Leta 2016 sta fizik Stephen Hawking in milijarder Jurij Milner razkrila načrt potovanja med zvezde. Tako imenovani projekt Breakthrough Starshot je program v vrednosti 100 milijonov dolarjev za razvoj in prikaz tehnologije, potrebne za obisk bližnjega zvezdnega sistema. Potencialni cilji vključujejo Proxima Centauri, sistem oddaljen približno štiri svetlobna leta, z več eksoplaneti, od katerih je eden podoben Zemlji.
Preboj Starshot Project
Načrt Hawkinga in Milnerja je bil zgraditi na tisoče drobnih vesoljskih ladij velikosti mikročipov in uporabljati svetlobo za njihovo pospeševanje do relativističnih hitrosti - torej blizu hitrosti svetlobe. Velika flota povečuje možnosti, da bo vsaj eden od njih prispel varno. Vsak "zvezdniški čip" je pritrjen na lahko jadro velikosti igrišča za badminton in nato obsevan z izredno močnimi zemeljskimi laserji.
Prednosti laserskega gibanja so številne. Najpomembnejše je, da vesoljske ladje ne potrebujejo goriva, kar pomeni, da s seboj ne smejo odpeljati dodatnega tovora. Tudi s pospeševanjem svetlobnega jadra lahko čoln pospešite do 20% hitrosti svetlobe. V tem primeru bo flota v Proxima Centauri prispela čez manj kot 30 let.
Fantastično močne laserje, potrebne za takšno misijo, bi bilo posebej težko in drago razviti. Pojavi se očitno vprašanje: ali obstaja še kakšen način za dosego relativističnih hitrosti?
Danes imamo nekakšen odgovor zahvaljujoč delu Davida Kippinga, astronoma z univerze Columbia v New Yorku. Kipping je zasnoval novo obliko gravitacijske pramene, enako tehniko, kot jo je uporabljala NASA, na primer vesoljsko plovilo Galileo na Jupiter. Ideja je pospešiti vesoljsko plovilo tako, da ga usmerimo v bližino ogromnega predmeta, kot je planet. Tako bo vesoljsko plovilo z njegovo pomočjo odvzelo del planeta in pospešilo.
Gravitacijski prameni delujejo odlično na masivnih telesih. V šestdesetih letih je fizik Freeman Dyson izračunal, da lahko črna luknja pospeši vesoljsko plovilo do relativističnih hitrosti. Toda sile na vesoljski ladji, ki se približa takšnemu predmetu, ga verjetno uničijo.
Promocijski video:
Tako je Kipping iznašel pametno alternativo. Njegova ideja je usmeriti fotone okoli črne luknje in nato porabiti dodatno energijo, ki jo prejmejo za pospešitev svetlobnega jadra. "Kinetična energija črne luknje se v obliki blueshiffa prenese na snop svetlobe in fotoni ob vrnitvi ne le pospešijo vesoljsko plovilo, ampak mu dodajo energijo," pravi Kipping.
Ta postopek je odvisen od izjemno močnega gravitacijskega polja okoli črne luknje. Ker imajo fotoni majhno, a še vedno maso počitka, je to polje sposobno ujeti svetlobo v krožni orbiti.
Kippingovo delo temelji na nekoliko drugačni orbiti, usmerja fotone, ki jih vesoljsko plovilo oddaja okoli črne luknje in spet nazaj - neke vrste orume bumeranga. Med potovanjem bodo fotoni na bumerangu od gibanja črne luknje dobili kinetično energijo.
Prav ta energija lahko pospeši vesoljsko plovilo, opremljeno z ustreznim lahkim jadrom. Kipping svojo idejo imenuje "halo motor". Halo motor s pomočjo gravitacije prenese kinetično energijo premikajoče se črne luknje v vesoljsko plovilo. Poleg tega vesoljsko plovilo v tem procesu ne porabi nobenega lastnega goriva.
Ker halo motor uporablja gibanje črne luknje, ga je najbolje uporabiti pri dvokapnicah, v katerih črna luknja kroži po drugem predmetu. Fotoni nato dobijo energijo iz gibanja črne luknje v ustreznih točkah njene orbite.
In tak motor mora delovati s katero koli maso, ki je bistveno manjša od mase črne luknje. Kipping pravi, da so pri njem možni mehanizmi velikosti planeta. Tako lahko dovolj napredna civilizacija potuje z relativističnimi hitrostmi iz enega dela galaksije v drugega, skače iz enega binarnega sistema črnih lukenj v drugega. "Napredna civilizacija bi lahko uporabila koncept lahkega jadra za doseganje relativističnih hitrosti in izjemno učinkovitega gibanja," pravi.
Isti mehanizem lahko upočasni tudi vesoljsko plovilo. Torej bo ta napredna civilizacija verjetno iskala pare binarnih sistemov s črnimi luknjami, ki bodo delovali kot pospeševalci in moderatorji.
Mlečna pot vsebuje približno 10 milijard binarnih sistemov s črno luknjo. Toda Kipping ugotavlja, da bo verjetno le omejeno število poti, ki jih povezujejo skupaj, zato bodo te medzvezdne avtoceste verjetno zelo koristne.
Seveda je tehnologija, ki je potrebna za izkoriščanje tega koncepta, trenutno zunaj dosega človeštva. A astronomi bi morali imeti možnost, da ugotovijo, kje se nahajajo najboljše zvezdne avtoceste, in poiskati tehno podpise civilizacij, ki jih lahko izkoriščajo.
Ilya Khel