Ľudstvo má prostriedky na spustenie sond na obežnú dráhu okolo blízkych hviezd. Máme však potrebnú trpezlivosť?
Medzihviezdne cestovanie, ktoré je už mnoho rokov základom sci-fi, by sa dnes mohlo stať realitou - keby existovali iba peniaze. Za pouhých 100 miliónov dolárov môže zákazník skutočne kúpiť najnovšiu komerčnú raketu a cestovať mimo slnečnej sústavy. Kľúčom je trpezlivosť. Ak bude takáto raketa zajtra vypustená do najbližšieho cieľového prístavu - do potenciálne obývateľného exoplanetu Proxima b, ktorý bol nedávno objavený v trojhviezdovom systéme Alpha Centauri vo vzdialenosti 4 svetelných rokov od Zeme - let bude trvať 80 000 rokov.
Namiesto toho, aby miliónový podnikateľ Yuri Milner utratil 100 miliónov dolárov za tak pomalú prepravu, vlani v apríli uviedol, že tie isté peniaze minú, aby vymyslel iný spôsob, ako sa dostať do systému Alpha Centauri v časovom rámci nepresahujúcom limit ľudského života. Projekt s názvom Prielomová hviezda sa snaží globálne vzdialiť sa od rakiet v prospech ľahkej plachty - najtenšej zrkadlenej plochy, ktorá je poháňaná laserovými lúčmi, aby sa zrýchlila vesmírom. Predbežné plány tohto projektu predpokladajú použitie konvenčných rakiet, prostredníctvom ktorých sa už na začiatku 20. rokov 20. storočia plánuje inštalácia na obežnú dráhu Zeme tisíce štvormetrových svetelných plachiet s hmotnosťou iba jeden gram. Plachty budú obsahovať centimetrové čipy so vstavanými kamerami, senzormi, prúdovými motormi a batériami. Každá ultralehká kozmická loď bude nasmerovaná zo zemskej obežnej dráhy na systém Alpha Centauri pomocou pozemného lasera s výkonom 100 gigawattov pri 20% rýchlosti svetla. V tomto prípade by medzihviezdny let trval iba 20 rokov a sondy by v 60. rokoch dosiahli Alphu Centauri.
Ale tieto vysoké rýchlosti stoja veľa peňazí. Dokonca aj tie najskromnejšie odhady projektu Starshot ďaleko presahujú pôvodných 100 miliónov dolárov od Milnera - projekt by si mohol vyžiadať 10 miliárd dolárov za desaťročia alebo viac, najmä kvôli obrovským nákladom na výstavbu pozemného laserového zariadenia. S najväčšou pravdepodobnosťou nebude možné bez vládnej pomoci a medzinárodnej spolupráce. Okrem toho ľahké plachty, ktoré prežijú 20-ročnú plavbu, prechádzajú systémom Centauri tak rýchlo, že budú mať iba pár sekúnd na získanie makrofotografií a iných údajov o Proxima ba akýchkoľvek ďalších planétach v jej blízkosti. A zatiaľ čo sondy prechádzajú do medzihviezdnej temnoty, svetelné plachty sa budú snažiť prenášať cenné informácie na Zem pomocou laserových lúčov,ktorého výkon nepresahuje silu signálu konvenčného mobilného telefónu.
Pomalá cesta k hviezdam
Niektorí kritici považujú tento vtipný výkon Alpha Centauri za zlú investíciu. "Keď sme sa dozvedeli o projekte Starshot, zistili sme, že je zbytočné míňať také peniaze na preletovú misiu, ktorá by trvala niekoľko desaťročí a trvať niekoľko sekúnd, kým sa nasnímajú fotografie," hovorí nezávislý vedecký pracovník Michael Hippke z Nemecka. V spolupráci s Rene Heller, astrofyzikom z Inštitútu Maxa Plancka pre výskum solárnej sústavy v Göttingene, Hippke vyvinul alternatívny letový program, ktorý by podľa neho priniesol viac vedeckých výhod a lacnejšie. Heller a Hippke namiesto toho, aby budovali laserový systém s viac miliardami dolárov, aby urýchlili malé svetelné plachty na rýchlosť blízku svetlu a raz ich preleteli, Heller a Hippke navrhujú použiť hviezdne svetlo len na odoslanie väčších plachiet pri nižšej rýchlosti všetkým trom hviezdam v systéme Alpha Centauri so schopnosťou „zaparkovať“na obežnej dráhe. Ich zistenia budú uverejnené v 1. vydaní listov Astrofyzikálneho časopisu.
Podstatou ich návrhov je využiť nielen slnečné svetlo na urýchlenie svetelných plachiet opúšťajúcich náš systém, ale aj svetlo a gravitáciu troch hviezd systému Alpha Centauri na konci letu. Heller a Hippke spočítali, že taký výlet by sa mohol uskutočniť na mysliach úchvatne nízkohustotných plachetách s hmotnosťou asi 100 gramov a rozlohou 100 000 metrov štvorcových (čo je asi 15 futbalových ihrísk!). Tento dizajn plachiet sa zdá byť uskutočniteľný vzhľadom na rýchly vývoj materiálovej vedy. Postupným nastavením uhla, keď sa blíži ku hviezdam, aby zachytil väčší tlak od nich, sa môže takáto plachta vyvinúť dostatočnou rýchlosťou na zakotvenie na ktorejkoľvek obežnej dráhe v systéme.
Propagačné video:
Na dosiahnutie potenciálne obývateľnej planéty Proxima b by také „fotogravitačné“pomocné systémy, napodiv, vyžadovali vyslanie ľahkej plachty najprv k jasným slnečným hviezdam Alpha Centauri A a Alpha Centauri B, napriek tomu, že sú umiestnené o dva bilióny kilometrov ďalej ďaleko od nás, ako menšia a slabšia materská hviezda planéty Proxima b - Proxima Centauri. Je to kvôli spomaleniu spôsobenému vysokým tlakom žiarenia hviezd A a B hviezd Alfa Centauri, a preto rýchlejším prístupom k systému ľahkých plachiet akejkoľvek veľkosti. Ale žiarenie z dvojhviezd má limit; Ak obrovská plachta Heller a Hippke dosiahne rýchlosť vyššiu ako 4,6% rýchlosti svetla, jednoducho preskočí systém. Odhadujú, že let do Alpha Centauri A a B bude trvať takmer storočie.nasledovalo ďalších 50 rokov cesty do jej konečného cieľa - stabilná obežná dráha okolo Proximy.
"Vaša cesta by trvala 7 krát dlhšie ako 20-ročná misia Starshot, ale roky a dokonca desaťročia môžete stráviť dôkladným výskumom, nie pár sekúnd," hovorí Heller. Keď porovnáme pomer času výskumu a času cesty v oboch prípadoch, Heller dodáva: „Starshot mohol na výskum na mieste použiť iba stotinu milióninu celej misie, zatiaľ čo my sme mohli použiť stotinu alebo miliónkrát viac.“Okrem toho, použitím slnečného žiarenia na spustenie plachty, táto možnosť eliminuje potrebu vybudovať laserovú jednotku v hodnote niekoľkých miliárd dolárov.
Ich navrhovaná 150-ročná cesta však nemôže začať zajtra. Návrh Hellera a Hippka okrem iného stanovuje zriedkavú konfiguráciu hviezd v systéme Alpha Centauri, ktorá sa stáva iba raz za 80 rokov, keď sú všetky ich obežné dráhy v jednej rovine a prechádzajú trajektóriou akejkoľvek sondy z našej slnečnej sústavy. Nabudúce sa to stane v roku 2035, ale v takom krátkom časovom období sa žiadna plachta nemôže priblížiť systému. Heller a Hippke navrhujú čakať na ďalšie takéto „zarovnanie“v roku 2115.
Podľa spoločnosti Heller by ich plavby priamo na Proxima Centauri vyžadovali oveľa nižšie kozmické rýchlosti v dôsledku slabého žiarenia a zastavovacej sily menšej z týchto dvoch hviezd, čím by sa celkový čas letu zvýšil na celé milénium.
Trpezlivosť prosím
Hippke vidí viacgeneračnú misiu s koncovým bodom na obežnej dráhe okolo Alpha Centauri, ktorá stojí za to čakať, aj keď ju už nikdy nevráti. „Naše deti a vnúčatá dostanú úžasné fotografie z týchto vesmírnych sond. Len si predstavte cudzie rieky, sopky a možno aj exotický život! “Hippke hovorí, že výber storočia trvajúcej misie otvára príležitosti na štúdium aj ďalších blízkych jasných hviezd. Napríklad veľká hviezda Sirius je iba dvakrát väčšia ako Alpha Centauri - ale pretože svieti asi 25-krát jasnejšie ako Slnko, jej inhibičný účinok z radiačného tlaku je silnejší, a tým sa zabezpečí rýchlejší prístup ľahkých plachiet k nej. A však,Schopnosť poslať ľahké plachty na obežnú dráhu okolo mnohých blízkych hviezd naznačuje, že z budúcich generácií bude z dlhodobého hľadiska prirodzený záver k bezprostredným cieľom misie Starshot.
Napriek všetkým týmto výhodám nie je Avi Loeb, astronóm na Harvardskej univerzite a predseda vedeckého poradného výboru pre projekt Prielomová hviezda, presvedčený, že tento alternatívny návrh ponúka skutočné výhody oproti plánu spoločnosti Starshot použiť laser gigawattov na posielanie malých plachiet hviezdam. … „Na dosiahnutie rýchlosti blízkeho svetla pomocou hviezdneho svetla je potrebná veľmi tenká plachta,“hovorí Loeb s tým, že čím nižší je tlak zo slnečného svetla, tým menšia by mala byť hustota ľahkej plachty. Hippke a Heller tvrdia, že ich plachty by teoreticky mohli byť vyrobené z ultraľahkých materiálov s vysokou pevnosťou, ako je napríklad grafén, ale Loeb pochybuje, že vytvorenie vrstvy grafénu s hrúbkou niekoľkých atómov a 100 v oblasti pre medzihviezdnu sondu.000 metrov štvorcových bude jednoduchšie ako vybudovanie veľkého laserového zariadenia. „Taký povrch je rádovo tenší ako vlnová dĺžka svetla, ktorú by mal odrážať, a preto bude jeho odrazivosť nízka,“hovorí Loeb. „Nie je možné znížiť hmotnosť o niekoľko rádov pri zachovaní koeficientu tuhosti a odrazu plachetového materiálu.“Inými slovami, grafénová plachta s rozlohou 100 000 metrov štvorcových môže byť príliš chabá na skutočné cestovanie v vesmíre. Plány projektu Starshot okrem toho zahŕňajú spustenie nie jednej, ale tisícov plachiet, a aj keď každá sonda, ktorá úspešne prešla medzihviezdnym priestorom, dostane iba pár sekúnd pre panoramatické obrázky, ich počet prekročí to, čo by sa mohlo získať počas niekoľkých po sebe nasledujúcich letov.„Taký povrch je rádovo tenší ako vlnová dĺžka svetla, ktorú by mal odrážať, a preto bude jeho odrazivosť nízka,“hovorí Loeb. „Nie je možné znížiť hmotnosť o niekoľko rádov pri zachovaní koeficientu tuhosti a odrazu plachetového materiálu.“Inými slovami, grafénová plachta s rozlohou 100 000 metrov štvorcových môže byť príliš chabá na skutočné cestovanie v vesmíre. Plány projektu Starshot okrem toho zahŕňajú spustenie nie jednej, ale tisícov plachiet, a aj keď každá sonda, ktorá úspešne prešla medzihviezdnym priestorom, dostane iba pár sekúnd pre panoramatické obrázky, ich počet prekročí to, čo by sa mohlo získať počas niekoľkých po sebe nasledujúcich letov.„Taký povrch je rádovo tenší ako vlnová dĺžka svetla, ktorú by mal odrážať, a preto bude jeho odrazivosť nízka,“hovorí Loeb. „Nie je možné znížiť hmotnosť o niekoľko rádov pri zachovaní koeficientu tuhosti a odrazu plachetového materiálu.“Inými slovami, grafénová plachta s rozlohou 100 000 metrov štvorcových môže byť príliš chabá na skutočné cestovanie v vesmíre. Plány projektu Starshot okrem toho zahŕňajú spustenie nie jednej, ale tisícov plachiet, a aj keď každá sonda, ktorá úspešne prešla medzihviezdnym priestorom, dostane iba pár sekúnd pre panoramatické obrázky, ich počet prekročí to, čo by sa mohlo získať počas niekoľkých po sebe nasledujúcich letov.a preto bude jeho odrazivosť nízka, “hovorí Loeb. „Nie je možné znížiť hmotnosť o niekoľko rádov pri zachovaní koeficientu tuhosti a odrazu plachetového materiálu.“Inými slovami, grafénová plachta s rozlohou 100 000 metrov štvorcových môže byť príliš chabá na skutočné cestovanie v vesmíre. Plány projektu Starshot okrem toho zahŕňajú spustenie nie jednej, ale tisícov plachiet, a aj keď každá sonda, ktorá úspešne prešla medzihviezdnym priestorom, dostane iba pár sekúnd pre panoramatické obrázky, ich počet prekročí to, čo by sa mohlo získať počas niekoľkých po sebe nasledujúcich letov.a preto bude jeho odrazivosť nízka, “hovorí Loeb. „Nie je možné znížiť hmotnosť o niekoľko rádov pri zachovaní koeficientu tuhosti a odrazu plachetového materiálu.“Inými slovami, grafénová plachta s rozlohou 100 000 metrov štvorcových môže byť príliš chabá na skutočné cestovanie v vesmíre. Plány projektu Starshot okrem toho zahŕňajú spustenie nie jednej, ale tisícov plachiet, a aj keď každá sonda, ktorá úspešne prešla medzihviezdnym priestorom, dostane iba pár sekúnd pre panoramatické obrázky, ich počet prekročí to, čo by sa mohlo získať počas niekoľkých po sebe nasledujúcich letov.000 metrov štvorcových môže byť príliš chabé na cestovanie v skutočnom vesmíre. Plány projektu Starshot okrem toho zahŕňajú spustenie nie jednej, ale tisícov plachiet, a aj keď každá sonda, ktorá úspešne prešla medzihviezdnym priestorom, dostane iba pár sekúnd pre panoramatické obrázky, ich počet prekročí to, čo by sa mohlo získať počas niekoľkých po sebe nasledujúcich letov.000 metrov štvorcových môže byť príliš chabé na cestovanie v skutočnom vesmíre. Plány projektu Starshot okrem toho zahŕňajú spustenie nie jednej, ale tisícov plachiet, a aj keď každá sonda, ktorá úspešne prešla medzihviezdnym priestorom, dostane iba pár sekúnd pre panoramatické obrázky, ich počet prekročí to, čo by sa mohlo získať počas niekoľkých po sebe nasledujúcich letov.
Podľa Loeba je najväčšou výzvou to, či ambiciózne viacgeneračné projektové plány prežijú nevyhnutné stretnutie s krehkosťou ľudského života. "Ak ignorujete dĺžku cesty, môžete vždy použiť konvenčné rakety a dostať sa do systému Alpha Centauri s nízkymi stratami za 80 000 rokov," hovorí. „Ľudia, ktorí pracujú na projekte Starshot, sú však ambicióznejší. Chceme sa tam dostať v našom živote. ““
Lee Billings