Wie weit könnte sich die Menschheit im Universum ausbreiten?

Laut dieser Quelle ( https://phys.org/news/2019-09-fast-universe-mystery.html ) dehnt sich das Universum zwischen 70 und 90 km/s/megaparsec aus. Der Mittelwert liegt bei 82.

Eine Rakete, selbst eine perfekte, wird durch die Raketengleichung begrenzt: dv = ve (mo/mf)

Ersetzen Sie ve durch c, und dv von 0,3c hat ein mf / mo von 74%. Nur bei der Beschleunigung. Zum Quadrat, um 30 % c Bremsen einzuschließen, müssen etwa 96 % des Fahrzeugs aus Kraftstoff bestehen.

Nennen wir also 30 % der praktischen Obergrenze für raketengestützte Raumfahrt.

Alles, was weit genug entfernt ist, dass es sich schneller als 0,3 °C ausdehnt, ist mit Raketentechnologie für immer jenseits unserer Grenzen. Ungefähr 300000 x 0,3 = 82 x Entfernung. Das ergibt eine Entfernung von etwa 1.097 Megaparsec. 1 Megaparsec = 3,2 Millionen Lichtjahre. Unser mit Raketen erreichbares Universum beträgt also 3,2 Milliarden Lichtjahre.

Teil eins von vier:

Unter der Annahme einer relativ realistischen und wahrscheinlichen Raumfahrt.

Unter der Annahme, dass Menschen irgendwann in der Lage sein werden, Raumfahrzeuge zu bauen, die auf Geschwindigkeiten von 0,001 bis 0,1 Lichtgeschwindigkeit beschleunigen und am Ende ihrer Reise abbremsen können, sollten diese Raumfahrzeuge etwa 10 bis 1.000 Jahre brauchen, um ein Lichtjahr zurückzulegen.

Unter der Annahme, dass Menschen Sternensysteme ohne bewohnbare Welten kolonisieren können, indem sie Weltraumlebensräume bauen, und dass der durchschnittliche Stern mehrere Sternensysteme mit 10 Lichtjahren hat und eine Reise von 10 Lichtjahren, die 100 bis 10.000 Jahre dauert, die maximale Länge ist, wird eine Welt kolonisieren alle Sternensysteme mit 10 Lichtjahren innerhalb von 100 bis 10.000 Jahren nach dem Senden der ersten Kolonieschiffe.

Unter der Annahme, dass es 100 bis 1.000 Jahre dauert, bis jedes Koloniesystem bevölkert und fortgeschritten genug ist, um eigene Kolonieschiffe auszusenden, sollte eine Welt alle Sterne innerhalb von 10 Lichtjahren innerhalb von etwa 200 bis 11.000 Jahren nach ihrer Besiedlung kolonisieren.

Somit könnten sich Menschen alle 200 bis 11.000 Jahre mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 0,000909 bis 0,05 Lichtgeschwindigkeit um 10 Lichtjahre über die Galaxie ausbreiten und sich somit mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 0,000909 bis 0,05 Lichtjahren ausbreiten pro Jahr.

Da die entferntesten Teile der galaktischen Scheibe wahrscheinlich viel weniger als 100.000 Lichtjahre von der Erde entfernt sind. Bei diesem Tempo sollte es weniger als 2.000.000 bis 110.000.110 Jahre dauern, um die gesamte galaktische Scheibe der Galaxie zu kolonisieren.

Aber es wäre unmöglich, jene Teile des galaktischen Halo zu kolonisieren, in denen die Sternendichte so gering ist, dass die meisten Sterne mehr als 10 Lichtjahre von ihren nächsten Nachbarn entfernt sind. Daher wäre es unmöglich, die meisten oder alle Kugelsternhaufen und die meisten oder alle kleinen Satellitengalaxien der Milchstraßengalaxie zu erreichen, ganz zu schweigen von weiter entfernten Galaxien in der lokalen Gruppe wie der Andromeda-Galaxie, ganz zu schweigen von Dutzenden oder Hunderten von Galaxien von Millionen von Lichtjahren entfernten Galaxien, ganz zu schweigen von Galaxien, die Milliarden von Lichtjahren entfernt sind.

Zweiter Teil:

Unter der Annahme einer viel schnelleren und weniger wahrscheinlichen Raumfahrt.

Aber wenn Menschen in der Lage sind, Raumschiffe zu bauen, die viel schneller als 0,001- bis 0,1-fache Lichtgeschwindigkeit reisen können, und/oder in der Lage sind, Raumschiffe zu bauen, die in der Lage sind, menschliche Kolonisten nach Reisen von viel länger als 100 bis 10.000 Jahren zu fernen Sternen zu bringen, Menschen könnte sich viel schneller ausbreiten und innerhalb einer einzigen Reise viel weiter entfernte Orte erreichen.

So könnten sich Menschen sogar zwischen den weit voneinander entfernten Sternen im Halo der Milchstraße von Stern zu Stern ausbreiten und so Kugelsternhaufen und sogar die kleinen Begleitgalaxien erreichen.

Teil drei:

Unter der Annahme der Raumfahrtfähigkeiten in der ursprünglichen Frage.

Und wenn Menschen Raumfahrzeuge entwickeln, die nahezu mit Lichtgeschwindigkeit reisen können, so dass die Zeitdilatation die Zeit an Bord der Schiffe auf einen winzigen Bruchteil der Zeit im äußeren Universum verlangsamt, könnte ein Schiff in nur 100.000 oder 1.000.000 Lichtjahren reisen ein paar Jahrzehnte Schiffszeit, und Menschen könnten sich möglicherweise von Galaxie zu Galaxie ausbreiten. So könnten Menschen möglicherweise jede Galaxie erreichen, die nicht so weit entfernt ist, dass sie sich schneller als das Licht zurückzieht, oder schneller als die sehr nahe Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit, die solche Schiffe erreichen könnten.

Menschen könnten also wahrscheinlich jede Galaxie kolonisieren, die jetzt nicht mehr als ein paar zehn Milliarden Lichtjahre entfernt ist.

Teil vier:

FTL vorausgesetzt

Und wenn es jemals möglich sein sollte, Schiffe mit Alcubierre-Antrieb oder einer anderen Form von überlichtschneller Fortbewegung zu bauen, ist der Himmel die Grenze, wie das Sprichwort sagt.

Zusätzlich zu dem, was MA Golding und GrumpyYoungMan gesagt haben, gibt es vernünftigen Grund zu der Annahme, dass wir die Erde niemals verlassen werden , geschweige denn den Weltraum kolonisieren. Wenn Sie über die Erforschung des gesamten Universums sprechen, könnten wir ein Schlafschiff mit einer theoretischen Totalumwandlungsrakete einrichten und einfach in eine beliebige Richtung fliegen, aber die Sache mit der Kolonisierung des Weltraums (sowie der langfristigen Weltraumforschung) ist, dass Sie es haben das enorme Gepäck der Pflege von matschigem, organischem Gewebe, das gefüttert, bewässert und mit Sauerstoff versorgt werden muss.

Selbst wenn man davon ausgeht, dass organisches Material und Wasser aus Fäkalien und Urin vollständig recycelt werden können, besteht das Problem darin, dass der Nahrung irgendwann die gespeicherte Energie ausgeht, da es keine externe Energiequelle gibt, um die Umwandlung von Kohlendioxid und Wasser in Zucker zu katalysieren. Auf der Erde gibt es eine externe Energieversorgung in Form der Sonne, die jedoch möglicherweise nicht in ausreichendem Maße verfügbar ist, insbesondere im Weltraum. Sie verlieren ständig Energie aus dem System aufgrund der Wärmeabgabe des menschlichen Körpers. Der größte Teil der Raumfahrttechnologie, die wir jetzt haben, hängt von rationierten Lebensmitteln und der Abscheidung von CO2 durch künstliche Methoden wie Zeolith ab , anstatt ein wirklich geschlossenes Ökosystem zu schaffen.

Darüber hinaus stellen wir schnell fest, dass die meisten Planeten eine wirklich abgefahrene Geochemie aufweisen, die sie für eine Kolonisierung unhaltbar macht. Der Mars wird oft als schwer zu kolonisieren bezeichnet, da er wenig Atmosphäre und keine Magnetosphäre hat. Was immer offensichtlicher wird, ist, dass der Marsboden aufgrund der tödlichen Perchloratkonzentrationen für das Leben auf der Erde tatsächlich giftig ist. Selbst wenn man also eine vollständig eingeschlossene Blase auf der Marsoberfläche erzeugen würde, wäre es nicht möglich, Nahrung anzubauen. Man müsste also Erde von der Erde mitbringen sowie Wasser und die richtige Atmosphäre. Die Kosten für die Unterhaltung eines Außenpostens auf dem Mars wären astronomisch.

Darüber hinaus gibt es eine Reihe von Problemen mit der menschlichen Physiologie, die uns für die Raumfahrt sehr ungeeignet machen. Wie zum Beispiel das Problem des Knochenschwunds verlieren Astronauten selbst bei ausgiebigem Training häufig nicht unerhebliche Mengen an Knochenmasse, während sie im Weltraum sind, und sie bekommen sie nie zurück. Weitere Bedenken sind die negativen psychologischen Auswirkungen einer langfristigen Isolation oder Einsperrung oder die Auswirkungen einer langfristigen Strahlenbelastung im Weltraum, wo Sie nur eine geringe Metalldicke haben, um Sie vor der Strahlenbelastung zu schützen. Wenn die Menschheit in den Weltraum reisen würde, würde sie dies nur über ein so umfangreiches Maß an Gentechnik tun, dass sie von vornherein kein Homo sapiens wäre, physiologisch und möglicherweise sogar psychologisch.

Es könnte möglich sein, Menschen mit einem Schlafschiff auf dem Mond, dem Mars oder sogar auf extrasolaren Planeten zu landen, aber eine aktive Kolonie dort zu unterhalten, wäre extrem teuer, fast unmöglich und würde der Gesellschaft, für die sie sich entschieden hat, so gut wie keinen Nutzen bringen Mission. Sogar das ganze „Arche Noah“-Argument, dass die Menschheit oder eine Gruppe von Menschen woanders eine Kolonie gründen sollte, um das Aussterben oder den Erhalt ihrer Kultur zu vermeiden (dh das puritanische Argument), würde durch die Tatsache, dass sogar Planeten mit Leben leben, völlig zunichte gemacht wäre wahrscheinlich bestenfalls mit der menschlichen Biochemie unvereinbar.

Ich verstehe, dass sich Ihre Frage auf die heutigen Fähigkeiten bezieht, aber ein Schiff würde lange Strecken zurücklegen, um unterwegs Teile zu reparieren und aufzurüsten.

Selbst wenn ein Schiff auf das Wissen und die Fähigkeiten dieser und der Technologie auf dem Schiff und durch ihre langsame Reisegeschwindigkeit begrenzt ist, sind Informationen aus anderen Kolonien nur durch Lichtgeschwindigkeit begrenzt, sodass sie über neue Wege aktualisiert werden können, um ihre zu erhöhen Leistung.

Dies widerspricht Ihrer Frage, daher habe ich dies nur als zusätzliche Information herausgestellt, aber es ist zwecklos, mit unserer aktuellen Technologie zu erwarten, dass wir irgendwo an unseren lokalen Sternen vorbeikommen, ohne größere Schäden oder Verschleiß am Schiff und die Notwendigkeit, Teile zu reparieren oder zu ersetzen Teile. Zu diesem Zeitpunkt hätte ein Schiff, das 50 Jahre nach Ihrem mit fortschrittlicherer Technologie abgefahren war, Sie einholen und überholen können.

Daher schlage ich vor, darüber nachzudenken, zu gehen, um Außenposten zu errichten und darüber nachzudenken, wie die Zukunft KI-Körper und -Geist einbeziehen wird, solche, die auf winzige erbsengroße Schiffe geschickt werden können, die nahezu mit Lichtgeschwindigkeit angetrieben werden können, was bedeutet, dass diese KI-Geiste erreichen können mindestens 2 Milliarden Lichtjahre entfernt und wenn sie die riesigen Supercluster wie Horologium-Reticulum und jenseits der Great Sloan Wall erreichen, können sie mechanische Körper für die gesendeten Köpfe bauen lassen.

Nicht die Antwort, nach der Sie gesucht haben, aber eine Option, die Sie in Betracht ziehen sollten, wenn Sie über die Zukunft der menschlichen Fähigkeiten mit Technologie und die größten erreichbaren Entfernungen im Universum nachdenken.