Prošle godine poznati teorijski fizičar Stephen Hawking i ruski milijarder Jurij Milner najavili su ambiciozan plan lansiranja sićušne svemirske letjelice u sustav Alpha Alpha Centauri. Naravno, takav ambiciozan plan zahtijeva traženje ne manje ambicioznih rješenja. Na primjer, jedan od neriješenih problema odnosi se na to kako se svemirski brod koji se kreće petinom brzine svjetlosti može zaustaviti nakon što dosegne svoje odredište. Hoće li uopće biti sposoban za takav manevar?
Čini se da je par europskih znanstvenika pronašao pravi odgovor na ovo pitanje. U radu objavljenom u časopisu The Astrophysical Journal Letters, fizičar Rene Heller iz Instituta Max Planck i računalni znanstvenik Michael Hippke raspravljaju o tome kako se zračenje i gravitacija zvijezda Alpha Centauri mogu upotrijebiti za usporavanje svemirskog broda. Prema znanstvenicima, maleni svemirski brod opremljen laganim jedrom može usporiti dovoljno da detaljno prouči trostruki zvjezdani sustav i, možda, čak i planetu Proxima b nalik Zemlji smještenu blizu jedne od zvijezda ovog sustava.
Podsjetimo da u okviru inicijative Breakthrough Starshot Milner planira uložiti 100 milijuna dolara u razvoj ultra lagane autonomne svemirske letjelice s laganim jedrom, koja može ubrzati do 1/5 brzine svjetlosti (oko 60 000 km / s). Zahvaljujući tome, robotska sonda će moći doći do Alpha Centauri - najbližeg zvjezdanog sustava na Zemlji - za samo 20 godina, a ne za 100.000, kao što je to slučaj s tradicionalnim kemijskim akceleratorima.
Prema izvornom planu Milnera i Hawkinga, sićušna sonda bila bi pričvršćena na kompaktno, nekoliko metara veličine, jedro svjetla kojim upravlja fazni niz lasera. Energija koju generiraju ovi laseri bi teoretski bila dovoljna za ubrzanje male sonde brzinom većom od one koju najbrži svemirski brod danas može pokazati.
Prikaz predložene tehnologije lakog jedra
Međutim, ovo nije jedina predložena shema za provedbu ovog projekta. Prema Hellerovoj i Hippkeovoj verziji, korištenje većeg "fotonskog" jedra eliminiralo bi potrebu korištenja laserskog niza. U tom će slučaju sama sonda biti velika samo nekoliko centimetara i težiti će samo nekoliko grama. Za ubrzanje i ulazak u međuzvjezdani prostor, plovilo će biti opremljeno s nekoliko velikih, ali istodobno vrlo laganih, tankih i jakih jedra. Prema scenariju koji su predložili europski znanstvenici, sonda će gurnuti zračenje našeg Sunca prema Alpha Centauri. Kad dosegne potrebnu razinu inercije, aparat će skloniti svoja jedra i nastaviti put prema susjednom zvjezdanom sustavu.
Znanstvenici vjeruju da će u ovom slučaju sonda moći razviti 4,6 posto brzine svjetlosti i za oko 95 godina dostići će Alpha Centauri. Da, to je gotovo pet puta duže nego u prvobitnom planu Milnera i Hawkinga, ali u teoriji će uvelike pojednostaviti zadatak zaustavljanja sonde na pravom mjestu.
Promotivni video:
„Međuzvjezdana putovanja ka sustavu Alpha Centauri vjerojatno će se odvijati brzinom koja će skratiti vrijeme putovanja na manje od tisuću, a u idealnom slučaju manje od sto godina. S ovom brzinom, svemirskom brodu će biti potrebna nevjerojatno velika količina energije kako bi usporili i dostigli željene orbite “, kaže Heller.
„Upotreba bilo koje vrste goriva samo će zakomplicirati projekt u cjelini. Ako brodu treba gorivo na brodu, tada će i sam biti pretežak u ovom slučaju, što će zauzvrat samo povećati potrebu za još većom opskrbom gorivom."
S obzirom na ta ograničenja, kao i na nedostatak pogodnog rješenja u ovom trenutku, znanstvenici sugeriraju da će se sonda u ovom slučaju jednostavno provući pokraj Alpha Centauri, kao što je to bio slučaj sa svemirskim brodom New Horizons, koji je letio pored Plutona. Ali opet, ako uzmemo u obzir brzinu brzine, sonda, za razliku od "Novih horizonta", neće moći pružiti barem neka manje ili više točna mjerenja ovog zvjezdanog sustava. Srećom, prema dvojici znanstvenika, postoji opcija koja, u teoriji, neće dopustiti svemirskom brodu da uspori do prihvatljive brzine u željenoj točki, već će i provesti detaljno istraživanje sustava Alpha Centauri.
„Pronašli smo metodu za usporavanje svemirskog broda koristeći energiju same zvijezde. Lagane čestice se mogu koristiti za usporavanje svjetlosnog jedra. U ovom slučaju na brodu nije potrebno dodatno gorivo. I sam se plan u cjelini uklapa u opći koncept koji je predložila Inicijativa za probijanje zvijezda “.
Animacija "fotografskog snimanja" zvijezde Alpha Centauri A
Za uspjeh implementacije potrebno je osmisliti način na koji uređaj može razviti svoja jedra po dolasku u sustav. U ovom slučaju će zračenje iz sustava stvoriti potreban tlak, što će usporiti sondu. Zahvaljujući računalnim simulacijama, Heller i Hippke izračunali su da će s sondom teškom 100 grama površina jedra biti oko 100.000 četvornih metara (oko 14 nogometnih igrališta). Po dolasku u sustav povećat će se kočna snaga zračenja iz Alpha Centauri na jedru. Računalne simulacije pokazuju da će biti dovoljno sile za učinkovito usporavanje plovila. Drugim riječima, ista fizika koja će biti odgovorna za guranje sonde prema susjednom sustavu također će usporiti vozilo po dolasku na željeno mjesto.
Tijekom manevara usporavanja, sonda bi se trebala približiti Alpha Centauri A na udaljenosti od pet zvjezdica (tj. Udaljenost koja je jednaka pet radijusa ove zvijezde), odnosno oko 4 milijuna kilometara, kako bi se mogla zaključati u svojoj orbiti. U tom će trenutku svemirski brod početi usporavati na oko 2,5 posto brzine svjetlosti. Međutim, ovdje je važno napomenuti da ako usporavanje ne uspije najvećom brzinom (4,6 posto brzine svjetlosti), sonda će se vratiti u međuzvjezdani prostor.
Svako uspješno putovanje započinje izradom karte. U ovom su slučaju svi manevari autonomnog svemirskog nano-aparata prikazani na njegovom putu do Alpha Centauri A, odakle će put do Alpha Centauri B potrajati samo četiri dana. Krajnja misija sonde mogla bi biti 46-godišnje putovanje do zvijezde Proxime Centauri, kućne adrese zemaljskog planeta Proxima b
Kad dosegne Alfa Centauri A, svemirska sonda će biti zarobljena njezinom gravitacijom, čija se snaga može koristiti za daljnje manevre. Na primjer, slični se manevari koristili za ubrzavanje sondi Voyager 1 i Voyager 2, dok su još bile u Sunčevom sustavu. Teoretski, autonomna sonda mogla bi ući u orbitu Alpha Centauri A i potražiti moguće egzoplanete. Heller i Hippke također su napravili plan za pokretanje sonde na sustavima drugih zvijezda - Alpha Centauri B (popratna zvijezda Alpha Centauri A) i Proxima Centauri (udaljena treća zvijezda sustava, smještena 0,22 svjetlosne godine, odnosno 1,2 bilijuna kilometara) iz opće prihvaćenih centara mase zvijezda A i B. Prema ovom planu, let do Alpha Centauri A trajat će oko stoljeće, zatim će biti potrebna dodatna 4 dana za let do Alpha Centauri B,a zatim 46 godina na putu do Proxime Centauri.
A ipak, dodatno vrijeme provedeno prema znanstvenicima može se isplatiti u potpunosti. Jedno od najupečatljivijih otkrića 2016. godine astronomi su otkrili planetu nalik na zemlju u blizini zvijezde Proxime Centauri. U konačnici, prilika da se "zatvorimo" za istraživanje ovog planeta može se pokazati kao jedan od najvažnijih (ako ne i najznačajnijih) događaja u modernoj astronomiji. Slanje prikupljenih podataka o planeti, s obzirom na udaljenost do Zemlje, trajat će malo više od 4 godine. No, za sada su to samo snovi, jer trenutno nemamo sustave koji bi istovremeno bili dovoljno kompaktni da stanu u nanoprosondu, a istovremeno bi imali dovoljno snage za prijenos signala na takvim udaljenostima.
Nedostatak odgovarajućeg odašiljača daleko je od jedinog problema koji se mora riješiti na sve načine prije nego što pošalje sondu prema susjednom zvjezdanom sustavu. Jednako je važno pronaći rješenje i dizajnirati odgovarajući sustav napajanja za sondu. Ipak, istraživači neće izgubiti optimizam, jer znanost ne miruje. Na primjer, dobra je vijest da su laboratoriji već razvili neke od ultralakih materijala koji će biti potrebni za provedbu ovog projekta.
"Trebalo bi jedno do dva desetljeća da se napravi takvo međuzvjezdano solarno jedro", komentira Heller.
Znanstvenik također dodaje da površina jedra treba biti dizajnirana tako da odražava valove plavog i crvenog raspona vidljivog spektra, a moguće i dalje od njih.
"Još nemamo tehnologiju, ali opet, tijekom posljednjih nekoliko godina, znanstvene laboratorije postigle su vrlo velik napredak, a istraživači su pronašli materijale koji mogu odražavati do 99,9% volumena svjetlosti."
Heller i Hippke spremni su predstaviti svoj detaljan koncept vodećem timu Breakthrough Starshot Initiative na predstojećim Raspravama o probojima koji će se ovog travnja održati u Palo Alto u Americi.
"Doista želimo čuti od njih i čuti njihova stajališta o našem prijedlogu, jer ova grupa uključuje, između ostalog, svjetske stručnjake za nova područja istraživanja međuzvjezdanih putovanja koristeći sustave lakog jedra", kaže Heller.
NIKOLAY KHIZHNYAK