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Il futuro dei viaggi spaziali è un robot-nave spaziale autoreplicante

L’idea di veicoli spaziali autoreplicanti è stata applicata – in teoria – a diversi “compiti” distinti. La particolare variante di questa idea applicata all’idea di esplorazione spaziale è nota come sonda von Neumann dal matematico John von Neumann, che originariamente le concepì. Altre varianti includono il Berserker e una nave seminatrice di terraformazione automatizzata.

Von Neumann ha dimostrato che il modo più efficace per eseguire operazioni minerarie su larga scala come l’estrazione di un’intera luna o di una cintura di asteroidi sarebbe l’auto-replicazione dei veicoli spaziali, sfruttando la loro crescita esponenziale.

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In teoria, un veicolo spaziale autoreplicante potrebbe essere inviato a un sistema planetario vicino, dove cercherebbe materie prime (estratte da asteroidi, lune, giganti gassosi, ecc.) per creare repliche di se stesso.

Queste repliche sarebbero poi state inviate ad altri sistemi planetari. La sonda “genitore” originale potrebbe quindi perseguire il suo scopo principale all’interno del sistema stellare. Questa missione varia ampiamente a seconda della variante di astronave autoreplicante proposta.

Altre persone hanno detto di sì, razzi ad antimateria, questa è la strada da percorrere, e tutti noi abbiamo avuto questa visione mentale dell’Enterprise che andava verso i vicini sistemi stellari… Ma questo è un altro modo per farlo. Pensa a Madre Natura.

Quando Madre Natura vuole propagare la vita, una possibilità è quella di inviare semi, non solo uno o due, ma milioni di semi. La maggior parte dei semi non ce la fa mai, ma uno o due lo fanno e di conseguenza è così che si propagano gli alberi nelle foreste. Allora perché non creare una nano nave usando la nanotecnologia? Quanto sarebbe grande?

Alcune persone come Paul Davies dicono che potrebbe essere grande come una scatola di pane. Altre persone dicono che potrebbe essere anche più piccolo di così. Perché non qualcosa delle dimensioni di un ago? E poiché sono così piccoli non ci vorrebbe molto per accelerarli quasi alla velocità della luce.

Renditi conto che un acceleratore da tavolo molto piccolo può accelerare gli elettroni vicino alla velocità della luce, quindi non ci vorrebbe molto per accelerare le nano molecole a velocità molto, molto veloci vicine alla velocità della luce usando campi elettrici.

Ora queste sonde sarebbero diverse dalle normali sonde. Sarebbero nanobot. Avrebbero la capacità di atterrare su un terreno ostile e creare una fabbrica proprio come un virus. Questo è ciò che fanno i virus. Si replicano.

Un virus può creare forse mille copie, poi mille, mille copie e poi un milione, miliardi, trilioni e all’improvviso hai trilioni di queste cose che si propagano nello spazio.

E come lo faresti? Una possibilità è quella di utilizzare il campo, i campi magnetici intorno a Giove. I calcoli hanno dimostrato che puoi girare intorno a Giove usando quello che viene chiamato l’effetto Faraday per frustare le particelle forse vicino alla velocità della luce.

La prima analisi quantitativa di ingegneria di un simile veicolo spaziale è stata pubblicata nel 1980 da Robert Freitas, in cui il progetto del Progetto Daedalus non replicabile è stato modificato per includere tutti i sottosistemi necessari per l’auto-replicazione.

La strategia del progetto era quella di utilizzare la sonda per consegnare una fabbrica di “semi” con una massa di circa 443 tonnellate in un sito distante, fare in modo che la fabbrica di semi replicasse molte copie di se stessa lì per aumentare la sua capacità produttiva totale, per un periodo di 500 anni , e quindi utilizzare il complesso industriale automatizzato risultante per costruire più sonde con una singola fabbrica di semi a bordo ciascuna.

È stato teorizzato che una nave stellare autoreplicante che utilizza metodi teorici relativamente convenzionali di viaggio interstellare (cioè, nessuna propulsione esotica più veloce della luce e velocità limitate a una “velocità di crociera media” di 0,1 c.) potrebbe diffondersi in una galassia le dimensioni della Via Lattea in appena mezzo milione di anni.

Implicazioni per il paradosso di Fermi

Nel 1981, Frank Tipler ha sostenuto che le intelligenze extraterrestri non esistono, basandosi sull’assenza di sonde von Neumann. Dato anche un moderato tasso di replicazione e la storia della galassia, tali sonde dovrebbero essere già comuni in tutto lo spazio e quindi dovremmo averle già incontrate.

Poiché non lo abbiamo fatto, questo dimostra che le intelligenze extraterrestri non esistono. Questa è quindi una soluzione al paradosso di Fermi, ovvero la domanda sul perché non abbiamo già incontrato l’intelligenza extraterrestre se è comune in tutto l’universo.

Una risposta è arrivata da Carl Sagan e William Newman. Ora noto come la risposta di Sagan[citation needed], ha sottolineato che in effetti Tipler aveva sottovalutato il tasso di replicazione e che le sonde von Neumann avrebbero già iniziato a consumare la maggior parte della massa nella galassia.

Qualsiasi razza intelligente quindi, ragionarono Sagan e Newman, non avrebbe progettato sonde von Neumann in primo luogo, e avrebbe cercato di distruggere qualsiasi sonda von Neumann trovata non appena fosse stata rilevata.

Come ha sottolineato Robert Freitas, la presunta capacità delle sonde von Neumann descritte da entrambe le parti del dibattito è improbabile in realtà, ed è improbabile che sistemi di riproduzione più modesta siano osservabili nei loro effetti sul nostro sistema solare o sulla galassia nel suo insieme.

Un’altra obiezione alla prevalenza delle sonde von Neumann è che le civiltà del tipo che potrebbe potenzialmente creare tali dispositivi possono avere una vita intrinsecamente breve e autodistruggersi prima che venga raggiunto uno stadio così avanzato, attraverso eventi come la guerra biologica o nucleare, il nanoterrorismo, esaurimento delle risorse, catastrofe ecologica o pandemie.

Esistono soluzioni alternative semplici per evitare lo scenario di replica eccessiva. I trasmettitori radio, o altri mezzi di comunicazione wireless, potrebbero essere utilizzati da sonde programmate per non replicarsi oltre una certa densità (come cinque sonde per parsec cubico) o un limite arbitrario (come dieci milioni entro un secolo), analogo al limite di Hayflick nella riproduzione cellulare.

Un problema con questa difesa contro la replicazione incontrollata è che richiederebbe solo un malfunzionamento di una singola sonda e inizi la riproduzione senza restrizioni affinché l’intero approccio fallisca – essenzialmente un cancro tecnologico – a meno che ogni sonda non abbia anche la capacità di rilevare tale malfunzionamento nei suoi vicini e implementa un protocollo di ricerca e distruzione (che a sua volta potrebbe portare a guerre spaziali sonda su sonda se le sonde difettose riuscissero prima a moltiplicarsi in numeri elevati prima di essere trovate da quelle sane, che potrebbero quindi avere una programmazione da replicare ai numeri corrispondenti così per gestire l’infestazione).

Un’altra soluzione alternativa si basa sulla necessità di riscaldamento del veicolo spaziale durante i lunghi viaggi interstellari. L’uso del plutonio come fonte termica limiterebbe la capacità di autoreplicarsi.

La navicella non avrebbe alcuna programmazione per produrre più plutonio anche se trovasse le materie prime necessarie. Un altro è programmare il veicolo spaziale con una chiara comprensione dei pericoli della replica incontrollata.

Applicazioni per veicoli spaziali autoreplicanti

I dettagli della missione delle astronavi autoreplicanti possono variare ampiamente da proposta a proposta, e l’unico tratto comune è la natura autoreplicante.

E ancora, non abbiamo ancora questi nanobot. Dobbiamo aspettare che la nanotecnologia diventi sufficientemente sviluppata, ma quando ciò accadrà forse l’astronave di 100 anni non assomiglierà all’Enterprise.

Forse sembreranno minuscoli aghi a miliardi inviati nello spazio e forse solo una manciata di essi atterrerà su una lontana luna per creare fabbriche.

E non suona familiare? Questa è la trama del film 2001. Ricordi quel gigantesco obelisco su Marte? Quella era la sonda Von Neumann, un virus, una sonda autoreplicante che può quindi esplorare l’universo vicino alla velocità della luce.

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