Wie realistisch ist das interstellare Schiff von "Passagieren"?

Der Film "Passengers", der gestern (21. Dezember) eröffnet wurde, untersucht die Faszination und Gefahren interstellarer Reisen, aber könnte die Art von Raumschiff, die im Film porträtiert wird, jemals im wirklichen Leben existieren?

Der Film beginnt an Bord des Raumschiffs Avalon, das mehr als 5.000 Passagiere zu einem entfernten, bewohnbaren Planeten namens Homestead II bringt.

Die Besatzung und Passagiere, die mit halber Lichtgeschwindigkeit reisen, müssen vor der Ankunft 120 Jahre lang den Winterschlaf halten. Das heißt, bis jemand versehentlich 90 Jahre früher aufwacht. ['Passagiere': Ein interstellarer Weltraumfilm in Bildern]

Gibt es etwas entfernt Realistisches über dieses Raumschiff? ProfoundSpace.org stellte diese Frage mehreren Raumfahrtexperten sowie Guy Hendrix Dyas, dem Produktionsdesigner des Films, zur Verfügung. Dyas betrachtete die Geschichte der Filmraumschiffe (einschließlich der Fahrzeuge aus den "Star Trek" - und "Star Wars" -Universen), um etwas Einzigartiges für den neuen Film zu entwickeln.

Das Design des Schiffes

Der Avalon besteht aus drei langen, dünnen Modulen, die sich um ein gemeinsames Zentrum drehen und drehen (so ähnlich wie Streifen auf einem Barbershop-Stab). Dyas sagte, dass er dieses Design auf Bergahornsamen gründete. Es scheint, dass der Spin das Schiff auch mit künstlicher Gravitation versieht, ähnlich wie fiktive Schiffe in den Filmen "Interstellar" und "2001: A Space Odyssey". Das Schiff wird von acht Kernfusionsreaktoren angetrieben, sagte Dyas, und kann autonom laufen, die meisten Systeme heilend, sogar mit der schlafenden Mannschaft (wie im Film gesehen).

Die immense Struktur des Schiffes ist ungefähr 1 Kilometer lang und Dyas sagt, dass er sich vorstellt, dass es über Jahrzehnte im Weltraum zusammengebaut wurde. Der Film spielt an einem unbestimmten Punkt in der Zukunft, sagte Dyas, aber er nahm an, dass Menschen, wenn das Schiff gebaut wurde, in der Lage sein würden, einige der Materialien von nahe gelegenen Asteroiden oder dem Mond abzubauen, um Transportkosten zu sparen .

"Meine Herangehensweise an das [Schiff] -Design war, dass ich versuchte, es so zu machen, als wäre ich ein Kreuzfahrtschiff-Designer", sagte Dyas zu ProfoundSpace.org. "Ich wollte mich in die Lage von jemandem versetzen, der ein Handwerk entworfen hat, das einen Teil davon der Unterhaltung gewidmet hat, und das führte natürlich zu einer Reihe von Farben und Textänderungen im Schiff."

Dieser Ansatz veranlasste Dyas, die funktionelleren Bereiche (wie die Messe) in Edelstahl zu gestalten, während eine elegante Passagierkneipe zum Beispiel in reichen Orangen, Gold- und Rottönen dekoriert wurde.

Banken von Hibernation Pods belegen riesige Hallen im Schiff. Die Besatzung schlummert in separaten Quartieren, die für die Passagiere unzugänglich sind. Die Pods sind in kleinen Gruppen zusammengefasst, vielleicht (so Dyas), dass, wenn der Cluster einer Gruppe ausfällt, die anderen 5.000 Passagiere theoretisch nicht betroffen sind.

Das Winterschlafverfahren wird im Film nicht wirklich beschrieben, aber den Kinogängern ist klar, was danach passiert: Die Passagiere werden von einer holografischen Figur beruhigt, die erklärt, wo sie sind. Sie werden zu einem Aufzug begleitet, dann zu ihrer individuellen Kabine geführt, wo sie sich für die letzten vier Monate der Reise entspannen können.

In den Quartieren können die Passagiere auch den Rest der 5.000 Menschen in den Gemeinschaftsräumen wie der Messe, der Großen Halle, dem Pool oder der Bar kennenlernen. [Interstellarer Glitz: Design des Raumschiffs "Passagiere", innen und außen]

Winterschlaf

Während "Passengers" Menschen zeigt, die jahrzehntelang in einen Winterschlaf versetzt wurden, gibt es diese Art von Technologie heute nicht. Es gibt jedoch Situationen, in denen Patienten für einige Tage in induzierte Komas mit gekühlten Salzlösungen gebracht werden können, damit traumatische Verletzungen heilen können.

Im Jahr 2015 erhielt eine Firma namens SpaceWorks ein NASA Innovative Advanced Concepts Stipendium, um die Möglichkeit zu untersuchen, den Zeitraum einer induzierten Stase beim Menschen noch weiter zu verlängern, als dies derzeit möglich ist. Der Luftfahrtingenieur John Bradford, der COO des Unternehmens, sagte Profoundspace.org, dass induzierte Stasis möglich sein sollte, da einige Säugetiere monatelang Winterschlaf halten können. (NIAC-Zuschüsse sind für die Frühphase der Arbeit in fernen Technologien.)

"Wir versuchen nicht, die menschliche Lebenszeit zu verlängern", sagte Bradford, daher unterscheidet sich die Technologie, die SpaceWorks verfolgt, von der, die in "Passagiere" gezeigt wird. Aber in anderer Hinsicht zeigt der Film im Wesentlichen dasselbe, wonach sein Unternehmen strebt.

"Wir versuchen, Menschen in einen kleinen Container zu stecken, um den Massen- und Energiebedarf sowie die Verbrauchsgüter während der Raumfahrt zu minimieren", fügte er hinzu und sagte, dass während einer langen Mars-Reise von vielleicht sechs Monaten die Astronauten in Stasis schneiden würden auf die Menge an Nahrung, die für die Mission benötigt wird, ganz zu schweigen von der Möglichkeit der Langeweile der Mannschaft.

Und was ist mit Bewegung? Bradford sagte, es wäre möglich, die Muskelmasse eines Astronauten durch neuromuskuläre elektrische Stimulation aufrechtzuerhalten; Es gab einige positive Ergebnisse bei komatösen Patienten, die diese Technik verwenden, sagte er.

Bradford sagte, er habe das Glück gehabt, "Passagiere" vor seiner Entlassung zu sehen, und dass er wirklich froh war, eine Betonung auf den Winterschlaf zu sehen, und was passiert in den Augenblicken nach dem Aufwachen, wenn die Passagiere desorientiert und extrem müde sind oder Stasis ist nicht dasselbe wie Schlaf).

"Dieser Teil der Geschichte wird normalerweise übersprungen", sagte er.

Interstellarer Antrieb

Die Kernfusion ist eine mögliche Antriebsquelle für interstellare Schiffe, aber das Problem ist die Größe der Reaktoren, die nach Ansicht einiger Wissenschaftler, mit denen wir gesprochen haben, im Weltraum zusammengebaut oder dort gestartet werden müssten. Es werden also andere Methoden in Betracht gezogen, um Raumschiffe mit interstellaren Geschwindigkeiten zu erreichen.

Eine Idee von Philip Lubin, Physikprofessor an der Universität von Kalifornien, Santa Barbara, verwendet Laser. Unter einem anderen NIAC-Grant entwickelt er ein Konzept, das als "Directed Energy Propulsion for Interstellar Exploration" bekannt ist, das den Antrieb von in einem Spiegel reflektierten Laserphotonen erzeugen würde. Langfristiges Ziel ist es, ein Raumfahrzeug zu schaffen, das sich wie bei "Passagieren" mit einem erheblichen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit bewegen kann.

Antimaterie-Motoren sind eine weitere Möglichkeit, interstellare Schiffe zu betanken, sagte Andreas Tziolas, Mitbegründer und Präsident von Icarus Interstellar. Antimaterie-Teilchen sind natürlich vorkommende Teilchen, die den Teilchen der regulären Materie "entgegengesetzt" sind - das Positron ist also das Antimaterie-Äquivalent zum Elektron; die Teilchen haben die gleiche Masse, unterscheiden sich aber auf andere Weise, einschließlich der elektrischen Ladung (das Elektron ist negativ, das Positron ist positiv). Wenn Materie und Antimaterie kollidieren, vernichten sie und geben Energie ab.

"Die Energie, die eine Antimaterie-Engine erzeugt, ist sehr rein, da sie viele Photonen erzeugt, wenn Materie mit Antimaterie reagiert", sagte er zu ProfoundSpace.org. "Die gesamte Materie wird vernichtet und es wird reine Photonenenergie. Die Photonen selbst sind jedoch schwer zu erfassen."

Obwohl es nicht direkt im Film steht, ist es möglich, dass das "Passengers" Schiff durch das interstellare Medium - die dünne Ansammlung von Wasserstoffpartikeln, die einen Großteil des Universums bevölkern - angetrieben wird. Dieses Konzept wurde 1960 in einem Gedankenexperiment des amerikanischen Physikers Robert Bussard vorgeschlagen, der argumentierte, dass es einem Schiff erlauben würde, zu reisen, ohne Treibstoff für die Fahrt mitnehmen zu müssen.

Laut Geoffrey Landis, einem Science-Fiction-Autor und NASA-Physiker, gibt es ein Problem mit dieser Idee. Seit 1960 haben Wissenschaftler entdeckt, dass das Medium zu dünn ist, um eine Fusion zu ermöglichen, sagte Landis.

"Die Idee war, wenn Sie Ihren Kraftstoff nicht mitnehmen, könnten Sie in der Lage sein, einen einfach riesigen Kraftstofftank zu vermeiden", sagte er. Aber mit dieser entlarvten Theorie bleibt das Problem bestehen, wie man zu solch einer unglaublichen Geschwindigkeit kommt, während man immer noch Treibstoff mitnimmt. Liegt das Schicksal der Menschheit in der interstellaren Raumfahrt? (Op-Ed)]

Aus praktischer Sicht war Landis auch damit einverstanden, dass ein Schiff dieser Größe wahrscheinlich weitgehend im Weltraum gebaut werden muss, und das wird wahrscheinlich einen Asteroidenabbau erfordern.

Während der Asteroidenabbau noch in der Zukunft liegt, gibt es einige Unternehmen, die mit der Prospektion beginnen. Sowohl Deep Space Industries als auch Planetary Resources planen, in der Nähe befindliche Asteroiden zu erkunden, um mehr über ihre Zusammensetzung und die Möglichkeiten zu erfahren, Raumschiffe dort draußen zu finden. Die Asteroiden-Bergbautechnologie befindet sich in einem frühen Stadium, aber beide Unternehmen erzeugen andere Produkte (wie die Erdbeobachtung), die von Kunden unterstützt werden.

Die Erstellung eines Geschäftsfalles würde einige Zeit in Anspruch nehmen, aber Landis sagte, es wäre sehr gut möglich, ein Raumfahrzeug aus außerirdischen Ressourcen zu schaffen.

"Wenn wir diese riesigen Lebensräume langfristig bauen werden, müssen wir sie aus dem Material im Weltraum bauen", sagte er. "Das ist eine sehr machbare Idee. Es gibt buchstäblich Millionen von Asteroiden da draußen, von denen wir Materialien ernten könnten, ohne sie aus der Gravitationsquelle der Erde herausziehen zu müssen."

Schiff Design

Landis schien auch zu denken, dass der Avalon die Schwerkraft durch Rotation erzeugt.

"Ich bin in" Star Trek "und" Star Wars "ein bisschen müde von künstlicher Schwerkraft", sagte er und bezog sich dabei auf die Fähigkeit der Schiffe in diesen traditionsreichen Konzessionen, die Schwerkraft mit theoretischeren Mitteln zu erzeugen.

Experten, die für die Geschichte interviewt wurden, stimmten darin überein, dass das Schiff im Allgemeinen auch menschliche Faktoren zu berücksichtigen scheint, was bedeutet, eine Umgebung so zu gestalten, dass sie die Art und Weise, wie Menschen arbeiten, am besten aufnimmt.

Ein Beispiel ist die Dekoration der Umgebung. Sogar auf der Internationalen Raumstation ist das sterile graue Innere mit Bildern, Zeichen und anderen Erinnerungsstücken von früheren Besatzungen bevölkert. Einzelne Astronauten können ihr Quartier nach Belieben dekorieren, damit sie während ihrer sechsmonatigen Missionen Familienfotos sehen können. Daher sind die von Dyas getroffenen Dekorwahlen auch im realen Weltraumflug wichtig.

Tziolas sagte, dass das Raumschiff Avalon dem Konzept ähnelt, das Icarus Interstellar für ein interstellares Raumschiff vorgeschlagen hat. Genannt Project Hyperion, hat dieses Handwerk auch Kreuzfahrtschiff-ähnliche Annehmlichkeiten, Platz für 5.000 Passagiere und ein Spinning-Design für künstliche Schwerkraft.

Tziolas fügte hinzu, dass er sich darüber freue, dass Hollywood mit seinen Schiffsdesigns im Allgemeinen realistischer wird.

Kann das Schiff von Passagieren wirklich existieren? Unsere Experten waren sich einig, dass es einige Aspekte gibt, die die reale Wissenschaft widerspiegeln, aber es bleiben einige Schlüsselfragen darüber, wie solch ein massives Schiff eine interstellare Wanderung machen würde.