Suntem specia care încearcă nu numai teoretic să cunoască universul în care trăiește.
Încercăm să ne deplasăm prin el. Dar acest lucru nu este ușor. Distanțele sunt uriașe și viteza de propagare a luminii este finită, iar vehiculele cosmice călătoresc cu viteze și mai mici.

Să începem să înțelegem cele spuse mai sus folosind ca exemplu sonda spațială Voyager 1, care a plecat de pe Pământ la 5 septembrie 1977. După aproape jumătate de secol de călătorie, ea este cel mai îndepărtat obiect (față de Pământ) construit vreodată de om.

Voyager 1 se deplasează cu aproximativ 17 kilometri pe secundă față de Soare, adică cu peste 60.000 km/h. Pare enorm după standardele terestre, dar în raport cu dimensiunile Universului este o viteză modestă: lumina se deplasează de aproape 18.000 de ori mai repede.

Sonda nu folosește panouri solare. La distanțele uriașe la care a ajuns, lumina Soarelui este prea slabă. Energia electrică este produsă de un generator special, alimentat cu plutoniu-238. Căldura rezultată din dezintegrarea radioactivă este transformată în electricitate și alimentează emițătoarele, computerele și instrumentele științifice.
Pe măsură ce plutoniul se consumă, puterea disponibilă scade. Pentru a prelungi durata misiunii, inginerii NASA au fost nevoiți să oprească treptat diverse sisteme și instrumente care nu mai erau esențiale, economisind fiecare watt disponibil. Fără aceste măsuri, legătura cu Pământul s-ar fi întrerupt cu mulți ani în urmă.
Au existat și incidente neașteptate. În ultimii ani, așa-zisul computer de bord a început să transmită date aparent fără sens, ca și cum ar fi intrat într-o stare de confuzie. După luni de investigații, specialiștii au descoperit că problema provenea dintr-o zonă deteriorată a memoriei. Au reușit să rescrie programele și să mute anumite funcții în alte regiuni ale memoriei, readucând sonda la o funcționare normală. A fost remarcabil ca o mașină proiectată în anii 1970 a putut să fie reparată de la peste douăzeci de miliarde de kilometri distanță.
Astăzi, Voyager 1 se află la aproape o zi-lumină de noi. Cu alte cuvinte, un semnal radio trimis de pe Pământ are nevoie de aproape 24 de ore pentru a ajunge la sondă, iar răspunsul încă aproximativ 24 de ore pentru a reveni. O simplă întrebare și confirmarea primirii ei necesită aproape două zile.
Și totuși, această realizare impresionantă ne obligă la modestie. După aproape cincizeci de ani de zbor continuu, am ajuns doar la pragul unei singure zile-lumină. Un an-lumină conține aproximativ 365 de zile-lumină. Dacă Voyager 1 continuă să se deplaseze cu aceeași viteză, va avea nevoie de aproximativ 18.000 de ani pentru a parcurge distanța de un an-lumină față de Pământ.
Iar cea mai apropiată stea de Soare, Proxima Centauri, se află la peste 4 ani-lumină distanță.
Dacă totul merge bine, Voyager 1 va continua să ne vorbească încă câțiva ani. Specialiștii NASA speră să păstreze legătura până la începutul sau chiar mijlocul anilor 2030. Apoi, într-o zi, va veni ultimul semnal. Nu pentru că sonda se va opri din călătorie, ci pentru că nu va mai avea suficientă energie pentru a-și alimenta emițătorul radio. Voyager va continua să străbată întunericul interstelar timp de milioane de ani, dar omenirea nu o va mai putea auzi.

Există o ironie fascinantă aici: sonda va rămâne funcțională ca obiect cosmic mult mai mult decât a rămas civilizația umană capabilă să comunice cu ea. După pierderea contactului, Voyager va continua să se îndepărteze tot cu 17 km/s deci îi vor trebui circa 18.000 de ani pentru a ajunge la distanța de un an-lumină de Pământ. Din perspectiva Universului, când vom pierde legătura cu ea, călătoria ei abia va fi început.
Aceasta este prima lecție pe care ne-o oferă Voyager: nu cât de departe am ajuns, ci cât de incredibil de vast este Universul. După o jumătate de secol de efort tehnologic, cea mai îndepărtată creație a omenirii a parcurs doar drumul pe care lumina îl străbate într-o singură zi.
Iar acesta este un obiect care nu are oameni înăuntrul lui. Existența oamenilor într-un vehicul spațial schimbă totul. Voyager nu are nevoie de aer, apă, hrană sau protecție împotriva radiațiilor. Dacă un instrument se defectează, misiunea continuă. Dacă temperatura scade la două sute de grade sub zero, sonda nu se plânge. Dacă trebuie să aștepte un răspuns de la Pământ timp de două zile, nu se plictisește și nu îmbătrânește. Un echipaj uman este cu totul altceva. Oamenii trebuie să respire, să mănânce, să bea apă, să meargă la toaletă și să fie protejați de radiațiile cosmice și de particulele energetice emise de Soare. Ei au nevoie de spațiu de locuit, de sisteme medicale, de reciclarea aerului și a apei, de controlul temperaturii și de o sursă sigură de energie pentru ani sau chiar decenii. În plus, oamenii au o durată de viață limitată. O călătorie care pentru o sondă reprezintă doar o etapă obișnuită poate depăși cu mult durata unei vieți omenești. Voyager va avea nevoie de aproximativ 72.000 de ani pentru a ajunge la cea mai apropiată stea de Pământ. Niciun echipaj uman nu poate aștepta atât. Mai există și problema întoarcerii. O sondă poate fi trimisă într-o călătorie fără întoarcere. În cazul oamenilor, apare imediat întrebarea: cum se întorc acasă? Energia necesară pentru accelerare, frânare și revenire crește enorm. De aceea, atunci când privim realizările extraordinare ale sondelor Voyager, nu trebuie să le considerăm un model direct pentru călătoria umană spre stele. Ele ne arată mai degrabă cât de dificilă este această provocare. Dacă cea mai îndepărtată creație a omenirii a avut nevoie de aproape cincizeci de ani pentru a ajunge la o zi-lumină de Pământ, începem să înțelegem de ce stelele, pe care le vedem în fiecare noapte, sunt încă dincolo de orizontul explorării umane. Deci prea departe nu vom putea ajunge! Să înțelegem cât de greu este să călătorim până la Lună și înapoi, cât de greu îi este organismului să trăiască în microgravitație… acolo unde până și cele mai banale acțiuni umane devin provocări inginerești monumentale. Să înțelegem asta pornind cu „problema apei”.

În spațiu, apa nu curge. Din cauza lipsei gravitației și a acțiunii tensiunii superficiale, lichidele capătă forma unor sfere plutitoare. Dacă un astronaut scapă apă în navă, aceasta nu cade pe podea, ci plutește prin cabină. Riscurile sunt majore: sferele de apă se pot infiltra în spatele panourilor de instrumente, provocând scurtcircuite care pot distruge sistemele vitale ale navei, sau pot fi inhalate accidental de un membru al echipajului, ducând la sufocare. De aceea, apa se bea exclusiv din pungi speciale, folosind un pai echipat cu o supapă cu sens unic.

Să continuăm cu satisfacerea nevoilor fiziologice care necesită un antrenament riguros și o tehnologie bazată pe vacuum. Gravitația nu mai poate atrage fluidele sau solidele, așa că navele spațiale folosesc fluxuri puternice de aer. Urinarea: Se face folosind un furtun conectat la un sistem de aspirație. La capătul furtunului există o pâlnie (cu adaptoare diferite pentru bărbați și femei). Este vital ca fluxul de aer să fie pornit înainte pentru a asigura captarea oricărei picături. Defecarea: Este și mai complexă. Toaleta constă într-un scaun mic, montat deasupra unui recipient cu un orificiu de doar câțiva centimetri. Alinierea perfectă este crucială (astronauții se antrenează pe Pământ folosind camere video montate în toalete de simulare). Un flux de aer trage reziduurile în interior.
Ce se întâmplă cu reziduurile?

Fecalele sunt comprimate, stocate în saci ermetici pentru a preveni contaminarea biologică și mirosul, iar ulterior sunt încărcate în capsule de marfă care ard complet la reintrarea în atmosfera terestră. Urina, în schimb, este prea prețioasă pentru a fi aruncată.

Pe Stația Spațială Internațională, apa este reciclată în proporție de 98%. Urina, transpirația și chiar umiditatea din respirația astronauților sunt colectate, distilate și filtrate chimic. Rezultatul este o apă potabilă adesea mai pură decât apa de la robinet de pe Pământ. După cum glumesc astronauții: „Cafeaua de azi este cafeaua de mâine”.
Pentru a respira, astronauții au nevoie de o sursă continuă de oxigen și de un sistem de eliminare a dioxidului de carbon (care, în lipsa curenților de convecție, s-ar acumula în jurul capului astronautului, sufocându-l). Aerul respirabil este produs în principal prin electroliza apei (descompunerea apei în hidrogen și oxigen cu ajutorul curentului electric generat de panourile solare). Dioxidul de carbon este extras din aer prin filtre chimice speciale (cum ar fi cele pe bază de hidroxid de litiu sau zeolit).

Microgravitația este ostilă corpului uman. Oasele își pierd din densitate, mușchii se atrofiază, iar fluidul se acumulează în partea superioară a corpului. Mai mult, sistemul imunitar devine mai puțin eficient, în timp ce unele bacterii devin mai agresive în spațiu. Dacă un astronaut se îmbolnăvește echipajul folosește o trusă medicală avansată și este ghidat prin telemedicină de medicii de pe Pământ. Pentru urgențe majore (precum apendicita sau un atac de cord), singura soluție este evacuarea imediată folosind o capsulă de salvare andocată permanent, procedură care durează câteva ore. Ce se întâmplă în caz de deces? Deși NASA și alte agenții nu au un protocol public strict pentru decesul pe orbită, procedurile elaborate de specialiști arată un pragmatism rece. Din cauza lipsei de spațiu și a riscului imens de contaminare biologică pe măsură ce corpul se descompune, cadavrul trebuie izolat imediat. Un concept propus (numit „Body Back”) implică introducerea trupului într-un sac ermetic specializat. Dacă nava permite, corpul este expus frigului extrem din spațiu (în ecloză) pentru a îngheța și a opri descompunerea, așteptând întoarcerea pe Pământ. Nu există înmormântări în spațiu pentru echipajele umane, deoarece ar risca să contamineze mediul cosmic sau să creeze resturi orbitale periculoase. Și tot ce am povestit este pentru cazul distanțelor mici față de Pământ.

Așadar, saltul de la o mașinărie din metal propulsată spre stele, precum Voyager, la un ecosistem biologic care să susțină omul dincolo de orbita terestră, este un abis tehnologic. Zborul cosmic uman nu este doar o problemă de distanță și viteză, ci o luptă continuă împotriva unui mediu care, în fiecare secundă, încearcă să ne elimine. Așa că oricât de incitant ar fi nu credeți în călătoriile intergalactice. Nu vor veni omuleți verzi să ne viziteze pentru că legile fundamentale ale fizicii și proporțiile titanice ale cosmosului se opun categoric acestui scenariu. Nu este doar o problemă de avans tehnologic temporar, ci o barieră impusă de însăși structura spațiu-timpului.