Das Generationenschiff zu Proxima b. Wie viele müssten wir sein?

Der Text erschien zuerst auf Universe Today.
Übersetzung (Mythen Metzger) und Veröffentlichung mit freundlicher Genehmigung von
Universe Today

Die Menschheit hat lange davon geträumt, Menschen auf andere Planeten zu schicken, noch bevor die bemannte Raumfahrt Wirklichkeit wurde. Und mit der Entdeckung von Tausenden von Exoplaneten in den letzten Jahrzehnten, insbesondere solchen, die benachbarte Sternensystemen umkreisen
(wie Proxima b), scheint dieser Traum näher denn je an der Realität zu sein. Aber natürlich müssen noch viele technische Herausforderungen bewältigt werden, bevor wir auf eine solche Mission hoffen können.

Außerdem müssen viele Fragen beantwortet werden. Zum Beispiel, welche Art von Schiff sollen wir zu Proxima b oder andere nahegelegenen Exoplaneten schicken? Und wie viele Leute müssten wir auf dem Schiff unterbringen? Letztere Frage war Gegenstand eines kürzlich von einem französischen Forscherteam verfassten Papiers, das die Mindestzahl der Personen errechnete, die benötigt werden, um sicherzustellen, dass eine gesunde Mehrgenerationenbesatzung die Reise nach Proxima b antreten kann.

Die Studie mit dem Titel „Computing the minimal crew for a multi-generational space travel towards Proxima Centauri b“ ist kürzlich online erschienen und wird demnächst im Journal of the British Interplanetary Society veröffentlicht. Es wurde von Dr. Frederic Marin, einem Astrophysiker vom Astronomischen Observatorium Straßburg, und Dr. Camille Beluffi, einem Teilchenphysiker, der mit dem wissenschaftlichen Start-up Casc4de arbeitet, geleitet.

Die erste Studie mit dem Titel „HERITAGE: a Monte Carlo code to evaluate the viability of interstellar travel using a multi-generational crew“ wurde ebenfalls in der August-Ausgabe 2017 des Journal of the British Interplanetary Society veröffentlicht.

Dr. Marin und Dr. Beluffi beginnen ihre neueste Studie mit der Betrachtung der verschiedenen Konzepte, die für eine interstellare Reise vorgeschlagen wurden – viele davon wurden in einem früheren UT-Artikel, „How Long Would It Take to Get to the Nearest Star“, untersucht. Dazu gehören die traditionelleren Ansätze wie Nuclear Pulse Propulsion (d.h. das Orion-Projekt) und Fusionsraketen (d.h. das Daedalus-Projekt), aber auch das modernere Konzept von Breakthrough Starshot.

Allerdings sind solche Missionen noch weit entfernt und/oder beinhalten keine bemannte Raumfahrt (was bei Starshot der Fall ist). So berücksichtigten Dr. Marin und Dr. Beluffi auch Missionen, die in den kommenden Jahren starten werden, wie die Parker Solar Probe der NASA. Diese Sonde erreicht rekordverdächtige Bahngeschwindigkeiten von bis zu 724.205 km/h, was etwa 200 km/s (oder 0,067% der Lichtgeschwindigkeit) entspricht.

Wie Dr. Marin Universe Today per E-Mail mitteilte:
„Das hängt einzig und allein von der zum Zeitpunkt der Mission verfügbaren Technologie ab. Wenn wir jetzt ein Raumschiff bauen würden, könnten wir nur etwa 200 km/s erreichen, was einer Reisezeit von 6300 Jahren entspricht. Natürlich wird die Technologie mit der Zeit immer besser und wenn ein echtes interstellares Projekt entsteht, können wir erwarten, dass wir die Dauer um eine Größenordnung, d.h. 630 Jahre, verbessert haben. Das ist spekulativ, da die Technologie noch nicht erfunden ist.“

Nachdem die Basis für Geschwindigkeit und Reisezeit festgelegt wurde – 200 km/s und 6300 Jahre -, machten sich Dr. Marin und Dr. Beluffi daran, die Mindestzahl der Personen zu bestimmen, die für die Ankunft einer gesunden Crew bei Proxima b erforderlich sind. Diese mathematische Technik berücksichtigt Zufallsereignisse bei der Entscheidungsfindung, um Verteilungen möglicher Ergebnisse zu erzeugen.

„Wir benutzen eine neue numerische Software, die ich entwickelt habe“, sagt Dr. Marin.
„Es heißt HERITAGE. Es ist ein stochastischer Monte-Carlo-Code, der alle möglichen Ergebnisse von Weltraumsimulationen berücksichtigt, indem er jedes zufällige Szenario auf Fortpflanzung, Leben und Tod testet. Indem wir die Simulation tausende Male durchlaufen, erhalten wir statistische Werte, die repräsentativ für eine reale Raumfahrt für eine Mehrgenerationen-Crew sind. Der Code berücksichtigt so viele biologische Faktoren wie möglich und wird derzeit weiterentwickelt, um mehr und mehr Physik einzubeziehen.“

Zu diesen biologischen Faktoren gehören unter anderem die Anzahl der Frauen vs. Männer, ihr jeweiliges Alter, die Lebenserwartung, die Fruchtbarkeitsrate, die Geburtenrate und die Dauer der Fortpflanzung. Sie berücksichtigte auch einige extreme Möglichkeiten, darunter Unfälle, Katastrophen, katastrophale Ereignisse und die Anzahl der Besatzungsmitglieder, die von ihnen betroffen sein könnten.
Die Ergebnisse dieser Simulationen wurden dann über 100 interstellare Fahrten auf der Grundlage dieser verschiedenen Faktoren und unterschiedlicher Werte gemittelt, um die Größe der Mindestbesatzung zu bestimmen. Am Ende kamen Dr. Marin und Dr. Beluffi zu dem Schluss, dass unter konservativen Bedingungen mindestens 98 Besatzungsmitglieder erforderlich sind, um eine Mehrgenerationen-Reise zum nächsten Sternensystem mit einem potentiell lebensfähigen Exoplaneten durchzuführen.
Weniger als das, und die Erfolgsaussichten würden erheblich sinken. Mit einer anfänglichen Besatzung von 32 Personen zeigten ihre Simulationen beispielsweise, dass die Erfolgsaussichten 0% erreichen würden, vor allem weil eine so kleine Gemeinschaft Inzucht unvermeidlich machen würde. Obwohl diese Besatzung irgendwann in Proxima b ankommen könnte, wäre sie keine genetisch gesunde Besatzung und daher keine sehr gute Möglichkeit, eine Kolonie zu gründen!
Wie Dr. Marin erklärte:
„Unsere Simulationen erlauben es uns, mit großer Präzision die minimale Größe der ursprünglichen Besatzung vorherzusagen, die für jahrhundertelange Raumfahrten benötigt wird. Indem wir der Besatzung erlauben, sich im Rahmen einer Liste von adaptiven Social Engineering Prinzipien zu entwickeln (d.h. jährliche Bewertungen der Schiffspopulation, Nachzuchtbeschränkungen und Zuchtbeschränkungen), zeigen wir in diesem Papier, dass es möglich ist, eine gesunde Population praktisch unbegrenzt zu schaffen und zu erhalten“.

Während die Technologie und die Ressourcen, die für eine interstellare Reise benötigt werden, noch Generationen entfernt sind, könnten Studien dieser Art für diese Missionen von großer Bedeutung sein – falls und wann sie stattfinden. Wenn man im Voraus weiß, dass eine solche Mission erfolgreich sein wird, und was diese Wahrscheinlichkeit so weit erhöht, dass der Erfolg praktisch garantiert ist, erhöht sich auch die Wahrscheinlichkeit, dass solche Missionen durchgeführt werden.
Diese und die vorangegangene Studie sind auch insofern bedeutsam, als sie die ersten sind, die wichtige biologische Faktoren (wie die Fortpflanzung) berücksichtigen und wie sie sich auf eine Mehrgenerationenbesatzung auswirken werden.

Wie Dr. Marin abschließend sagte:
„Unser Projekt zielt darauf ab, realistische Simulationen von Mehrgenerationen-Raumschiffen bereitzustellen, um die zukünftige Weltraumforschung vorzubereiten, in einem multidisziplinären Projekt, das die Expertise von Physikern, Astronomen, Anthropologen, Raketeningenieuren, Soziologen und vielen anderen nutzt. HERITAGE ist der erste dedizierte Monte-Carlo-Code, der die wahrscheinliche Entwicklung einer auf Verwandten basierenden Crew an Bord eines interstellaren Schiffes berechnet, mit dem man untersuchen kann, ob eine Crew einer vorgeschlagenen Größe mehrere Generationen ohne künstliche Bestände an zusätzlichem genetischem Material überleben könnte. Die Festlegung der Mindestgröße der Besatzung ist ein wesentlicher Schritt bei der Vorbereitung einer Mehrgenerationen-Mission, der sich auf die dafür erforderlichen Ressourcen und das Budget, aber auch auf soziologische, ethische und politische Faktoren auswirkt. Darüber hinaus sind diese Elemente unerlässlich, um die Entstehung einer sich selbst tragenden Kolonie zu untersuchen – nicht nur Menschen, die planetarische Siedlungen errichten, sondern auch mit unmittelbareren Auswirkungen: zum Beispiel die Verwaltung der genetischen Gesundheit gefährdeter Arten oder die Ressourcenallokation in restriktiven Umgebungen“.

Dr. Marin wurde kürzlich auch in einem Artikel in The Conversation über die Ziele seines und Dr. Beluffi’s Projektes zitiert, in dem es darum geht zu bestimmen, was notwendig ist, um die Gesundheit und Sicherheit der zukünftigen interstellaren Reisenden zu gewährleisten.
Wie er in dem Artikel sagte:
„Von den 3757 entdeckten Exoplaneten liegt der nächste erdähnliche Planet 40 Millionen Kilometer von uns entfernt. Bei 1% der Lichtgeschwindigkeit, die den höchsten Geschwindigkeiten moderner Raumfahrzeuge weit überlegen ist, würde es noch 422 Jahre dauern, bis die Schiffe ihr Ziel erreichen. Eine der unmittelbaren Folgen davon ist, dass interstellare Reisen nicht innerhalb einer menschlichen Lebensspanne erreicht werden können. Sie erfordert eine lang andauernde Weltraummission, die eine Lösung erfordert, bei der die Besatzung Hunderte von Jahren im Weltraum überlebt. Das ist das Ziel unseres Projekts: die Mindestgröße einer selbsttragenden, lang andauernden Raumfahrtmission, sowohl in Bezug auf die Hardware als auch auf die Bevölkerung. Damit wollen wir den Bedarf an interstellaren Mehrgenerationenreisen wissenschaftlich genau abschätzen und die Zukunft der Erforschung, Migration und Bewohnung des Menschen erschließen.“

In den kommenden Jahrzehnten sollen die Teleskope der nächsten Generation Tausende weitere Exoplaneten entdecken. Aber noch wichtiger ist, dass diese hochauflösenden Instrumente auch Dinge über Exoplaneten enthüllen, die es uns ermöglichen, sie zu charakterisieren. Dazu gehören Spektren aus ihren Atmosphären, die die Wissenschaftler mit größerer Sicherheit wissen lassen, ob sie tatsächlich bewohnbar sind.Mit mehr Kandidaten zur Auswahl werden wir umso besser auf den Tag vorbereitet sein, an dem interstellare Reisen gestartet werden können. Wenn diese Zeit kommt, werden unsere Wissenschaftler mit den notwendigen Informationen ausgestattet sein, um sicherzustellen, dass die Menschen, die ankommen, hagelnd, herzlich und bereit sind, sich den Herausforderungen der Erforschung einer neuen Welt zu stellen!

Übersetzt durch Mythen Metzger
Mit freundlicher Genehmigung von
Universe Today

 

 

7 Kommentare

  1. Die sollten sich eher ein Beispiel an der Vergangenheit nehmen. Angeblich soll das gesamte genetische Material der Menschen auf 500.000 Individuen zurückzuführen sein. Und wenn die Menschen dann nicht zum Mittelalter oder einer noch früheren Epoche zurückfallen sollen, wird auch eine entsprechende Industrie mitgebracht werden müssen. Und wenn das kein Schläferschiff sein soll, kann man sich ausmalen, in welcher Größenordnung da gedacht werden muss.

    1. ein Mensch benötigt etwa 12.000 Liter Luft pro Tag
      ein Baum produziert je nach Größe bis zu 20.000 Liter Sauerstoff pro Tag
      ein Liter Luft wiegt etwa 1,3 Gramm – ein Kubikmeter Luft wiegt 1,3 Kilogramm.

      wieviele Schiffe von der Größe eines Flugzeugträgers müsste man mitnehmen um alleine die Luftversorgung für mehr als 400 Jahre sicherzustellen ? Und das für eine Person ? und der Mensch lebt nicht von der Luft allein. Spätestens wenn abzusehen ist, daß Hopfen, Hefe, Wasser und Malz zur Neige gehen wird man das Schiff drehen und die Haupttriebwerke zum Bremsen benutzen müssen.

      1. Am 24.03.2017 konnte man von der Erde aus beobachten, daß Proxima Centauri einen Energieausbruch erzeugte, der alles eventuelle Leben in seiner Nähe wahrscheinlich vernichtet hat. Wollte man Proxima b besiedeln müsste ein Magnetfeld von unvorstellbarer Stärke den Planeten schützen.

  2. Lieber Mythenmetzger, erst einmal danke für deine Arbeit und Mühe die du dir mit Videos, deiner Amazon Serie und jetzt auch mit deiner Webseite machst.

    Denkst du es wäre dir möglich deine neuen Videos auch als Artikel auf deiner Webseite einzubinden? Einfach das Video mit der Beschreibung von Youtube? Es würde deinen Mythenschlingeln noch eine weitere Plattform und Möglichkeit geben deine Videos zu kommentieren und ggf auch ein paar Gedanken mit dir und anderen auszutauschen ohne im Gemenge von Kommentaren auf Youtube unterzugehen.

    Kleine Anmerkung zu deinem Video über den „Vorfall“ mit den Zombies in Sibirien, ein anderer Youtuber der mit Mythen anfängt und mit Akte aufhört hat eben jene Vorfälle, auch diesen, aus dem Buch von Max Brooks als bare Münze verkauft.

    Abschließend möchte ich mich noch einmal für deine Arbeit und die Beschäftigung die du uns für unzählige Stunden beschert hast bedanken und hoffe es wird sich jetzt öfters auf dieser Webseite gelesen.

    LG Isegrim

  3. Es ist eine gewagte Vorstellung, die Menschheit könne sich über ein Generationenschiff zu dem weit entfernten Planeten Proxima b vorschlagen, ich denke wir scheitern allein an den technischen Herausforderungen einer derart langen Reise. Bei dem Bedarf an Luft, Lebensmittel, Bier und Klopapier müsste es ein Schiff von dem Format eines Sternenkreuzers sein … und bei der Entwicklung menschlichen Lebens in der Schwerelosigkeit habe ich meine bedenken, auch wenn die Phantasie wie es dazu kommen soll vielleicht reizvoll erscheinen mag – „Mädels bitte, jetzt lasst eurem Kapitän nur 5 Minuten Verschnaufpause …“

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