V roce 2016 odhalil fyzik Stephen Hawking a miliardář Jurij Milner plán cestovat ke hvězdám. Takzvaný průlomový projekt Starshot je program ve výši 100 milionů dolarů na vývoj a demonstraci technologie potřebné k návštěvě blízkého hvězdného systému. Potenciální cíle zahrnují Proxima Centauri, systém vzdálený asi čtyři světelné roky, s několika exoplanety, z nichž jeden je podobný Zemi.
Průlomový projekt Starshot
Hawking a Milner plánovali postavit tisíce malých kosmických lodí o velikosti mikročipů a pomocí světla je zrychlit na relativistické rychlosti - to je blízko rychlosti světla. Velká flotila zvyšuje šance, že alespoň jeden z nich dorazí bezpečně. Každý "hvězdný čip" je připevněn k lehké plachtě velikosti badmintonového kurtu a poté ozářen extrémně silnými pozemními lasery.
Laserový pohyb má mnoho výhod. Nejdůležitější je, že kosmické lodě nepotřebují žádné palivo, což znamená, že by s sebou neměly brát další náklad. Také zrychlením světelné plachty můžete loď zrychlit na 20% rychlosti světla. V tomto scénáři dorazí flotila na Proxima Centauri za méně než 30 let.
Fantasticky výkonné lasery potřebné pro takovou misi by byly zvláště obtížné a nákladné na vývoj. Vzniká zřejmá otázka: Existuje ještě jiný způsob, jak dosáhnout relativistických rychlostí?
Dnes máme jakousi odpověď, díky práci Davida Kippinga, astronoma na Columbia University v New Yorku. Kipping přišel s novou formou gravitačního praku, stejnou technikou, jakou NASA posílala například Jupiteru, například kosmickou loď Galileo. Cílem je urychlit kosmickou loď tak, že ji nasměrujete poblíž obrovského objektu, jako je planeta. Kosmická loď tak odejme část rychlosti planety a pomocí ní zrychlí.
Gravitační praky skvěle fungují na masivních tělech. V šedesátých letech fyzik Freeman Dyson počítal, že černá díra může urychlit kosmickou loď na relativistické rychlosti. Síly na kosmické lodi blížící se k takovým objektům jej však pravděpodobně zničí.
Propagační video:
Takže Kipping přišel s chytrou alternativou. Jeho myšlenkou je nasměrovat fotony kolem černé díry a pak použít další energii, kterou obdrží, k urychlení světelné závory. "Kinetická energie černé díry je přenášena na paprsek světla v podobě modrého posunu a po návratu fotony nejen urychlují kosmickou loď, ale také k ní přidávají energii," říká Kipping.
Tento proces závisí na extrémně silném gravitačním poli kolem černé díry. Protože fotony mají malou, ale stále klidovou hmotu, je toto pole schopné zachytit světlo na kruhové oběžné dráze.
Kippingova práce je založena na mírně odlišné oběžné dráze, která směruje fotony emitované kosmickou lodí kolem černé díry a zpět - jakési bumerangové oběžné dráhy. Během cestování dostanou fotony na bumerangu kinetickou energii z pohybu černé díry.
Právě tato energie může urychlit kosmickou loď vybavenou vhodnou lehkou plachtou. Kipping nazývá svůj nápad „halo motorem“. Halogenový motor přenáší kinetickou energii pohybující se černé díry do kosmické lodi pomocí gravitace. Kosmická loď navíc v tomto procesu nespotřebovává žádné své vlastní palivo.
Protože halo motor používá pohyb černé díry, je nejlepší aplikovat na binární soubory, ve kterých černá díra obíhá jiný objekt. Fotony pak dostávají energii z pohybu černé díry v příslušných bodech na své oběžné dráze.
A takový motor musí pracovat s jakoukoli hmotností, která je podstatně menší než hmotnost černé díry. Kipping říká, že s ním jsou možné planetární mechanismy. Dostatečně pokročilá civilizace tak může cestovat při relativistických rychlostech z jedné části galaxie do druhé a skákat z jedné binární soustavy černých děr do druhé. "Pokročilá civilizace by mohla použít koncept lehké plachty k dosažení relativistických rychlostí a extrémně efektivního pohybu," říká.
Stejný mechanismus může také zpomalit kosmickou loď. Tato pokročilá civilizace bude tedy pravděpodobně hledat páry binárních systémů s černými dírami, které budou působit jako urychlovače a moderátory.
Mléčná dráha obsahuje asi 10 miliard binárních systémů černé díry. Kipping však poznamenává, že bude pravděpodobně existovat pouze omezený počet trajektorií, které je spojí, takže tyto mezihvězdné dálnice budou pravděpodobně velmi cenné.
Technologie potřebná k využívání této koncepce je samozřejmě mimo dosah lidstva. Astronomové by však měli být schopni zjistit, kde se nacházejí nejlepší hvězdné dálnice, a také hledat technologické podpisy civilizací, které je mohou využívat.
Ilya Khel