Avtor članka podrobno govori o štirih obetavnih tehnologijah, ki ljudem omogočajo, da v enem človeškem življenju dosežejo katero koli mesto v vesolju. Za primerjavo: z uporabo sodobne tehnologije bo pot do drugega zvezdnega sistema trajala približno 100 tisoč let.
Odkar je človek prvič pogledal v nočno nebo, sanjamo o obisku drugih svetov in ogledu vesolja. In čeprav so naše rakete s kemičnim gorivom že dosegle številne planete, lune in druga telesa v osončju, je vesoljsko plovilo, oddaljeno od Zemlje, Voyager 1, prekrilo le 22,3 milijarde kilometrov. To je le 0,056% razdalje do najbližjega znanega zvezdnega sistema. Z uporabo sodobne tehnologije bo pot do drugega zvezdnega sistema trajala približno 100 tisoč let.
Vendar ni treba ravnati tako kot vedno. Učinkovitost pošiljanja vozil z veliko maso koristnega tovora, tudi pri ljudeh na krovu, na nepreglednih razdaljah v vesolju se lahko znatno izboljša, če se uporabi prava tehnologija. Natančneje, obstajajo štiri obetavne tehnologije, ki nas lahko pripeljejo do zvezd v veliko krajšem času. Tukaj so.
1). Jedrska tehnologija. Doslej v človeški zgodovini imajo vsa vesoljska plovila, izstreljena v vesolje, eno skupno: motor s kemičnim gorivom. Da, raketno gorivo je posebna mešanica kemikalij, namenjena zagotavljanju maksimalnega potiska. Tu je pomembna fraza "kemikalije". Reakcije, ki motorju dajejo energijo, temeljijo na prerazporeditvi vezi med atomi.
To v osnovi omejuje naša dejanja! Velika večina mase atoma pade na njegovo jedro - 99,95%. Ko se začne kemična reakcija, se elektroni, ki se vrtijo okoli atomov, prerazporedijo in običajno sprostijo približno 0,0001% celotne mase atomov, ki sodelujejo v reakciji, po Einsteinovi znani enačbi: E = mc2. To pomeni, da za vsak kilogram goriva, ki se naloži v raketo, med reakcijo prejmete energijo, ki ustreza približno 1 miligramu.
Če pa uporabimo rakete z jedrskim gorivom, bo situacija dramatično drugačna. Namesto da se zanašate na spremembe v konfiguraciji elektronov in na to, kako se atomi vežejo drug na drugega, lahko sprostite relativno ogromno količino energije, če vplivate na povezanost jeder atomov med seboj. Ko cepite atom urana z bombardiranjem z nevtroni, oddaja veliko več energije kot katera koli kemična reakcija. 1 kilogram urana-235 lahko sprosti količino energije, ki ustreza 911 miligramov mase, kar je skoraj tisočkrat bolj učinkovito kot kemično gorivo.
Lahko bi naredili motorje še učinkovitejše, če bi obvladali jedrsko fuzijo. Na primer v sistemu inercialno nadzorovane termonuklearne fuzije, s pomočjo katerega bi bilo mogoče sintetizirati vodik v helij, se takšna verižna reakcija zgodi na Soncu. Sinteza 1 kilograma vodikovega goriva v helij bo 7,5 kilograma mase pretvorila v čisto energijo, kar je skoraj 10 tisočkrat učinkovitejše od kemičnega goriva.
Ideja je, da bi za raketo dosegli enak pospešek za veliko daljše časovno obdobje: sto ali celo tisočkrat dlje kot zdaj, kar bi jim omogočilo, da bi se danes razvile sto ali tisoč krat hitreje kot običajne rakete. Tak način bi zmanjšal čas medzvezdnega leta na stotine ali celo desetine let. To je obetavna tehnologija, ki jo bomo lahko uporabili do leta 2100, odvisno od hitrosti in smeri razvoja znanosti.
Promocijski video:
2). Žarek kozmičnih laserjev. Ta ideja je v središču projekta Breakthrough Starshot, ki se je uveljavil pred nekaj leti. Z leti koncept ni izgubil privlačnosti. Medtem ko običajna raketa nosi gorivo s seboj in ga porablja za pospeševanje, je ključna ideja te tehnologije žarek močnih laserjev, ki bo vesoljskim plovilom dal potreben impulz. Z drugimi besedami, vir pospeška bo ločen od same ladje.
Ta koncept je vznemirljiv in revolucionaren v mnogih pogledih. Laserske tehnologije se uspešno razvijajo in postajajo ne le močnejše, temveč tudi močno kolimirane. Če torej ustvarimo jadralni material, ki odraža dovolj visok odstotek laserske svetlobe, lahko uporabimo laserski posnetek, da vesoljska ladja razvije kolosalne hitrosti. Pričakuje se, da bo "zvezdniški brod" z maso ~ 1 grama dosegel hitrost približno 20% hitrosti svetlobe, kar mu bo omogočilo, da bo letel do najbližje zvezde, Proxime Centauri, v samo 22 letih.
Seveda bomo morali za to ustvariti velik snop laserjev (približno 100 km2) in to je treba storiti v vesolju, čeprav je težava več v stroških in ne v tehnologiji ali znanosti. Vendar pa je treba premagati številne težave, da bi lahko izvedli takšen projekt. Med njimi:
- nepodprto jadro se bo zasukalo, potreben je nekakšen (še ni razvit) stabilizacijski mehanizem;
- nezmožnost zaviranja, ko je cilj dosežen, saj na krovu ni goriva;
- četudi se izkaže, da napravo za prevoz ljudi spremenite v obseg, človek ne bo mogel preživeti z velikim pospeškom - občutno razliko v hitrosti v kratkem času.
Morda nas bo nekega dne tehnologija lahko odpeljala do zvezd, toda ni uspešne metode, da bi človek dosegel hitrost, ki je enaka ~ 20% hitrosti svetlobe.
3). Gorivo proti krčmi. Če bomo še vedno želeli nositi gorivo s seboj, ga lahko naredimo kar najbolj učinkovito: temeljilo bo na iztrebljanju delcev in anti delcev. Za razliko od kemičnega ali jedrskega goriva, kjer se le del mase na krovu pretvori v energijo, uničevanje delcev in delcev porabi 100% mase tako delcev kot delcev. Sposobnost pretvorbe vsega goriva v impulzno energijo je najvišja stopnja učinkovitosti porabe goriva.
Težave pri uporabi te metode v praksi na treh glavnih področjih. Konkretno:
- ustvarjanje stabilne nevtralne antimaterije;
- sposobnost izoliranja od navadne materije in natančnega nadzora nad njo;
- proizvajajo antimaterije v dovolj velikih količinah za medzvezdni let.
Na srečo se prva dva vprašanja že delata.
Evropska organizacija za jedrske raziskave (CERN), ki domuje v velikem hadronskem trkalniku, ima ogromen kompleks, znan kot "tovarna antimaterij". Tam šest neodvisnih skupin znanstvenikov preiskuje lastnosti antimaterije. Vzamejo antiprotone in jih upočasnijo, prisilijo pozitrona, da se veže nanje. Tako nastajajo antiatomi ali nevtralna antimaterija.
Te antiatome izolirajo v posodi z različnimi električnimi in magnetnimi polji, ki jih držijo na mestu, stran od sten posode iz snovi. Do sredine leta 2020 so eno uro hkrati izolirali in stabilno zaščitili več antiatomov. V naslednjih nekaj letih bodo znanstveniki lahko nadzirali gibanje antimaterije znotraj gravitacijskega polja.
Ta tehnologija nam v bližnji prihodnosti ne bo na voljo, vendar se bo morda izkazalo, da je naš najhitrejši način medzvezdnega potovanja raketa proti mačji.
4). Zvezdnik na temni snovi. Ta možnost se zagotovo opira na domnevo, da se kateri koli delček, odgovoren za temno snov, obnaša kot bozon in je svoj lastni delček. V teoriji ima temna snov, ki je njen lastni delček, majhno, vendar ne nič, možnosti, da se uniči s katerim koli drugim delcem temne snovi, ki trči v njo. Potencialno lahko uporabimo energijo, ki se sprosti zaradi trka.
Za to obstajajo možni dokazi. Kot rezultat opazovanj je bilo ugotovljeno, da imata Mlečna pot in druge galaksije nerazložljiv presežek gama sevanja, ki prihaja iz njihovih središč, kjer bi morala biti koncentracija temne energije najvišja. Vedno obstaja možnost, da za to obstajajo preproste astrofizične razlage, na primer pulsari. Mogoče pa je, da se ta temna snov v središču galaksije še vedno uničuje s seboj in nam tako daje neverjetno idejo - zvezdni brod na temni snovi.
Prednost te metode je, da temna snov obstaja dobesedno povsod v galaksiji. To pomeni, da nam na potovanju ni treba nositi goriva. Namesto tega lahko "reaktor" temne energije preprosto naredi naslednje:
- vzemite katero koli temno snov, ki je v bližini;
- pospešiti njegovo uničevanje ali mu omogočiti, da se naravno uniči;
- preusmerite prejeto energijo, da dobite zagon v kateri koli želeni smeri.
Človek lahko nadzoruje velikost in moč reaktorja, da doseže želene rezultate.
Brez potrebe po gorivu na krovu bodo številne težave potovanja v vesolje, ki jih poganja pogon, izginile. Namesto tega bomo lahko dosegli zacenjene sanje o katerem koli potovanju - neomejeno nenehno pospeševanje. To nam bo omogočilo najbolj nepredstavljivo sposobnost - sposobnost, da v enem človeškem življenju dosežemo katero koli mesto v Vesolju.
Če se omejimo na obstoječe raketne tehnologije, bomo za pot od Zemlje do najbližjega zvezdnega sistema potrebovali vsaj več deset tisoč let. Kljub temu je velik napredek na področju tehnologije motorjev blizu in zmanjšal bo čas potovanja za eno človeško življenje. Če bomo zmogli uporabo jedrskega goriva, kozmičnih laserskih žarkov, antimaterije ali celo temne snovi, bomo uresničili lastne sanje in postali vesoljska civilizacija brez uporabe motečih tehnologij, kot so warp pogoni.
Obstaja veliko potencialnih načinov, kako znanstveno utemeljene ideje spremeniti v izvedljive, resnične motorne tehnologije naslednje generacije. Povsem mogoče je, da bo do konca stoletja vesoljska ladja, ki še ni bila izumljena, zasedla mesto New Horizons, Pioneer in Voyager kot najbolj oddaljene človeške objekte z Zemlje. Znanost je že pripravljena. Ostaja nam, da pogledamo dlje od svoje trenutne tehnologije in uresničimo te sanje.