Čovječanstvo ima sredstva za pokretanje sondi u orbitu oko obližnjih zvijezda. Ali imamo li potrebno strpljenje?
Međuzvjezdana putovanja, koja su već dugi niz godina znanstvena fantastika, mogla bi danas postati stvarnost - da je samo novca. Za samo 100 milijuna dolara ili toliko, kupac zapravo može kupiti najnoviju komercijalnu raketu i putovati izvan Sunčevog sustava. Strpljenje je ovdje ključno. Ako se takva raketa sutra lansira u najbližu odredišnu luku - potencijalno useljivi egzoplanet Proxima b, nedavno otkriven u sustavu trostrukih zvijezda Alpha Centauri, na udaljenosti 4 svjetlosne godine od Zemlje - let će trajati 80 000 godina.
Umjesto da potroši 100 milijuna dolara na tako spor transport, poduzetnik milijarder Jurij Milner rekao je prošlog travnja da će potrošiti isti novac da smisli drugi način da do sustava Alpha Centauri dođe unutar vremenskog okvira koji ne prelazi granicu ljudskog života. Projekt, nazvan Breakthrough Starshot, želi se odmaknuti od globalnih raketa u korist laganog jedra - tanke zrcalne površine koju pokreću laserske zrake kako bi se ubrzao kroz svemir. Preliminarni planovi ovog projekta predviđaju upotrebu konvencionalnih raketa, kroz koje se već u ranim 20-ima planira ugraditi tisuće četverometarskih svjetlosnih jedra ukupne težine samo jedan gram u Zemljinu orbitu. Jedra će sadržavati centimetrske čipove s ugrađenim kamerama, senzorima, mlaznim motorima i baterijama. Svaka ultra lagana svemirska letjelica bit će usmjerena sa Zemljine orbite prema sustavu Alpha Centauri koristeći 100 gigavatni zemaljski laser pri 20 posto brzine svjetlosti. U ovom slučaju, međuzvjezdani let trajao bi samo 20 godina, a sonde bi stigle do Alpha Centauri 2060-ih.
Ali te velike brzine koštaju mnogo novca. Čak i najskromnije procjene projekta Starshot daleko prelaze Milnerovih početnih 100 milijuna dolara - projekt bi mogao zahtijevati 10 milijardi dolara tijekom desetljeća ili više, uglavnom zbog ogromnih troškova izgradnje zemaljskog laserskog postrojenja. Najvjerojatnije, to neće biti moguće bez državne pomoći i međunarodne suradnje. Pored toga, svjetlosna jedra, koja će preživjeti 20-godišnje putovanje, proći će kroz sustav Centauri tako brzinom munje da će imati samo nekoliko sekundi za dobivanje makro fotografija i drugih podataka o Proximi b i svim drugim planetima u blizini. I dok se sonde odmiču u međuzvjezdanu tamu, svjetlosna će jedra pokušati prenijeti dragocjene informacije na Zemlju pomoću laserskih zraka,čija snaga ne prelazi snagu signala uobičajenog mobitela.
Sporo putovanje do zvijezda
Neki kritičari smatraju bespomoćnu potragu za Alpha Centauri lošom investicijom. „Kad smo čuli za projekt Starshot, otkrili smo da je bespotrebno trošiti toliki novac na leteću misiju koja bi trajala nekoliko desetljeća i nekoliko sekundi za fotografiranje“, kaže nezavisni istraživač Michael Hippke iz Njemačke. Radeći s Reneom Hellerom, astrofizičarom Instituta Max Planck za istraživanje solarnog sustava u Göttingenu, Hippke je razvio alternativni program leta, za koji je rekao da će donijeti više znanstvenih koristi i koštati manje. Umjesto da grade laserski sustav s više milijardi dolara kako bi se malena svjetlosna jedra ubrzala do skoro svjetlosne brzine i jednom ih preletjela, Heller i Hippke predlažu da se sami koriste zvjezdanim svjetlima kako bi veća jedra slabijom brzinom slali na sve tri zvijezde u sustavu Alpha Centauri s mogućnošću "parkiranja" u orbiti. Njihova otkrića bit će objavljena u 1. veljači časopisa Astrophysical Journal Letters.
Suština njihovih prijedloga je da se koristi ne samo sunčeva svjetlost kako bi se ubrzala svjetlosna jedra koja napuštaju naš sustav, već i svjetlost i gravitaciju triju zvijezda sustava Alpha Centauri na kraju leta. Heller i Hippke izračunali su da bi se takvo putovanje moglo obaviti na zavidnom jedru niske gustoće, težine oko 100 grama i prostire se na površini od 100 tisuća četvornih metara (što je oko 15 nogometnih igrališta!). Ovaj dizajn jedra izgleda izvediv s obzirom na brzi razvoj znanosti o materijalima. Postupnim podešavanjem kuta dok se približava zvijezdama kako bi zabilježio veći pritisak od njih, takvo jedro može razviti dovoljnu brzinu za sidrenje u bilo kojoj orbiti unutar sustava.
Promotivni video:
Da bi dosegli potencijalno naseljeni planet Proxima b, takvi "fotogravitacijski" pomoćni sustavi, neobično, zahtijevali bi slanje svjetlosnog jedra prvo svijetlim sunčevim zvijezdama Alpha Centauri A i Alpha Centauri B, unatoč činjenici da se nalaze dva trilijuna kilometara dalje udaljen od nas od manje i bliže roditeljske zvijezde planeta Proxime b - Proxima Centauri. To je zbog usporenja uzrokovanog visokim tlakom zračenja zvijezda A i B Alpha Centauri, i, stoga, bržim pristupom sustavu lakog jedra bilo koje veličine. Ali zračenje iz blizanačkih zvijezda ima granicu; ako ogromno jedro Hellera i Hippkea postigne brzinu veću od 4,6 posto brzine svjetlosti, jednostavno će preskočiti sustav. Procjenjuju da će let do Alpha Centauri A i B potrajati gotovo stoljeće.a slijedi još 50 godina putovanja do njegovog krajnjeg odredišta - stabilne orbite oko Proxime.
"Vaš će put potrajati 7 puta duže od 20-godišnje Starshot misije, ali mogli biste potrošiti godine, pa čak i desetljeća na temeljita istraživanja, a ne nekoliko sekundi", kaže Heller. Uspoređujući omjer vremena istraživanja i vremena putovanja u oba slučaja, dodaje Heller, "Starshot bi mogao upotrijebiti samo stotinu milijuna ukupne misije za istraživanje na licu mjesta, a mi bismo mogli upotrijebiti oko stotu ili milijun puta više." Osim toga, koristeći sunčevu svjetlost za pokretanje jedra, ova opcija eliminira potrebu za izgradnjom više milijardi milijardi laserskih jedinica.
Pa ipak, njihovo predloženo 150-godišnje putovanje ne može započeti sutra. Hellerov i Hippkeov prijedlog, između ostalog, predviđa rijetku konfiguraciju zvijezda u sustavu Alpha Centauri, koja se javlja samo jednom svakih 80 godina, kada su sve njihove orbite u istoj ravnini, prelazeći putanju bilo koje sonde iz našeg sunčevog sustava. Sljedeći će se put dogoditi 2035. godine, ali u tako kratkom vremenskom roku niti jedno jedro ne može se niti približiti sustavu. Heller i Hippke predlažu da čekaju sljedeće takvo "usklađivanje" 2115. godine.
Slanje njihovih jedra izravno u Proxima Centauri zahtijevalo bi mnogo niže kozmičke brzine zbog slabog zračenja i zaustavne snage manjeg od dviju zvijezda, rekao je Heller, čime je ukupno vrijeme letenja završeno na cijelo tisućljeće.
Strpljenje molim
Hippke vidi višegeneracijsku misiju s krajnjom točkom u orbiti oko Alpha Centauri vrijednog čekanja, čak i ako nikad ne vidi da se on vrati. „Naša djeca i unuci dobit će zadivljujuće fotografije s ovih svemirskih sondi. Zamislite vanzemaljske rijeke, vulkane i možda čak egzotični život! Odabirom stoljetne misije otvaraju se i mogućnosti za proučavanje ostalih bliskih svijetlih zvijezda, kaže Hippke. Na primjer, velika zvijezda Sirius samo je dva puta udaljenija od Alpha Centauri - no budući da sjaji oko 25 puta svjetlije od Sunca, njezin je inhibicijski učinak od tlaka zračenja jači, a to će osigurati brži prilaz svjetlosnih jedra prema njoj. Ali,Mogućnost slanja svjetlosnih jedra u orbitu oko mnogih obližnjih zvijezda sugerira prirodan zaključak sljedećih generacija u dugoročnom razdoblju do neposrednih ciljeva Starshot misije.
Unatoč svim tim prednostima, Avi Loeb, astronom na sveučilištu Harvard i predsjednik znanstveno-savjetodavnog odbora za projekt Breakthrough Starshot, nije uvjeren da ovaj alternativni prijedlog nudi stvarne prednosti u odnosu na Starshotin plan korištenja lasera klase gigavat-a za slanje malih jedra prema zvijezdama. … "Potrebno je vrlo tanko jedro da bi se postigla brzina skoro svjetlosti pomoću zvijezde", kaže Loeb, napominjući da što je niži pritisak sunčeve svjetlosti, to bi trebala biti manja gustoća svjetlosnog jedra. Hippke i Heller kažu da bi, u teoriji, njihova jedra mogla biti izrađena od ultra lakih materijala visoke čvrstoće poput grafena, ali Loeb sumnja u to da stvara medijum grafen debeo nekoliko atoma i 100 mjesta za međuzvezdanu sondu.000 četvornih metara bit će lakše od izgradnje masivnog laserskog objekta. "Takva je površina redom veličine tanji od valne duljine svjetlosti koju bi trebala reflektirati, i zbog toga će njegova reflektivnost biti mala", kaže Loeb. "Nije moguće smanjiti težinu za nekoliko reda veličine uz održavanje koeficijenta krutosti i refleksije materijala jedra." Drugim riječima, jedro s grafenom od 100 000 četvornih metara može biti previše lagano za stvarna putovanja u svemir. Osim toga, planovi projekta Starshot uključuju lansiranje ne jednog, već tisuće jedrenja, pa čak i ako svaka sonda koja je uspješno prelazila međuzvjezdani prostor dobije samo nekoliko sekundi za panoramske slike, njihov broj će premašiti ono što bi se moglo dobiti tijekom nekoliko uzastopnih letova."Takva je površina po redu veličine tanjša od valne duljine svjetlosti koju bi trebala reflektirati, i zbog toga će njegova reflektivnost biti mala", kaže Loeb. "Nije moguće smanjiti težinu za nekoliko reda veličine uz održavanje koeficijenta krutosti i refleksije materijala jedra." Drugim riječima, jedro s grafenom od 100 000 četvornih metara može biti previše lagano za stvarna putovanja u svemir. Osim toga, planovi projekta Starshot uključuju pokretanje ne jednog, već tisuće jedrenja, pa čak i ako svaka sonda koja je uspješno prelazila međuzvjezdani prostor dobije samo nekoliko sekundi za panoramske slike, njihov broj će premašiti ono što bi se moglo dobiti tijekom nekoliko uzastopnih letova."Takva je površina po redu veličine tanjša od valne duljine svjetlosti koju bi trebala reflektirati, i zbog toga će njegova reflektivnost biti mala", kaže Loeb. "Nije moguće smanjiti težinu za nekoliko reda veličine uz održavanje koeficijenta krutosti i refleksije materijala jedra." Drugim riječima, jedro s grafenom od 100 000 četvornih metara može biti previše lagano za stvarna putovanja u svemir. Osim toga, planovi projekta Starshot uključuju lansiranje ne jednog, već tisuće jedrenja, pa čak i ako svaka sonda koja je uspješno prelazila međuzvjezdani prostor dobije samo nekoliko sekundi za panoramske slike, njihov broj će premašiti ono što bi se moglo dobiti tijekom nekoliko uzastopnih letova.stoga će njegova reflektivnost biti niska ", kaže Loeb. "Nije moguće smanjiti težinu za nekoliko reda veličine uz održavanje koeficijenta krutosti i refleksije materijala jedra." Drugim riječima, jedro s grafenom od 100 000 četvornih metara može biti previše lagano za stvarna putovanja u svemir. Osim toga, planovi projekta Starshot uključuju lansiranje ne jednog, već tisuće jedrenja, pa čak i ako svaka sonda koja je uspješno prelazila međuzvjezdani prostor dobije samo nekoliko sekundi za panoramske slike, njihov broj će premašiti ono što bi se moglo dobiti tijekom nekoliko uzastopnih letova.stoga će njegova reflektivnost biti niska ", kaže Loeb. "Nije moguće smanjiti težinu za nekoliko reda veličine uz održavanje koeficijenta krutosti i refleksije materijala jedra." Drugim riječima, jedro s grafenom od 100 000 četvornih metara može biti previše lagano za stvarna putovanja u svemir. Osim toga, planovi projekta Starshot uključuju lansiranje ne jednog, već tisuće jedrenja, pa čak i ako svaka sonda koja je uspješno prelazila međuzvjezdani prostor dobije samo nekoliko sekundi za panoramske slike, njihov broj će premašiti ono što bi se moglo dobiti tijekom nekoliko uzastopnih letova.000 četvornih metara možda je previše lagano za stvarna putovanja u svemir. Osim toga, planovi projekta Starshot uključuju lansiranje ne jednog, već tisuće jedrenja, pa čak i ako svaka sonda koja je uspješno prelazila međuzvjezdani prostor dobije samo nekoliko sekundi za panoramske slike, njihov broj će premašiti ono što bi se moglo dobiti tijekom nekoliko uzastopnih letova.000 četvornih metara možda je previše lagano za stvarna putovanja u svemir. Osim toga, planovi projekta Starshot uključuju lansiranje ne jednog, već tisuće jedrenja, pa čak i ako svaka sonda koja je uspješno prelazila međuzvjezdani prostor dobije samo nekoliko sekundi za panoramske slike, njihov broj će premašiti ono što bi se moglo dobiti tijekom nekoliko uzastopnih letova.
Prema Loebu, najveći je izazov hoće li ambiciozni višegeneracijski planovi projekta preživjeti neizbježni susret s krhkošću ljudskog života. "Ako zanemarite duljinu putovanja, uvijek možete upotrijebiti konvencionalne rakete i doći do sustava Alpha Centauri s malim gubicima u 80.000 godina", kaže on. "Ali ljudi koji rade na projektu Starshot ambiciozniji su. Mi želimo stići tamo tijekom svog života."
Lee Billings