Per pastarąjį dešimtmetį tūkstančiai planetų buvo atrasti už mūsų Saulės sistemos ribų. Dėl to vėl atsirado susidomėjimas kosmoso tyrinėjimais, įskaitant galimybę siųsti kosminius laivus egzoplanetoms tyrinėti. Atsižvelgiant į kylančius iššūkius, šiuo metu nagrinėjama keletas pažangių koncepcijų, kaip antai laikui tinkama lengvojo burės koncepcija (kaip pavyzdį pateikė Proveržis „Starshot“ ir panašūs pasiūlymai).
Tačiau pastaraisiais metais mokslininkai pasiūlė galimai veiksmingesnę koncepciją, žinomą kaip elektrinė burė, kai burė, sudaryta iš vielos tinklo, sukuria elektros krūvius, kad nukreiptų saulės vėjo daleles ir taip sukuria impulsą. Neseniai atliktame tyrime du Harvardo mokslininkai palygino ir palygino šiuos metodus, kad nustatytų, kuris būtų pranašesnis skirtingoms misijų rūšims.
Tyrimas, kuris neseniai pasirodė internete ir kurį peržiūri publikavimas Acta Astronautica, vedė Manasavi Lingam ir Abraham Loeb - Floridos technologijos instituto (FIT) docentas ir Franko B. Bairdo jaunesnysis mokslo profesorius Harvardo universitete bei Teorijos ir skaičiavimo instituto (ITC) direktorius, atitinkamai.
Lengvojo burės idėja laikui bėgant yra tokia, kai erdvėlaivis, aprūpintas dideliu atspindinčios medžiagos lakštu, naudoja žvaigždės (dar žinomos kaip saulės vėjas) radiacijos slėgį, kad laikui bėgant paspartėtų. Pagrindinis šios technologijos pranašumas yra tas, kad jam nereikia, kad erdvėlaivis gabentų savo kuro atsargas, kurios paprastai sudaro didžiąją dalį erdvėlaivio masės.
Tai ypač svarbu, kai kalbama apie tarpžvaigždinę kelionę, nes reikalinga reakcijos masė, norint pasiekti net dalį šviesos greičio (c) būtų milžiniškas. Ir priešingai nei tokios sąvokos kaip antimaterinės jėgos ar koncepcijos, kurios remiasi fizika, kuri dar nėra patikrinta (ar net hipotetinė), saulės / šviesos burės naudoja technologijas ir fiziką, kurios šiuo metu yra visiškai įrodomos.
Kitas pranašumas yra tas, kad lengvą burę galima pagreitinti naudojant ne saulės spinduliuotės, o kitas priemones. Kaip Lingamas el. Paštu paaiškino „Space Magazine“:
„Šviesos burės gali būti„ stumiamos “lazeriu arba saulės / žvaigždžių spinduliuote. Bet kuriuo atveju pagrindinis lengvųjų burių pranašumas yra tas, kad, priešingai nei cheminėse raketose, nereikia gabenti degalų laive. Tai labai sumažina erdvėlaivio masę, nes didžiąją dalį cheminių raketų sudaro degalai. Tas pats pranašumas galioja ir elektrinėms burėms. “
Tačiau pastaraisiais metais buvo sukurtos šios sąvokos variacijos, pavyzdžiui, 1988 m. Roberto Zubrino ir Dana Andrews pasiūlyta magnetinė burė (dar vadinama „maginėmis burėmis“) ir 2006 m. Pekka Janhuneno pasiūlyta elektrinė burė. 2006 m. pirmoji, superlaidžioji kilpa sugeneruotų elektrinį lauką, o pastaroji pašalintų magnetinį lauką per mažą laidą - abu jie atstumia saulės vėją.
Šios sąvokos turi keletą pastebimų skirtumų nuo įprastų saulės ar lengvųjų burių. Kaip paaiškino Lingamas:
„Elektrinės burės priklauso nuo įkrautų saulės / žvaigždžių vėjo dalelių (mūsų pavyzdyje protonų) impulsų perkėlimo, nukreipdamos jas per elektrinius laukus, o lengvos burės yra priklausomos nuo žvaigždės skleidžiamų fotonų impulsų perdavimo. Taigi žvaigždės vėjas varo elektrines burės, o žvaigždės skleidžiama elektromagnetinė spinduliuotė varo burės. “
Įdomu tai, kad kai kurie tyrinėtojai laikė, kad magnetinės burės yra priemonė, leidžianti sulėtinti lengvą burę, nes ji priartėja prie kelionės tikslo. Vienas tokių asmenų yra prof. Claudius Gros iš Frankfurto Goethe universiteto Teorinės fizikos instituto, Andreas Hein ir Kelvin F. Long - projekto „Dragonfly“ (koncepcija panaši į Proveržis „Starshot“).
Visos trys sąvokos gali paversti žvaigždžių skleidžiamą spinduliuotę pagreičiu, tačiau jos turi ir trūkumų. Pradedantiesiems elektrinės burės labai priklauso nuo jų žvaigždžių šeimininkų savybių. Kita vertus, lengvos burės yra beveik neveiksmingos kalbant apie M tipo (raudonosios nykštukės) žvaigždes, nes radiacijos slėgis nėra pakankamai didelis, kad būtų sukurtas pakankamas greitis, kad būtų galima išbristi iš žvaigždžių sistemos.
Tai gana ribojantis klausimas, matant, kaip mažos masės ultrakolbieji M tipo nykštukai sudaro didžiąją dalį žvaigždžių Visatoje - 75% žvaigždžių Paukščių Take. Raudonosios nykštukės taip pat yra neįtikėtinai ilgaamžės, palyginti su kitomis žvaigždžių klasėmis, ir gali išlikti pagrindinėje savo seka iki 10 trilijonų metų. Todėl, esant ilgesniam laikotarpiui, pirmenybė būtų teikiama varymo sistemai, galinčiai panaudoti raudonųjų nykštukų sistemas.
Dėl šių aplinkybių Lingamas ir Loebas siekė nustatyti, kuris tarpžvaigždinių kelionių būdas yra geresnis (lengvosios burės ar elektroninės burės), palyginti su įvairiomis žvaigždžių klasėmis - F tipo (balta), G tipo (geltona), K- tipo (oranžinės) ir M tipo žvaigždės. Įvertinę kiekvienos klasės spinduliuotės savybes, jie įskaičiuoti į tikėtiną erdvėlaivio masę - remiantis parametrais, kuriuos nustato Proveržis „Starshot“.
Jie sužinojo, kad erdvėlaivis, suporuotas su elektrine burė, yra geresnė varomoji priemonė arti daugelio žvaigždžių tipų, o ne tik tokiems gramatinio masto erdvėlaiviams kaip (būtent to ir reikia „Starshot“). Tačiau Lingamo ir Loebo skaičiavimai taip pat nustatė, kad prireiks daug ilgesnio laiko, kol elektrinis burinis erdvėlaivis pasieks tokį greitį, kuris tarpžvaigždines keliones pavers praktiškomis.
„Vietoj to, jei manoma, kad lengvos burės yra varomos lazeriu (pvz.,„ Breakthrough Starshot “), tada šviesos burėmis galima tiesiogiai pasiekti reliatyvistinį greitį (pvz., 10% šviesos greičio); priešingai, žvaigždžių vėjo varomos elektrinės burės pasiekia tik 0,1% šviesos greičio “, - teigė Lingamas.
Nors elektrinė burė galėtų pasiekti 0,1 c galų gale pakartotinai pasiekę artumą su žvaigždėmis, jie apskaičiavo, kad tai užtruks 10 000 susitikimų per milijoną metų. Kaip sakė Lingamas:
„[E] lektūrinės burės yra perspektyvi tarpžvaigždinių kelionių priemonė. Tačiau bet kuri technologinė rūšis, norinti naudoti šį metodą, turėtų būti ilgaamžė, nes šiam visam reliatyvistiniam greičiui pasiekti prireiks maždaug 1 milijono metų. Jei tokių ilgaamžių rūšių yra, elektrinės burės yra gana patogi ir energiją taupanti priemonė tyrinėti Paukščių Taką per ilgus laikotarpius (milijonus metų).
Nors 1 milijonas metų yra tik šiek tiek daugiau nei akimirksnis kosmoso prasme, jis yra neįtikėtinai ilgas atsižvelgiant į civilizacijų gyvavimo laiką - bent jau iki mūsų standartai. Žmonija, kaip rūšis, egzistavo maždaug 200 000 metų ir savo istoriją užfiksavo tik apie 6000. Kalbant apie tašką, per pastaruosius 60 metų mes buvome tik kosmoso erdvės civilizacija.
„Ergo“, burė, kurią gali pagreitinti lazeriai, išlieka praktiškiausia mūsų gyvenimo egzoplanetų tyrinėjimo priemonė. Kitas šio tyrimo dalykas yra tai, kaip jis galėtų būti informuojamas apie nežemiškos žvalgybos (SETI) paiešką. Ieškodami Visatoje technologinės veiklos požymių (dar žinomi kaip techniniai parašai), mokslininkai yra priversti ieškoti ženklų, kuriuos atpažins.
Atsižvelgiant į elektrinės burės pranašumus, įmanoma, kad nežemiška civilizacija šią technologiją gali palyginti su panašiomis. Kaip profesorius Loebas paaiškino „Space Magazine“ el. Paštu:
„Mūsų skaičiavimai rodo, kad pažengusios civilizacijos greičiausiai pirmenybę teikia elektrinių burių naudojimui virš lengvųjų burių, kurios yra pagrįstos natūralia žvaigždžių išvestimi vėjo ar radiacijos pavidalu. Tačiau jei technologinė civilizacija nori pasiekti greitį ar paleisti didelius krovinius, kurių neįmanoma išstumti iš jų žvaigždės žvaigždės energijos, tada greičiausiai pirmenybė teikiama lengvoms burėms, kurias stumia dirbtinai pagamintas šviesos spindulys, pavyzdžiui, galingas lazeris. Padėtis panaši į skirtumą tarp burinių valčių, kurios naudoja vėją, kurį motina gamtai suteikia nemokamai, palyginti su didesnėmis ar greitesnėmis valtimis, kurios varomos dirbtinėmis priemonėmis, tokiomis kaip variklis. “
Deja, kaip pridūrė Loebas, elektrinės burės nėra lengvai aptinkamos dideliais atstumais, nes jos sudarytos iš elektrifikuotų vielos tinklų ir neišskiria jokių akivaizdžių techninių parašų. „Todėl,“ daro išvadą, „SETI pirmiausia turėtų sutelkti dėmesį į lengvų burių, matomų dėl jų šviesos spindulių nutekėjimo už burės ribų netoli jų paleidimo vietų, paieškas arba dėl to, kad jie atspindi saulės spindulius, einant arti prieplaukos. Saulė, kaip ir asteroidai ar panašaus dydžio kometos “.
Tačiau Lingamas ir Loebas taip pat pabrėžia, kad elektrinės burės galėtų būti patrauklus pasirinkimas nežemiškos civilizacijos labui būtent dėl tos pačios priežasties. Elektrinės burės ne tik efektyviai naudoja energiją, bet ir neturi išsiskleisti, todėl gali judėti iš vienos žvaigždės sistemos į kitą nepastebėtos. Galimas sprendimas dėl „Fermi Paradox“? Galbūt!
Bet kokiu atveju šis tyrimas rodo, kad dabartiniai mūsų planai ištirti kaimynines žvaigždžių sistemas turėtų būti sutelkti ties koncepcijomis, kurios pabrėžia greitį per ilgaamžiškumą. Tai reiškia, kad elektrinių ar magnetinių burių (kurios galėtų toliau tyrinėti Visatą po amžių) dislokavimas yra bloga idėja, tačiau misija, kuri mūsų gyvenimo metu gali patekti į kitą žvaigždžių sistemą, atrodo tinkamiausias pasirinkimas.
