Žvaigždės yra labai toli nuo mūsų. Taip labai toli, kad greičiausi šiandieniniai žmonių sukurti kosminiai aparatai iki artimiausių kaimyninių planetų sistemų skristų dešimtis tūkstančių metų. Nors planuojama Breakthrough Starshot misija turėtų į Kentauro Proksimos sistemą nusiųsti zondų per 20 metų, tai bus mikroskopiniai aparatai, kuriuos galima įgreitinti galingais lazeriais. Žmonių kelionėms tokie zondai tikrai netiks. Jei mūsų fundamentinės žinios apie Visatą neapsivers aukštyn kojomis, žmonių skrydžiai į kitas žvaigždes truks šimtus, tūkstančius ar net daugiau metų.

Egzistuoja du būdai, kokios tos kelionės galėtų būti: arba keliautojai užšaldomi ir atšildomi tik pasiekus kelionės tikslą (kaip filme „Passengers“), arba keliautojai gyvena savo laive, augina palikuonis, o tikslą pasiekia tik kažkelinta jų karta. Abu jie turi reikšmingų trūkumų: kol kas neegzistuoja technologijos, leidžiančios užšaldyti ir vėliau atšildyti gyvus organizmus, jų nenužudant; be to, autonominis laivas su užšaldytais keleiviais turėtų veikti be priekaištų visos kelionės metu, gerokai ilgiau, nei bet kokia iki šiol sukurta elektroninė sistema. Žmonėms keliaujant neužšaldytiems, gali kilti socialinių problemų – naujai gimę keliauninkai, apie Žemę žinantys tik iš pasakojimų, gali visiškai nenorėti tęsti misijos; vien naujos kartos gimimas gali kelti problemų – mažoje populiacijoje auga apsigimimų tikimybė; net ir iki kylant socialiniam konfliktui ar galvojant apie palikuonis, žmonės turės išlaikyti mažą uždarą ekosistemą tinkamą gyvybei.

Atlikti eksperimentų, kurie padėtų išspręsti šias problemas, nelabai įmanoma ir dėl techninių, ir dėl etinių kliūčių. Bet šiek tiek padėti gali skaitmeninis modeliavimas. Pastaruosius keletą metų grupė mokslininkų nagrinėja kosmoso kolonistų išgyvenimo ir misijų planavimo problemas, naudodami skaitmeninį modelį. Prieš porą metų jie įvertino, kad sėkmingam skrydžiui į Kentauro Proksimą užtektų vos šimto pradinių kolonistų, praeitų metų pradžioje apskaičiavo, kad jiems išsimaitinti pakaktų mažiau nei pusės kvadratinio kilometro dirbamos žemės, o šiemet įvertino misijos vandens bei oro poreikius.

Vystyti tokią tyrimų kryptį autorius paskatino ankstesni tarpžvaigždinių misijų poreikių vertinimai, kurie buvo labai skirtingi. Vieni autoriai teigė, kad sėkmingai misijai pakaktų šimto kolonistų, kiti manė, jog be dešimčių tūkstančių – nė iš vietos. Pagrindinė problema, kylanti mažoje populiacijoje – galimi apsigimimai ar apskritai populiacijos kolapsas, jei nelieka vaisingų moterų (čia daroma prielaida, kad dirbtinai „pagaminti“ naujų žmonių nėra kaip; gal ateityje tai ir pasikeis, bet jeigu panaši misija būtų planuojama dabar, tai būtų tiesa). Kaip nustatyti, kokio dydžio bendruomenė gali išvengti didelio apsigimimų skaičiaus? Šios tyrėjų grupės atsakymas – Monte Carlo modeliai.

Monte Carlo yra mandras pavadinimas labai įvairiems modeliams, kuriuos vienija atsitiktinių skaičių generatoriaus naudojimas. Šiuo atveju atsitiktinai parenkami yra įvairūs reikšmingi kolonistų parametrai – amžius, vaisingumas ir panašūs. Modelis, pavadintas HERITAGE (deja, tai nėra ilgo ir prasmingo pavadinimo santrumpa…), seka kiekvieno kolonisto gyvenimą atskirai; toks modelis vadinamas „agentais paremtu modeliu“ (angl. agent-based model). Pirminėje jo versijoje buvo nagrinėjamas tik dauginimasis, taigi sekami kolonistų tarpusavio ryšiai ir gimstantys palikuonys, jiems priskiriant naujas atsitiktines savybes ir sekant jų vystymąsi toliau. Vien šiuo modeliu remiantis parodyta, jog bendruomenės išgyvenimas ir išsilaikymas daug labiau priklauso ne nuo pradinio žmonių skaičiaus, o nuo dauginimuisi taikomų apribojimų. Pavyzdžiui, jei visiškai neribojama, kiek žmonės gali susilaukti palikuonių, kolonijinis laivas greitai gali būti perpildytas, su visomis iš to sekančiomis problemomis. Priešingai, jei ribojimai yra griežti – vaikų susilaukti leidžiama tik 35-40 metų amžiaus moterims ir ne daugiau nei du vaikus kiekvienai, žmonių skaičius nepaliaujamai mažėja. Tuo tarpu jei amžiaus intervalą praplečiame iki septynerių metų, nuo 33 iki 40-ies, kolonija tampa gyvybinga. Žinoma, visada yra atsitiktinumo faktorius, o jo reikšmė jau priklauso nuo pradinės populiacijos: kai ji pasiekia 98 žmones (po lygiai vyrų ir moterų), kolonija išlieka gyvybinga visada, net jei kartais patiria katastrofą, kurios metu žūsta trečdalis populiacijos. Siekiant, kad populiacija niekada nenukristų iki mažesnės nei reikalingi 98 individai, kosminio laivo talpa turėtų būti bent keletą kartų didesnė – pavyzdžiui, 500.

Vėlesniuose darbuose žmonių modeliai praplėsti, įtraukiant maisto, oro ir vandens poreikį. Orą ilgalaikėje kelionėje reikėtų perdirbinėti, greičiausiai naudojantis augalais – turėtų egzistuoti uždara subalansuota ekosistema. Kaip ji turėtų atrodyti, tyrimo autoriai atsakyti negali, tačiau įvertino, kad 500 žmonių įgulai kasmet reikėtų 80 tūkstančių kubinių metrų oro ir 500 kubinių metrų vandens. Palyginus visai nedaug; tiesa, čia neįvertintas oras ir vanduo, kurių reikėtų maisto gamybai. Kalbant apie maistą, jo, žinoma, reikėtų daug, bet vėlgi – visą reikalingą kiekį būtų galima užauginti naudojant vos 45 hektarus dirbamos žemės, kitaip tariant, mažiau nei dešimtadalį hektaro vienam žmogui. Tai daug mažiau, nei šiuo metu naudojama Žemėje – iš viso žemdirbystei naudojami 5,1 milijardo hektarų žemės, arba po 0,66 hektaro vienam gyventojui Tiesa, dalis maisto – įvairūs augalai – būtų efektyviau auginami ne tradiciniu būdu, bet hidroponiškai arba aeroponiškai, paduodant jiems maistines medžiagas be dirvos. Realios žemės tada reikėtų tik ganykloms ir pievoms, iš kurių bitės neštų medų. Taip, įvertinta dieta yra įvairi ir balansuota – apima ir augalinės, ir gyvulinės kilmės produktus.

Šie tyrimai, žinoma, neišsprendžia visų ilgalaikės kosminės misijos problemų. Jie nėra ir labai praktiški – mažai tikėtina, kad žmonija pasiryš tokiai kelionei per artimiausius šimtą metų, o per tiek laiko gali labai pasikeisti technologijos, padėsiančios kolonistams kelionės metu. Bet ji įdomi iš tos pačios pamatinės mokslinės pusės – kaip bandymas išsiaiškinti kažką, ko nežinome, ir geriau suprasti Visatą bei mūsų vietą joje.

Laiqualasse