Kodėl Galaktikoje nėra pilna autonominių zondų?

Kol kas mes žinome tik vieną planetą Visatoje, kurioje egzistuoja mąstanti gyvybė – Žemę. Aišku, planetų net ir mūsų Paukščių Take yra labai daug, taigi faktas, kad kol kas protingų ateivių neradome, toli gražu nereiškia, kad jų nėra. Pagal vieną neseniai paskelbtą įvertinimą, mūsų ligšiolinės nežemiškos gyvybės paieškos apima tokią mažą parametrų erdvės dalį, kokią nedidelio baseino tūris sudaro lyginant su visais Žemės vandenynais. Nežemiškų civilizacijų Galaktikoje gali būti milijonai ir mes dar šimtus metų galime jų nerasti.

Tačiau situacija pasikeičia, kai kalbame apie protingų civilizacijų sukurtus autonominius zondus. Gana paprasti skaičiavimai rodo, jog jei kosmosą tyrinėjančių civilizacijų Visatoje yra bent kelios dešimtys, tuomet zondų turėtume aptikti kone kiekvienoje planetinėje sistemoje, taip pat ir Saulės. Tai, kad jų neaptinkame, gali reikšti, kad protinga gyvybė Visatoje, ar bent Paukščių Take, yra labai retas arba labai naujas reiškinys.


Autonominio zondo koncepcija, sukurta Kerbal Space Programme žaidime.

Šio teksto nebūtų buvę, jei ne mano rėmėjai Patreon platformoje – ačiū jiems! Jei manote, kad mano tekstai verti vieno-kito dolerio, mane paremti galite ir jūs.

Pradėkime nuo to, kodėl apskritai autonominiai zondai verti dėmesio. Priežastis paprasta – jie daug labiau tinka kosmoso tyrimams, nei biologinės būtybės. Zondas energijos gali gauti iš Saulės ar branduolinių reakcijų, o ne iš neefektyvaus biologinio kuro, zondą mažiau reikia saugoti nuo kosminių spindulių, zondo funkcionavimui nereikia deguonies ar kitų pavojingų dujų, zondas gali rinkti ir analizuoti duomenis nepavargdamas, galų gale zondas praktiškai nesensta. Šie skirtumai atsispindi ir realioje praktikoje: už žemosios Žemės orbitos ribų žmonės buvo išvykę tik keletą kartų į Mėnulį, toliau nei Mėnulis apskritai dar nebuvo nuvykę, tuo tarpu mūsų sukurti zondai jau netgi paliko Saulės sistemą, nekalbant apie visų planetų, įvairių asteroidų ir kometų tyrimus. Aišku, kai kuriais atžvilgiais žmonės yra naudingesni už zondus, bet dirbtinės sistemos po truputį vejasi ir pranoksta žmonių gebėjimus atpažinti dėsningumus, improvizuoti ir kitaip originaliai tyrinėti supantį pasaulį. Taigi Galaktikos tyrimai ateityje beveik neabejotinai bus zondų, o ne žmonių prerogatyva. Žmonės galbūt seks iš paskos ir kolonizuos planetas prie kitų žvaigždžių, bet tai – jau tolimesnis etapas, nei tyrimai.


Breakthrough Starshot projekto vizualizacija. Projekto tikslas – per 20 metų į artimiausią Saulei žvaigždę Kentauro Proksimą išsiųsti spiečių mažyčių zondų, varomų šviesos burėmis. Šaltinis: Breakthrough Initiatives

Jei norime nuodugniai ištirti reikšmingą Galaktikos dalį, susiduriame su problema, kad žvaigždžių yra labai daug. Vien Paukščių Tako galaktikoje jų yra apie 100 milijardų. Šimto milijardų zondų vien Žemėje, ar net Saulės sistemoje, turbūt nepagaminsime. Be to, ir nepraktiška taip būtų – nuo Saulės jiems skristi į kitą Galaktikos pusę užtruks labai daug laiko. Efektyvesnė strategija yra tokia: pagaminame kažkiek, gal kelias dešimtis, zondų, ir išsiunčiame juos į aplinkines žvaigždžių sistemas. Kiekvienas zondas tyrinėja sistemą, į kurią nuskrido, renka duomenis, siunčia juos atgal į Žemę. Taip pat išsikasa metalų iš sistemoje esančių asteroidų, iš jų pagamina daugiau zondų ir retransliacijos stotį. Stotį palieka orbitoje aplink žvaigždę, o pats kartu su pagamintais zondais skrenda į tolesnes žvaigždes, kur procesas kartojamas. Tokią strategiją septintajame praeito amžiaus dešimtmetyje aprašė matematikas Johnas von Neumannas, dėl to tokie zondai dažnai vadinami von Neumanno zondais. Tiesa, daugiau apie juos kalbėti pradėta devintajame dešimtmetyje, vienas pirmųjų detaliai nagrinėjusių von Neumanno zondus, kaip kosmoso tyrimų būdą, buvo inžinierius ir nanotechnologijos specialistas Robertas A. Freitasas.


Dar viena Von Neumann zondo vizualizacija. Šaltinio rasti nepavyko.

Kaip greitai tokie zondai galėtų paplisti Galaktikoje, priklauso nuo daugybės techninių parametrų. Bet labai supaprastinę galime pabandyti skaičių įvertinti tokiu būdu. Tarkime, Žemėje pagaminame N zondų ir išsiunčiame juos į N artimiausių žvaigždžių sistemų. Visi zondai skrenda greitėdami 1g pagreičiu pusę kelio, tada apsisuka ir lėtėja tokiu pačiu pagreičiu iki pasiekdami tikslą. Kiekvienas zondas savo sistemą tyrinėja ir naujus zondus gamina M metų, o tada juos paleidžia į N aplinkinių žvaigždžių. Skrydis tarp žvaigždžių 1g ar didesniu pagreičiu užtrunka nedaug ilgiau, nei tiesiog šviesos kelionė. Atstumai tarp žvaigždžių Saulės aplinkoje yra maždaug 1-2 parsekai arba 3-6 šviesmečiai, taigi nuo atskridimo į vieną žvaigždę iki atskridimo į sekančią praeina maždaug M+5 metų. Kiekvienas toks žingsnis iš kiekvienos žvaigždės paskleidžia zondus po N arba šiek tiek mažiau naujų žvaigždžių. Jei laikytume, kad šie zondai keliauja tik į anksčiau neištirtas žvaigždes, tuomet per kiekvienus M+5 metų ištirtų žvaigždžių skaičius padidėja N kartų. Jei N=10, tada visą Galaktiką zondai apjuostų per 12\left(M+5\right) metų – labai trumpą laiko tarpą. Aišku, taip būti negali, nes per tiek laiko net šviesa nepasiektų priešingos Galaktikos pusės. Vadinasi, zondų plitimą riboja jų skrydžio trukmė, kuri, kaip minėjau, nėra daug didesnė nei šviesos kelionės trukmė, ir dauginimosi laikas. Efektyvus zondų ištirtos erdvės plitimo greitis tada tampa maždaug lygus 4c/\left(M+5\right), kur c yra šviesos greitis, o 4 – tipinis atstumas tarp žvaigždžių šviesmečiais. Jei M = 100 metų, visą Galaktika zondai ištirs per pustrečio milijono metų. Net jei M = 1000 metų, Galaktikai ištirti prireiks tik 25 milijonų metų – labai nedaug, palyginus su Galaktikos amžiumi.


Labai supaprastinta zondų plitimo schema: kiekvienas žingsnis užtrunka 500 metų, kiekvienas zondas naujoje sistemoje pagamina po vieną kopiją ir kartu su ja išskrenda į dvi naujas sistemas. Šaltinis: Milan M. Cirkovic (2009)

Jei zondams paplisti Galaktikoje reikia tiek nedaug laiko, tai kodėl jų nerandame visur aplink, taip pat ir Saulės sistemoje? Galimų atsakymų yra bent penki.

Visų pirma, mes negalime būti visiškai užtikrinti, kad zondų čia nėra. Mes tik pradedame kataloguoti begalę asteroidų, skrajojančių Saulės sistemoje. Jei tarp jų slepiasi vienas ar keli zondai, mes galime jų neaptikti šimtus metų. Ypač jei zondai padengti į uolienas panašia medžiaga; tai būtų logiška, jei zondai pagaminti iš vietinių asteroidų, nes korpusui galima būtų naudoti neperdirbtas uolienas. Ir jei zondai nesiunčia radijo signalų mūsų link; tai irgi logiška, nes nuolatinis signalo siuntimas eikvoja energiją, kurią zondas kaip tik gali bandyti taupyti. Beje, prieš pusantrų metų pro Saulę praskridus tarpžvaigždiniam objektui ‘Oumuamua kilo spekuliacijų, jog galbūt tai yra nežemiškos civilizacijos zondas ar jo liekana; bent viena tokia spekuliacija, paremta keistu objekto pagreitėjimu tolstant nuo Saulės, publikuota Astrophysical Journal (laisvai prieinamą versiją rasite arXiv).


‘Oumuamua, dailininko vizualizacija. Šaltinis: ESO/M. Kornmesser

Kita galima priežastis, kodėl zondai nepaplitę Galaktikoje, gali būti kažkokios astronominės ar fizikinės kliūtys jų plitimui. Pavyzdžiui, tarpžvaigždinės dulkės. Tai yra daugiausiai anglies ir silicio junginiai, sudaryti iš šimtų atomų, sukibusių tarpusavyje. Jų koncentracija tarpžvaigždinėje erdvėje yra nedidelė – vos viena dalelė milijone kubinių metrų – bet tarp žvaigždžių skrendantis zondas kelionės metu gali susidurti su daugybe jų. Jei zondo skerspjūvio plotas yra 10 kvadratinių metrų (tokį plotą turi maždaug 2 metrų spindulio apskritimas), kelionės nuo Saulės iki Kentauro Alfos metu jis susidurs su 400 milijardų dulkelių. Lėtai judančiam zondui dulkelės praktiškai nekelia jokio pavojaus – net ir didelė, mikrogramo masės, dulkelė, judanti tipiniu aplinkinei medžiagai 20 km/s greičiu, trenkiasi tik 4 milidžaulių energija – maždaug tiek, kiek spragtelėjimas pirštais. Bet ta pati dulkelė, pataikiusi į zondą, lekiantį dešimtadaliu šviesos greičio, yra tarsi kelių šimtų gramų trotilo sprogimas. Toks sprogimas jau gali sunaikinti zondą ar bent išvesti jį iš rikiuotės. Taigi kosminių dulkių pavojus gali apriboti maksimalų zondų judėjimo greitį ir reikšmingai prailginti paplitimo Galaktikoje laiką. Visgi net ir dešimteriopai ilgesnis paplitimo laikas tėra tik 250 milijonų metų – maždaug tiek, kiek užtrunka Saulei apsukti vieną ratą aplink Galaktikos centrą. Vis dar gerokai trumpiau, nei Visatos ar net Saulės amžius. Tad turbūt priežastis slypi ne čia.

O galbūt zondai neplinta ir nesidaugina dėl kokių nors ekologinių ar socialinių apribojimų? Pavyzdžiui… nenori to daryti. Jei zonde įdiegtas dirbtinis intelektas, jis kažkuriuo metu gali nuspręsti, kad nebenori daugintis ir tęsti savo misijos. Arba gali sužvėrėti ir imti naikinti savo kopijas. Pastaroji hipotezė neseniai išnagrinėta ir paaiškėjo, kad sunaikinti pradėjusius plisti zondus būtų labai sudėtinga. Tiesiog atstumai tarp žvaigždžių yra tokie dideli, kad vienoje ar keliose vietose atsiradę zondai-plėšrūnai niekaip nepavys toliau plintančių zondų-aukų (mokslinį straipsnį rasite arXiv). Jei zondai tik nusprendžia nebetęsti misijos, sustabdyti plitimą dar sunkiau – tokį patį sprendimą tada turėtų priimti visi zondai iki vieno, nes net vienintelis likęs ištikimas misijai prietaisas gali sėkmingai toliau plėstis Galaktikoje.

Argumentas, kad „zondai nustoja norėti plėstis“, yra vienas iš daugelio, darančių loginę klaidą, vadinama „monokultūros klaida“. Grubiai tariant, šie argumentai daro prielaidą, kad kažkoks sociologinis veiksnys galioja absoliučiai visoms Galaktikoje egzistuojančioms civilizacijoms absoliučiai visą laiką. Mūsų pačių – žmonijos – istorija rodo, kad tokia prielaida yra labai naivi. Yra daugybė klausimų, kuriais žmonės skirtingose planetos vietose turi skirtingas nuomones; kosmoso tyrimai – vienas iš jų. Taip pat, net jei staiga visa žmonija (ar bent jau visų valstybių bei didžiųjų korporacijų vadovai) vieningai sutartų, kad kosmoso tyrimai yra nenaudingi ir nustotų juos finansuoti, tai visiškai negarantuoja, kad požiūris nepasikeis po kelių dešimtmečių, šimtmečių ar tūkstantmečių. Tikėtis, kad nei viena civilizacija, esanti Paukščių Take, niekada nenorėjo ir nenorės tyrinėti kosmoso, yra taip pat kvaila.

Aišku, ne vien norais realybė grįsta. Čia prieiname prie paskutinio ir turbūt liūdniausio galimo paaiškinimo. Galbūt kitų civilizacijų Paukščių Take tiesiog nėra? Arba civilizacijų yra labai mažai – tada aukščiau aprašytas monokultūros argumentas gali būti logiškas. Arba egzistuojančios civilizacijos yra labai jaunos ir dar nepasiekė tokios išsivystymo stadijos, kad galėtų siųsti zondus į kitas žvaigždes? Arba visos civilizacijos neišvengiamai patiria kažkokį radikalų pokytį, kuris neleidžia joms pasiekti reikalingos išsivystymo stadijos: tarkim, susinaikina, arba užsidaro virtualiuose pasauliuose. Prigalvoti tokių paaiškinimų galima tikrai daug, bet jų visų rezultatas vienodas: zondus siųsti galinčių civilizacijų paprasčiausiai nėra.


Tikėtinas Galaktikos gyvybingumas skirtingose vietose ir skirtingu metu. Žalia zona yra tinkamiausia gyvybei. Arti Galaktikos centro supernovų sprogimai per dažnai sterilizuoja planetas, mėlynose zonose yra per mažai arba per daug sunkesnių už helį cheminių elementų, pilkoje zonoje dar nespėjo susiformuoti protinga gyvybė. Šaltinis: Lineweaver et al. (2004)

Greičiausiai dar ilgai nesužinosime, kuris iš galimų paaiškinimų yra teisingas. Iš kitos pusės, anksčiau ar vėliau mes aptiksime nežemišką gyvybę, galbūt ir protingą. Jei Galaktikoje protinga gyvybė egzistuoja, žymiai didesnė tikimybė, kad pirmiau aptiksime jos zondą, nei ją pačią. Reikia tikėtis, kad tas zondas bus draugiškas.

Laiqualasse

6 comments

  1. Tikiuosi bent jau cia nereiks prisiekineti man viskuo kas brangu kad maciau su draugais NSO . Tikra NSO . Ir dar daugiau tokiu paciu NSO as maciau interneto video platybese . Ne lekste ar kazkoki tai is filmo super duper bet kazkoki pavadinkim ORBA kuris aiskiai pilotuojamas atlikinejo kazkokius keistus manevrus ir sove taip sakyt i virsu paskui save palikdamas nykstanti brugsni tokios pat kaip jis sviesos . Padidino greiti iki nematomo akiai . Ir as galvojau pvz jei skraido tokiais greiciais gi saules sistema pilna visokiu kosminiu siuksliu , akmenuku ar tu paciu dulkiu ir sitokiu greiciu jei susidurt kad ir su televizoriaus dydzio ledo gabalu gi butu smugis pakankamas kad sunaikintu aparata . Bet jie skraido , reiskia sita problema isspresta . As bandau lenkti ant to kad tu irodymu mes turime ieskot po nosim . Ju tikrai yra ir jie tikrai mus zino ir mus stebi . Ir nenustebciau kad jie zemej turi kazkokiu siustuvu ar kazko ko mum net neiseina suprast kas jiem suteikia visa info kokios reikia . Nes jei lankosi cia tai automatiskai kazkas juos domina . Vandenynai neistirti , antarktidoje irgi velnias zino ka ten galim rasti kai to ledo tiek . As manau kad mes nezemiska butybe ar kazkokia jos buvimo zyme rasim visu pirma zemeje o gal seniai jau radom bet to nesuprantam . Siuntineti zondus kurie dauginas as nemanau kad tai gera mintis . Mes siukslinsim visatoje tokiu budu . Nors is kitos puses galbut tada ir prisistatys pas mus kazkas ir pasakys arba jus baigiat siuntinet sitas nesamones arba padarysim kad jusu neliktu ne kvapo

    1. Tikrai gali būti, kad matėte neatpažintą skraidantį kažką. Bet tai nebūtinai buvo objektas (galėjo būti kokie nors atspindžiai), ir tikrai nebuvo nežemiškos civilizacijos atstovas :)

  2. Labai protinga prielaida. Tada jei pirmas variantas ir tų zondų mes dar neradome, gali labai būti, kad apie mus jau kažką sužinojo. Bet kitas klausimas, o ir kažką aptikę jei tai kitoje galaktikos pusėje kiek laiko ir dar klausimas kaip būtų galima užmegzti kontaktą?

    1. Taip, gali būti, kad esame stebimi – ar iš Saulės sistemos ribų, ar iš už jų.

      Kontaktą užmegzti, žinoma, būtų sudėtinga, tiesiog dėl šviesos kelionės trukmės. Šimtus ar tūkstančius metų lekiančios žinutės yra labai nekoks komunikacijos būdas. Deja, greitesnio kol kas nežinome :(

  3. Lenkiu prie to, kad jei kokia protinga civilizacija ir numano kad prie Saulės yra protingos gyvybės, kaip ji mums galėtų pasignalizuoti?

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *