Cần bao nhiêu người trong phi hành đoàn để chuyến du hành đến hệ sao Proxima Centauri trở nên khả thi?

Thuật toán Heritage của hai nhà khoa học Pháp sẽ giúp giải quyết vấn đề này.

Để trở thành sinh vật liên ngân hà, con người sẽ phải di chuyển hàng năm ánh sáng đến một hành tinh có thể hỗ trợ sự sống ở một thiên hà xa xôi. Năm ngoái, Proxima Centauri trở thành điểm đến tiềm năng với vài hành tinh ngoại hành tinh có thể trở thành Trái Đất thứ hai.

Proxima Centauri cách Trái Đất 4,2 năm ánh sáng, với công nghệ hiện đại, quãng đường này sẽ mất 6.300 năm để di chuyển. Chuyến đi như vậy sẽ kéo dài qua nhiều thế hệ, và những người tham gia sẽ không thể thấy được mái nhà mới của họ.

Để chuẩn bị cho chuyến đi này, cần xem xét về tàu vũ trụ, nhiên liệu, thực phẩm và số lượng phi hành đoàn cần thiết để bảo đảm thành công của sứ mệnh.

Nhờ công trình nghiên cứu của Frédéric Marin và Camille Beluffi, cả hai là nhà nghiên cứu Pháp, chúng ta có thể tính toán được số lượng phi hành đoàn cần thiết và các yếu tố sinh sản để đảm bảo thành công của sứ mệnh.

Trước hết, để có cái nhìn tổng quan, các nhà khoa học và kỹ sư đã nghiên cứu kỹ lưỡng các phương tiện có thể đưa con người đến hệ sao gần nhất. Hai yếu tố rõ ràng nhất là khoảng cách tính bằng năm ánh sáng giữa hai hệ sao và tốc độ tàu vũ trụ hiện tại của con người.

Phi thuyền Apollo 11, mảnh vật đã đưa con người lên Mặt Trăng, bay với tốc độ 40.000 km/h; với vận tốc nhanh như vậy, chúng ta có thể đến Proxima Centauri trong ... hơn 100.000 năm. May mắn, tàu vũ trụ đã nhanh hơn nhiều. Ví dụ, thiết bị thăm dò Mặt Trời - tàu Parker Solar Probe dự kiến sẽ được phóng vào năm nay, bay với tốc độ hơn 700.000 km/h, khoảng 0,067% tốc độ ánh sáng.

Marin và Beluffi đã sử dụng các con số trên để tính toán. “Với tốc độ này, một chuyến hành trình liên sao tới hành tinh Proxima Centauri b vẫn sẽ mất 6.300 năm”, họ nói. Nếu giả sử tuổi trung bình của con người là 70, 6.300 năm tương đương với 90 thế hệ người.

Không dễ để chọn ra đội phi hành đoàn #1 trên chuyến hành trình lịch sử. Những yếu tố quan trọng bao gồm tỷ lệ nam nữ trong đội, độ tuổi và tuổi thọ của họ, tỷ lệ thành công trong việc sinh con, sức chứa của con tàu và nhiều yếu tố khác. Các yếu tố khác bao gồm độ tuổi sinh sản, mức độ quan hệ huyết thống, số lượng con mà họ có thể có, …

Khi đã tính toán được các yếu tố trên, nhóm nghiên cứu đã sử dụng thuật toán có tên Heritage để mô phỏng một cuộc hành trình du hành liên sao với nhiều thế hệ người. Trước hết, thuật toán sẽ tạo ra một đội phi hành đoàn với chất lượng như đã được nêu trong dữ liệu đầu vào, sau đó thử nghiệm lý thuyết. Quá trình này bao gồm cả việc tính toán tử vong tự nhiên và tử nạn do tai nạn hàng năm, để xem cần bao nhiêu phi hành đoàn để duy trì việc sinh sản thế hệ mới.

Trong số các thành viên của phi hành đoàn, thuật toán sẽ chọn hai người ngẫu nhiên thuộc hai giới tính khác nhau và tính toán tỷ lệ sinh con của họ, dựa trên khả năng sinh sản của mỗi người và các hạn chế liên quan đến quan hệ huyết thống. Nếu tỷ lệ sinh con cao, thuật toán sẽ tạo ra một thành viên mới của phi hành đoàn và lặp lại quy trình cho đến khi toàn bộ phi hành đoàn chết hoặc đến được hệ sao Proxima Centauri sau 6.300 năm.

Mỗi khi thực hiện sứ mệnh lịch sử này, thuật toán sẽ thêm một yếu tố không may xảy ra - một đại dịch bí ẩn, va chạm với thiên thể ngoài hành tinh hoặc một tai nạn bất ngờ - để giảm số lượng thành viên của phi hành đoàn đi ⅓.

Thuật toán sẽ chạy mỗi sứ mệnh 100 lần để tìm ra tỷ lệ số người trong phi hành đoàn sống sót suốt 6.300 năm.

Một điểm quan trọng khác là việc sinh con cận huyết sẽ được thực hiện ở mức độ nào. Sau khi tính toán nhiều kịch bản khác nhau, Marin và Beluffi quyết định không cho phép giao phối cận huyết; để có con, hai người phải không có mối quan hệ huyết thống. Họ thử nghiệm tổng cộng 100 sứ mệnh với số lượng phi hành đoàn khác nhau, để tìm ra tỷ lệ thành công cao nhất.

Kết quả thú vị. Thuật toán Heritage dự đoán rằng với một đội phi hành đoàn gồm 14 người, sứ mệnh sẽ thất bại thảm hại, đội phi hành đoàn sẽ bị tiêu diệt trước khi đến Proxima Centauri. Một nhóm nhỏ như vậy không đủ đa dạng di truyền để tồn tại.

Dựa trên nghiên cứu trên động vật, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng với 25 cặp đôi và một kế hoạch sinh sản cẩn thận, nhóm này sẽ tồn tại mãi mãi. Tuy nhiên, thuật toán Heritage nghiêm ngặt hơn, giống như sự khắc nghiệt giữa điều kiện tự nhiên trên Trái Đất và cái lạnh của Vũ trụ: với 25 nam và 25 nữ, 50% phi hành đoàn sẽ bị tiêu diệt trước khi đến Proxima Centauri; nguyên nhân chính là những sự kiện ngẫu nhiên không lợi diễn ra trong 6.300 năm.

Theo thuật toán Heritage, tỷ lệ thành công không đạt 100% cho đến khi đội phi hành đoàn có tổng cộng 98 người, tức là 49 cặp đôi. “Vào thời điểm này, chúng ta có thể khẳng định dưới các điều kiện thử nghiệm, một đội phi hành đoàn với 98 người là điều kiện tối thiểu để hoàn thành hành trình 6.300 năm tới hành tinh Proxima Centauri b”.

Có thể coi đây là bài giả lập cơ bản cho các thử nghiệm chi tiết sau này. Đầu tiên, tỷ lệ sinh con thành công sẽ khác biệt trong không gian, với tỷ lệ trẻ khỏe mạnh thấp hơn do ảnh hưởng của bức xạ Vũ trụ. Tỷ lệ xảy ra thảm họa cũng thấp hơn so với xung đột xã hội có thể xảy ra khi cộng đồng lớn sống chung trong một con tàu vũ trụ. Một thuật toán Heritage tiên tiến hơn có thể khắc phục những yếu tố này, chạy một loạt thử nghiệm mới để có kết quả chính xác hơn.

Thông tin chi tiết về nghiên cứu có thể được tìm đọc tại đây.