A humanidade sonha há muito tempo em enviar humanos a outros planetas, mesmo antes de o vôo espacial tripulado se tornar uma realidade. E com a descoberta de milhares de exoplanetas nas últimas décadas, particularmente aqueles que orbitam dentro de sistemas estelares vizinhos (como Proxima b), esse sonho parece mais perto do que nunca de se tornar uma realidade. Mas é claro, muitos desafios técnicos precisam ser superados antes que possamos ter esperança de montar tal missão.

Além disso, muitas perguntas precisam ser respondidas. Por exemplo, que tipo de navio devemos enviar para Proxima b ou outros exoplanetas próximos? E quantas pessoas precisaríamos colocar a bordo desse navio? A última questão foi o assunto de um artigo recente escrito por uma equipe de pesquisadores franceses que calcularam o número mínimo de pessoas que seriam necessárias para garantir que uma tripulação multigeracional saudável pudesse fazer a viagem para Proxima b.

O estudo, intitulado "Computando a tripulação mínima para uma viagem espacial multigeracional em direção à Proxima Centauri b", apareceu recentemente online e em breve será publicado no Journal of the British Interplanetary Society. Foi conduzido pelo Dr. Frederic Marin, um astrofísico do Observatório Astronômico de Estrasburgo, e Dra. Camille Beluffi, um físico de partículas trabalhando com a start-up científica Casc4de.

Seu estudo foi o segundo em uma série de artigos que tentam avaliar a viabilidade de uma viagem interestelar para Proxima b. O primeiro estudo, intitulado "HERITAGE:um código de Monte Carlo para avaliar a viabilidade de viagens interestelares usando uma tripulação multigeracional, "também foi publicado na edição de agosto de 2017 do Journal of the British Interplanetary Society.

O Dr. Marin e o Dr. Beluffi começam seu estudo mais recente considerando os vários conceitos que foram propostos para fazer uma viagem interestelar - muitos dos quais foram explorados em um artigo anterior da UT, "Quanto tempo levaria para chegar à estrela mais próxima?". Isso inclui as abordagens mais tradicionais, como propulsão de pulso nuclear (ou seja, o Projeto Orion) e foguetes de fusão (ou seja, o Projeto Daedalus), e também o conceito mais moderno de Breakthrough Starshot.

Contudo, tais missões ainda estão muito distantes e / ou não envolvem voos espaciais tripulados (que é o caso de Starshot). Como tal, O Dr. Marin e o Dr. Beluffi também levaram em consideração as missões que serão lançadas nos próximos anos, como a Parker Solar Probe da NASA. Esta sonda alcançará velocidades orbitais recordes de até 724, 205 km / h, o que resulta em cerca de 200 km / s (ou 0,067% da velocidade da luz).

Como o Dr. Marin disse à Universe Today por e-mail:

"Isso depende pura e inteiramente da tecnologia disponível no momento da missão. Se criarmos uma espaçonave agora, nós só pudemos alcançar cerca de 200 km / s, o que se traduz em 6.300 anos de viagens. Claro que a tecnologia está ficando melhor com o tempo e quando um projeto interestelar real for criado, podemos esperar ter melhorado a duração em uma ordem de magnitude, ou seja, 630 anos. Isso é especulativo, pois a tecnologia ainda não foi inventada. "

Com sua linha de base para velocidade e tempo de viagem estabelecida - 200 km / se 6300 anos - Dr. Marin e Dr. Beluffi então decidiram determinar o número mínimo de pessoas necessárias para garantir que uma tripulação saudável chegasse a Proxima b. Para fazer isso, a dupla conduziu uma série de simulações de Monte Carlo usando um novo código criado pelo próprio Dr. Marin. Esta técnica matemática leva em consideração eventos fortuitos na tomada de decisão para produzir distribuições de resultados possíveis.

"Estamos usando um novo software numérico que criei, "disse o Dr. Marin." Chama-se HERITAGE, veja o primeiro artigo da série. É um código de Monte Carlo estocástico que leva em consideração todos os resultados possíveis das simulações espaciais, testando todos os cenários aleatórios para procriação, vida e morte. Ao repetir a simulação milhares de vezes, obtemos valores estatísticos que são representativos de uma viagem espacial real para uma tripulação multigeracional. O código considera tantos fatores biológicos quanto possível e atualmente está sendo desenvolvido para incluir mais e mais física. "

Esses fatores biológicos incluem coisas como o número de mulheres vs. homens, suas respectivas idades, expectativa de vida, taxas de fertilidade, taxas de nascimento, e quanto tempo a tripulação teria para se reproduzir. Também levou em consideração algumas possibilidades extremas, que incluiu acidentes, desastres, eventos catastróficos, e o número de membros da tripulação que provavelmente serão afetados por eles.

Eles então calcularam a média dos resultados dessas simulações em 100 viagens interestelares com base nesses vários fatores e diferentes valores para determinar o tamanho da tripulação mínima. No fim, O Dr. Marin e o Dr. Beluffi concluíram que, em condições conservadoras, um mínimo de 98 membros da tripulação seriam necessários para sustentar uma viagem multigeracional ao sistema estelar mais próximo com um exoplaneta potencialmente habitável.

Qualquer coisa menos que isso, e a probabilidade de sucesso diminuiria consideravelmente. Por exemplo, com uma tripulação inicial de 32, suas simulações indicaram que as chances de sucesso atingiriam 0%, em grande parte porque uma comunidade tão pequena tornaria a endogamia inevitável. Embora esta tripulação possa eventualmente chegar a Proxima b, eles não seriam uma tripulação geneticamente saudável, e, portanto, não é uma maneira muito boa de começar uma colônia! Como o Dr. Marin explicou:

"Nossas simulações nos permitem prever com grande precisão o tamanho mínimo da tripulação inicial que partirá para viagens espaciais de séculos de duração. Ao permitir que a tripulação evolua sob uma lista de princípios de engenharia social adaptativa (a saber, avaliações anuais da população de embarcações, restrições de descendência e restrições de reprodução), mostramos neste artigo que é possível criar e manter uma população saudável virtualmente indefinidamente. "

Embora a tecnologia e os recursos necessários para fazer uma viagem interestelar ainda estejam a gerações de distância, estudos desse tipo podem ser de profundo significado para essas missões - se e quando ocorrerem. Sabendo com antecedência a probabilidade de tal missão ter sucesso, e o que aumentará essa probabilidade a ponto de o sucesso ser virtualmente garantido, também aumentará a probabilidade de que tais missões sejam montadas.

Este estudo e o que o precedeu também são significativos porque são os primeiros a levar em consideração os principais fatores biológicos (como a procriação) e como eles afetarão uma tripulação multigeracional. Como o Dr. Marin concluiu:

"Nosso projeto visa fornecer simulações realistas de naves espaciais multigeracionais, a fim de preparar a exploração espacial futura, em um projeto multidisciplinar que utiliza a experiência de físicos, astrônomos, antropólogos, engenheiros de foguetes, sociólogos e muitos outros. HERITAGE é o primeiro código de Monte Carlo dedicado a calcular a evolução probabilística de uma tripulação baseada em parentesco a bordo de uma nave interestelar, o que permite explorar se uma tripulação de um tamanho proposto poderia sobreviver por várias gerações sem quaisquer estoques artificiais de material genético adicional. Determinar o tamanho mínimo da tripulação é uma etapa essencial na preparação de qualquer missão multigeracional, afetando os recursos e o orçamento necessários para tal empreendimento, mas também com implicações sociológicas, fatores éticos e políticos. Além disso, esses elementos são essenciais para examinar a criação de qualquer colônia autossustentável - não apenas humanos estabelecendo assentamentos planetários, mas também com impactos mais imediatos:por exemplo, gestão da saúde genética de espécies ameaçadas ou alocação de recursos em ambientes restritivos. "

O Dr. Marin também foi citado recentemente em um artigo na The Conversation sobre os objetivos do projeto dele e do Dr. Beluffi, que trata de determinar o que é necessário para garantir a saúde e a segurança dos futuros viajantes interestelares. Como ele disse no artigo:

"Dos 3757 exoplanetas que foram detectados, o planeta semelhante à Terra mais próximo fica a 40 trilhões de quilômetros de nós. A 1 por cento da velocidade da luz, que é muito superior às velocidades mais altas alcançadas por espaçonaves de última geração, ainda levaria 422 anos para os navios chegarem ao seu destino. Uma das consequências imediatas disso é que as viagens interestelares não podem ser realizadas dentro de uma vida humana. Requer uma missão espacial de longa duração, o que exige encontrar uma solução pela qual a tripulação sobreviva centenas de anos no espaço profundo. Este é o objetivo do nosso projeto:estabelecer o tamanho mínimo de um autossustentável, missão espacial de longa duração, em termos de hardware e população. Ao fazê-lo, pretendemos obter estimativas cientificamente precisas dos requisitos para viagens interestelares multigeracionais, revelando o futuro da exploração espacial humana, migração e habitação. "

Nas próximas décadas, Espera-se que os telescópios da próxima geração descubram milhares de exoplanetas. Mas mais importante, espera-se também que esses instrumentos de alta resolução revelem coisas sobre os exoplanetas que nos permitirão caracterizá-los. Isso incluirá espectros de suas atmosferas que permitirão aos cientistas saber com maior certeza se eles são realmente habitáveis.

Com mais candidatos para escolher, estaremos ainda mais preparados para o dia em que as viagens interestelares possam ser lançadas. Quando chegar a hora, nossos cientistas estarão armados com as informações necessárias para garantir que as pessoas que chegarem receberão granizo, caloroso, e preparado para enfrentar os desafios de explorar um novo mundo!