2016 m. Balandžio mėn. Rusijos milijardierius Jurijus Milneris paskelbė apie „Breakthrough Starshot“ sukūrimą. Kaip savo ne pelno siekiančios mokslinės organizacijos (žinomos kaip „Breakthrough Initiatives“) dalis, „Starshot“ tikslas buvo suprojektuoti lengvojo burlaivio nanochemą, kuris per mūsų gyvenimą galėtų pasiekti artimiausią žvaigždžių sistemą - „Alpha Centauri“ (dar žinomą kaip Rigel Kentaurus).
Nuo pat „Starshot“ koncepcijos kūrimo pradžios mokslininkai ir inžinieriai bandė spręsti iššūkius, su kuriais susidurs tokia misija. Panašiai yra ir mokslo bendruomenėje, kuri taip pat pateikė pasiūlymų, kaip tokia koncepcija galėtų veikti. Naujausia iš Makso Plancko saulės sistemos tyrimų instituto, kur du tyrėjai sugalvojo naują būdą, kaip sulėtinti plaukiojančią priemonę, kai ji pasiekia savo tikslą.
Norėdami pritarti, „Starshot“ koncepcija apima nedidelį gramo masto nanokranetą, kurį vilka lengvasis burė. Naudojant antžeminę lazerinę matricą, ši blykstė būtų pagreitinta iki maždaug 60 000 km / s (37 282 mps) arba 20% šviesos greičio. Tokiu greičiu nanokrainas vos per 20 metų galės pasiekti arčiausiai mūsų esančių žvaigždžių sistemą - Alfa Kentaurą, esantį už 4,37 šviesmečio.
Natūralu, kad tai kelia daugybę techninių iššūkių - įskaitant susidūrimo su tarpžvaigždinėmis dulkėmis galimybę, tinkamą žiburio formą ir didžiulius energijos reikalavimus lazerio matricai maitinti. Bet ne mažiau svarbi yra idėja, kaip toks amatas sulėtėtų pasiekus tikslą. Jei kitame gale nėra lazerių, kad būtų galima panaudoti trūkstančią energiją, kaip laivas sulėtėtų pakankamai, kad galėtų pradėti mokytis sistemos?
Būtent šį klausimą René Heller ir Michaelas Hippke pasirinko nagrinėdami savo studijoje „Didelio greičio tarpžvaigždinio fotono greičio sulėtėjimas į ribojamas orbitas Alfa Kentauryje“. Helleris yra astrofizikas, šiuo metu padedantis ESA ruošiantis artėjančiai PLAnetinei žvaigždžių tranzito ir virpesių (PLATO) misijai - egzoplanetų medžiotojui, dislokuotam kaip jų kosminės vizijos programos dalis.
Pasitelkę IT specialistą Michailą Hippke, abu svarstė, ko prireiks tarpžvaigždinei misijai pasiekti Alfa Kentaurą ir jai atvykus pateiks gerą mokslinę informaciją. Tai pareikalautų stabdymo manevrų, kai tik jis atvyks, kad erdvėlaivis neperžengtų sistemos nė akimirkos. Kaip jie teigia savo tyrime:
„Nors toks tarpžvaigždinis zondas galėtų pasiekti„ Proxima “praėjus 20 metų po paleidimo, nesant svaidomojo variklio lėtai, jis per kelias valandas apvažiuos sistemą. Čia parodoma, kaip žvaigždžių trigubų Alfa Cen A, B ir C (Proxima) žvaigždžių fotonų slėgį galima naudoti kartu su sunkio jėgos pagalba, kad būtų galima pristabdyti iš žemės kylančias saulės bures. “
Heller ir Hippke apskaičiavo, kad plaukiojančioji priemonė svers mažiau nei 100 gramų (3,5 uncijos) ir bus sumontuota ant burės, kurios paviršiaus plotas yra 100 000 m² (1 076 391 kvadratinė pėda). Kai jie bus baigti, Hippke pritaikė juos kompiuterinių modelių serijai. Remdamiesi jų rezultatais, jie pasiūlė visiškai naują misijos koncepciją, visiškai panaikinančią lazerių poreikį.
Iš esmės pakeista jų koncepcija pareikalavo autonominio aktyvaus burės (AAS) plano, kuris užtikrintų savo varomąją jėgą ir stabdymo jėgą. Šis laivas plauks savo burę būdamas Saulės sistemoje ir pasitelks saulės saulės vėją, kad pagreitintų jį dideliu greičiu. Pasiekusi „Alpha Centauri“ sistemą, ji perskirstys savo burę taip, kad gaunanti radiacija iš „Alpha Centauri A“ ir „B“ sulėtins jos greitį.
Papildoma šio siūlomo manevro premija yra tai, kad laivas, sulėtėjęs tiek, kad jis galėtų efektyviai ištirti Alfa Kentauro sistemą, galėtų panaudoti šių žvaigždžių sunkio jėgos nukreipimą, kad galėtų persikelti link „Proxima Centauri“. Patekęs į vietą, jis galėtų atlikti pirmąjį iš arti esančio „Proxima b“ - arčiausiai Žemės esančios egzoplanetos - tyrinėjimą ir nustatyti, kokios yra jo atmosferos ir paviršiaus sąlygos.
Nuo pat 2016 m. Rugpjūčio mėn. Europos pietų observatorija pirmą kartą paskelbė apie šios planetos egzistavimą. Buvo daug spėliojama, ar ji galėtų būti apgyvendinta. Misija, kuri galėtų ją ištirti, norėdama patikrinti signalinių lempučių žymenis - gyvybingą atmosferą, magnetosferą ir skystą vandenį paviršiuje - tikrai išspręstų šią diskusiją.
Kaip Helleras paaiškino Makso Plancko instituto pranešime spaudai, ši koncepcija turi nemažai pranašumų, tačiau ji susijusi su savo kompromisų dalimi - ne mažiau svarbus dalykas yra laikas, kurio prireiks norint patekti į „Alfa Centauri“. „Mūsų naujoji misijos koncepcija galėtų duoti didelę mokslinę grąžą, bet ją gautų tik mūsų anūkų vaikaičiai“, - sakė jis. „Kita vertus,„ Starshot “veikia dešimtmečiais ir galėjo būti realizuotas per vieną kartą. Taigi galbūt nustatėme ilgalaikę „Starshot“ koncepciją. “
Šiuo metu Heller ir Hippke aptaria savo idėją su „Breakthrough Starshot“, norėdami išsiaiškinti, ar ji būtų perspektyvi. Vienas asmuo, apžiūrėjęs jų darbą, yra profesorius Avi Loeb, Franko B. Bairdo jaunesnysis mokslo profesorius Harvardo universitete ir „Breakthrough“ fondo patariamosios tarybos pirmininkas. Kaip jis elektroniniu paštu pasakojo „Space Magazine“, Hellerio ir Hippke'o iškelta koncepcija yra verta dėmesio, tačiau turi savo trūkumų:
„Jei įmanoma sulėtinti erdvėlaivį, naudojant žvaigždės spindulį (ir gravitacinę pagalbinę įrangą), tai taip pat įmanoma paleisti jį pirmiausia tomis pačiomis jėgomis ... Jei taip, kodėl yra neseniai paskelbtas„ Breakthrough Starshot “projektas, naudojant lazerį ir ne Saulės šviesa varyti mūsų erdvėlaivį? Atsakymas yra tas, kad mūsų įsivaizduojamas lazerių rinkinys gali pastumti burę su energijos srautu, kuris yra milijoną kartų didesnis nei vietinis saulės srautas.
„Norint naudoti reliatyvistinį greitį, reikia naudoti ypač ploną burę. Naujajame dokumente Helleris ir Hippke nagrinėja miligramo, o ne gramų mastelio burės pavyzdį. Burė, kurios plotas yra dešimt kvadratinių metrų (kaip numatyta mūsų „Starshot“ koncepcijos tyrime), jos burės storis turi būti tik keli atomai. Tokio paviršiaus plotas yra mažesnio laipsnio nei šviesos bangos ilgis, kurį jis siekia atspindėti, todėl jo atspindėjimas būtų mažas. Neatrodo įmanoma sumažinti svorį tiek daug kartų ir išlaikyti burės medžiagos tvirtumą ir atspindį.
„Pagrindinis suvaržymas apibrėžiant„ Starshot “koncepciją buvo apsilankymas Alfa Kentauryje per mūsų gyvenimą. Pailginus kelionės laiką per visą žmogaus gyvenimą, kaip pasisakoma šiame dokumente, tai taps mažiau patrauklūs susijusiems žmonėms. Taip pat reikėtų nepamiršti, kad burę turi lydėti elektronika, kuri žymiai padidins jos svorį. “
Trumpai tariant, jei laikas nėra veiksnys, galime įsivaizduoti, kad mūsų pirmieji bandymai pasiekti kitą Saulės sistemą iš tikrųjų gali būti susiję su AAS varikliu ir sulėtintu saulės vėjo. Bet jei mes norime laukti šimtmečius, kad tokia misija būtų įvykdyta, mes taip pat galime apsvarstyti galimybę siųsti raketas su įprastais varikliais (galbūt net su įgulomis) į Alfa Kentaurą.
Bet jei mes ketiname ten patekti per savo gyvenimo laiką, tada kelią turės lazeriu varoma burė ar kažkas panašaus. Žmonija praleido daugiau nei pusę amžiaus tyrinėdama, kas yra mūsų pačių kieme, o kai kurie iš mūsų nekantriai mato, kas yra šalia!
