żyjący nieokreślenie długo będzie miał już inny horyzont planowania przyszłości i stopniowo zacznie psychologicznie oddalać się od zwykłego człowieka. Trudno powiedzieć, do czego to doprowadzi. Inna możliwość to radykalne wzmocnienie intelektu, na przykład przez symbiozę z komputerem. Nawet nie licząc przeniesienia świadomości na komputery, najbardziej oczywiste i realistyczne jest to, że rozwój współczesnych dużych modeli językowych doprowadzi do tego, że człowiek otrzyma niemal stałą, powiedzmy, protezę poznawczą. Już coś takiego w zasadzie istnieje w postaci internetu i różnych czatów GPT, ale kiedyś najwyraźniej zostanie wszczepiona i podłączona bezpośrednio do mózgu, do pamięci, pojawiając się jako wewnętrzny głos albo obrazy wzrokowe bezpośrednio przed człowiekiem. I człowiek będzie myślał już nie

Po prostu mózgiem, ale układem. Mózg plus sieć neuronowa i jakieś moce obliczeniowe. Oczywiście automatycznie to nie uczyni go geniuszem, ale otrzyma dostęp do gigantycznej zewnętrznej ilości danych, obliczeń, symulacji i analiz, co pomoże lepiej i szybciej przetwarzać bardzo wielkie ilości danych i podejmować decyzje. Pamiętać wszystko, co kiedykolwiek widział, słyszał i przeżył.

W pewnym momencie może to doprowadzić do rozszczepienia osobowości na jakieś kontrolowane kopie i podosobowości. Jedne mogą czytać dokumentację, inne projektować statek, analizować dane, uczyć się, wspierać się z innymi takimi modelami. Coś w rodzaju internetu, ale wbudowanego w strukturę myślenia jednego człowieka, który oczywiście może być połączony także z innymi takimi ludźmi.

Takie możliwości oczywiście mocno przyspieszą postęp i myślę, że jednym z interesujących wątków tego rozwoju stanie się odejście człowieka w wirtualną rzeczywistość. Podobnie jak w filmie Matrix, tylko dobrowolnie. Uzasadnię dlaczego w pewnym sensie to jest lepsze od rzeczywistości. Wiadomo, że różne neuroprzekaźniki, chemiczne substancje psychotropowe i elektryczna symulacja mózgu są zdolne zmieniać postrzeganie rzeczywistości, tworzyć halucynacje wzrokowe i słuchowe. Nawet sen jest do tego zdolny.

Ten system można złamać i stworzyć kontrolowane halucynacje. Człowiek będzie mógł widzieć, słyszeć, dotykać i odczuwać to, czego tak naprawdę nie ma. Co nie składa się z atomów i różnych fal elektromagnetycznych. Dosłownie senne jawie, w którym możecie robić wszystko, czego chcecie. To jest konstrukt, nasz program ładujący. Możemy tu wykreować wszystko. Ubrania, wyposażenie, broń, symulacje treningowe, czego dusza zapragnie.

Obiektywnie możecie znajdować się na Ziemi, ale subiektywnie gdziekolwiek. Na innym kontynencie, w domu z dzieciństwa, być postacią z ulubionego serialu albo gry komputerowej, tworzyć i symulować własne światy i tak dalej. Przy tym sens podróży międzygwiezdnych również się traci. Lepiej wysłać tam roboty, które będą zbierać obiektywne dane o tej planecie, a potem na ich podstawie tworzyć całkowicie subiektywną, ale nieodróżnialną od rzeczywistości symulację dla człowieka na Ziemi. Będzie mógł pobiegać po egzoplanecie, usłyszeć szum fal bezżyciowego oceanu, czuć wiatr, temperaturę, zapachy i tak dalej, znajdując się wiele lat świetlnych od tej planety.

Ale czy będzie w tym sens, jeśli sam człowiek może symulować i tworzyć dowolne własne światy, w których możliwe jest absolutnie wszystko i przemieszczanie się szybciej od prędkości światła i loty przez gwiazdy i rozmowy z wymyślonymi istotami i wszechświaty, w których prawa natury można zmieniać tak, jak wam się podoba oraz tworzyć dowolne scenariusze. Światy, w których można przeżyć 1000 lat subiektywnego czasu w ciągu kilku minut. zewnętrznej rzeczywistości. Można nawet symulować dokładną kopię naszego wszechświata i jego praw fizyki, jeśli chcecie.

Jaki w ogóle jest wtedy sens gdzieś lecieć i dążyć do celów w obiektywnej rzeczywistości? Jeśli wszystko i znacznie więcej można zrealizować w subiektywnym doświadczeniu? Być może właśnie tak cywilizacja przestanie rozszerzać się na zewnątrz i nie będzie budować galaktycznego imperium zasiedlając miliony planet. Może zwinąć się w kompaktowe centra obliczeniowe obok stabilnych źródeł energii i odejść do wewnątrz w sztuczne światy, gdzie miliardy świadomości przeżywają biliony wariantów życia. Z zewnątrz taka cywilizacja może wyglądać prawie martwo. Minimum promieniowania, minimum ruchu i prawie żadnych sygnałów, a wewnątrz subiektywne wszechświaty, historie i formy doświadczenia, których w prawdziwym kosmosie nigdy nie było i nie mogło być.

Przy okazji jednym z rozwiązań paradoksu Fermiego jest to, że rozwinięte cywilizacje odchodzą do wewnątrz własnych światów obliczeniowych i dlatego ich nie widzimy i nie możemy znaleźć na obecnym poziomie rozwoju. Ale znowu zakładam to z punktu widzenia współczesnego człowieka, dla którego taka możliwość wygląda raczej atrakcyjnie. Można tu podać przykład gier komputerowych. Wielu ludzi gra uciekając do wirtualnych światów i wielu chciałoby całkowicie się w nich znaleźć oraz odczuwać w nich wszystko. Czytanie książek fantastyki to też w pewnym sensie ucieczka do sztucznie stworzonej rzeczywistości. Dlatego łatwo założyć, że wielu współczesnych ludzi zrezygnowałoby z obiektywnej rzeczywistości, wybierając wirtualną czy subiektywną, bo tam mogliby być kim tylko chcą. Mogliby przeżyć miliardy różnych doświadczeń w przeciwieństwie do świata obiektywnego.

Ale mimo wszystko w obiektywnym świecie ludzie przyszłości być może też znajdą coś interesującego. Myślę, że mnie osobiście ciekawiłoby, nazwijmy to, galaktyczna archeologia. Jeśli gdzieś istniały rozumne cywilizacje, a potem wymierały, to interesujące byłoby odnalezienie ich planet i na podstawie ruin, artefaktów, technologii albo chociaż radioizotopów od tworzenia historii tego, co się u nich wydarzyło i dlaczego wymarli. Chociaż znowu do tego wcale nie musi latać człowiek. Może to zrobić rozwinięta sztuczna inteligencja. Może naszą cywilizację też ktoś kiedyś będzie w taki sposób badał. Kto wie, ale silnie rozwinięty człowiek albo postczłowiek może mieć inne priorytety, cele i wartości, więc nie wiadomo co wybierze, mając możliwość ucieczki do światów wirtualnych.

W ogóle jeśli się nad tym zastanowić, jeżeli w subiektywnej rzeczywistości możliwe jest absolutnie wszystko, to w pewnym sensie traci to jakikolwiek sens. Ale kto wie, zawsze pamiętajcie, że nasze współczesne myślenie jest bardzo ograniczone w porównaniu z tym, jakie może być pod względem skali i mocy. Jak to się mówi, możliwe są rzeczy, o których filozofom się nie śniło. W każdym razie rozmyślając na ten temat widzimy, że kwestia międzygwiezdnych lotów człowieka, homo sapiens najpewniej stanie się w przyszłości nieaktualna. Zbyt wiele scenariuszy rozwoju do tego prowadzi. Człowieka albo zastopią roboty i sztuczna inteligencja, albo człowiek okaże się zbędny, albo może nawet sam przekształci się w coś pośredniego między człowiekiem a maszyną, a może w ogóle całkowicie wyjdzie poza granicę biologicznego ciała. I właśnie te stworzenie, ten postczłowiek, nowy gatunek, nazywajcie to jak chcecie, to one będą miały możliwość skolonizowania galaktyki. Albo same podróże międzygwiezdne w ogóle stracą sens i przyszła cywilizacja nie będzie do nich dążyć, wybierając ekspansję świata subiektywnego, a nie obiektywnego. I moim zdaniem stanie się to wcześniej niż człowiek Homo sapiens jako gatunek naprawdę będzie mógł przesiedlić się na planetę przy innej gwieździe. Dlatego myślę, że człowiek najpewniej nigdy nie opuści układu słonecznego. Zrobi to już nie człowiek, lecz jego kontynuacja, jeśli będzie taka potrzeba i jeśli nasza cywilizacja nie wymrze.

Ale to nie wszystko. Jeśli istnieją inne rozwinięte cywilizacje pozaziemskie, kosmici, to z tych samych opisanych wcześniej powodów oni również nie odwiedzą naszej planety osobiście, a dokładniej nie odwiedzi ich pierwotna biologiczna powłoka. Statki, sądy, automatyczne stacje, samokopiujące się maszyny, sztuczna inteligencja, być może cyfrowe kopie ich świadomości, tak, ale nie oni sami w pierwotnej biologicznej postaci. Uścisk pozaziemskiej dłoni i zielone ludziki na ziemi to dość powierzchniowe spojrzenie na te sprawy. Najpewniej całkowicie nierealistyczne, ponieważ obowiązują ich te same prawa fizyki i te same problemy co nas. To nie rozwiązuje paradoksu Fermiego, ale pozwala spojrzeć na niego pod zupełnie innym kątem.

Pod tym kątem można też patrzeć na często wyśmiewaną kwestię czy teorię spieskową, że kosmici już są wśród nas. Po prostu maskują się jako ludzie czy coś takiego. Myślę, że samo maskowanie jako ludzie to słaba idea, ale to że mogą być wśród nas i absolutnie się nie zdradzać to już inna sprawa. Nawet w postaci ukrytego satelity na orbicie, wirusa w sieci, nieuważnych sąd wielkości ziarnka piasku albo globalnej sieci tuż przed naszym nosem. Jest to znacznie bardziej wiarygodne założenie niż biologiczne ciało kosmitów na Ziemię. Ale nie pomyślcie, że twierdzę, iż tak na pewno jest. Nie. Po prostu pokazuje alternatywne spojrzenie na wiele rzeczy. Spojrzenie pod kątem, o którym nie wszyscy myśleli. Tak naprawdę osobiście uważam, że życie we wszechświecie jest po prostu rzadkie, a życie inteligentne ekstremalnie rzadkie, więc raczej nie jesteśmy otoczeni ukrytą, obcą formą życia. Po prostu dopuszczam, że to możliwe i tyle.

No i takie są sprawy. Co tu można powiedzieć na koniec? Dbajcie o ziemię. Zostaniemy tu na długo. Ale wiecznie siedzieć też się nie da. Zasoby na ziemi są ograniczone. Wyczerpiemy użyteczne metale i surowce kopalne na długo przed tym, zanim na przykład słońce rozszerzy się do czerwonego olbrzyma i spali ziemię. Dlatego jeśli będziemy chcieli przetrwać nieuchronnie trzeba będzie wyjść w kosmos, ale nie da się wyjść na ląd, pozostając rybą. I tutaj jest tak samo. Nie da się wyjść ku gwiazdom pozostając człowiekiem. Do gwiazd wyjdzie to, co człowiek stworzy, albo to, co sam się przekształci. Amen.

No cóż, gratuluję tym, którzy dotrwali do tego momentu i gratuluję sobie, że udało mi się upchnąć taki ogrom informacji w dość niewielki materiał. Tak naprawdę chciałoby się opowiedzieć dwa, trzy razy więcej. Naprawdę mam tu jeszcze o czym mówić. Temat jest bezdenny, ale musiałem się ograniczać, żeby nie zamieniać podcastów w niekończący się wykład. Może kiedyś jeszcze coś uzupełnię, nie wiem, zobaczymy po waszych komentarzach, czego być może nie uwzględniłem, gdzie obiektywnie albo waszym zdaniem się mylę, co was zainteresowało, zrobiło wrażenie albo wymaga lepszego rozwinięcia. Ale osobno będę wdzięczny, jeśli ktoś uzupełni mój materiał o nowe informacje, obliczenie, liczby, krytykę i tak dalej. Takie komentarze są mile widziane, natomiast nie warto pisać komentarze z pochwałami autora. Jestem bardzo wdzięczny za samą intencję i za wsparcie w komentarzach. Widzę to wszystko i to naprawdę doceniam, ale takie komentarze są dla jednej osoby, dla mnie. No jeszcze moja mama też czasem czyta. Ale komentarze z uzupełnieniami, nową wiedzą, krytyką, doprecyzowaniami, obliczeniami, one są już wartościowe dla wszystkich. Bardzo prosiłbym, żeby wziąć to pod uwagę przy pisaniu komentarza. Z góry mocno dziękuję.

Osobno dziękuję za inny typ wsparcia finansowy tutaj na YouTubie albo na Patronitee. To też widzę i doceniam. Dziękuję za uwagę. Do widzenia. Plus powodzenia. Amen.