¿Qué tan factible es esperar un gran avance que nos permita viajes espaciales de ciencia ficción (y tecnología relacionada)?

Se puede esperar que un gran avance científico suceda razonablemente pronto. Sin embargo, la cuestión es que, con prácticamente todos los avances, no han sido nada que pudiéramos esperar de antemano.

La pura potencia disponible en las reacciones nucleares era inconcebiblemente anterior a Einstein. De hecho, hubo un debate sobre cómo el sol pudo haber logrado arder durante tanto tiempo si ninguna reacción química pudo proporcionar suficiente energía durante el tiempo suficiente.

La naturaleza de las máquinas que funcionan con vapor era igualmente imposible de imaginar en un mundo donde los molinos de agua y viento eran las principales fuentes de energía mecánica.

Las personas que primero trabajaron en las primeras computadoras no tendrían forma de comprender las posibilidades de Internet y la World Wide Web. Tengo un teléfono móvil en mi bolsillo más poderoso que cualquier computadora en el mundo hace 20 años, que puede navegar por Internet de forma inalámbrica, generar imágenes en 3D y mucho, mucho más.

Así que podemos esperar ver avances científicos durante nuestra vida. Pero si son verdaderos avances, solo unas pocas personas los habrán visto venir antes que ellos.

Buni: creo que es menos realista de lo que nos gusta pensar y somos propensos al futurismo en el mejor de los casos. En los años 50 a 70, la imagen del futuro también era así... en lo que ahora llamamos 'retro-futurismo', podemos ver imágenes del hombre trabajador besando a su esposa que se queda en casa y volando al trabajo. en un jet pack... todo con una fecha de llegada esperada antes del año 2000. Vale la pena señalar que no solo la predicción tecnológica estaba muy lejana, sino que tampoco tuvo en cuenta los cambios sociales y el alejamiento de el hombre + ama de casa + 3 niños y una cerca blanca en casa.

Uno de los errores más grandes que cometemos es centrarnos en la tecnología física mientras descuidamos los cambios sociales e individuales que vienen con cada salto... con la industrialización vino el movimiento masivo de personas de las granjas rurales a las fábricas de la ciudad, pero también vino con un cambio en la percepción del tiempo. La mayoría de la población perdió el horario agrícola, trabajando durante el día en los campos según la temporada, y lo reemplazó con un ciclo de fabricación de adherencia al reloj. Cada paso dependía de que se completara otro paso y el siguiente paso dependía de que se completara a tiempo. Lo construiríamos, lo pondríamos en un almacén y continuaríamos. Con la transición a la era de la información, las personas ahora tienen que lidiar con el acceso casi instantáneo a la información y una marcada desviación del estilo de vida de fabricación de 9 a 5... incluso hasta el punto en que la fabricación "bajo demanda" es deseable en lugar de las operaciones de fabricación y almacenamiento de 9 a 5. No es un proceso simple y muchas personas están luchando con el cambio.

Si no estamos preparados, ya sea como individuos o como sociedad, para que se produzca el salto, se retrasará independientemente de la disponibilidad de la tecnología. En mi opinión, el próximo gran cambio en la sociedad debe ser el rechazo del nacionalismo y la adopción de 'humano' como nuestra identidad principal y un alejamiento de las cosas (el dinero) como nuestra principal motivación (lo cual es una evolución natural hacia un post -sociedad de la escasez). Tenga en cuenta que ambas condiciones realmente no están en un dominio tecnológico, pero en última instancia son pasos necesarios para que la humanidad continúe avanzando. Por supuesto, esto descuida el cambio individual... nuestro paso a la era de la información ha acelerado todo y eliminado nuestra adherencia al reloj que exigía la era de la fabricación. Una persona ahora tiene acceso casi instantáneo a la información, independientemente de la hora (puedo realizar operaciones bancarias en mi teléfono a las 2 a. m. si lo deseo). El mundo se ha convertido en un lugar diminuto en el que nadie viaja más de un día de cualquier punto del mundo a otro y nos sentimos visiblemente frustrados por un retraso de 2 segundos en un navegador. Cada paso ha venido con cambios bastante grandes que casi invalidan los cambios que trajo el paso anterior. Cuando comencemos la colonización interplanetaria y digamos colonizar una luna de Saturno, ¿qué tan bien vamos a lidiar con pasar de un mundo pequeño a un mundo pequeño? vasto sistema solar donde la comunicación entre dos colonias llega con un retraso de una hora? Es un poco como un retroceso a los días coloniales donde el viaje del viejo mundo al nuevo mundo duraba un mes. El mundo se ha convertido en un lugar diminuto en el que nadie viaja más de un día de cualquier punto del mundo a otro y nos sentimos visiblemente frustrados por un retraso de 2 segundos en un navegador. Cada paso ha venido con cambios bastante grandes que casi invalidan los cambios que trajo el paso anterior. Cuando comencemos la colonización interplanetaria y digamos colonizar una luna de Saturno, ¿qué tan bien vamos a lidiar con pasar de un mundo pequeño a un mundo pequeño? vasto sistema solar donde la comunicación entre dos colonias llega con un retraso de una hora? Es un poco como un retroceso a los días coloniales donde el viaje del viejo mundo al nuevo mundo duraba un mes. El mundo se ha convertido en un lugar diminuto en el que nadie viaja más de un día de cualquier punto del mundo a otro y nos sentimos visiblemente frustrados por un retraso de 2 segundos en un navegador. Cada paso ha venido con cambios bastante grandes que casi invalidan los cambios que trajo el paso anterior. Cuando comencemos la colonización interplanetaria y digamos colonizar una luna de Saturno, ¿qué tan bien vamos a lidiar con pasar de un mundo pequeño a un mundo pequeño? vasto sistema solar donde la comunicación entre dos colonias llega con un retraso de una hora? Es un poco como un retroceso a los días coloniales donde el viaje del viejo mundo al nuevo mundo duraba un mes. Cada paso ha venido con cambios bastante grandes que casi invalidan los cambios que trajo el paso anterior. Cuando comencemos la colonización interplanetaria y digamos colonizar una luna de Saturno, ¿qué tan bien vamos a lidiar con pasar de un mundo pequeño a un vasto sistema solar donde la comunicación entre dos colonias llega con un retraso de una hora? Es un poco como un retroceso a los días coloniales donde el viaje del viejo mundo al nuevo mundo duraba un mes. Cada paso ha venido con cambios bastante grandes que casi invalidan los cambios que trajo el paso anterior. Cuando comencemos la colonización interplanetaria y digamos colonizar una luna de Saturno, ¿qué tan bien vamos a lidiar con pasar de un mundo pequeño a un vasto sistema solar donde la comunicación entre dos colonias llega con un retraso de una hora? Es un poco como un retroceso a los días coloniales donde el viaje del viejo mundo al nuevo mundo duraba un mes.

Mi punto de esto es decir que la tasa de descubrimiento tecnológico no es el factor limitante cuando se trata de los marcos de tiempo de estos saltos. La línea de tiempo en este futuro (cercano) está más limitada por nuestra evolución social e individual más lenta que por nuestra evolución tecnológica.

Como físico, puedo decirle que tenemos muchas áreas que siguen sin resolver y son misteriosas. Si hemos resuelto la mayoría de las cosas, no nos molestaríamos con LHC y otros esfuerzos científicos. Hay suficiente sobre el universo para que los científicos pasen cientos, si no miles de años, realizando más investigaciones.

En cuanto a esperar ciertos avances, es una propuesta muy tenue. Hace la suposición fundamental de que la tasa de avances pasados ​​continúa. No hay garantía sobre esto. Incluso ideas similares, como la Ley de Moore , tienen límites. Por lo tanto, debe tomar tales predicciones con un grano de sal figurativo.

Dicho escepticismo sobre los avances futuros, hay suficientes nuevas tecnologías potenciales para cohetes que no hay razón para no esperar más experimentación y nuevos cohetes. Esto es especialmente cierto a la luz de la privatización de los viajes espaciales, con empresas como spacex .

La Física Cuántica puede tener aplicaciones a gran escala; algunos son más comunes mientras que otros se están desarrollando. Ver computación cuántica para un buen ejemplo. Los efectos cuánticos también se pueden ver en cosas a gran escala, como las estrellas de neutrones. Las resonancias magnéticas y los microscopios electrónicos funcionan porque se aprovechan los principios cuánticos. Decir que esta rama de la física no ofrece beneficios a gran escala es simplemente incorrecto . Ya te ha beneficiado a ti y a mí a gran escala, aunque es posible que no lo hayas notado.

Finalmente, mientras que muchas personas "con mentalidad económica" pueden pensar que los viajes espaciales no son rentables, está sucediendo. SpaceX y otras compañías van al espacio. La minería de asteroides es una potencial fuente de ingresos. La metalurgia marciana puede producir nuevos metales inesperados o una fuente barata de acero.

Espero que sucedan innovaciones futuras, dado todo lo que hay por descubrir y explorar. Cualquiera que no diga innovaciones futuras simplemente está ignorando los hechos. Si hay un techo futuro para la tecnología, es probable que no suceda en los próximos cien o doscientos años.

Los avances en la artesanía , no las leyes fundamentales de la física, son lo que está impulsando el esfuerzo actual de privatización del espacio. Todavía usamos combustible químico y la Tercera Ley de Newton para hacer que un cohete funcione, no espere que eso cambie. No hay una alfombra impulsada por frijoles mágicos en un futuro previsible. Son las mejoras en las herramientas y el manejo de materiales lo que está en curso, y eso también permite la creación de mejores herramientas y productos finales, por lo que tiene el potencial de crecimiento exponencial.

Las empresas privadas están tratando de hacer que el espacio sea asequible al hacer que los vehículos sean más livianos y económicos.

Todo el vehículo de lanzamiento y los motores son solo un impuesto sobre lo que realmente querías orbitar. Si pudiera reducir el peso a una pluma, todavía tiene el peso de la carga útil y el combustible para ese peso. Así que hay un límite.

Sin embargo, lo que permite a las universidades y empresas emergentes acceder al espacio es el microsat . Incluso cuando todavía cuesta $ 8600 por libra (lo que equivale a $ 75,000 por un galón de leche), se puede construir una carga útil útil de solo unas pocas libras.

Mire un teléfono inteligente Android: unas pocas onzas por más poder de computadora que el que existía en el planeta durante la carrera espacial, sensores, óptica y capacidad de comunicaciones.

Otra mejora que podría estar al nivel de un gran avance en la disponibilidad comercial de experimentos orbitales (no en física) sería el desarrollo de la infraestructura. El microsat está inflado por el blindaje, la radio más potente y la necesidad de energía autónoma, por lo que termina siendo de 10 × 10 × 40 cm en lugar de un teléfono inteligente.

Un servicio comercial podría ofrecer alojamiento orbital, donde su microsat se coloca en un recinto blindado con una conexión de red y alimentación, suministrada por ellos. ¡ La suite con su pesado blindaje no necesita ser enviada cada vez que se reemplazan las agallas interesantes! Eso reduciría los costos en un orden de magnitud, todo, sin necesidad de descubrir nuevas leyes de la física o inventar tecnologías completamente nuevas. Es una inversión justa y se basa en un trabajo continuo.

Qué está pasando: cosas más pequeñas . Nanotecnología, espintrónica, nuevos materiales, etc.

Lo que no va a pasar, porque sabemos cómo funciona y que hay límites: no se almacenará energía química más densa que la que ya se encuentra en los altos explosivos. Es decir, el combustible para cohetes no obtendrá órdenes de magnitud más poderosos.

(Los cohetes no químicos, como los impulsores de iones, no son útiles para entrar en órbita. Un empuje de menos de 1 g no llegará a ninguna parte).

Entonces, ¿qué hay de reemplazar los cohetes de lanzamiento con algo que no lleve el combustible consigo? Los lanzadores de cañones tienen límites y, a menos que construyas un cañón de riel de muchos kilómetros de largo, no servirá de nada. Obtener la mayor velocidad posible mientras aún está en la atmósfera significa que puede ahorrar en masa de reacción y obtener oxígeno sin tener que llevarlo todo, pero ¿cuánto ahorra eso? Todavía se basa en el interés compuesto de la ecuación del cohete y cortar el fondo ahorra muchas veces los ahorros directos. ¡La fácil recuperación y reutilización del escenario (ya que es un avión) debe sopesarse con el ahorro de peso de hacerlo desechable!

¿Y qué si quisieras ir a la luna en persona? Cientos de libras con soporte vital y bocadillos, llega a millones de dólares.

Si no puede superar los cohetes de lanzamiento químico hasta mucho más tarde, cuando la industria espacial ya esté madura, ¿qué tal hacer que el combustible para cohetes sea barato?

No puede tener materiales tóxicos exóticos, al igual que los automóviles están sujetos a la regulación de emisiones ahora. El escape del cohete deberá ser ecológico, es decir, no tan poderoso como podría ser si pudiera elegir los productos químicos más potentes sin restricciones.

Pero la falta de metales raros y demás también hará que su producción sea barata. En un futuro con química y nanotecnología avanzadas, las moléculas potentes se pueden diseñar y contener de manera segura, utilizando solo elementos de vida comunes. Oye, podría crecer en los árboles. En última instancia, si reunir y organizar los átomos es barato, está limitado por la cantidad de energía que está almacenando. Menos energía por masa paga una penalización exponencial a través de la ecuación del cohete, pero mire lo que es el petróleo: moléculas orgánicas. O oxígeno líquido e hidrógeno: ¿y si eso fuera barato, además del costo de la energía?

Más tarde, pero antes de la posibilidad de los ascensores espaciales, un gran avance en la capacidad comercial será obtener materiales industriales fuera de la Tierra en lugar de levantarlos. Importaremos materia prima y bienes manufacturados, y salir será costoso . Dado que solo necesita llegar a LEO y luego todo el soporte vital y las viviendas son del espacio en lugar de levantarse de la Tierra, mi boleto de salida (un hombre de 250 libras) será de $ 251,000 con los cohetes de hoy. El poder adquisitivo aumentará, el costo fijo de la infraestructura se amortizará (no necesito comprar el avión cuando vuelo en clase turista) y el costo de producir el combustible será menor en relación con el consumo total de energía por persona. Ya sea que eso signifique asequible como ahorrar durante unos años, o barato, depende de los avances en nuestra economía energética. Fusión práctica barata? ¿O simplemente energía solar casi gratuita?

Mucho depende de lo que entiendas exactamente por un gran avance.

Algunos avances como la revolución agrícola y la revolución industrial son realmente una cuestión de organización social. Las máquinas de vapor y la maquinaria relativamente sofisticada, como las sierras y los molinos accionados por ruedas hidráulicas, se conocían desde el Imperio Romano, pero dado que la tracción animal y esclava era muy barata, los motores mecánicos de varios tipos eran dispositivos especiales que se usaban para hacer cosas como "efectos especiales" en templos (se describió un motor atmosférico primitivo para abrir puertas en los templos, por ejemplo). La idea de la ciencia se consideraba un pasatiempo para los ricos y la tecnología para las clases bajas (Vulcano, el dios de los artesanos, era el único dios descrito como cojo, lo que da una idea de cómo se veía a los artesanos). Incluso en la década de 1500, los venecianos habían desarrollado instituciones gubernamentales y bancarias bastante modernas,

Otros avances son el resultado de cambiar realmente la forma en que entendemos el universo. La revolución científica cambió el mundo de un lugar aleatorio a uno de "causa y efecto" que podía cuantificarse y reproducirse. La mecánica newtoniana permitió el estudio matemático de las cosas a escalas más grandes y más pequeñas de lo que era posible antes, y Einstein y los diversos científicos que desarrollaron la mecánica cuántica han ampliado la escala y el alcance de lo que se puede observar y comprender.

En este momento, parece que estamos en una especie de período de consolidación. Como se mencionó, gran parte de los "avances" son en realidad refinamientos en la artesanía; los cohetes todavía se basan en ideas bastante básicas que datan de hace cientos de años, e incluso los "teléfonos inteligentes" simplemente hacen uso de transistores y tecnología de circuitos integrados que es altamente refinada, pero basada en ideas que datan de hace más de medio siglo.

No quiere decir que esto no sea útil, y en el blog NextBigFuture, se promueve la idea de una singularidad "mundana", donde la acumulación de refinamientos simples aún conduce a un salto masivo en riqueza y habilidades.

Los cambios verdaderamente fundamentales son difíciles de predecir y no vienen en un "calendario". Las leyes físicas se entienden bastante bien, y cualquier avance se producirá a escalas mucho más allá de lo que la gente común podría esperar acceder (cosmología o física de partículas). Los cambios fundamentales en la forma en que organizamos el conocimiento y entendemos las cosas pueden ser posibles a medida que las nuevas tecnologías como Big Data se comprendan mejor y las herramientas para explotarlas se vuelvan comunes. Buscaría algún tipo de cambio social del orden de la revolución agrícola o la revolución industrial para ser realmente el próximo avance. La pregunta interesante se convierte en:

¿Cuál será el impulsor de este cambio (los humanos sabían muy bien cómo funcionaban las plantas durante la era neolítica, pero en general nunca se molestaron en cultivarlas y, como se mencionó, los romanos en el siglo I d.C. tenían acceso a máquinas primitivas y los venecianos tenían muchas de las instituciones pero nunca dieron el último paso). Tenemos muchas herramientas nuevas que van desde la ingeniería genética hasta la ciencia de los materiales; ¿Alguno de estos va a ser la gran cosa?

¿Qué desencadenará el cambio? Es posible que las herramientas hayan existido durante mucho tiempo, pero es posible que las condiciones para hacer posible el avance no se den hasta dentro de mucho tiempo.