En 1948-49, el matemático, físico, informático e ingeniero John von Neumann presentó al mundo la idea de los “ensambladores universales”, un tipo de robot autorreplicante.las ideas de von Neumann y notas posteriores “teoría de los autómatas de autorrenovación”, publicado en 1966 (después de su muerte).Con el tiempo, esta teoría tendrá las siguientes implicaciones:búsqueda de inteligencia extraterrestre(SETI), dicen los teóricos, la inteligencia avanzada ya debe haber desplegado tal sonda.
Las razones para tomar la ruta de la sonda autorreplicante y los desafíos técnicos se investigaron en un artículo reciente de la siguiente manera.Gregorio L. Matrough, profesor adjuntoInstituto de Tecnología de la Ciudad de Nueva York(NYCCT).Además de explorar por qué las especies avanzadas eligen explorar galaxias usando la sonda von Neumann (que algún día puede incluirnos a nosotros), también explora posibles métodos para viajes interestelares, estrategias de exploración y lugares donde se pueden encontrar estas sondas exploradas.
su tesis”Sonda von Neumann: tiempo de propulsión racional del movimiento interestelar”, fue publicado recientemente.Revista internacional de biología espacial, Publicaciones de la Universidad de Cambridge.Matloff se convertirá en profesor adjunto y emérito de física en NYCCT, así como enSociedad Interplanetaria Británica(BIS), miembroAcademia Espacial Internacional(IAA) como consultor.Centro de vuelo espacial Marshall de la NASA.
Su trabajo pionero en tecnología de navegación solar fue utilizado por la NASA para desarrollar conceptos para sondas y desviaciones interestelares.Objetos potencialmente peligrosos(PHO) – es decir, asteroides.Sus escritos ayudaron a establecer la investigación de la propulsión interestelar como una subdivisión de la física aplicada en el mundo académico.También es escritor científico del MIT, el Dr. Eugene Mallove, renombrado físico, autor e ingeniero de la NASA Les Johnson, investigador italiano Dr. Ha sido coautor del libro con otros notables como Giovanni Vulpetti.
En abril de 2016, Matloff fue nombrado asesor de Yuri Milner.tiro estrella innovadorEl profesor Abraham Loeb (Centro Smithsonian de Astrofísica de Harvard) y el Dr. con compañeros astrofísicos como Philip Lubingrupo de cosmología experimentalen UC Santa BárbaraEn enero de 2017, publicó la Conferencia Frontiers sobre viajes interestelares.Museo Americano de Historia NaturalTambién es asociado de Hayden en Manhattan.
¿Nadie?
SETI yParadoja de Fermi.Durante décadas, los físicos teóricos y los investigadores han utilizado la posible existencia de la sonda von Neumann para limitar la búsqueda de inteligencia más allá de la Tierra.Como Matloff le dijo a Universe Today a través de Zoom, el camino que nos trajo aquí es largo, sinuoso y más allá de una sola persona.
Como explicó, la conexión entre las ideas de Von Neumann para los “ensambladores universales” y la exploración espacial apareció en algún momento de la década de 1970.Esto se debió principalmente a estudios interestelares como:Proyecto Dédalo, un concepto de cohete de fusión desarrollado por la Sociedad Interplanetaria Británica (BIS) entre 1973 y 1977. La idea de la sonda von Neumann ha sido revivida y aplicada en medio de debates sobre si estas misiones serán tripuladas o robóticas.
En un instante, apareció una vieja sierra SETI. ¡Aquí, la capacidad de la humanidad para generar ideas se toma como una posible indicación de que las especies más antiguas y avanzadas pueden haberlo hecho ya!Como Michael Hart y Frank Tipler señalaron en sus respectivos estudios, el hecho de que no podamos ver evidencia de sondas interestelares extraterrestres es la evidencia más fuerte de que la humanidad está sola en el espacio.esta es la base deSuposición de Hart-Tiffler, es la primera solución propuesta conocida a la paradoja de Fermi.
Según Tipler, si ETI existiera, habrían desarrollado capacidades de viaje interestelar y explorado la Vía Láctea dentro de unos 300 millones de años.
“Lo que necesitamos es un constructor universal autorreplicante. Es una máquina que puede construir cualquier dispositivo, dados los materiales de construcción y un programa de construcción… En particular, es capaz de autorreplicarse.Von Neumann ha demostrado que tal máquina es teóricamente posible… Una vez que se haga una copia de la sonda espacial, se lanzará desde la estrella más cercana a la estrella objetivo.Cuando esta sonda alcanza estas estrellas, el proceso se repite hasta cubrir todas las estrellas de la galaxia”.
El reconocido astrónomo y comunicador científico Carl Sagan dijo años después “Un enfoque solipsista de la inteligencia extraterrestre.”En este famoso artículo (también conocido como “La respuesta de Sagan”), él y el coautor William Newman declararon que las sondas y otras maravillas tecnológicas claramente no existen, pero no son concluyentes.Como resumieron poéticamente, “La ausencia de evidencia no es la evidencia de la ausencia”.
Matloff también hizo de la conjetura de Hart-Tipler una asignación en su tesis debido a su naturaleza simple y presuntuosa.Explicó a Universe Today por correo electrónico:
“El sistema solar es enorme, en su mayoría inexplorado, y las sondas pueden ser muy pequeñas.Las sondas pueden estar en cualquier lugar, ya sean cráteres en la luna o períodos de incubación en los cinturones de asteroides y cinturones de Kuiper.Hay 100 millones de objetos solo en el cinturón de Kuiper, y solo observamos dos, uno de los cuales tenía una forma muy anómala”.
El objeto al que se refiere es MU69 (también conocido como Arrokoth), un “binario de contacto” que New Horizons estudió durante su vuelo histórico el 1 de enero.castillo, 2019. Como se puede ver en la imagen adquirida, el objeto tenía forma de “panqueque” (redondeado y aplanado) y parecían dos cuerpos helados conectados por un “cuello”.Debido a esta extraña apariencia, el investigador principal de New Horizons, Alan Stern, apodó al objeto “Muñeco de nieve”.
En resumen, la humanidad apenas ha arañado la superficie en lo que respecta a la exploración espacial, incluidos los patios traseros.Hasta donde sabemos, nuestro sistema solar puede estar al acecho de numerosas sondas observándonos activamente.¡La única forma de responder preguntas relacionadas con la sonda de von Neumann (y la paradoja de Fermi) es revisar su método de búsqueda y seguir buscando!
método de propulsión
Como se discutió enArtículo anterior, ¡viajar por el espacio interestelar requiere muchísimo tiempo!Utilizando la tecnología existente, se necesitarían entre 19 000 y 81 000 años para llegar al sistema estelar más cercano (Alpha Centauri).Estos incluyen propulsores químicos, propulsores de efecto Hall (motores de iones), ayudas de gravedad y velas solares.Por lo tanto, se deben considerar métodos de propulsión más avanzados cuando se trata de viajes interestelares.
Muchos conceptos están siendo investigados actualmente por investigadores aquí en la Tierra.Éstos incluyen:Propulsión nuclear-térmica y nuclear-eléctrica(NTP/NEP), propulsión por fusión,velas fotónicas y eléctricas, aniquilación de materia/antimateria, e incluso algunos conceptos verdaderamente exóticos (p.Muelle de Alcuvier).Basados en la idea de que los humanos han llegado recientemente al espacio, los investigadores de SETI plantean la hipótesis de que civilizaciones más avanzadas pueden haber estudiado ya estos conceptos.
En primer lugar, Matloff considera el soporte de gravedad sin energía, en el que las naves espaciales utilizan la gravedad de planetas masivos para alcanzar velocidades más altas.Hasta la fecha, se han lanzado cinco sondas espaciales desde la Tierra utilizando maniobras asistidas por la gravedad para ganar velocidad de escape del sistema solar.Éstos incluyen:Pionero 10/11,viajero 1/2, YNuevos horizontesmisión.La primera de estas misiones (Voyager 1) llegará al sistema Alpha Centauri en unos 70.000 años al ritmo actual.
Asistencia de gravedad motorizada (“maniobra abierta“Consiste en una nave espacial que realiza maniobras motorizadas en lo profundo de los pozos gravitatorios de un planeta gigante.Según Matloff, estas maniobras permiten que la nave espacial alcance el doble de la velocidad de la misión Voyager 1 (41 km/s, 25,5 mi/s) y viaje a Centauri Alpha en unos 30.570 años.
Ajustado a los conceptos de fisión y fusión (usando la investigación de la NASA como plantilla), Matloff concluye que una nave espacial nuclear-eléctrica podría atravesar una luz en 1500, mientras que una nave espacial de fusión podría hacer lo mismo en 3000. Yo la construí.Eso cuenta como un tiempo de tránsito de ida de 6.550 y 13.100 años, respectivamente, a Alpha Centauri.
En función de varios factores, como el material de la vela y si la sonda se ha vuelto “nanominiaturizada”, Matloff estima que los fotones y las velas eléctricas alcanzarán velocidades relativistas (parte de la velocidad de la luz) y podrán atravesarlas. en 1000 años.Esto es significativamente más largo que el concepto Breakthrough Starshot, que requiere una velocidad de 0.2c y un tiempo de viaje de solo 20 años.Sin embargo, esto se basa en una velocidad estimada de 300 km/s (186 mi/s) en lugar del ambicioso objetivo de Starshot de 60 000 km/s (37 280 mi/s).
El trabajo de Matloff no proporciona estimaciones para la propulsión de antimateria porque la tecnología aún no es factible.De acuerdo areportePreparado por el científico de la NASA Robert Frisbee39a Conferencia y Exposición de Promoción Conjunta AIAA/ASME/SAE/ASEE(2003), un cohete de dos etapas podría alcanzar Alpha Centauri en unos 40 años.Pero Frisbee dijo que la nave espacial requeriría más de 815.000 toneladas métricas (900.000 toneladas estadounidenses) de combustible.
Exactamente por la misma razón, el concepto FTL no se considera (es decir, la tecnología no está validada y puede no ser validada).Por otro lado, las estimaciones para las sondas de fotones se basan en varios factores, principalmente el tipo de material utilizado para las velas.matloff dijo:
“Se asumieron valores conservadores para las velas.Por ejemplo, la infraestructura industrial necesaria para producir velas de aluminio más lentas es mucho más simple que la infraestructura necesaria para producir velas de grafeno más rápidas.Las velas de grafeno podrían hacer esto en ~1000 años con velocidades de crucero interestelar de más de 1000 km/s.Mis estimaciones de miles de años de viaje por velas de fotones solares a velocidades de ~300 km/s son para las velas de aluminio mucho más conservadoras.Se requerirá menos infraestructura industrial para el Al que para el grafeno.
estrategia de lanzamiento
En términos de evidencia, Matloff explora muchas posibilidades de por qué las civilizaciones lanzarían la flota de sondas de von Neumann.Esta sección analiza muchos de los argumentos presentados por los teóricos que han explorado cuestiones relacionadas con las “pruebas extraterrestres”.Éstos incluyen:Suposición de Hart-Tiffler,Hipótesis del berserker, y otros estudios que intentaron imponer restricciones a sus tasas de reproducción y expansión.
Entre las pruebas más populares exploradas se incluye la “vida después de la muerte”, que las civilizaciones avanzadas que se enfrentan a una muerte inminente enviarán sondas para transmitir un mensaje.Estos pueden incluir historias de sus logros (“¡Nos conmovió nuestro trabajo!”), instrucciones sobre cómo evitar el mismo destino (“¡No es demasiado tarde!”) o anuncios de su existencia (“Esto es lo que hacemos por nosotros !”). ¡Recuerda!”).
También es posible que la sonda tome la forma de un “escondite benigno” que observa la Tierra desde lejos.Esta sonda es nuestro sistema solar (Benford,2021a,2021b).Una variante de esto, “merodeadores malignos”, sugiere que los extraterrestres pueden enviar sondas armadas (también conocidas como “sondas Berserker”) para investigar y destruir la Tierra como una amenaza potencial.
Algunas de estas sondas también aventuraron que aún podrían existir en la Luna, troyanos terrestres y objetos en órbita y se convertirían en objetivos viables en la Búsqueda de Artefactos Extraterrestres (SETA).Un ejemplo es un estudio reciente.jim benford,Profesor Abraham Robb,Konstantin Battigin, YIniciativa para la Investigación Interestelar(i4is)’ muestra cómo los objetos interestelares (ISO) como Oumuamua y 2I/Borisov ingresan regularmente a nuestro sistema solar.capturar periódicamente.
Un estudio relacionado sugiere que un estudio de ISO capturados (y recién llegados) puede realizarse en un futuro próximo.Observatorio Vera C. Rubine iniciativas comoescucha innovadoraYProyecto Galileo.Otra justificación es la panspermia dirigida, donde las civilizaciones avanzadas pueden haber renunciado a enviar naves espaciales tripuladas a estrellas distantes (lo que podría llevar miles de años) y en su lugar enviar “bancos de genes” o naves espaciales cargadas con óvulos fertilizados.
Matloff cita el libro de Tipler de 1994.física inmortal, detalló cómo los humanos podrían algún día lograr la colonización interestelar con sondas.Como resumió Matloff, “La sonda Von Neumann podría transportar óvulos humanos fertilizados, criarlos robóticamente y poblar hábitats espaciales que orbiten estrellas cercanas para ser construidos por la sonda.Las civilizaciones más avanzadas podrían reemplazar los embriones con cargas informáticas de ‘esencias’ humanas”.
En los últimos años, una idea similar ha sido propuesta por Claudius Gros, investigador del Instituto de Física Teórica de la Universidad Goethe y creador del proyecto Génesis.El propósito de Génesis es enviar naves espaciales con fábricas genéticas o cápsulas criogénicas a planetas “temporalmente habitables” que orbitan estrellas de tipo M (enanas rojas).Esto significa un planeta rocoso con una atmósfera rica en oxígeno deshabitado (no producido biológicamente).
Al “sembrar” vida primaria en este mundo, biomas completos pueden evolucionar donde la vida no habría surgido de otro modo.”Si la vida resulta ser un fenómeno muy raro en el espacio”, escribió Matloff, “las civilizaciones que viajan por el espacio desplegarían sondas von Neumann para propósitos mucho más felices”.”Puedes propagar la vida por todo el universo simplemente ‘plantando’ una criatura en el océano y plantándola en un mundo que alberga aguas áridas”.
La última posibilidad que considera Matloff ha sido ampliamente explorada en la ciencia ficción. ¿Podría la ETI avanzada enviar sondas para dirigir la evolución galáctica o cósmica?Una versión popular de este escenario, conocida como “alto contacto”, afirma que la vida avanzada puede haber visitado la Tierra en el pasado para dirigir deliberadamente la evolución humana cultural (o física) (2001: A Space Odyssey, Prometheus, Stargate). Etc.).
Si bien algunas versiones de esta afirmación son pura pseudoarqueología (es decir, “pirámides construidas por extraterrestres”), Carl Sagan argumentó que el alto contacto es algo que los científicos no deberían ignorar.Como él y Iosif Shklovsky dijeron en su importante libro,vida inteligente en el universo, la evidencia de estos contactos se puede preservar en las tradiciones orales de las culturas antiguas.Por ejemplo, citan el folclore rumano y la historia tlingit de un encuentro con la expedición de La Perouse en 1786.
Todos estos escenarios son plausibles a su manera, pero cuando se trata de estudios SETI, todos tienen sentido. Matloff explica esto en la sección final del estudio.
¿cercano?
Eventualmente, Matloff concluyó que cuando los astrónomos humanos buscaban evidencia de la sonda von Neumann, se vieron obligados a enfocarse en estrellas como el Sol.Esto es probablemente el resultado de la desviación heliocéntrica. Aquí se supone que las estrellas de tipo G (enanas amarillas) tienen más probabilidades de sustentar planetas habitables porque nos son familiares.Lo que esto significa es que los ETI avanzados sufren el mismo sesgo y prefieren enviar sus sondas a estrellas similares a ellos.
Sin embargo, según estudios recientes de exoplanetas, las estrellas de tipo M (enanas rojas) sonmuy buenos candidatosencontrar”terroso“(también conocido como roca) exoplanetaárea habitable(Hz).En particular, Matloff enfatiza que estudios recientes han demostrado que estos planetas son potencialmente habitables.Si los ETI avanzados son como el nuestro (evolucionados de planetas rocosos), es poco probable que pasen por alto este sistema.
“Si las estrellas de tipo M estuvieran más juntas, los planetas tendrían resonancias [orbitales] que no estarían bloqueadas por mareas porque otros planetas perturbarían sus órbitas.Incluso si está sumergido en una marea, eso no descarta la posibilidad de vida.La sonda von Neumann no los descartará.[La investigación futura] debería encontrar sondas y vida en estrellas de secuencia principal F, G, K y M estables y maduras.En particular, la estrella M parece tener muchos planetas en o cerca de la zona habitable”.
Además de las búsquedas basadas en la clasificación estelar, Matloff considera varias sugerencias sobre dónde encontrar sondas en el sistema solar.Esto plantea una vez más la cuestión de la resolución propuesta de la paradoja de Fermi y su efecto en SETI.
“A menos que los humanos sean las primeras civilizaciones en viajes espaciales, o estemos bajo algún tipo de cuarentena (hipótesis planetaria y del zoológico), es razonable preguntarse dónde se podrían encontrar tales sondas en nuestro sistema solar.Debido a los procesos geofísicos y meteorológicos dinámicos, el espacio puede ser un mejor lugar para explorar que la superficie de la Tierra”.
Las ubicaciones posibles incluyen la Luna, los asteroides troyanos de la Tierra y los asteroides en órbita.Sin embargo, como el propio Matloff sugirió anteriormente, es más probable que las búsquedas de extraterrestres tengan éxito en los sistemas solares exteriores.Una ubicación posible (algo más grande) es el cinturón de Kuiper.
“La ventaja del Cinturón de Kuiper para la construcción de la sonda von Neumann de próxima generación es la disponibilidad de recursos, incluidos los volátiles”, dijo.Creo que el cinturón de Kuiper es el mejor lugar para comenzar su investigación”.
Una de las partes más difíciles de SETI es el marco de referencia limitado que tenemos.Sabemos de un solo planeta que alberga vida (la Tierra) y una civilización tecnológicamente avanzada (el Yo).De esta manera, todos nuestros esfuerzosfruta maduraEs un enfoque que se limita a encontrar señales conocidas de vida (también conocidas como “firmas biológicas”) y evidencia de actividad tecnológica con la que estamos familiarizados (también conocidas como “firmas tecnológicas”).
Entonces, al entrar en la mente de ETI, debemos ceñirnos a lo que sabemos (y lo que podemos hacer en el acto) y usar las conclusiones que ayuden a refinar nuestra búsqueda.Aunque algo limitado, este enfoque tiene muchas ventajas.Dado que sabemos que las leyes no cambian en un lugar y en un momento, debemos suponer que la ETI estará limitada por la misma física que la nuestra.
También estoy convencido de que si existiera vida inteligente en otro lugar de nuestro universo, la evolución favorecería ciertos rasgos similares, como la curiosidad.Nada es definitivo sobre la fisiología, psicología, comunicación o tecnología extraterrestre, pero es una suposición segura que las motivaciones para la expedición serán iguales.Además del atractivo de aprender más sobre el universo y ‘ver qué hay ahí fuera’, sin duda estarán interesados en saber si hay otras especies inteligentes además de ellos.
En ese sentido, estudios teóricos como este ayudan a refinar la búsqueda al examinar seriamente la famosa pregunta de Fermi (“¿Dónde están todos?”).Al hacer la pregunta, “¿Qué funciona mejor?”Y “¿Por qué lo haríamos?”Elegimos lugares y señales donde podemos encontrarlos.Aparte de eso, ¡lo único que podemos hacer es seguir buscando hasta que veamos qué hay ahí fuera!
Otras lecturas:
- Matloff, GL “La sonda von Neumann: evidencia, propulsión y sincronización del movimiento interestelar.”Revista Internacional de Biología Espacial, vol.21, núm.1 (2022)
- Sagan, C. Newman, WisconsinUn enfoque solipsista de la inteligencia extraterrestre.”QJRAS, vol.24 (1983)
- Tipler, F.J.Los seres inteligentes extraterrestres no existen.”QJRAS, vol.21 (1980)
- Hart, M. H. “Explicación de la ausencia de extraterrestres en la Tierra.”QJRAS, vol.16 (1975)