Nekromanti Fallande stjärnor - Teknologi och backgrund

[Stjärnskott]

Okey,
min tanke är att bakgrunden är enkel. Det började som ett sovjetiskt projekt att befolka nya planeter.

Man började med att skicka iväg prober med kärnvapen-drift (man tar ett eller flera mikro-kärnvapen, bränner av dem ett och ett och rider på vågen). Det tog ett tjugotal år innan man började få tillbaka data men när man väl fick det så var nyheterna strålande. Bland de system man besökt så hittades tre som var intressanta, varvid ett betydligt större projekt startade, nämligen att kolonisera dessa. Under de närmaste hundra åren så byggdes det rymd-skepp, denna gång med ion-drift. Resan tog närmare trehundra år, varvid alla ombord var i kryosömn.

När man väl kom fram så vaknade bara ett fåtal ur besättningen och man dumpade bakterier i atmosfären på de två planeterna med en hög koldioxidhalt. Man gick sedan och la sig igen, och sov i ett hundratal år, under tiden så utvecklades bakterierna och började konvertera koldioxid till en mer syresatt atmosfär. Därefter påbörjades den faktiska koloniseringen.

Hur låter det här? Är det övertygande? Tiden måste jag räkna lite på för att få korrekt. Jag måste också fundera lite på hur koldioxidhaltig atmosfären är (i vissa fall så kan det krävas att Sovjeterna leder in kometer i atmosfären på planeterna för att slita ut överflödig koldioxid).

 

[Sapient]

Allt jag säger nedan sägs under förutsättningen att jag inte följt dina tidigare trådar så noga som jag skulle ha önskat - och kanske behövt för att ge dig ett riktigt gediget svar utifrån spelets inneboende antaganden. Någon ytlig bild tycker jag att jag har, men jag kan ha missat väsentliga förutsättningar för diskussionen (som synen på FTL osv.)

Val av solsystem och avstånd
Du ger förutsättningen att det dröjde 20 år innan man började få användbar info. Givet att resa och informationsöverföring sker under ljushastigheten, så betyder det att man i princip bara kan ha nått ut till de allra närmaste stjärnorna.

(Vi vet ju överföringshastigheten tillbaka, om man använder elektromagnetiska vågor, och resan dit som innefattar att accelerera massa måste vara den längre delen, alltså märkbart kortare avstånd än 10 ljusår, om jag inte missat att du tänker dig överljuskommunikation...)

Problemet är att de stjärnsystemen (Proxima/Alpha Centauri, Barnard's star, möjligen också Wolf 359) som ligger inom den radien är olämpliga för eventuellt liv. (Jag gör en genomgång av alla närliggande stjärnor ut till den första lämpliga kandidaten nedan, just nu bara fokus på avståndet.) Vi måste ut till lite drygt 10 ljusår för att hitta vår första lovande kandidat.

(Alternativet är så klart att strunta i den trista verkligheten och köra på de solar som står till buds närmare. Det har ju andra fördelar att ha en "tajt" spelvärld utan en massa tomma system överallt.)

10 ljusår betyder att bara signalens återresa tar så lång tid. Hur snabbt går det då med resandet?

Fortskaffningsmedlen
Nästa problematiska punkt är därför framdrivningssättet. Du föreslår drift genom kärnexplosioner. En stark reservation där - du skriver "rider på vågen". Men det gör man ju just inte, eftersom vi talar om vakuum här. Det finns inget som bildar någon våg.

Det är i så fall den primära energin från själva explosionen som verkar direkt på raketen - de partiklar som slungas ut som studsas mot en sköld eller liknande.

Problemet är att det är väldigt ineffektivt. Du får bara ut någon knuff av den lilla del av primärexplosionen som riktas mot raketens baksida, och du måste skärma av alla känsliga delar (även elektronik) med en tung sköld (=onödig massa...)

Snarare är det fråga om en kontrollerad kärnexplosion, där man ungefär som med en laser fokuserar all den utgående energin i en riktning (ut från raketen, enligt reaktionsprincipen). Inneslutningen är delvis metall men mest med elektromagnetiska fält.

Men nackdelen är att man ändå inte får ut så mycket kraft av detta. Det är rätt bränsleekonomiskt i och med att fissila ämnen tar mycket mindre plats och väger mindre än kemiska raketer, men det ger ändå inte en bräknad maxfart på mer än max 10 procent av ljushastigheten.

Om vi struntar i accelerationstiden, betyder det att på tio år har du ändå inte kommit mer än ett ljusår! Man kan kanske utan större problem tänka sig att fördubbla den praktiska hastigheten utan att göra våld på fysiken alltför mycket - men det är fortfarande inte i närheten av vad du behöver. (50 år till närmaste lämpliga kandidat...)

Nej, byt framdrivningssystem. Lämna denna drift till de långsammare kolonisationssskeppen och använd jon-driften för utforskningen.

Ett jon-skepp kan drivas med en fussionsreaktor (det är i princip det enda rimliga för långtidsdrift) och om det är obemannat kan man strippa så mycket avskärmning som det bara går för att minska annan vikt.

Jon-skepp accelererar långsamt men stadigt och kan, teoretiskt, nå betydligt högre snitthastigheter än de flesta andra raketer - tack vare att accelerationen pågår konstant. Eller ja...

Det problematiska är var man får råmaterialet till den joniserade gasen från. Ska man ta det med sig, ökar vikten enormt. Men utan det är det överhängande risk att man får slut på bränsle under resan. Utan drivmedel så uteblir ju den där konstanta accelerationen...

Man kan dock tänka sig att delvis lösa det genom att ha en flerstegsmodell. Man dumpar stegen vartefter man tömmer tankarna, och eftersom skeppen i sig är obemannade, kan man använda delvis andra metoder för inbromsning i andra änden av resan. Dvs. gravitationsbromsar (tajta banor runt solen och eventuella planeter, som leder till inbromsningar som människor skulle ha svårt att härda ut.)

Det skulle kunna funka. Inte för att jag orkat räkna på det, men om nyttolasten består i en hård bantad, högeffektiviserad och framför allt relativt okänslig robotenhet, är det iaf. ett mycket troligare scenario.

(BTW. Här är ett rätt användbart verktyg för att testa olika uträkningar.)

Men räkna ändå med 20 års resa ut, tio för signalen att nå hem (från Epsilon Eridani och Tau Ceti, 20 för Gliese 581).

Terraformningen
Ja, det låter plausibelt. Att skräddarsy extremophila bakterier för att "göra jobbet" är den enda rimliga modellen att klara av terraformning. Och om planeten har en atmosfär och vatten, så bör det bli första steget.

(Annars är så klart första steget att se till att de grundförutsättningarna nås, genom att dirigera om kometer av is att bombardera planeten. Och det kräver i så fall en massa aktivt jobb och energi...)

Men det kräver en hel del jobb! De organiska råvarorna måste förmodligen samlas in genom att samla ihop kometer med is och organiska material som råvara och sen odla de medförda bakterierna - givet att man inte kan skräddarsy dem med nån slags DNA-assemblering.

Hur lång tid det tar? Ja, när de första syrealstrande bakterierna uppkom på jorden tog det dem ungefär två miljarder år att höja syrehalten i atmosfären, beroende på att det fanns så pass mycket fritt järn som första oxiderades och "åt upp" fritt syre. Så lång tid fungerar ju inte för spelets ram.

Utan denna effekt skulle det gå att uppnå dagens syrenivå på betydligt kortare tid. Det finns beräkningar som visar att om man kunde åstadkomma samma mängd fotosyntes som på jorden idag, skulle man uppnå det på 2000 år. Den totala biomassan på jorden beräknas (enligt Wikipedia iaf...) till 560 miljarder ton bundet kol. (Kol svarar för ungefär halva vikten, torrt - sen tillkommer ju de 70 procent vatten som levande varelser också består av...) Så totalt sett 3-4000 miljarder ton biomassa.

Men om man antar att denna mängd kunde produceras och tillföras jorden varje år, istället för att bara tillföra så mycket biomassa som försvinner ur systemet så skulle man bara där komma ned från 2000 till 400 år. (Om det skulle funka? Men då närmar vi oss iaf. en mer rimlig tidshorisont om vi antar att de hade kryoteknik...)

Inledningsvis består all denna biomassa enbart av cyanobakterier, vartefter växlar man man till flercelliga organismer, lavar och andra primitiva växter, svampar osv.

Men då återstår egentligen problemet hur man förhindrar att syret binds, i form av järnoxider eller i andra stabila kemiska föreningar. (Mängden fritt svavel och nickel spelar också stor roll.)

Jag skulle inte tro att man kan komma under 1-2000 år med någon metod jag kan komma på. (Och det är ett problem jag har funderat en del över, av samma skäl som du... ) Men det är väl kanske acceptabelt, givet förutsättningarna du gav?

Och då tror jag man fortfarande sliter med femårsplaner över syreproduktion och har en ganska fluktuerande halt av syre i atmosfären. (Varje höst går den ned 1-2 procentenheter, när förruttnelsen av döda växter tar fart. Dagliga syreprognoser är stående inslag på nyheterna...)

De närmaste stjärnornas olämplighet:

A+B Centauri kretsar så nära varandra att avståndet när det är som kortast är som mellan solen och Saturnus. Det i sig hade kanske kunnat funka, eftersom Alpha centauri är relativt lik vår sol, ca. 110 procent av solens massa, och Beta ca. 90 procent och hyfsat stabila så strålningen av "extrastjärnan" kan hanteras. Men med det avståndet är det nästan säkert att alla eventuella planeter för länge sedan slungats iväg av gravitationen.

Proxima centauri är på behörigt avstånd från dessa bägge stjärnor, men är å andra sidan en röd dvärgstjärna - men den är lika olämplig som de tre närmast följande kandidaterna...

Barnard's stjärna är så ljussvag att den mitt på dagen inte skulle te sig ljusare än en riktigt stark strålkastare mitt i natten om man befann sig på samma medelavstånd som jorden från solen (ca. 100 ggr fullmånen). Planeten kan kretsa närmare så klart, men då är ett aber att Barnard's star har haft minst ett (observerat) våldsamt utbrott (solar flare) som då mer än fördubblade dess yttemperatur - som varmast blev den varmare än vår sol, vilket inte är nice så nära inpå...

Wolf 359 är i stort sett samma sak, dess yttemperatur är i vanliga fall så lågt (under 3000 K) att det finns stabila kemiska föreningar som kan överleva i krononan, men med jämna mellanrum får den också utbrott. Dessutom med en stor del av strålningen i farliga våglängder (gammastrålning) som gör liv i stort sett otänkbart.

Därnest kommer Lalande 21185 som också är en röd dvärgstjärna, med utbrott som är aktiva i röntgenspektrat.

Sirius Alpha och Beta. Sirius A är en vit jätte (den ljusaste stjärnan på natthimlen!) som dessutom har en föjeslagare (Beta) som är en vit dvärgstjärna. Här är avståndet som kortast mellan de två stjärnorna till och med mindre än i Centauri. Dessutom började B som den större och ljusare av dem, för så pass kort tid sedan (astronomiskt sett) att det är stört omöjligt att tänka sig att förhållandena någon medgett stabilt liv.

Luyten 726-8. Dubbelstjärna, som närmast rekordkorta 2,1 AU. Arketypen för flare-stjärnor.

Ross 154. Mycket ljussvag röd dvärgstjärna, utbrott med korta perioder (två dagar) och mkt aktiv i röntgenbandet.

Ross 248. Mycket ljussvag röd dvärgstjärna. Får också utbrott, men betydligt mer marginella och hanterbara än någon av de tidigare. Här kan man åtminstone tänka sig en fast koloni, men det är svårt att tänka sig att man kan terraforma en planet. (Livet skulle nog te sig tämligen skumt när det mesta av energin från ljuset kommer i den infraröda delen utanför det synliga spektrat. Skulle fotosyntes kunna fungera?)

Så kommer vi äntligen till vår första lovande kandidat: Epsilon Eridani. Skiljer sig inte alltför mycket från solen (80 procent av massan, ca. 75 procent radie, ung samma temperatur) utom att den är betydligt yngre. Förmodligen för ung för att liv ska kunna ha uppstått spontant. Har minst en ganska säkert indikerad planet. (Dock en jätte på ca. 1,5 ggr Jupiters massa.)

Nackdelen är att det som sagt är en ung stjärna som är betydligt mer aktiv. Den har starkare röntgenstrålning än solen och en mycket aktiv solvind. Men eftersom den är ljusare kan en planet ha sin omloppsbana betydligt längre ut, vara större och är nästan säkert också den mer aktiv magnetiskt (= starkare skydd mot solvinden). Men att fixa ett rejält ozonlager blir en viktig punkt i terraformningen...

(Andra kandidater längre ut är t.ex. Tau Ceti, ca 12 ljusår och Gliese 581, ca. 20 ljusår. De inbördes avstånden har jag inte räknat ut, kan återkomma till det om det behövs...)

 

[Stjärnskott]

Till att börja med Sapient, ett väldigt imponerande inlägg. Jag ska göra mitt yttersta för att besvara det.

Allt jag säger nedan sägs under förutsättningen att jag inte följt dina tidigare trådar så noga som jag skulle ha önskat - och kanske behövt för att ge dig ett riktigt gediget svar utifrån spelets inneboende antaganden. Någon ytlig bild tycker jag att jag har, men jag kan ha missat väsentliga förutsättningar för diskussionen (som synen på FTL osv.)

Vad jag har sätt så har du inte missat något. Min tanke för tillfället är att det inte finns någon FTL.

Val av solsystem och avstånd
Du ger förutsättningen att det dröjde 20 år innan man började få användbar info. Givet att resa och informationsöverföring sker under ljushastigheten, så betyder det att man i princip bara kan ha nått ut till de allra närmaste stjärnorna.

Jo, matematiken runt tiden är som nämnt inte helt sund. Jag tänkte mig att proberna reste med en hastighet av 30% av ljusests hastighet, så de skulle som mest komma fem ljusår ut. Min tanke var att en av dessa system hade ett solsystem med ett flertal planeter, två av dessa kommer att vara 80% till 120% av jordens storlek och ha ytterst koldioxid-rik atmosfär.

Problemet är att de stjärnsystemen (Proxima/Alpha Centauri, Barnard's star, möjligen också Wolf 359) som ligger inom den radien är olämpliga för eventuellt liv. (Jag gör en genomgång av alla närliggande stjärnor ut till den första lämpliga kandidaten nedan, just nu bara fokus på avståndet.) Vi måste ut till lite drygt 10 ljusår för att hitta vår första lovande kandidat.

Hmm, tja, visserligen så skulle det inte vara något större problem, man skulle ju kunna skicka ut koloniserings-skepp efter proberna snarare än att invänta deras svar, alternativt ta upp längden de är ute till en 50-60 år.

(Alternativet är så klart att strunta i den trista verkligheten och köra på de solar som står till buds närmare. Det har ju andra fördelar att ha en "tajt" spelvärld utan en massa tomma system överallt.)

Jo, min plan är att "spelvärlden" kommer att vara just ett solsystem där inter-planetära resor sker med hjälp av termal nucelär drift, där man har ett par ordentliga rymdhissar som det primära sättet att ta sig upp och ner från planetytor. Vad tror du om den lösningen?

Nej, byt framdrivningssystem. Lämna denna drift till de långsammare kolonisationssskeppen och använd jon-driften för utforskningen.

Done and done.

(BTW. Här är ett rätt användbart verktyg för att testa olika uträkningar.)

Nice, det är riktigt nice faktiskt.

Terraformningen
Ja, det låter plausibelt. Att skräddarsy extremophila bakterier för att "göra jobbet" är den enda rimliga modellen att klara av terraformning. Och om planeten har en atmosfär och vatten, så bör det bli första steget.

Jo, min plan är mest att datorn på rymdskeppet man har periodiskt dumpar bakterier som är bättre och bättre lämpade för terraformeringsarbetet (första batchen börjar konvertera koldioxid till syre, nästa batch börjar släppa ut vattenånga i atmosfären osv. osv.)

(Annars är så klart första steget att se till att de grundförutsättningarna nås, genom att dirigera om kometer av is att bombardera planeten. Och det kräver i så fall en massa aktivt jobb och energi...)

Låt oss anta att de finns, dvs grundförutsättningarna i form av en koldioxidatmosfär och två ordentliga om än väldigt kalla poler med vatten, alternativt orbitaler som är hyfsat enkla att skjuta ner i atmosfären på planeten.

Men det kräver en hel del jobb! De organiska råvarorna måste förmodligen samlas in genom att samla ihop kometer med is och organiska material som råvara och sen odla de medförda bakterierna - givet att man inte kan skräddarsy dem med nån slags DNA-assemblering.

Man skulle ju tänka sig att man har med sig rätt stora lager av råvarorna och sedan tillverkar under färd alternativt när man kommer fram annars? Eller det kanske är otympligt...

Jag skulle inte tro att man kan komma under 1-2000 år med någon metod jag kan komma på. (Och det är ett problem jag har funderat en del över, av samma skäl som du... ) Men det är väl kanske acceptabelt, givet förutsättningarna du gav?

Ja det är verkligen inte något problem, på sätt och viss så är det faktiskt bara bra, för då kommer moderkolonin att ha hunnit gå under riktigt ordentligt, vilket är en tanke. Att den första batchen om 100.000 kolonister sover i 2000 år är inget problem för mig.

Och då tror jag man fortfarande sliter med femårsplaner över syreproduktion och har en ganska fluktuerande halt av syre i atmosfären. (Varje höst går den ned 1-2 procentenheter, när förruttnelsen av döda växter tar fart. Dagliga syreprognoser är stående inslag på nyheterna...)

Det låter rätt tufft! Befolkningen tänkte jag ökar med ungefär 5 procent per år, så efter 150 år så är de ungefär 700 miljoner (där en riktigt stor del är kloner). Hur låter det? to much?

 

[Sapient]

Resor inom ett system är mycket enklare. Och särskilt med rymdhissar, åtminstone för de större planeterna där gravitationen är en stor faktor som kostar rejält med bränsle.

Rymdhissar gör också att ekonomin blir mycket enklare. Det finns förutsättningar för handel som är rimliga inom ramen för vad vi känner igen. Dvs. det kostar sannolikt fortfarande för mycket att transportera "enkla varor" i bulk mellan planeter, som ett standardinslag i handeln, men det kan fylla en roll när det gäller ämnen som är värdefulla vid en begränsad volym (sällsynta legeringar eller liknande), avancerad elektronik som inte kan tillverkas överallt osv.

Är det saker man kan vänta på, som inte behöver skeppas för att möta en deadline, kan man hantera det med massejektorer - railguns från en plattform i omloppsbana. På så vis kan man få ned kostnaden för att t.ex. transportera livsmedel (fruset) till en koloni. Det är inte tidskritiskt, i den meningen att det bara behöver komma fram ett regelbundet flöde. Fortfarande för dyrt för egenhändig konsumtion, men med en subventionerande makt som stöder kolonisationen är det rimligt utan skenande kostader.

(Billigt att odla på en planet med förutsättningar, hissas till omloppsbana, avfyras med minimal energiåtgång i lämplig bana...)

Får man bara en eller två lämpliga planeter terraformade, så...

Det gränssättande för befolkningstillväxten kommer att vara tillgången på energi. Av den totala mängden energi, måste en viss procent användas till matproduktion. Jordbruk kommer å andra sidan att vara en starkt bidragande kraft i terraformningen, mot slutet av processen. (En faktor som bidrar till att stabilisera atmosfären.)

Andra faktorer som måste tillfredsställas är bostäder, medicin osv.

Så länge tillväxten inte hindras av andra faktorer, kan det vara ganska hög. Vi får ju anta att sammansättningen av en grundarpopulation är avgjord utifrån att så snabbt som möjligt öka befolkningstillväxten - alla är utsedda, medicinskt kontrollerade, har bildat stabila par (eller vad kulturen nu föredrar för konstellationer...) osv. innan de skickas iväg. Och att de är i åldern 25-30, för att ha hunnit med utbildning men samtidigt inte "förbrukat" för mycket fertil tid...

I så fall kan man mycket väl tänka sig att det fötts 50 000 barn inom fem år från nedslag av den första gruppen på 100 000. Och sannolikt 200 000 inom tio. Men sen är frågan hur många barn som man siktar på med den här gruppen, i medeltal? 2, 3 eller fler?

Vi får nog ändå tänka oss att medeltalet inte är så mycket högre än så, också därför att gruppen säkert innehåller en del individer som inte är inriktade på att bilda familj för barnafödande, utan är upptagna med annat. Ett hyggligt medel kanske är 2,6 barn? Ett högt medel för en hyfsat utvecklad kultur...

Vi kan också tänka oss att grupp två anländer efter tre år, grupp tre, tre år senare. (Att sprida ut dem ger tid för utbyggnad, samt lite säkerhet ifall något skulle gå snett och oförutsedda förluster inträffa.)

Det betyder iaf. vi relativt snart, inom 15 - 20 år från kolonisationens början, redan börjar få en rätt jämn befolkningskurva. Vid 20 år, har vi fått 500 000 kolonisatörer, som fött ungefär 770 000 barn. Vid det laget har den första omgången passerat ur fertil ålder, medan deras barn börjar uppnå det - samtidigt som de senare omgångarna fortfarande är mitt i sitt barnafödande.

Därifrån och framåt får vi en löpande tillväxt. Det föds ungefär 65 000 barn om året. Och ja, det motsvarar en takt om 5 procent. Men brutto. Vi får också börja räkna med att folk dör... Över decennierna som följer, avtar nog den takten till ca. 2 procent.

Detta kan iofs. kompenseras genom tillskott av fler kolonisatörer, än de 500 000 som vi har hittills. (Motsvarande fem skepp.)

Och klonerna är också svåra att sätta siffror på, eftersom det inte finns någon existerande statistik för sånt. I vilken ålder "föds" de t.ex?

Men däremellan kan du få precis hur stor befolkning du vill. Med en rak tillväxt på 5 procent, hamnar du efter 150 år på ca. 2 miljarder och med två procent på 25 miljoner... 700 miljoner är alltså inom det rimliga spannet (om vi inkluderar kloner iaf.) och dessutom hyfsat konservativt räknat ändå.

 

[mvessla]

Vilken intressant tråd - läser och frossar i mig alltsammans! Lite som att läsa Ben Bova's Grand Tour! Speciellt böckerna Jupiter, Mercury, Saturn och Venus, vilka även skulle kunna vara bra inspiration för projektet, men de kanske redan är skåpmat för dig/er.

Anyway! Tack för intressant läsning! Bevakar härmed denna tråd.



// Mvessla