Workshop a jövőről
(2003. december. 11, Távoli Jövő Kutatócsoport)
Bevezetés
Az ITSF-ről: Az ESA kérésére az OURS alapítvány és egy svájci SF múzeum, név szerint a Maison d'Ailleurs elkészített egy tanulmányt, melynek témája és célja a SF témájú művekben megtalálható, esetleg a valóságban is felhasználható technológiák összegyűjtése és rendszerezése volna.
Problémát főleg az jelent, hogy a SF elsődleges feladata alapvetően nem a technológiák bemutatása, vagy jóslás a jövőre vonatkozóan, hanem egyfajta "mi lenne, ha" típusú kérdésfelvetés (főleg filozófiai értelemben), de legfőképpen szórakoztatás. Nyilván amúgy sem várható el egy írótól (legyen az akár fizikus vagy a NASA egy mérnöke, nem is beszélve arról, ha nincs is természettudományos vagy mérnöki végzettsége), hogy pontosan ismerjen minden lehetőséget, és precízen írjon le mindent, amit lehetséges egy általa elképzelt technológiával kapcsolatban. Ennek ellenére természetesen komoly kutatás alatt állnak olyanok technológiák, sőt már ma is léteznek, melyekről évtizedekkel ezelőtt legfeljebb SF írók álmodtak.
A tanulmány sajnos maga is inkább SF, mint komoly tudományos munka (és ezzel természetesen nem az irodalmat szeretném leminősíteni.) Alapvetően az vele a gond, hogy szép színes képekben mesél olyan technológiákról, melyek ma még nyilván nem léteznek – vagy, mert még, vagy mert egyáltalán nem lehetségesek.
Véleményem szerint azzal kellett volna kezdeni a tanulmány elkészítését, hogy osztályozza a SF-t aszerint, hogy mi volt a művek alkotóinak célja: egy ténylegesen lehetséges jövőkép megfestése, vagy pedig egy mesevilág megalkotása. Pl. a StarTrek tipikusan egy mesevilág – egyfajta modern mese. A jövőben játszódik, de ennyi. A film azzal jelképezi a számunkra érthetetlen futurisztikus technológiákat, hogy teljesen értelmetlen szakszó-halandzsával utalnak benne rá. Emiatt viszont teljesen használhatatlanná válik a film egy project számára, aminek a célja éppen a gyakorlatban is hasznosítható technológiák összegyűjtése.
Mellesleg a tanulmány igen szelektív, pl. az nem világos belőle, mi alapján válogattak a regények ill. filmek között (értsd: nem a StarTrek az egyetlen SF sorozat. A Csillagkapu pl. egy elvileg még nem kizárható effektusra épít, ami viszont következik a mai kozmológia alapját képező relativításelméletből – legalábbis matematikailag. Mármint a féregjáratok.)
A továbbiakban nem is a tanulmányról szeretnék beszélni, hanem inkább a benne felvetett lehetőségekről, technológiákról. Ezekről tudni kell, hogy ha a tanulmányban szereplő megépítendő objektumok méretét kiátlagoljuk, akkor kb. megkapjuk a Föld méretét… Valamilyen furcsa vonzalom hajtotta az írókat a monumentális dolgokhoz – űrliftek, hatalmas űrvitorlások, bolygók átalakítása stb.
Nézzük akkor magukat a témákat! Ezek több nagy csoportban gyülekeznek:
Meghajtások
Energiaforrások
Kolonizáció
Komputerek/kommunikáció
Robotika (de ezen belül is inkább a cyborgok)
Űrliftek/űrállomások
Van néhány nagyon fontos dolog, amire nem tér ki, de nyilván mindent nem lehet elvárni.
Akkor most magukról a témákról is érdemes lenne szót ejteni, kicsit függetlenítve magunkat a tanulmánytól. Ehhez viszont meg kellene emlékezni arról, mink van, és mink nincs.
Többé-kevésbé rendelkezésre álló technológiák
Nanotechnológia: Ez még nem létezik. Már, nem abban a formában, ahogyan nekünk szükségünk lenne rá. Nem tudunk még kellően hosszú szén-(nem-is-olyan)-nano csövecskéket növeszteni (legalábbis a legjobb tudomásom szerint), pedig ez rengeteg problémát megoldana. Nem csak az égben, hanem itt, a földön is. (Ezek a csövek kvantummechanikai jelenségek révén gyakorlatilag helyettesíteni tudnák a szupravezetőket, és veszteségmentes távvezetékeket lehetne a segítségükkel létrehozni. Nem is beszélve a hibamentes kommunikációs lehetőségekről, a kvantumszámítógépek első generációjáról, stb.) Ide tartozik még a fullerének előállítása. Jó, az előbb kicsit túloztam, tehát van nanotechnológia, és rengeteg finom alkatrészt tudunk előállítani, de a nanorobotok millióitól még messze vagyunk.
Biotechnológia: A gének áttervezése, az emberi genom manipulálása egy lehetőséget biztosítana az űrkutatás számára. Pl. "űrtűrő" emberek kifejlesztésével meg lehetne kapni a megfelelő űrhajós legénységet. További információkért: Huxley: Szép, új világ. (Mármint a géntervezés hatásait illetően)
"Tértechnológia": Ilyen, vagy ehhez hasonló technológia ma még egyáltalán nincs. A viccet félretéve, én ezalatt a féregjáratokon át történő, a külső szemlélő számára közel végtelen sebességű (fénynél gyorsabb) utazás lehetőségét értem, illetve a téridő tetszőleges manipulákását. Erre belátható időn belül nem lesz lehetőség.
Meghajtások
Ha a célunk a mélyűr meghódítása (no jó, legalábbis a közvetlen csillagszomszédaink környezetét, esetleges bolygórendszerét szeretnénk "birtokba venni"), akkor szükségünk lesz megfelelő meghajtásra. Valamilyen hajtóműre vagy egyéb technológiára, amivel belátható időn belül elérhetjük a célunkat.
Jelenleg (per pillanat), a Földön nem létezik olyan technológia, amellyel eljuttathatnánk egy embert a Holdra, és 40 éven belül a Marsra szeretnénk menni. Erősen el kell gondolkodni, hogyan is lehetne ezt kivitelezni (annélkül, hogy a célig csak egy rakás félőrült, elállatiasodott, netalán halott űrhajós jutna el, vagyis viszonylag gyorsan kell odajutniuk.)
Nos, több elvi lehetőség is kínálkozik. Ezek között némelyik a közeljövőben is megvalósulhat (értsd: 50 éven belül), némelyikre akár évszázadokat is várni kellhet. Nem azért gondolom ezt, mert nem hiszek abban, hogy amennyiben lehetőség lenne rá, nem fejlesztenék ki őket tíz-húsz éven belül (már persze amelyiket egyáltalán lehetséges), hanem azért, mert semmi sem kényszeríti a megfelelő tőkével rendelkező "entitásokat" (országok, cégek stb.), hogy költsenek ilyen kutatásokra (mint ahogyan a tudományos alapkutatásokat, pl. a részecskefizikát és kozmológiát is módjával finanszírozzák.) Ennek semmi olyan mögöttes oka nincs, mint amilyen valami földönkívüli-amerikai-kormány paktum lehetne, egyszerűen a piac nem igényli. Még.
Lássuk tehát magukat a meghajtásokat (kezdve a hagyományossal):
Kémiai rakéta: Ez van ma. Nem a legjobb, de legalább már létezik. Ezt már nincs hova fejleszteni, elég jó hatásfokú hajtóművek vannak. Csak az az elég jó nem elég arra sem, hogy embert juttassunk a Marsra. Emiatt tehát túl kell ezen lépni a hajtóanyaggyártó vegyipari cégek legnagyobb sajnálatára. (Kénytelenek lesznek majd csak és kizárólag a hadseregek számára gyártani.) Csak úgy megjegyzem, hogy ezzel a technológiával a fénysebesség 10%-ának eléréséhez úgy kb. nagyságrendileg 104000 kg égésterméket kellene az űrhajó hajtóművének kibocsátania, ami a világegyetemet alkotó 1080 darab (!) részecskénél picit több. Azért kellene egyébként ilyen sok, mert minél több üzemanyaggal indul egy űrhajó, annál nehezebb kezdetben, viszont minél könnyebb kezdetben, annál kisebb sebességet érhet el.
Űrvitorlások: Ez például egy olyan megoldás, amely elvben megvalósulhat viszonylag értelmes időintervallumon belül. A technológia alapjaiban egyszerű, ugyanazt az elvet követi, mint a vitorláshajók. Veszünk egy hatalmas (mondjuk 5000km2 területű, vagyis 71 km-szer 71 km-es, kb. megyényi) tükrüt, és ennek a közepében helyezzük el a hasznos terhet. Ezt nyilván kint, a világűrben kell megépíteni, kicsit távolabb a Földtől. A hajót a nap fényét alkotó fotonok impulzusa hajtaná, ami ekkora felület esetén jelentős hajtóerőt képviselne.
A technika igen érdekes, vannak előnyei és hátrányai is. Előnye, hogy nem kell üzemanyagot cipelni az úton, vagy legalábbis nem túl sokat és a napfény elég jól fel tudná gyorsítani még ebben a távolságban is. Némileg problémás viszont egy ekkora tükör kifeszítése. Először is nem nagyon van olyan - viszonylag könnyű - anyag, amiből fel lehetne építeni egy olyan tartószerkezetet, ami feszesen tartana egy ilyen vitorlát. Erre persze lehet találni megoldást: meg kell az egészet forgatni a szimmetriatengelye körül (természetesen a tükör síkjában, különben vicces dolgok történhetnek, bár az ilyen humor picit drága volna), úgy kihúzni (pontosabban kiereszteni) a tükröt, amit természetesen szén-nanocsövekből álló kábelek tartanának. A tükör pedig persze egy vékony filmszerű anyag lenne, de belátható, hogy a maga pöttöm méreteivel ez is jelentős tömeget képviselne.
A probléma az, hogy a napfény nem érné az egész felületet teljesen egyenletesen, és a fluktuációi összebillenthetik a tükröt, erre is ki kell találni valamit. Vannak még apróbb gondok, de összességében elvileg kivitelezhető az űrutazás ezen módja.
Impulzushajtómű: Egy egyszerű ágyú, ami hátrafelé lövöldöz. Nyilván mindenki látott már háborús filmet, ha mást nem, hát az Egri csillagokat (ez mondjuk nem SF, bár ha Bornemissza Gergely fejlesztéseit nézzük, akkor annak is beillett volna - ha 1552 előtt írják), melyben az ágyú hátrasiklik lövéskor (szépen odalapítva a mögötte bámészkodókat, ha nem vigyáznak.) Nos ennek elektromágneses változata lenne az impulzusmeghajtás.
Ionmeghajtás: Ez a technológia sem bonyolult elmondva, persze kivitelezni már nem könnyű. Arról van szó, hogy a hajtómű elektromágnesesen gyorsított nagy tömegű részecskéket lökne ki magából, vagyis gyakorlatilag egy impulzushajtómű volna részecske-lövedékekkel. A közel fénysebességű ionok meglehetősen nagy impulzussal rendelkezhetnek, és viszonylag kis üzemanyagtömeg felhasználásával nagy gyorsulást és végül nagy sebességet lehetne elérni. A baj csak az, hogy rengeteg elektromos energia kell, és megfelelő gyorsító. Erre még az energiaforrásoknál visszatérek. A másik lehetőség, hogy valamilyen magreakciós folyamat biztosítja a megfelelő sebességű részecskéket – pl. fúziós reaktor.
Még lehet fejleszteni persze a technológián (kistömegű, még gyorsabb részecskék, lézermeghajtású), de a lényeg ugyanaz. Végül is megfigyelhetjük, hogy a technológiák, melyekről eddig olvashattunk, egyvalamiben hasonlít egymásra. Mindegyik egy egyszerű elvre, az impulzusmegmaradás törvényére épül.
Valójában, amíg ezen az elven működő hajtóműveket használunk, az elérhető sebességek felső határa (ami valójában már maga sem érhető el), elvileg a fénysebesség. Sőt, ha egészen más elven működő meghajtást használunk, akkor is lehet, hogy a fénysebesség fogja jelenteni a felső határt.
A SF nem lenne az, ami, ha nem rugaszkodhatna el kissé a ma ismert vagy lehetségesnek tartott technológiáktól. Nézzünk valami olyat, ami ma (még) csak fikció.
Féregjáratok/teleportáció: Ez a két technika nem ugyanazt jelenti, de a céljuk ugyanaz: hatalmas távolságokat megtenni gyakorlatilag elhanyagolható idő alatt.
A féreglyukak esetleges lehetőségét a relativításelmélet alapján jósolták meg. Egy féreglyukon keresztül utazva a külső megfigyelő számára zérus idő alatt jutnánk el egyik helyről a másikra, vagyis a megfigyelő ugrásként értékelné a mozgásunkat, nem pedig folytonos mozgásként – de csak azért, mert nem lát bele a "tér mélyébe". Az utazó azonban végig folytonos, ráadásul időszerű görbén mozog, vagyis nem történik meg vele az a kényelmetlen eset, ami egy feketelyukba látogató illetővel eshetne meg (már az, hogy egyenletesen szétoszlik egy vastagság nélküli felületen, ti. az eseményhorizonton.) Egy görbe tkp. időszerű, ha nem halad keresztül eseményhorizonton. A helyzet az, féregjáratot előállítani nem is olyan bonyolult - feltéve, ha valakinél van épp mínusz néhány trillió tonna tömegű anyag. Az a mínusz arra utal, hogy negatív tömegű anyag kell. Erre semmi más miatt nincs szükség, csak hogy egy már létező, mikroszkópikus féregjárat szájába tömve kitágítsuk azt. A negatív tulajdonságú anyag sajátossága, hogy épp fordítva görbíti a teret, mint az az anyag, amit mi ismerünk (félreértések elkerülése végett: a negatív tömegű anyag nem az antianyag. Az antianyag tömege pozitív, csak a töltése és a paritása fordított (vagyis tükörképe az anyagnak, térben is és töltésben is)). Első ránézésre arra a következtetésre juthat az ember, hogy egy negatív tömegű alma nem esne Newton fejére, mivel felfele esik, de ez tévedés. A negatív tömegű anyag vonzza a pozitív tömegűt, viszont önmagát taszítja (márhogy a többi negatív tömegű anyagot.) Eszerint egy negatív tömegű alma lefelé esik, viszont enyhén szét akar robbanni. Mivel azonban az elektromágneses kölcsönhatás jóval erősebb a gravitációsnál, nem fog. Csak szeretne. (Összehasonlításképpen egy pozitív tömegű almának az atomjai gravitációsan vonzzák egymást, de ennek ellenére ezt is az elektromos kölcsönhatás tartja egyben. Ha az nem lenne, az alma gázként létezne.)
Nos, negatív energiájú jelenséggel már találkoztak a fizikusok, és mivel tömeg és energia ekvivalens (spec. rel.), nyilvánvaló, negatív tömegű anyag is van. Legalábbis semmi sem zárja ki.
A féregjáratokat gyakran szokták tévesen Einstein-Rosen hídnak nevezni, ez egy egyszerű keverés, jóval több köze van a teleportációhoz, mint a féregjáratokhoz (egy jelenség nyomán, amely Einstein-Podolsky-Rosen-paradoxon néven vált hirhedté.
A teleportáció ezzel szemben olyan "mozgás", ami nem folytonos görbe mentén történik. Sem a külső megfigyelő, sem maga az utazó nem értékeli folytonosnak a mozgást. Egyszerűen "ott lesz" a célban. A féregjáratokkal ellentétben ilyet már láttunk. Ezt a jelenséget nem a relativításelmélet, hanem a kvantummechanika jósolja meg. Az IBM kutatói a kilencvenes évek első felében sikeresen idéztek elő ilyen jelenséget a már említett EPR "paradoxon" felhasználásával. Ez a jelenség kicsit bonyolult ahhoz, hogy most részletezzük, de röviden arról van szó, hogy amennyiben két részecske erősen csatolt állapotban van, akkor legyenek bár a galaxis két végében, az egyik állapotának megváltoztatása azonnal maga után vonja a másikénak megváltozását (ami némi problémát okoz sztem a speciális relativításelmélet értelmében, de ettől most tekintsünk el.) Az EPR paradoxon csak Einstein (és néhány fanatikus kvantummechanika-ellenző) számára volt paradoxon, akik nem bírták elfogadni a világ nagyon valószínűsíthetően indeterminisztikus voltát. Mára a jelenség létezését kísérletileg kimutatták.
Energiaforrások
További probléma a meghajtáson kívül az űrhajó energiaellátása. Erre ugyebár nagy szükség van, és főleg akkor, ha több ezer éves űrutazásokra készülünk. Itt is több lehetőség kínálkozik, de ezek közül még csak az atommaghasadás és a napenergia az, ami elérhető.
Maghasadás: Ez ma létezik. (Mármint energiaforrás, ami ezt használja ki.) A baj csak az, hogy néhány tíz vagy száz évig képes csupán elegendő energiát szolgáltatni.
Napenergia: Elérhető, van, és itt, a Naprendszerben még 4-5 mrd évig működik is. Csak egy csillagközi utazásnál némileg problémás lenne a használata. Az teljesen nyilvánvaló, hogy bármekkora napelemeket is használjon az ember, csak valamilyen csillag közelségében használható.
Magfúzió: Ez jobb volna, de gondolom mindenki tudja, hogy semmivel sem vagyunk közelebb hozzá, mint mikor elkezdték kutatni a békés célú használatát (ugye hidrogénbombában van, de azt kb. olyan lenne használni, mint hideg téli éjszakán kézigránáttól melegedni, szóval nem egészséges.)
A magfúziót többféleképpen is lehet használni. Az egyik módszer az lenne, és ez az egyszerűbb, hogy a rakétában az égéstér helyére egy fúziós reaktort teszünk, ahol valamivel egyszerűbb módon lehet működtetni, mint egy elektromos-energia termelő erőműben.
A másik megoldás a közvetett használat: elektromos energiát termeltetünk vele, majd ionhajtóművet hajtunk meg az energiával.
Antianyag: Ez volna az összes közül a leghatékonyabb, viszont nagyságrendekkel veszélyesebb is, mint pl. a fúzió. Anyag-antianyag ütközéskor a két tömeg teljes egészében energiává alakul, ami gamma-fotonok formájában szétsugárzik. Ez olyan hatalmas mennyiség lehet, hogy néhány kilogramm antianyag elegendő lenne egy nagy űrhajó teljes energiaellátásához akár évezredekre is. Viszont ugyanez a kevés elég lenne ahhoz is, hogy az űrhajó teljesen megsemmisüljön. Totálisan. Egy-két gramm anyag és antianyag annihilációja (kölcsönös megsemmisülése) nagyobb energiafelszabadulással jár, mint egy nagy hidrogénbomba felrobbanása, úgyhogy erős elektromágneses térben kell összetartani az antianyagot, távol a tartály (anyagból készült) falától.
Problémát jelentene viszont az antianyag előállítása. Egyetlen grammjának (az Einstein-féle E=mc2 képlet alapján) olyan sok energiát igényelne, mint az az energia, amit Paksi atomerőmű termelne 3.2 nap alatt, ha mind a négy blokkja működne. Vagyis sok. (Az erőmű ui. 1850MW-os névleges teljesítménnyel termel, viszont csak 35%-os hatásfokkal.) Egyébként ez az energia még nem fedezné az előállításhoz szükséges berendezések energiaellátását, ahhoz még több kellene.
A tanulmány sok érdekes témát tárgyal még, melyekkel itt nem foglalkozunk, de akit érdekelnének, elolvashatja az eredeti dokumentumot a megadott címen. (Eredetileg azt hittem, hogy a .pdf, amit le lehet tölteni, csak kivonata a dokumentumnak, de nem, az maga a tanulmány)
KONKLÚZIÓ: Egy olyan projectnek, mint az ITSF, sorra kellene vennie, és kategorizálnia kellene a SF irodalmat, méghozzá aszerint, hogy az irónak alapvetően mi volt a célja a regénnyel (szórakoztatás, vagy komoly filozófiai gondolatok olvasmányos formába való alakítása, esetleg valami a kettő között.) A műveket kronológiailag is osztályozni kell (mivel nem mindegy, hogy a történéseit a XXI. századba, vagy tízezer év múlvára teszi).
Erre azért van szükség, mert reálisan megvalósítható technológia nagyobb valószínűséggel fordul elő egy olyan regényben, amely a közelebbi jövőben játszódik (mivel pl. nem lehet pontos jóslatokat tenni arra nézve, hogy a ma ismert fizikai törvények milyen érvényességi tartományúak, és a futurisztikus technológiák megvalósításának általában a fizikai törvények fognak határt szabni. Értelemszerűen.)
A nagyon távoli jövőben játszódó történetekkel az a baj, hogy semmit sem tudunk arról, milyen lesz a távoli jövő. Emiatt a SF jóslatai nyilvánvalóan korlátozott érvényűek, és egyre korlátozottabbak, ahogy haladunk előre az időben.
A következő dolog, amit tenni kellene, az az, hogy a „sorbarendezett” irodalmon módszeresen végig kellene menni, és kiírni belőle a használható technológiákat. Az ITSF tanulmány azt hiszem azért nem hordoz túl sok plussz információt, mert ők a technológiák felől indultak el (amelyek eléggé közismertek), és ezekhez kerestek SF művet. Csakhogy ez fából vaskarika, mert épp a fordítottja a cél.
Ezután sorra kellene értékelni a technológiákat aszerint, hogy mennyire megvalósíthatóak, részletesen elemezni kellene őket, és szakemberekkel konzultálva becsléseket kellene tenni arra, hogy mennyi időn belül lesznek megvalósíthatóak. És hogy van-e reális esély a megvalósításukra.
Viszont a témában 2 különbözőféle tanukmány készíthető: Az egyik azt tárgyalja, hogy a közeljövőben milyen technológiák válhatnak valóra. Az ESA-nak valószínűleg éppen egy ilyen tanulmányra volt szüksége (csak még nem sikerült kikódolnom, mihez), és egy, ami az egyáltalán elvileg nem kizárható, de azért viszonylag értelmes, tehát mai ésszel is felfogható technológiákat katalogizálja. Ez lehet érdekesebb pl. egy hosszútávú jövőkutatással foglalkozó ember számára.
Még valami: egy ilyen dokumentumba rengeteg magyarázó ábra is kellene szerintem, ui. fontos lenne vízuálisan is szemléltetni a technológiákat. Legalábbis hasznos.