Lidstvo má prostředky k vypuštění sond na oběžnou dráhu kolem blízkých hvězd. Máme ale potřebnou trpělivost?
Mezihvězdné cestování, které je již řadu let základem sci-fi, by se dnes mohlo stát skutečností - kdyby existovaly peníze. Za pouhých 100 milionů dolarů si může zákazník skutečně koupit nejnovější komerční raketu a cestovat mimo sluneční soustavu. Trpělivost je zde klíčová. Pokud bude taková raketa zítra vypuštěna do nejbližšího přístavu určení - potenciálně obyvatelného exoplanetu Proxima b, nedávno objeveného v trojhvězdném systému Alpha Centauri ve vzdálenosti 4 světelných let od Země - let bude trvat 80 000 let.
Místo toho, aby utratil 100 milionů dolarů za tak pomalou dopravu, miliardářský podnikatel Yuri Milner loni v dubnu uvedl, že stejné peníze utratí, aby přišel s jiným způsobem, jak se dostat do systému Alpha Centauri v časovém rámci nepřesahujícím hranici lidského života. Projekt, nazvaný Průlomový hvězdný snímek, se snaží globálně vzdálit rakety ve prospěch lehké plachty - nejtenčí zrcadlené plochy poháněné laserovými paprsky k urychlení vesmírem. Předběžné plány pro tento projekt počítají s použitím konvenčních raket, pomocí kterých se již na počátku 20. let 20. století plánuje instalace na oběžné dráze Země tisíce čtyřmetrových lehkých plachet o hmotnosti pouze jednoho gramu. Plachty budou obsahovat centimetrové čipy se zabudovanými kamerami, senzory, proudovými motory a bateriemi. Každá ultralehká kosmická loď bude nasměrována ze zemské orbity směrem k systému Alpha Centauri pomocí pozemního laseru o výkonu 100 gigawattů při 20% rychlosti světla. V tomto případě by mezihvězdný let trval jen 20 let a sondy by v 60. letech dosáhly Alphy Centauri.
Ale tyto vysoké rychlosti stojí hodně peněz. Dokonce i ty nejskromnější odhady projektu Starshot zdaleka přesahují Milnerovy počáteční 100 milionů dolarů - projekt by mohl vyžadovat 10 miliard dolarů za desetiletí nebo více, hlavně kvůli obrovským nákladům na výstavbu pozemního laserového zařízení. S největší pravděpodobností nebude možné bez státní podpory a mezinárodní spolupráce. Světelné plachty, které přežijí 20letou plavbu, navíc projdou systémem Centauri tak rychle, že budou mít jen několik sekund na to, aby získaly makro fotografie a další údaje o Proximě ba dalších planetách v okolí. A zatímco se sondy pohybují pryč do mezihvězdné temnoty, světelné plachty se pokusí přenášet cenné informace na Zemi pomocí laserových paprsků,jehož síla nepřesahuje sílu signálu konvenčního mobilního telefonu.
Pomalá cesta ke hvězdám
Někteří kritici pokládají toto pochmurné pronásledování Alpha Centauri za špatnou investici. "Poté, co jsme se dozvěděli o projektu Starshot, zjistili jsme, že je zbytečné utrácet takové peníze na mouchu s létáním, která by zabrala několik desetiletí a trvalo několik sekund, než se vyfotí," říká nezávislý vědec Michael Hippke z Německa. Ve spolupráci s Rene Heller, astrofyzikem z Institutu Maxe Plancka pro výzkum sluneční soustavy v Göttingenu, vyvinul Hippke alternativní letový program, který by podle něj byl vědecky užitečnější a levnější. Heller a Hippke namísto toho, aby vybudovali laserový systém s více miliardami dolarů, aby urychlili malé světelné plachty na rychlost blízkou světlu a jednou je proletěli, navrhují Heller a Hippke použít hvězdné světlo k odeslání větších plachet s nižší rychlostí všem třem hvězdám v systému Alpha Centauri se schopností „zaparkovat“na oběžné dráze. Jejich nálezy budou zveřejněny v prvním vydání Astrophysical Journal Letters.
Podstatou jejich návrhů je využít nejen sluneční světlo k urychlení světelných plachet opouštějících náš systém, ale také světlo a gravitaci tří hvězd systému Alpha Centauri na konci letu. Heller a Hippke spočítali, že takový výlet by mohl být proveden na mysli neuvěřitelně nízké hustotě, vážící asi 100 gramů a rozkládající se na ploše 100 tisíc metrů čtverečních (což je asi 15 fotbalových hřišť!). Tento návrh plachty se zdá být proveditelný vzhledem k rychlému rozvoji vědy o materiálech. Postupným nastavením úhlu, když se blíží ke hvězdám, aby z nich zachytil větší tlak, může taková plachta vyvinout dostatečnou rychlost pro zakotvení na libovolné oběžné dráze v systému.
Propagační video:
Pro dosažení potenciálně obyvatelné planety Proxima b by takové „fotogravitační“pomocné systémy, kupodivu, vyžadovaly odeslání lehké plachty nejprve k jasným slunečním hvězdám Alpha Centauri A a Alpha Centauri B, přestože jsou umístěny o dva biliony dále daleko od nás, než menší a slabší mateřská hvězda planety Proxima b - Proxima Centauri. Je to způsobeno zpomalením způsobeným vysokým radiačním tlakem hvězd Alfa Centauri A a B, a proto rychlejším přístupem k systému lehkých plachet jakékoli velikosti. Ale záření z dvojčat má limit; Pokud obrovská plachta Heller a Hippke dosáhne rychlosti vyšší než 4,6 procenta rychlosti světla, jednoduše přeskočí systém. Odhadují, že let do Alpha Centauri A a B bude trvat téměř století.následuje dalších 50 let cesty do svého konečného cíle - stabilní oběžné dráhy kolem Proximy.
"Vaše cesta by trvala sedmkrát déle než 20letá mise Starshot, ale vy jste mohli strávit roky nebo dokonce desetiletí důkladným výzkumem, než pár vteřin," říká Heller. Když porovnáme poměr doby výzkumu k času cesty v obou případech, Heller dodává: „Starshot mohl použít pouze stotinu miliontinu celé mise pro výzkum na místě a my jsme mohli použít asi stotinu nebo milionkrát více.“Kromě toho, použitím slunečního světla ke spuštění plachty, tato možnost eliminuje potřebu vybudovat laserovou jednotku o hodnotě několika miliard dolarů.
A přesto, jejich navrhovaná 150letá cesta nemůže začít zítra. Heller a Hippkeho návrh mimo jiné stanoví vzácnou konfiguraci hvězd v systému Alpha Centauri, která se stane pouze jednou za 80 let, když jsou všechny jejich oběžné dráhy ve stejné rovině, překračují trajektorii jakékoli sondy z naší sluneční soustavy. Příště se to stane v roce 2035, ale za tak krátkou dobu se žádná plachta nemůže přiblížit systému. Heller a Hippke navrhují čekat na další takové „zarovnání“v roce 2115.
Posílání jejich plachet přímo na Proxima Centauri, řekl Heller, by vyžadovalo mnohem nižší kosmické rychlosti kvůli slabému radiačnímu tlaku a zastavovací síle menší z těchto dvou hvězd, čímž by celkový čas letu dosáhl plného tisíciletí.
Trpělivost prosím
Hippke vidí multi-generační misi s koncovým bodem na oběžné dráze kolem Alpha Centauri, která stojí za čekání, i když ji nikdy nevidí vrátit. "Naše děti a vnoučata obdrží z těchto vesmírných sond úžasné fotografie." Jen si představte mimozemské řeky, sopky a možná i exotický život! “Volba století trvající mise otevírá příležitosti studovat i další blízké jasné hvězdy, říká Hippke. Například velká hvězda Sirius je pouze dvakrát větší než Alpha Centauri - ale protože svítí asi 25krát jasněji než Slunce, její inhibiční účinek z radiačního tlaku je silnější, což zajistí rychlejší přístup světelných plachet k ní. Jak,Schopnost posílat lehké plachty na oběžnou dráhu kolem mnoha blízkých hvězd naznačuje přirozený závěr dalších generací v dlouhodobém horizontu k bezprostředním cílům mise Starshot.
Přes všechny tyto výhody, Avi Loeb, astronom na Harvardské univerzitě a předseda vědecké poradní komise pro projekt Průlomný Starshot, není přesvědčen, že tento alternativní návrh nabízí skutečné výhody oproti plánu Starshot použít laser gigawattovy třídy k odeslání malých plachet hvězdám. … "K dosažení rychlosti blízkého světla pomocí hvězdného světla je zapotřebí velmi tenká plachta," říká Loeb s tím, že čím nižší je tlak ze slunečního světla, tím nižší by měla být hustota světelné plachty. Hippke a Heller říkají, že teoreticky by jejich plachty mohly být vyrobeny z ultralehkých materiálů s vysokou pevností, jako je grafen, ale Loeb pochybuje o tom, že vytvoří vrstvu grafenu o několika atomech tlustou a 100 v oblasti pro mezihvězdnou sondu.000 metrů čtverečních bude snazší než vybudovat masivní laserové zařízení. „Takový povrch je řádově tenčí než vlnová délka světla, kterou by měl odrážet, a proto bude jeho odrazivost nízká,“říká Loeb. "Není možné snížit hmotnost o několik řádů při zachování koeficientu tuhosti a odrazu plachetního materiálu." Jinými slovy, grafenová plachta o rozloze 100 metrů čtverečních může být příliš chabá na to, aby mohla cestovat v reálném vesmíru. Plány projektu Starshot navíc zahrnují vypuštění jedné, ale tisíce plachet, a i když každá sonda, která úspěšně překročila mezihvězdný prostor, obdrží pouze několik sekund pro panoramatické snímky, jejich počet překročí to, co by bylo možné získat během několika po sobě jdoucích letů.„Takový povrch je řádově tenčí než vlnová délka světla, kterou by měl odrážet, a proto bude jeho odrazivost nízká,“říká Loeb. "Není možné snížit hmotnost o několik řádů při zachování koeficientu tuhosti a odrazu plachetního materiálu." Jinými slovy, grafenová plachta o rozloze 100 metrů čtverečních může být příliš chabá na to, aby mohla cestovat v reálném vesmíru. Plány projektu Starshot navíc zahrnují vypuštění jedné, ale tisíce plachet, a i když každá sonda, která úspěšně překročila mezihvězdný prostor, obdrží pouze několik sekund pro panoramatické snímky, jejich počet překročí to, co by bylo možné získat během několika po sobě jdoucích letů.„Takový povrch je řádově tenčí než vlnová délka světla, kterou by měl odrážet, a proto bude jeho odrazivost nízká,“říká Loeb. "Není možné snížit hmotnost o několik řádů při zachování koeficientu tuhosti a odrazu plachetního materiálu." Jinými slovy, grafenová plachta o rozloze 100 metrů čtverečních může být příliš chabá na to, aby mohla cestovat v reálném vesmíru. Plány projektu Starshot navíc zahrnují vypuštění jedné, ale tisíce plachet, a i když každá sonda, která úspěšně překročila mezihvězdný prostor, obdrží pouze několik sekund pro panoramatické snímky, jejich počet překročí to, co by bylo možné získat během několika po sobě jdoucích letů.a proto bude jeho odrazivost nízká, “říká Loeb. "Není možné snížit hmotnost o několik řádů při zachování koeficientu tuhosti a odrazu plachetního materiálu." Jinými slovy, grafenová plachta o rozloze 100 metrů čtverečních může být příliš chabá na to, aby mohla cestovat v reálném vesmíru. Plány projektu Starshot navíc zahrnují vypuštění jedné, ale tisíce plachet, a i když každá sonda, která úspěšně překročila mezihvězdný prostor, obdrží pouze několik sekund pro panoramatické snímky, jejich počet překročí to, co by bylo možné získat během několika po sobě jdoucích letů.a proto bude jeho odrazivost nízká, “říká Loeb. "Není možné snížit hmotnost o několik řádů při zachování koeficientu tuhosti a odrazu plachetního materiálu." Jinými slovy, grafenová plachta o rozloze 100 metrů čtverečních může být příliš chabá na to, aby mohla cestovat v reálném vesmíru. Plány projektu Starshot navíc zahrnují vypuštění jedné, ale tisíce plachet, a i když každá sonda, která úspěšně překročila mezihvězdný prostor, obdrží pouze několik sekund pro panoramatické snímky, jejich počet překročí to, co by bylo možné získat během několika po sobě jdoucích letů.000 metrů čtverečních může být pro cestování v reálném prostoru příliš chabé. Plány projektu Starshot navíc zahrnují vypuštění jedné, ale tisíce plachet, a i když každá sonda, která úspěšně překročila mezihvězdný prostor, obdrží pouze několik sekund pro panoramatické snímky, jejich počet překročí to, co by bylo možné získat během několika po sobě jdoucích letů.000 metrů čtverečních může být pro cestování v reálném prostoru příliš chabé. Plány projektu Starshot navíc zahrnují vypuštění jedné, ale tisíce plachet, a i když každá sonda, která úspěšně překročila mezihvězdný prostor, obdrží pouze několik sekund pro panoramatické snímky, jejich počet překročí to, co by bylo možné získat během několika po sobě jdoucích letů.
Největší výzvou je podle Loebe, zda ambiciózní plány vícegeneračních projektů přežijí nevyhnutelné setkání s křehkostí lidského života. "Pokud ignorujete délku cesty, můžete vždy použít konvenční rakety a dostat se do systému Alpha Centauri s nízkými ztrátami za 80 000 let," říká. "Ale lidé, kteří pracují na projektu Starshot, jsou ambicióznější." Chceme se tam dostat v našem životě. “
Lee Billings