Sen o cestovaní do iného hviezdneho systému, a možno aj o nájdení osídlených svetov, je taký, ktorý ľudstvo zaberá už mnoho generácií. Vedci však boli schopní skúmať rôzne metódy na uskutočnenie medzihviezdnej cesty až v období prieskumu vesmíru. Zatiaľ čo v priebehu rokov bolo navrhnutých veľa teoretických návrhov, v poslednej dobe sa veľká pozornosť venovala laserovým medzihviezdnym sondám.
Prvú štúdiu koncepčného dizajnu, známu ako Project Dragonfly, usporiadala Iniciatíva pre medzihviezdne štúdie (i4iS) v roku 2013. Táto koncepcia vyzvala na použitie laserov na urýchlenie ľahkej plachty a kozmickej lode na 5% rýchlosti svetla, čím sa dosiahne Alpha Centauri asi o storočie. V nedávnom článku jeden z tímov, ktoré sa zúčastnili súťaže návrhov, posúdil uskutočniteľnosť svojho návrhu na svetelnú plachtu a magnetickú plachtu.
Príspevok s názvom „Projekt Vážka: Plaťte hviezdam“ bol nedávno publikovaný vo vedeckom časopise Astra Astronautica. Štúdiu viedli Tobias Häfner, absolvent univerzity Université Paul Sabatier (UPS) Toulouse a súčasný systémový inžinier v spoločnosti Open Cosmos Ltd. Pripojili sa k nim členovia Oxford Space Systems, Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI) a AKKA Technologies.
Pokiaľ ide o koncepcie medzihviezdnych misií, vždy bol jedným z najväčších kameňov úrazu cestovný čas. Ako sme ukázali v predchádzajúcom článku, cesta do Alpha Centauri by trvala kdekoľvek od 1 000 do 81 000 rokov. Aj keď existuje niekoľko teoretických metód, ktoré by mohli ponúknuť kratšie cestovné časy, zahŕňajú buď fyziku, ktorá musí byť dokázaná alebo by bola neúmerne drahá.
Odvolanie svetelného zdroja, ktorý využíva najnovší vývoj v miniaturizácii na vytvorenie menšej a lacnejšej kozmickej lode. Ďalšou výhodou, prinajmenšom teoreticky, je, že takáto kozmická loď by sa mohla zrýchliť na zlomok rýchlosti svetla, a preto by bola schopná pokryť veľkú vzdialenosť medzi našou slnečnou sústavou a najbližšou hviezdou za niekoľko desaťročí alebo jedného storočia. ,
Ako už bolo uvedené, dobrovoľnícka organizácia i4iS, ktorá sa venuje tomu, aby sa medzihviezdna vesmírna preprava stala realitou v blízkej budúcnosti, spustila prvú štúdiu koncepčného dizajnu svetelných lúčov už v roku 2013. Nasledovala v roku 2014 súťaž o návrh kozmickej lode, ktorá by byť schopný dosiahnuť Alpha Centauri do 100 rokov s využitím existujúcich alebo krátkodobých technológií.
Štyria finalisti prezentovali svoje návrhy na workshope, ktorý sa konal v júli 2015 v Britskej medziplanetárnej spoločnosti. Koncept, ktorý predložil tím Technickej univerzity v Mníchove, zvíťazil, ktorý následne spustil kampaň Kickstarter zameranú na získanie peňazí za svoj dizajn. Dizajn, ktorý predložil tím z kalifornskej univerzity v San Diegu, sa následne vyvinul do dizajnu pre prielomovú hviezdu Breakthrough Initiatives.
Vedúci autor Hafner a jeho kolegovia boli súčasťou tímu CranSEDS, ktorý pozostával z inžinierov a vedcov z Cranfield University vo Veľkej Británii, Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech) v Rusku a UPS vo Francúzsku. V tejto najnovšej štúdii on a niektorí z jeho bývalých členov tímu predstavili svoju misijnú koncepciu ako súčasť štúdie uskutočniteľnosti.
V záujme tejto štúdie zvážili každý aspekt architektúry misie svetelného lúča. To sa pohybovalo od veľkosti plachty, materiálov použitých na jej výrobu, veľkosti laserového otvoru, umiestnenia lasera, hmotnosti kozmickej lode a metódy, ktorú kozmická loď použila na spomalenie, keď sa priblížila k svojmu cieľu.
Nakoniec architektúra misií, s ktorou prišli, vyzvala na použitie 100 GW laserovej energie na urýchlenie kozmickej lode s hmotnosťou 2750 kg (~ 6000 libier) na 5% rýchlosti svetla - výsledkom čoho je doba cesty asi sto rokov do Alpha Centauri. Plachta by sa skladala z grafénovej monovrstvy merajúcej priemer 29,4 km (18,26 mi), čo by vyžadovalo laser s otvorom s priemerom 29,4 km (18,26 mi).
Tento laser by bol umiestnený v blízkosti Slnka (buď na Lagrangeovom bode Zem-Slnko L1 alebo na obežnej dráhe Cislunar) a bol by poháňaný masívnymi solárnymi panelmi. Aby sa spomalila, kozmická loď by odhadzovala ľahkú plachtu a nasadila by magnetickú plachtu pozostávajúcu z kovových drôtov. Táto plachta by vytvorila slučkovú štruktúru s priemerom približne 35 km (22 míľ) a vážiacu 1000 kg (2200 libier).
Po nasadení by magnetická plachta zachytila plazmu z medzihviezdneho média a slnečný vietor z Alpha Centauri, aby sa spomalila a vstúpila do systému. Uzatvárajú, že táto architektúra by dosiahla rovnováhu medzi hmotnosťou a rýchlosťou, umožnila misii dosiahnuť Alpha Centauri za niečo viac ako 100 rokov a po príchode by jej umožnila vykonávať vedecké operácie.
Ako naznačujú vo svojej štúdii, tento typ architektúry misií ponúka mnoho výhod, v neposlednom rade je to, že väčšia kozmická loď by bola schopná niesť viac nástrojov a zhromažďovať viac vedeckých údajov ako kozmická loď v mierke. (rovnako ako v prípade prielomovej hviezdy StarChip). Ako dospeli k záveru:
„[Laserové aj magnetické plachty] majú výhodu v tom, že v kozmickej lodi nie je potrebné prepravovať žiadny hnací plyn ... Poslanie je založené na technológiách, ktoré sú v súčasnosti k dispozícii alebo sa vyvíjajú, ale na skutočné vybudovanie požadovanej vesmírnej infraštruktúry by bolo potrebné rozsiahle vylepšenia ... základná línia misie pre viac kozmických lodí sa používa v primeranom časovom období. Získané ponaučenia a údaje zozbierané z prvej kozmickej lode by sa mohli použiť na zlepšenie nasledujúcich. ““
Uznávajú tiež výzvy, ktoré by takáto misia priniesla, medzi ktoré patrí potreba štruktúr vo veľkosti kilometrov. Takéto štruktúry by museli byť zabudované na obežnej dráhe, čo by si najskôr vyžadovalo vývoj orbitálnych výrobných zariadení. Laserové a iné kľúčové systémy budú samozrejme potrebovať ďalšie zdokonalenie a vývoj. Koncept je však podľa ich štúdie uskutočniteľný a technicky spoľahlivý.
Niektorí však majú svoje pochybnosti. Napríklad je tu Dr. Claudius Gros, teoretický fyzik z Ústavu teoretickej fyziky na Goethe University vo Frankfurte. Gros je dlhoročným zástancom používania technológie laserových plachiet v záujme vybudovania medzihviezdnej kozmickej lode a vykonal teoretické práce o použití magnetických plachiet na spomalenie takejto kozmickej lode.
Je tiež zakladateľom projektu Project Genesis, návrhu poslať kozmickú loď poháňanú laserovými plachtami, vybavenú génovými továrňami alebo kryogénnymi tobolkami, do iných hviezdnych systémov, kde by distribuovali mikrobiálny život do „prechodne obývateľných exoplanet - tj planét schopných podporovať život, ale nie je pravdepodobné, že by to viedli samy o sebe. Ako sa vyjadril v časopise Space Magazine e-mailom:
“Pokiaľ ide o spomalenie pomocou magnetického poľa, to v rámci predpokladaných parametrov v skutočnosti nie je možné. Vykonanie práce by vyžadovalo magnetickú plachtu s hmotnosťou niekoľkých stoviek ton, keď plavidlo plaví rýchlosťou 5% rýchlosti svetla a keď sa musí zastaviť do 20 rokov, ako sa predpokladá v tomto dokumente. Na urýchlenie takéhoto ťažkého plavidla by boli potrebné oveľa silnejšie štartovacie systémy. ““
Koncept využívania laserov alebo solárnych plachiet na vedenie medzihviezdnych misií má hlboké korene. Úsilie o vytvorenie takejto kozmickej lode sa však skutočne spojilo až v posledných rokoch. V súčasnosti existuje veľa konceptov, ktoré ponúkajú rôzne architektúry úloh, z ktorých všetky majú svoj podiel výziev a výhod.
V súčasnosti sa pripravuje niekoľko návrhov - medzi ktoré patrí návrh Haefnera a jeho kolegyne, koncept vážky ii4S a Prielom Starshot - bude veľmi zaujímavé zistiť, ktorý (ak vôbec) súčasný koncept svetelnej lúče sa v nadchádzajúcich desaťročiach pokúsi vydať na cestu k Alpha Centauri.
Bude to taký, ktorý sa tam dostane v našich životoch, alebo taký, ktorý je schopný viac zasielať späť vedecké údaje? Alebo by to mohla byť kombinácia oboch, akési krátkodobé / dlhodobé dohody? Ťažko povedať. Ide o to, že sen o zostavení medzihviezdnej misie nemusí zostať snom oveľa dlhšie.
