Vil mennesker noensinne bygge stjerneskip?

"Vil vi noen gang leve blant stjernene?"

Dette er Rachel Armstrongs store spørsmål - og en hun er fast bestemt på å svare på. En professor i eksperimentell arkitektur ved Newcastle University i Storbritannia har Armstrong tenkt på null-g-konstruksjon for hele sin karriere, og spesielt siden han ble med i Icarus Interstellar, et internasjonalt prosjekt utviklet for å fremme og lette interstellarflyging i det 21. århundre. "Det har å gjøre med å gå utover våre grenser og være mer enn det vi er akkurat nå," sier hun. "Stjerneskipspørsmålet handler egentlig om menneskehetens natur. Og det er annerledes enn å spørre om vi kan bygge et stjerneskip."

Kan eller kan ikke endres, men det ville eller ikke ville være et produkt av menneskeheten selv - vår begrunnelse, våre prioriteringer. Konteksten til stjerneskipspørsmålet er befolkningsvekst, miljøforringelse, vitenskapelig forskning og impulsen til å utforske. Sammenlignet med alt det, er det enkelt å definere emnet for henvendelse: Et stjerneskip, ifølge Armstrong, er et fartøy som kan brukes til å transportere organisk liv til verdener utenfor vårt solsystem. Det er to hovedkarakteristikker som skiller et stjerneskip fra andre typer romfartøy: Evnen til å opprettholde livet om bord i lengre tid og evnen til å overføre det livet til andre måner og planeter.

Livet i rommet er en ting vi kan gjøre. Det er det ISS tilbyr. Hva ISS ikke kan gjøre er å bevege seg over galaktiske avstander. Fremdrift er når det gjelder stjerneskip, gni. Forskere anslår at for å komme til et annet stjernesystem innen 100 år, ville et romfartøy måtte reise rundt 10 prosent lysets hastighet. Uten en kjedestasjon er det vanskelig.

Av alle dagens eller foreslåtte teknologier mener Armstrong at solsegler er mest realistiske. Et solsegl bruker i utgangspunktet strålingstrykket fra stjernene som drivkraft. Strålingstrykket i dette tilfellet ville presse mot store, ultra tynne speil festet til romskipet som et seil, og bevege det fremover med svært høye hastigheter. Dette er en (forholdsvis) rimelig type fremdrift. Faktisk er det så billig at det er grunnlaget for det planetariske samfunnets statsfinansierte LightSail-prosjekt, som holdt en prøveflytur i juni 2015. Det er ikke nødvendig å bære og lagre noen form for drivmiddel om bord.

"Vi kan faktisk begynne å bygge det," sier Armstrong.

Men det er ulemper. Hvis uventede biter av romstøv og rusk rammer seilens tynne materiale, kan hele grepet bli skadet i løpet av sekunder. Armstrong sier at en robotic probe-skanning for en slik romskranke kan bidra til å gi litt tidlig varsel, men seilet vil fortsatt måtte utføre unnvikende manøvrer. Hvis det ikke finnes noen reservekoplingssystemer om bord, ville astronautene være helt nådige med strålingstrykk og solvind, som er mindre enn forutsigbare.

Det finnes andre, mer radikale fremdriftsteknologier som sannsynligvis ville gi større mening for større typer stjerneskip. Kjernekraft gir mest mening. Vi kan allerede gjøre atomfisjon (det er hvordan vi driver atomkraftreaktorer her på jorden), men atomfusjon ville være mye mer effektivt. Mange andre typer konseptuelle teknologier bygger på fusjonsteknologi, som å bruke lasere og elektronstråler for å drive et skip fremover. Dessverre synes vi ikke å være nærmere å gjøre fusjon til en realitet enn vi var et tiår siden.

Det andre store hinderet for stjerneskipsdesign er brukbarhet. Det er en ting å sende folk inn i rommet og et annet for å holde dem i live. Armstrong hevder at sistnevnte kan gjøres, men bare med jord.

"Hvis vi skal overleve, trenger vi jord," sier hun. "Det er her organisk materiale er."

Jord er nødvendig for plantevekst, som er nødvendig for å produsere oksygen, frukt og grønnsaker. Ulike typer planter kan også gi mange forskjellige organiske materialer som er nyttige i en rekke forhold. Dessverre er denne forskningen vanskelig å forfølge. Den internasjonale verdensrommetraktaten fra 1967 begrenser eksperimenter på mikroorganismer i ekstremt miljø. Forutsatt at traktaten ble endret, ville forskere måtte finne ut en måte å bruke dynamiske kjemiske prosesser til å terraform svært lokaliserte soner. Dette ville kreve "super jord".

"Vi kan designe komplekse livstidsstoffer som går utover ideen om vann og luft blandet i visse forhold," sier Armstrong. "Hvis vi strategisk introduserte forskjellige typer organismer og kanskje til og med teknologiske stoffer, kan det hende at jorda kan gjøre forferdelig mye mer enn de naturlig gjør."

Syntetisk biologi kan til og med hjelpe oss med bioengineerplanter som kan spille en kritisk rolle i et stjerneskipsmiljø. Disse plantene kan bli laget for å produsere oksygen i større mengder, lever av mindre ressurser, filtrere akvatiske systemer for å resirkulere drikkevann, produsere frukt og grønnsaker til raskere priser, etc.

Men et bærekraftig habitat betyr ikke bare å gi ressursene for å hjelpe til med å vokse livet. Armstrong har brukt mye tid på å utforske "levende teknologier" - der metabolske materialer virker som "et kjemisk grensesnitt eller språk gjennom hvilke kunstige strukturer som arkitektur, kan koble til naturlige systemer." Disse materialene har i utgangspunktet metabolske egenskaper som tillater dem å forvandle seg til forskjellige stater gjennom energiprosesser. Armstrong er mest interessert i å forstå hvordan metabolske materialer kan delta i etableringen av et økologisk landskap sammen med mer konvensjonelle strukturelle materialer.

Et eksempel er "protocell olje dråper" som kan bevege seg rundt et miljø og gjennomgå komplekse oppføringer basert på endrede forhold. Dette kan bety å bli mer og mindre lysfølsomme; svare på vibrasjoner og vibrering; endre forandringsluftblandinger ved å kaste ut ulike typer avfallsprodukter; eller til og med selvreparasjon etter å ha blitt skadet. Den siste evnen kan være spesielt nyttig for å lage et lag med romfartøyskropp som bidrar til å minimere skade påført av andre usette gjenstander som sår rundt i rommet, som små steiner eller isbiter.

Disse hindringene gjør det usannsynlig at vi vil møte Armstrongs selvpålagte 2100 stjerneskipfrist. Selv om de teknologiske begrensningene ikke var et problem, ville økonomiske og politiske krefter utvilsomt redusere prosessen. Likevel er Armstrong håpløs at med økt interesse for å gå tilbake til månen og få mennesker til Mars, kan vi snart etablere en forskningsstasjon dedikert utelukkende til å vurdere hvordan man bygger et stjerneskip.

"Vi er ganske seriøse om å skape en interplanetarisk sivilisasjon," sier Armstrong.

"Selv om det høres ut som science fiction, inviterer tanker om stjerneskytter oss til å tenke strategisk om hvordan vi skal gjøre ting på lang sikt, i generasjoner framover. Vi vet ikke hva som skal skje neste, men vi må gå inn i det ukjente."