Človeštvo ima sredstva za izstrelitev sond v orbito okoli bližnjih zvezd. A imamo potrebno potrpljenje?
Medzvezdna potovanja, ki so že vrsto let glavna znanstvena fantastika, bi lahko postala resničnost danes - če bi le bilo denarja. Za slabih 100 milijonov dolarjev lahko stranka dejansko kupi najnovejšo komercialno raketo in potuje zunaj osončja. Potrpežljivost je tu ključna. Če bo takšna raketa jutri izstreljena do najbližjega namembnega pristanišča - potencialno bivalnega eksoplaneta Proxima b, ki so ga nedavno odkrili v sistemu trojnih zvezd Alpha Al Centauri na razdalji 4 svetlobnih let od Zemlje - bo let trajal 80.000 let.
Namesto da bi za tako počasen prevoz porabil 100 milijonov dolarjev, je milijarder podjetnik Jurij Milner že aprila lani dejal, da bo porabil enak denar, da bi izbral drug način, kako priti do sistema Alpha Centauri v časovnem okviru, ki ne presega meja človeškega življenja. Projekt, ki se imenuje Breakthrough Starshot, se želi odmakniti od raket po vsem svetu v korist lahkega jadra - najtanjše zrcalne površine, ki jo poganjajo laserski žarki, da se pospeši skozi vesolje. Predhodni načrti tega projekta predvidevajo uporabo običajnih raket, s pomočjo katerih je že v začetku 40. let v Zemljino orbito nameščeno na tisoče štirimetrskih lahkih jader, ki tehtajo le en gram vsakega. Jadra bodo vsebovali centimetrske čipe z vgrajenimi kamerami, senzorji, reaktivnimi motorji in baterijami. Vsako ultralahko vesoljsko plovilo bo z zemeljske orbite usmerjeno proti sistemu Alpha Centauri z uporabo 100 gigavatnih zemeljskih laserjev z 20-odstotno hitrostjo svetlobe. V tem primeru bi medzvezdni let trajal le 20 let, sonde pa bi dosegle Alpha Centauri v 2060-ih.
Toda te visoke hitrosti stanejo veliko denarja. Tudi najbolj skromne ocene projekta Starshot daleč presegajo Milnerjeve začetne 100 milijonov dolarjev - projekt bi lahko potreboval 10 milijard dolarjev v desetletjih ali več, predvsem zaradi ogromnih stroškov gradnje zemeljskega laserskega objekta. Najverjetneje brez državne pomoči in mednarodnega sodelovanja ne bo mogoče. Poleg tega se bodo svetlobna jadra, ki bodo preživela 20-letno plovbo, pomikala po sistemu Centauri tako bliskovito hitro, da bodo imela le nekaj sekund, da pridobijo makro fotografije in druge podatke o Proximi b in vseh drugih planetih v bližini. Medtem ko se sonde odmikajo v medzvezdno temo, bodo svetlobna jadra poskušala z laserskimi žarki prenašati dragocene informacije na Zemljo,katerih moč ne presega jakosti signala običajnega mobilnega telefona.
Počasno potovanje do zvezd
Nekateri kritiki menijo, da je to pretirano zasledovanje po Alpha Centauri slabo kot naložba. "Potem ko smo izvedeli za projekt Starshot, smo ugotovili, da je potratno porabiti toliko denarja za letečo misijo, ki bi trajala nekaj desetletij in trajala nekaj sekund za fotografiranje," pravi neodvisni raziskovalec Michael Hippke iz Nemčije. V sodelovanju z Reneom Hellerjem, astrofizikom z Inštituta Max Planck za raziskovanje sončnega sistema v Göttingenu, je Hippke razvil alternativni program letenja, za katerega je dejal, da bi bil bolj znanstveno uporaben in stane manj. Namesto da bi zgradili več milijard dolarjev laserskega sistema za pospešitev drobnih svetlobnih jadrov do skoraj svetlobne hitrosti in jih enkrat preleteli, Heller in Hippke predlagata, da sama uporabljata zvezdno svetlobo, da pošljeta večja jadra z manjšo hitrostjo vsem trem zvezdam v sistemu Alpha Centauri z možnostjo »parkiranja« v orbiti. Njihove ugotovitve bodo objavljene v 1. februarju številke Pisma astrofizičnega časopisa.
Bistvo njihovih predlogov je, da se za pospešitev svetlobnih jader, ki zapustijo naš sistem, uporabijo ne le sončna svetloba, temveč tudi svetloba in gravitacija treh zvezd sistema Alpha Centauri ob koncu leta. Heller in Hippke sta izračunala, da bi takšno potovanje lahko opravili na omamno jadrnici z nizko gostoto, ki tehta približno 100 gramov in pokriva površino 100 tisoč kvadratnih metrov (kar je približno 15 nogometnih igrišč!). Ta oblika jadra se zdi izvedljiva zaradi hitrega razvoja znanosti o materialih. S postopnim prilagajanjem kota, ko se približuje zvezdam, da ujamejo večji pritisk slednjih, lahko takšno jadro razvije dovolj hitrosti, da se zasidra v kateri koli orbiti znotraj sistema.
Promocijski video:
Za dosego potencialno bivalnega planeta Proxima b bi takšni "fotogravitacijski" pomožni sistemi nenavadno zahtevali, da najprej pošljejo svetlo jadro k svetlim soncem podobnim zvezdam Alpha Centauri A in Alpha Centauri B, kljub temu, da se nahajajo dva trilijona kilometrov naprej stran od nas kot manjša in bolj matična zvezda planeta Proxima b - Proxima Centauri. To je posledica upočasnjevanja, ki ga povzročata visoki sevalni tlak zvezd A in B Alpha Centauri, in s tem hitrejši pristop k sistemu lahkega jadra katere koli velikosti. Toda sevanje dvojnih zvezd ima mejo; če bosta Hellerjeva in Hippkejeva velika jadra dosegla hitrost višjo od 4,6 odstotka hitrosti svetlobe, bo preprosto zdrsnila mimo sistema. Ocenjujejo, da bo let do Alpha Centauri A in B trajal skoraj stoletje.sledi 50 let potovanja do končnega cilja - stabilna orbita okoli Proxime.
"Vaša pot bi trajala 7-krat dlje kot 20-letna misija Starshot, vendar bi lahko leta in celo desetletja porabili za temeljite raziskave in ne nekaj sekund," pravi Heller. Če primerja razmerje časa raziskovanja s časom potovanja v obeh primerih, doda Heller, "Starshot bi lahko za raziskave na kraju samem uporabil le sto milijonov celotne misije, mi pa bi lahko uporabili približno stotinko ali milijon krat več." Poleg tega ta možnost z uporabo sončne svetlobe za zagon jadra odpravi potrebo po izdelavi več milijard dolarjev laserske enote.
Kljub temu pa se njihova predlagana 150-letna pot ne more začeti jutri. Predlog Hellerja in Hippkea med drugim predvideva redko konfiguracijo zvezd v sistemu Alpha Centauri, kar se zgodi le enkrat na 80 let, ko so vse njihove orbite v isti ravnini, ki prečkajo pot katere koli sonde iz našega osončja. Naslednjič se bo to zgodilo leta 2035, toda v tako kratkem času se nobeno jadro ne more niti približati sistemu. Heller in Hippke predlagata počakati na naslednjo takšno "uskladitev" leta 2115.
Heller je pošiljal svoja jadra neposredno v Proxima Centauri zaradi šibkega sevalnega tlaka in zaustavitvene moči manjše od dveh zvezd, kar bi pomenilo celotno poletno obdobje na celo tisočletje.
Potrpežljivost prosim
Hippke vidi večgeneracijsko misijo s končno točko v orbiti okoli Alpha Centauri, vrednega čakanja, četudi se ne bo nikoli vrnil. »Naši otroci in vnuki bodo prejeli neverjetne fotografije s teh vesoljskih sond. Zamislite si samo tuje reke, vulkane in morda celo eksotično življenje! Izbira stoletne misije odpira možnosti za študij tudi drugih bližnjih svetlih zvezd, pravi Hippke. Na primer, velika zvezda Sirius je le dvakrat daljša od Alpha Centauri - a ker sveti približno 25-krat svetlejše od Sonca, je njen zaviralni učinek zaradi sevalnega tlaka močnejši in to bo zagotovilo hitrejši pristop lahkih jadra do nje. Howbeit,Sposobnost pošiljanja svetlobnih jader v orbito okoli številnih bližnjih zvezd kaže na naraven zaključek prihodnjih generacij do neposrednih ciljev misije Starshot.
Kljub vsem tem prednostim Avi Loeb, astronom z univerze Harvard in predsednik znanstvenega svetovalnega odbora za projekt Breakthrough Starshot, ni prepričan, da ta alternativni predlog ponuja resnične prednosti v primerjavi z načrtom Starshota, da z gigavatnim laserjem razreda pošlje majhna jadra do zvezd. … "Za doseganje skoraj svetlobne hitrosti z zvezdno svetlobo je potrebno zelo tanko jadro," pravi Loeb in ugotavlja, da čim manjši je pritisk sončne svetlobe, tem manjša mora biti gostota jadra. Hippke in Heller trdijo, da bi bila teoretično njihova jadra lahko narejena iz ultralahkih, visoko trdnih materialov, kot je grafen, vendar Loeb dvomi, da bi ustvarili pločevinko grafena za medzvezdano sondo, debelo in 100 atomov000 kvadratnih metrov bo lažje kot graditi ogromen laserski objekt. "Takšna površina je za velikost tanjša od valovne dolžine svetlobe, ki bi jo morala odsevati, zato bo njegova odbojnost nizka," pravi Loeb. "Teža ni mogoče zmanjšati za več vrst velikosti, hkrati pa ohraniti koeficient togosti in odbojnosti materiala jadra." Z drugimi besedami, 100.000 kvadratnih metrov jadrna z grafenom je morda preveč nepregledno za pravo vesoljsko potovanje. Poleg tega načrti projekta Starshot vključujejo izstrelitev ne enega, temveč tisoč jadrov, in četudi vsaka sonda, ki je uspešno prečkala medzvezdni prostor, prejme le nekaj sekund za panoramske slike, bo njihovo število preseglo tisto, kar bi lahko dobili med več zaporednimi leti."Takšna površina je za velikost tanjša od valovne dolžine svetlobe, ki bi jo morala odsevati, in zato bo njegova odbojnost nizka," pravi Loeb. "Teža ni mogoče zmanjšati za več vrst velikosti, hkrati pa ohraniti koeficient togosti in odbojnosti materiala jadra." Z drugimi besedami, 100.000 kvadratnih metrov jadrna z grafenom je morda preveč nepregledno za pravo vesoljsko potovanje. Poleg tega načrti projekta Starshot vključujejo izstrelitev ne enega, temveč tisoč jadrov, in četudi vsaka sonda, ki je uspešno prečkala medzvezdni prostor, prejme le nekaj sekund za panoramske slike, bo njihovo število preseglo tisto, kar bi lahko dobili med več zaporednimi leti."Takšna površina je za velikost tanjša od valovne dolžine svetlobe, ki bi jo morala odsevati, zato bo njegova odbojnost nizka," pravi Loeb. "Teža ni mogoče zmanjšati za več vrst velikosti, hkrati pa ohraniti koeficient togosti in odbojnosti materiala jadra." Z drugimi besedami, 100.000 kvadratnih metrov jadrna z grafenom je morda preveč nepregledno za pravo vesoljsko potovanje. Poleg tega načrti projekta Starshot vključujejo izstrelitev ne enega, temveč tisoč jadrov, in četudi vsaka sonda, ki je uspešno prečkala medzvezdni prostor, prejme le nekaj sekund za panoramske slike, bo njihovo število preseglo tisto, kar bi lahko dobili med več zaporednimi leti.zato bo njegova odbojnost nizka, "pravi Loeb. "Teža ni mogoče zmanjšati za več vrst velikosti, hkrati pa ohraniti koeficient togosti in odbojnosti materiala jadra." Z drugimi besedami, 100.000 kvadratnih metrov jadrna z grafenom je morda preveč nepregledno za pravo vesoljsko potovanje. Poleg tega načrti projekta Starshot vključujejo izstrelitev ne enega, temveč tisoč jadrov, in četudi vsaka sonda, ki je uspešno prečkala medzvezdni prostor, prejme le nekaj sekund za panoramske slike, bo njihovo število preseglo tisto, kar bi lahko dobili med več zaporednimi leti.zato bo njegova odbojnost nizka, "pravi Loeb. "Teža ni mogoče zmanjšati za več vrst velikosti, hkrati pa ohraniti koeficient togosti in odbojnosti materiala jadra." Z drugimi besedami, 100.000 kvadratnih metrov jadrna z grafenom je morda preveč nepregledno za pravo vesoljsko potovanje. Poleg tega načrti projekta Starshot vključujejo izstrelitev ne enega, temveč tisoč jadrov, in četudi vsaka sonda, ki je uspešno prečkala medzvezdni prostor, prejme le nekaj sekund za panoramske slike, bo njihovo število preseglo tisto, kar bi lahko dobili med več zaporednimi leti.000 kvadratnih metrov je morda preveč nepregledno za potovanja po vesolju. Poleg tega načrti projekta Starshot vključujejo izstrelitev ne enega, temveč tisoč jadrov, in četudi vsaka sonda, ki je uspešno prečkala medzvezdni prostor, prejme le nekaj sekund za panoramske slike, bo njihovo število preseglo tisto, kar bi lahko dobili med več zaporednimi leti.000 kvadratnih metrov je morda preveč nepregledno za potovanja po vesolju. Poleg tega načrti projekta Starshot vključujejo izstrelitev ne enega, temveč tisoč jadrov, in četudi vsaka sonda, ki je uspešno prečkala medzvezdni prostor, prejme le nekaj sekund za panoramske slike, bo njihovo število preseglo tisto, kar bi lahko dobili med več zaporednimi leti.
Po Loebu je največji izziv, ali bodo ambiciozni večgeneracijski načrti preživeli neizogibno srečanje s krhkostjo človeškega življenja. "Če ne upoštevate dolžine potovanja, lahko vedno uporabite običajne rakete in v 80.000 letih pridete do sistema Alpha Centauri z majhnimi izgubami," pravi. "Toda ljudje, ki delajo na projektu Starshot, so bolj ambiciozni. V življenje si želimo priti."
Lee Billings