A ideia de espaçonaves autorreplicantes foi aplicada em teoria a várias “tarefas” distintas. A variante particular desta ideia aplicada à ideia de exploração espacial é conhecida como uma sonda de von Neumann em homenagem ao matemático John von Neumann, que originalmente os concebeu. Outras variantes incluem o Berserker e uma nave semeadora automatizada de terraformação.
Von Neumann provou que a maneira mais eficaz de realizar operações de mineração em grande escala como a mineração de uma lua inteira ou do cinturão de asteroides seria por meio de espaçonaves autorreplicantes, aproveitando seu crescimento exponencial.
Em teoria uma espaçonave autorreplicante poderia ser enviada a um sistema planetário vizinho onde buscaria matérias-primas (extraídas de asteroides, luas, gigantes gasosos etc.) para criar réplicas de si mesma.
Essas réplicas seriam então enviadas para outros sistemas planetários. A sonda “mãe” original poderia então perseguir seu propósito primário dentro do sistema estelar. Esta missão varia amplamente dependendo da variante da nave estelar auto-replicante proposta.
Outras pessoas disseram que sim foguetes de antimatéria esse é o caminho a seguir e todos nós tivemos essa visão mental da Enterprise indo para os sistemas estelares próximos ... Mas esta é outra maneira de fazer isso. Pense na Mãe Natureza.
Quando a Mãe Natureza deseja propagar a vida uma possibilidade é enviar sementes, não apenas uma ou duas, mas milhões de sementes. A maioria das sementes nunca chega mas uma ou duas sim e como consequência, é assim que as árvores se propagam nas florestas. Então por que não criar uma nano nave usando nanotecnologia? Quão grande seria?
Algumas pessoas como Paul Davies dizem que pode ser tão grande quanto uma caixa de pão. Outras pessoas dizem que pode ser ainda menor do que isso. Por que não algo do tamanho de uma agulha? E porque eles são tão pequenos não demoraria muito para acelerá-los até perto da velocidade da luz.
Perceba que um acelerador de mesa muito pequeno pode acelerar os elétrons até quase a velocidade da luz então não demoraria muito para acelerarmos as nanomoléculas a velocidades muito, muito rápidas perto da velocidade da luz usando campos elétricos.
Agoraessas sondas seriam diferentes das sondas comuns. Eles seriam nanobots. Eles teriam a capacidade de pousar em um terreno hostil e criar uma fábrica como um vírus. É isso que os vírus fazem. Eles se replicam.
Um vírus pode criar talvez mil cópias, depois mil, mil cópias e então um milhão, bilhão, trilhão e de repente você tem trilhões dessas coisas se propagando pelo espaço sideral.
E como você faria isso? Uma possibilidade é usar o campo, campos magnéticos ao redor de Júpiter. Cálculos mostraram que você pode girar em torno de Júpiter usando o que é chamado de Efeito Faraday para girar as partículas até talvez perto da velocidade da luz.
A primeira análise de engenharia quantitativa de tal espaçonave foi publicada em 1980 por Robert Freitas, na qual o projeto não replicável do Projeto Daedalus foi modificado para incluir todos os subsistemas necessários para a autorreplicação.
A estratégia do projeto era usar a sonda para entregar uma fábrica de “sementes” com uma massa de cerca de 443 toneladas para um local distante, fazer com que a fábrica de sementes replicasse muitas cópias de si mesma lá para aumentar sua capacidade total de manufatura, em um período de 500 anos e então usar o complexo industrial automatizado resultante para construir mais sondas com uma única fábrica de sementes a bordo cada.
Foi teorizado que uma nave estelar autorreplicante utilizando métodos teóricos relativamente convencionais de viagem interestelar (ou seja, nenhuma propulsão exótica mais rápida do que a luz e velocidades limitadas a uma "velocidade média de cruzeiro" de 0,1c.) Poderia se espalhar por toda a galáxia o tamanho da Via Láctea em apenas meio milhão de anos.
Implicações para o paradoxo de Fermi
Em 1981 Frank Tipler apresentou um argumento de que não existem inteligências extraterrestres baseado na ausência de sondas de von Neumann. Dada até mesmo uma taxa moderada de replicação e a história da galáxia tais sondas já deveriam ser comuns em todo o espaço e portanto já deveríamos tê-las encontrado.
Porque não temos, isso mostra que não existem inteligências extraterrestres. Esta é portanto, uma resolução para o paradoxo de Fermi - isto é a questão de por que ainda não encontramos inteligência extraterrestre se ela é comum em todo o universo.
Uma resposta veio de Carl Sagan e William Newman. Agora conhecido como Resposta de Sagan [carece de fontes?], Ele apontou que na verdade Tipler havia subestimado a taxa de replicação e que as sondas de von Neumann já deveriam ter começado a consumir a maior parte da massa da galáxia.
Qualquer raça inteligente portanto raciocinaram Sagan e Newman não projetaria as sondas de von Neumann em primeiro lugar e tentaria destruir todas as sondas de Von Neumann encontradas assim que fossem detectadas.
Como Robert Freitas apontou a capacidade assumida das sondas de von Neumann descritas por ambos os lados do debate é improvável na realidade e sistemas de reprodução mais modesta são improváveis de serem observados em seus efeitos em nosso sistema solar ou na galáxia como um todo.
Outra objeção à prevalência das sondas de von Neumann é que civilizações do tipo que poderia criar tais dispositivos podem ter vidas curtas inerentemente e se autodestruir antes que um estágio tão avançado seja alcançado por meio de eventos como guerra biológica ou nuclear, nanoterrorismo, exaustão de recursos, catástrofe ecológica ou pandemias.
Existem soluções alternativas simples para evitar o cenário de replicação excessiva. Transmissores de rádio, ou outros meios de comunicação sem fio, podem ser usados por sondas programadas para não se replicar além de uma certa densidade (como cinco sondas por parsec cúbico) ou limite arbitrário (como dez milhões em um século), análogo ao limite de Hayflick na reprodução celular.
Um problema com esta defesa contra a replicação descontrolada é que seria necessário apenas uma única sonda para funcionar mal e começar a reprodução irrestrita para toda a abordagem falhar - essencialmente um câncer tecnológico a menos que cada sonda também tenha a capacidade de detectar tal mau funcionamento em seus vizinhos e implementa um protocolo de busca e destruição (que por sua vez pode levar a guerras espaciais de sonda a sonda se sondas defeituosas primeiro conseguirem se multiplicar para números altos antes de serem encontradas por outras sólidas, que podem então ter uma programação para replicar para números correspondentes. como controlar a infestação).
Outra solução alternativa é baseada na necessidade de aquecimento da espaçonave durante longas viagens interestelares. O uso de plutônio como fonte térmica limitaria a capacidade de autorreplicação.
A espaçonave não teria programação para produzir mais plutônio, mesmo que encontrasse as matérias-primas necessárias. Outra é programar a espaçonave com uma compreensão clara dos perigos da replicação descontrolada.
Aplicações para espaçonaves autorreplicantes
Os detalhes da missão de naves estelares autorreplicantes podem variar amplamente de proposta para proposta e a única característica comum é a natureza autorreplicante.
E novamente ainda não temos esses nanorrobôs. Temos que esperar até que a nanotecnologia se torne suficientemente desenvolvida, mas quando isso acontecer talvez a nave estelar de 100 anos não se pareça com a Enterprise.
Talvez pareçam minúsculas agulhas aos bilhões enviadas ao espaço sideral e talvez apenas um punhado delas pousem em uma lua distante para criar fábricas.
E isso não soa familiar? Este é o enredo do filme de 2001. Lembra daquele obelisco gigante em Marte? Essa foi a sonda Von Neumann, um vírus, uma sonda auto-replicante que pode então explorar o universo próximo à velocidade da luz.
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