Az emberiségnek lehetősége van arra, hogy próbákat indítson a közeli csillagok körüli pályára. De van-e a szükséges türelem?
A csillagközi utazás, amely évek óta a tudományos fantasztika fémje, ma valósággá válhat - ha csak lenne pénz. Kb. 100 millió dollárért az ügyfél valóban megvásárolhatja a legújabb kereskedelmi rakétát, és meghaladhatja a Naprendszert. A türelem kulcsa itt. Ha egy ilyen rakéta holnap elindul a legközelebbi rendeltetési kikötőbe - a potenciálisan élhető Proxima b exoplanetbe, amelyet nemrég fedeztek fel az Alfa Centauri hármas csillagrendszerben, 4 fényév távolságra a Földtől -, a repülés 80 000 évig tart.
Ahelyett, hogy 100 millió dollárt költne egy ilyen lassú szállításra, Juri Milner milliárdos vállalkozó tavaly áprilisban elmondta, hogy ugyanazt a pénzt költi egy másik módszer kidolgozására, hogy az Alpha Centauri rendszerbe juthasson az emberi élet határait meg nem haladó határidőn belül. A Breakthrough Starshot elnevezésű projekt célja, hogy világszerte elmozduljon a rakétáktól egy könnyű vitorla javára - a lézer sugarak által hajtott legvékonyabb tükrözött felületre, hogy az űrben gyorsuljon. A projekt előzetes tervei előírják a hagyományos rakéták használatát, amelyeken keresztül már a 2040-es évek elején a Föld pályájára szándékoznak több ezer négyméteres könnyű vitorlát felszerelni, amelyek mindegyikének csak egy grammja van. A vitorlák centiméteres chipeket tartalmaznak, beépített kamerákkal, érzékelőkkel, sugárhajtóművekkel és elemekkel. Minden rendkívül könnyű űrhajót a Föld körüli pályáról az Alpha Centauri rendszer felé kell irányítani egy 100 gigawatt földi lézerrel, a fénysebesség 20 százalékával. Ebben az esetben a csillagközi közötti repülés csak 20 évbe telik, és a szondák az Alpha Centauri-t elérték volna a 2060-as években.
De ezek a nagy sebességek sok pénzt fizetnek. Még a Starshot projekt leg szerényebb becslései is messze meghaladják a Milner kezdeti 100 millió dollárját - a projekt 10 milliárd dollárt igényelhet évtizedekig, vagy annál is inkább, főként a földi lézeres létesítmény felépítésének hatalmas költségei miatt. Valószínűleg nem lesz lehetséges kormányzati támogatás és nemzetközi együttműködés nélkül. Ezenkívül a könnyű vitorlák, amelyek túlélik a 20 éves utat, olyan villámgyorsan átölelnek a Centauri rendszeren, hogy csak néhány másodpercük van arra, hogy makrófotókat és egyéb adatokat szerezzenek a Proxima b-ről és a közelében lévő többi bolygóról. És miközben a szondák távolodnak a csillagközi csillagokba, a fényvitorlák lézernyalábokkal próbálnak értékes információkat továbbítani a Földre,amelynek teljesítménye nem haladja meg a hagyományos mobiltelefon jelerősségét.
Lassú utazás a csillagok felé
Néhány kritikus rossz befektetésnek tekinti az Alpha Centauri ilyen szorongó üldözését. „Amikor meghallottuk a Starshot projektet, feleslegesnek találtuk ilyen pénzt költeni egy flyby küldetésre, amely több évtizedet is igénybe vehet, és néhány másodpercig tarthat a képek készítéséhez” - mondja Michael Hippke, független kutató, Németország. Együttműködve Rene Heller-rel, a Göttingeni Max Planck Naprendszer-kutatási Intézet asztrofizikusával, a Hippke kidolgozott egy alternatív repülési programot, amely szerint több tudományos előnye származna, és olcsóbb lesz. Ahelyett, hogy több milliárd dolláros lézerrendszert építenének az apró fényű vitorlák közel fénysebességre történő gyorsításához és egyszeri repüléséhez, Heller és Hippke azt javasolja, hogy csak a csillagfényt használják nagyobb vitorlák alacsonyabb sebességgel történő továbbítására az Alpha Centauri rendszer mindhárom csillagához, azzal a képességgel, hogy "parkolhassanak" a pályákra. Megállapításaikat az Astrophysical Journal Letters február 1. számában teszik közzé.
Javaslataik lényege, hogy nemcsak a napfény felhasználásával gyorsítsuk meg a rendszerünkből kilépő vitorlákat, hanem az Alpha Centauri rendszer három csillagjának a fényét és gravitációját is a repülés végén. Heller és Hippke számításai szerint egy ilyen utat el lehet végezni egy elgondolkodtatóan alacsony sűrűségű vitorlán, amelynek súlya körülbelül 100 gramm, és 100 ezer négyzetméter alapterületű (ami körülbelül 15 focipálya!). Ez a vitorlatervezés megvalósíthatónak tűnik, tekintettel az anyagtudomány gyors fejlődésére. Ha a szöget fokozatosan beállítja, amikor a csillagokhoz közeledik, hogy az utóbbitól nagyobb nyomást érjen el, egy ilyen vitorla megfelelő sebességet tud kifejleszteni ahhoz, hogy a rendszer bármelyik pályáján horgonyzzon.
Promóciós videó:
A potenciálisan lakható Proxima b bolygó eléréséhez - különös módon - az ilyen "fényképészeti" segédrendszereknek először könnyű vitorlát kellene küldeniük a fényes napszerű csillagok, az Alfa Centauri A és az Alpha Centauri B csillagok felé, annak ellenére, hogy két trillió kilométerre vannak innen. távol tőlünk, mint a Proxima b bolygó kisebb és halványabb szülőcsillagja - a Proxima Centauri. Ennek oka a lassulás, amelyet az Alpha Centauri A és B csillag nagy sugárnyomása okoz, és ezért bármilyen méretű könnyű vitorlarendszer gyorsabb megközelítése. Az iker csillagok sugárzása azonban korlátozott; Ha Heller és Hippke hatalmas vitorla eléri a fénysebesség 4,6 százalékánál nagyobb sebességet, akkor egyszerűen átugorja a rendszert. Becsléseik szerint az Alpha Centauri A és B repülése majdnem egy évszázadot igényel.ezt követő újabb 50 év utazás a végső rendeltetési helyre - egy stabil pályára a Proxima körül.
"Az utazás 7-szer hosszabb ideig tartana, mint egy 20 éves Starshot küldetés, de néhány másodperc helyett évekkel vagy akár évtizedekkel tölthet át alapos kutatást" - mondja Heller. Összehasonlítva a kutatási idő és az utazási idő arányát mindkét esetben, Heller hozzáteszi: "A Starshot a teljes küldetésnek csak százmilliomodáját tudta felhasználni a helyszíni kutatásokhoz, míg a századakat, vagy egymilliószor többet tudnánk felhasználni." Ezenkívül, a napfény segítségével a vitorla elindításához ez az opció kiküszöböli a többmilliárd dolláros lézeregység felállításának szükségességét.
És mégis, a javasolt 150 éves utazás nem indulhat holnap. Heller és Hippke javaslata többek között a csillagok ritka konfigurációját írja elő az Alpha Centauri rendszerben, amely csak 80 évente történik meg, amikor minden pályájuk ugyanabban a síkban van, áthaladva a Naprendszerünk bármelyik szonda pályáját. Legközelebb 2035-ben fog megtörténni, de ilyen rövid idő alatt egyetlen vitorla sem érheti el a rendszert. Heller és Hippke azt javasolja, hogy várják meg a következő ilyen "összehangolást" 2115-ben.
A vitorlák közvetlenül a Proxima Centauri felé történő elküldése - Heller szerint - sokkal alacsonyabb kozmikus sebességet igényel a két csillag közül a kisebbiknél alacsony gyenge sugárzási nyomás és megállási képesség miatt, ami a teljes repülési időt teljes évezredre hozza.
Türelem kérlek
Hippke egy olyan többgenerációs küldetést lát, amelynek végpontja az Alpha Centauri körüli pályán váratlanul jár, még akkor is, ha soha nem látja visszatérését. „Gyerekeink és unokáink elképesztő fényképeket kapnak ezekről az űrmintákról. Képzelje csak el idegen folyókat, vulkánokat és talán még egzotikus életet is! Egy évszázados küldetés kiválasztása lehetőséget kínál más közeli fényes csillagok tanulmányozására is - mondja Hippke. Például a nagy csillag, Sirius csak kétszer messze messzebb, mint az Alpha Centauri - de mivel kb. 25-szer ragyog fényesebben, mint a Nap, a sugárzási nyomás gátló hatása erősebb, és ez biztosítja a könnyű vitorlák gyorsabb megközelítését. Ámde,A könnyű vitorlák sok közeli csillag körüli pályájára történő küldésének képessége arra utal, hogy a következő generációk hosszú távon természetesen következtethetnek a Starshot misszió közvetlen céljaire.
Mindezen előnyök ellenére Avi Loeb, a Harvard Egyetemi csillagász és a Breakthrough Starshot projekt tudományos tanácsadó bizottságának elnöke nincs meggyőződve arról, hogy ez az alternatív javaslat valódi előnyöket kínál-e a Starshot azon tervéhez képest, hogy gigawatt osztályú lézert használjon kis vitorlák küldéséhez a csillagokhoz. … „Nagyon vékony vitorlára van szükség ahhoz, hogy csillagfény segítségével elérjék a fényviszonyok közti sebességet” - mondja Loeb, megjegyezve, hogy minél alacsonyabb a napfény nyomása, annál alacsonyabbnak kell lennie a könnyű vitorlás sűrűségének. Hippke és Heller szerint elméletileg vitorlaik rendkívül könnyű, nagy szilárdságú anyagokból, például grafénből készülhetnek, ám Loeb kételkedik abban, hogy grafénlapot hozzanak létre egy csillagközi szonda számára, amely több atom vastag és 100 atom vastag.000 négyzetméter könnyebb, mint egy hatalmas lézerkezelő épület felépítése. "Egy ilyen felület nagyságrenddel vékonyabb, mint a fény hullámhosszának, amelyet tükröznie kell, ezért a visszaverődés alacsony lesz" - mondja Loeb. "A súlyt nem lehet több nagyságrenddel csökkenteni, miközben megőrizzük a vitorla anyagának merevségét és visszaverődési együtthatóját." Más szavakkal: egy 100 000 négyzetméteres grafénvitorla túl gyenge lehet a valódi űrutazáshoz. Ezenkívül a Starshot projekt tervei között szerepel nem egy vitorla, hanem több ezer vitorla indítása. Ha még minden egyes szonda, amely sikeresen átlépte a csillagközi csillagot, csak néhány másodpercig ér el panorámaképeket, számuk meghaladja azt, amit több egymást követő repülés során el lehet érni."Egy ilyen felület nagyságrenddel vékonyabb, mint a fény hullámhosszának, amelyet tükröznie kell, ezért a visszaverődés alacsony lesz" - mondja Loeb. "A súlyt nem lehet több nagyságrenddel csökkenteni, miközben megőrizzük a vitorla anyagának merevségét és visszaverődési együtthatóját." Más szavakkal: egy 100 000 négyzetméteres grafénvitorla túl gyenge lehet a valódi űrutazáshoz. Ezenkívül a Starshot projekt tervei között szerepel nem egy vitorla, hanem több ezer vitorla indítása. Ha még minden egyes szonda, amely sikeresen átlépte a csillagközi csillagot, csak néhány másodpercig ér el panorámaképeket, számuk meghaladja azt, amit több egymást követő repülés során el lehet érni."Egy ilyen felület nagyságrenddel vékonyabb, mint a fény hullámhosszának, amelyet tükröznie kell, ezért a visszaverődés alacsony lesz" - mondja Loeb. "A súlyt nem lehet több nagyságrenddel csökkenteni, miközben megőrizzük a vitorla anyagának merevségét és visszaverődési együtthatóját." Más szavakkal: egy 100 000 négyzetméteres grafénvitorla túl gyenge lehet a valódi űrutazáshoz. Ezenkívül a Starshot projekt tervei között szerepel nem egy vitorla, hanem több ezer vitorla indítása. Ha még minden egyes szonda, amely sikeresen átlépte a csillagközi csillagot, csak néhány másodpercig ér el panorámaképeket, számuk meghaladja azt, amit több egymást követő repülés során el lehet érni.és ezért a visszaverődés alacsony lesz”- mondja Loeb. "A súlyt nem lehet több nagyságrenddel csökkenteni, miközben megőrizzük a vitorla anyagának merevségét és visszaverődési együtthatóját." Más szavakkal: egy 100 000 négyzetméteres grafénvitorla túl gyenge lehet a valódi űrutazáshoz. Ezenkívül a Starshot projekt tervei között szerepel nem egy vitorla, hanem több ezer vitorla indítása. Ha még minden egyes szonda, amely sikeresen átlépte a csillagközi csillagot, csak néhány másodpercig ér el panorámaképeket, számuk meghaladja azt, amit több egymást követő repülés során el lehet érni.és ezért a visszaverődés alacsony lesz”- mondja Loeb. "A súlyt nem lehet több nagyságrenddel csökkenteni, miközben megőrizzük a vitorla anyagának merevségét és visszaverődési együtthatóját." Más szavakkal: egy 100 000 négyzetméteres grafénvitorla túl gyenge lehet a valódi űrutazáshoz. Ezenkívül a Starshot projekt tervei között szerepel nem egy vitorla, hanem több ezer vitorla indítása. Ha még minden egyes szonda, amely sikeresen átlépte a csillagközi csillagot, csak néhány másodpercig ér el panorámaképeket, számuk meghaladja azt, amit több egymást követő repülés során el lehet érni. A 000 négyzetméter túl gyenge lehet a valódi űrutazáshoz. Ezenkívül a Starshot projekt tervei között szerepel nem egy vitorla, hanem több ezer vitorla indítása. Ha még minden egyes szonda, amely sikeresen átlépte a csillagközi csillagot, csak néhány másodpercig ér el panorámaképeket, számuk meghaladja azt, amit több egymást követő repülés során el lehet érni. A 000 négyzetméter túl gyenge lehet a valódi űrutazáshoz. Ezenkívül a Starshot projekt tervei között szerepel nem egy vitorla, hanem több ezer vitorla indítása. Ha még minden egyes szonda, amely sikeresen átlépte a csillagközi csillagot, csak néhány másodpercig ér el panorámaképeket, számuk meghaladja azt, amit több egymást követő repülés során el lehet érni.
Loeb szerint a legnagyobb kihívás az, hogy az ambiciózus többgenerációs projekttervek meg tudják-e tartani az emberi élet törékeny helyzetével való elkerülhetetlen találkozást. "Ha figyelmen kívül hagyja az utazás hosszát, akkor mindig használhat hagyományos rakétákat, és 80 000 év alatt alacsony veszteséggel juthat el az Alpha Centauri rendszerhez" - mondja. „De a Starshot projektnél dolgozó emberek ambiciózusabbak. Szeretnénk odajutni életünk során."
Lee Billings