Hoeveel bemanningsleden moeten er aan boord van een ruimteschip zijn om een verre planeet te kunnen koloniseren? Franse astronomen sloegen aan het rekenen.

Stel dat we als mensheid een andere planeet willen gaan koloniseren. En dan niet Mars, maar een planeet die een baan beschrijft rond een andere ster dan de zon. Hoeveel koppen moet de bemanning dan tellen van een ruimteschip dat die klus gaat klaren? En hoe groot moet het ruimteschip zelf zijn? Dat bepaalden de Franse astronoom Frédéric Marin en collega’s met behulp van computersimulaties.

Generatieschip

Daarbij gaat Marin niet uit van een ruimteschip dat snelheden haalt die nog ver buiten ons bereik liggen. In plaats daarvan rekent hij met de maximumsnelheid van de vorig jaar gelanceerde Parker Solar Probe: 200 kilometer per seconde. En dat betekent een flinke reistijd: naar de dichtstbijzijnde planeet buiten ons zonnestelsel waar wij aardbewoners mogelijk kunnen overleven, zouden we 6300 jaar onderweg zijn.

Aangezien we (nog) geen mensen kunnen invriezen om ze bij aankomst weer te ontdooien, moeten we in zo’n geval een zogenoemd generatieschip sturen. Dat wil zeggen: een ruimteschip waarvan de bemanningsleden zich tijdens de reis voortplanten, zodat hun verre nazaten millennia later op een verre planeet kunnen landen.

Levensvatbaar clubje

En hoeveel mensen zijn er dan nodig voor een ruimteschip dat niet aankomt met alleen maar stokoude lijken aan boord? Dat bepaalde Marin met een simulatie. Per mail legt hij uit hoe die werkt: “De simulatie maakt eerst een aantal mensen aan. Als het programma eenmaal loopt, checkt het voor elk jaar van de ruimtereis voor ieder bemanningslid eerst of hij of zij is overleden. Is dat niet het geval, dan kijkt het programma of hij of zij zich voort kan planten volgens de aan boord geldende regels.”

Daarna combineert het programma twee willekeurige bemanningsleden die zich voort kunnen planten en kijkt het of ze daadwerkelijk een kind krijgen. “Daarbij wordt dan rekening gehouden met zaken als de kans op onvruchtbaarheid, de kans op een familieband tussen de twee bemanningsleden, enzovoort. Gooit niets roet in het eten, dan wordt er een baby-bemanningslid toegevoegd aan de simulatie. Als alle bemanningsleden zo zijn afgelopen, gaat het programma door met het volgende jaar, tot het moment van aankomst.” Vervolgens wordt zo’n simulatie enkele honderden keren uitgevoerd, zodat uit al die gesimuleerde reizen een betrouwbare ‘gemiddelde’ reis is te bepalen, besluit Marin.

Uit deze simulaties blijkt dat je toe kunt met een relatief kleine bemanning: als je 98 mensen meestuurt (49 mannen, 49 vrouwen), kun je er zo goed als zeker van zijn dat er een levensvatbaar clubje mensen aankomt op de plaats van bestemming. Zelfs een ramp onderweg waarbij 30 procent van de crew omkomt, brengt de missie dan niet in gevaar.

Ruimtelandbouw

Volgende vraag: hoe groot moet een generatieschip zijn dat zo’n bemanning naar een andere planeet brengt? Ook dat heeft Marin berekend. Daarbij gaat hij uit van vijfhonderd opvarenden in plaats van 98. Waarom? “Dat is de ondergrens, maar bij een grotere bemanning heb je meer mensen die zich kunnen specialiseren in bepaalde beroepen en vaardigheden”, stelt de astronoom. “Niet iedereen kan tenslotte hersenchirurg worden. Ook is een grotere en dus meer diverse groep genetisch gezien gezonder.”

Het formaat van het ruimteschip dat deze vijfhonderd ruimtereizigers moet gaan vervoeren, hangt in de berekening van Marin met name af van de vereiste hoeveelheid voedsel. Om die te bepalen, stelde Marin het aantal calorieën vast dat de bemanning per jaar nodig heeft, met een verbeterde versie van de simulatie die hij eerder gebruikte om de minimale grootte van de bemanning te bepalen.

Vervolgens bepaalde hij hoeveel landbouwgrond het ruimteschip nodig heeft om op een gevarieerde manier aan die caloriebehoefte te voldoen. Dat blijkt 450.000 vierkante meter te zijn, waarbij vooral de behoefte aan vlees – en dus aan dieren – veel plek opslokt. (Zijn de reizigers bereid om bijvoorbeeld meelwormen te eten, dan wordt het benodigde grondoppervlak een stuk kleiner.)

Enorme cilinder

Stel nu dat het ruimteschip een cilinder is. Om alle benodigde landbouwgrond te kunnen bevatten, zou die dan een middellijn van 448 meter en een lengte van 320 meter moeten hebben, rekent Marin voor. Dat is al een flink gevaarte, en dan zijn zaken als water, woonruimtes, energieopwekking, motoren enzovoort niet eens in aanmerking genomen.

Bovendien zou een crew van vijfhonderd volgens Marins simulaties weliswaar genoeg moeten zijn om de trip te kunnen maken, maar valt er toch veel te zeggen voor een groter aantal; zeg een paar duizend. Aangezien die ook allemaal moeten eten (en drinken, en wonen), moeten we in dat geval op een nog veel groter schip rekenen.

Maar goed, weten we tenminste wat ons te doen staat, willen we dit zonnestelsel ooit een keer achter ons laten.

Bronnen: Journal of the British Interplanetary Society, ArXiv.org (1), ArXiv.org (2)

Beeld: iStock/Getty Images

Heb jij de KIJK Hoogvliegers al? Deze special staat boordevol spannende verhalen uit de luchtvaart. Bestel hem hier voor maar €6,99.