Počet potvrdených extra solárnych planét sa v posledných rokoch zvýšil o skoky a hranice. S každým novým objavom vyvstáva otázka, kedy by sme mohli byť schopní priamo preskúmať tieto planéty. Doteraz bolo predložených niekoľko návrhov, počnúc laserovým plachtením poháňaným nanokompromom, ktorý by za 20 rokov cestoval do Alpha Centauri (Prielomová hviezda), až po pomaly sa pohybujúce mikrokomory vybavené génovými laboratóriami (projekt Genesis).
Ale keď dôjde na brzdenie týchto plavidiel, aby mohli spomaliť a študovať vzdialené hviezdy a planéty na dráhe, všetko sa stáva trochu komplikovanejším. Podľa nedávnej štúdie, ktorú vypracoval samotný muž, ktorý koncipoval projekt Genesis - profesor Claudius Gros z Inštitútu teoretickej fyziky Goethe University Frankfurt, sa na tento účel môžu použiť špeciálne plachty, ktoré sa spoliehajú na supravodiče.
Starshot a Genesis sú podobné tým, že obidva koncepty sa snažia využiť nedávny pokrok v miniaturizácii. Dnes sú inžinieri schopní vytvárať senzory, trysky a fotoaparáty, ktoré sú schopné vykonávať výpočty a ďalšie funkcie, ale sú zlomkom veľkosti starších nástrojov. A pokiaľ ide o pohon, existuje veľa možností, od bežných rakiet a iónových pohonov až po laserové svetelné plachty.
Spomalenie medzihviezdnej misie však ostáva významnejšou výzvou, pretože také plavidlo nemôže byť vybavené brzdovými pohonnými jednotkami a palivom bez toho, aby sa zvýšila jeho hmotnosť. Na riešenie tohto problému navrhuje profesor Gros použitie magnetických plachiet, čo by oproti iným dostupným metódam prinieslo množstvo výhod. Ako Prof. Gros vysvetlil časopisu Space Magazine e-mailom:
„Klasicky by ste kozmickú loď vybavili raketovými motormi. Normálne raketové motory, keďže ich používame na vypúšťanie satelitov, môžu zmeniť rýchlosť iba o 5 až 15 km / s. A to aj pri použití niekoľkých etáp. To nestačí na spomalenie plavidla plaviaceho sa rýchlosťou 1000 km / s (0,3% c) alebo 100000 km / s (c / 3). Fúzne alebo antihmotové jednotky by trochu pomohli, ale nie podstatne. “
Plachta, ktorú si predstaví, bude pozostávať z masívnej supravodivej slučky, ktorá meria asi 50 kilometrov v priemere a ktorá by po vytvorení bezstratového prúdu vytvorila magnetické pole. Po aktivácii by sa ionizovaný vodík v medzihviezdnom médiu odrazil od magnetického poľa plachty. To by malo za následok prenos hybnosti kozmickej lode na medzihviezdny plyn a jej postupné spomalenie.
Podľa výpočtov Grosa by to fungovalo pre pomaly plaviace sa plachty aj napriek extrémne nízkej hustote častíc v medzihviezdnom priestore, ktorá dosahuje 0,005 až 0,1 častíc na kubický centimeter. „Magnetická plachta obchoduje so spotrebou energie s časom,“ povedal Gros. “Ak vypnete motor vášho vozidla a necháte ho bežať na voľnobeh, spomalí sa kvôli treniu (vzduch, pneumatiky). Magnetická plachta robí to isté, keď trenie pochádza z medzihviezdneho plynu. “
Jednou z výhod tejto metódy je skutočnosť, že sa dá vybudovať pomocou existujúcej technológie. Kľúčovou technológiou za magnetickou plachtou je slučka Biot Savart, ktorá by v spojení s rovnakým druhom supravodivých cievok, ktoré sa používajú vo fyzike vysokej energie, vytvorila silné magnetické pole. Pri použití takejto plachty by sa mohli medzihviezdnou plavbou spomaliť ešte ťažšia kozmická loď - tie, ktoré vážia do 1 500 kilogramov (1,5 metrických ton; 3 307 libier).
Jednou veľkou nevýhodou je čas, ktorý by takáto misia trvala. Na základe vlastných výpočtov spoločnosti Gros by si vysokorýchlostný tranzit do Proxima Centauri, ktorý sa spoliehal na brzdenie magnetickým momentom, vyžadoval loď, ktorá vážila približne 1 milión kg (1 000 metrických ton; 1102 ton). Medzihviezdna misia zahŕňajúca 1,5 metrickú tonu lode by však bola schopná dosiahnuť TRAPPIST-1 približne za 12 000 rokov. Ako uzatvára Gros:
„Trvá to dlho (pretože veľmi nízka hustota medzihviezdnych médií). To je zlé, ak chcete za svoj život vidieť návrat (vedecké údaje, vzrušujúce obrázky). Magnetické plachty fungujú, ale iba v prípade, že ste radi, že si vezmete (veľmi) dlhú perspektívu. “
Inými slovami, taký systém by nefungoval pre nanoprúdové lietadlo, aké si predstavil prielom Starshot. Ako vysvetlil dr. Abraham Loeb od Starshot, hlavným cieľom projektu je dosiahnuť sen medzihviezdneho cestovania v rámci generácie odchodu lode. Okrem toho, že je profesorom Frank B. Bairda Jr. na Harvardskej univerzite, je Dr. Loeb tiež predsedom poradného výboru prelomového Starshot.
Ako vysvetlil časopisu Space Magazine e-mailom:
„[Gros] uzatvára, že rozbíjanie medzihviezdneho plynu je možné iba pri nízkych rýchlostiach (menej ako zlomok percenta rýchlosti svetla) a dokonca aj vtedy je potrebná plachta, ktorá je desiatky kilometrov široká a váži tony. Problém je v tom, že pri tak nízkej rýchlosti bude cesta k najbližším hviezdam trvať tisíc rokov.
„Iniciatíva Prielomová hviezda má za cieľ spustiť kozmickú loď na pätinu rýchlosti svetla tak, aby v priebehu ľudského života dosiahla najbližšie hviezdy. Je ťažké prinútiť ľudí, aby sa tešili z cesty, ktorej dokončenie nebudú svedkami. Je tu však upozornenie. Ak by sa dlhovekosť ľudí pomocou genetického inžinierstva mohla predĺžiť na tisícročia, potom by návrhy, ktoré zvažoval Gros, boli určite príťažlivejšie. “
Ale pre misie ako The Genesis Project, ktorý Gros pôvodne navrhoval v roku 2016, čas nie je faktorom. Takáto sonda, ktorá by niesla jednobunkové organizmy - buď kódované v génovej továrni, alebo uložená ako kryogénne zmrazené spóry - by mohla trvať tisíce rokov, kým dosiahne susedný hviezdny systém. Raz by to začalo s nasadením planét, ktoré boli identifikované ako „prechodne obývateľné“ u jednobunkových organizmov.
Pre takúto misiu nie je cestovný čas dôležitým faktorom. Dôležitá je schopnosť spomaliť a vytvoriť obežnú dráhu okolo planéty. Týmto spôsobom by mohla kozmická loď vysadiť tieto okolité svety suchozemskými organizmami, čo by mohlo mať za následok pomalé terraformovanie pred ľudskými prieskumníkmi alebo osadníkmi.
Vzhľadom na to, ako dlho bude trvať, kým sa ľudia dostanú k najbližším extra solárnym planétam, misia, ktorá trvá niekoľko sto alebo niekoľko tisíc rokov, nie je o nič väčšia. Nakoniec, ktorá metóda, ktorú sa rozhodneme uskutočniť medzihviezdnu misiu, príde na to, koľko času sme ochotní investovať. V záujme prieskumu je kľúčovým faktorom účelnosť, čo znamená ľahké remeslo a neuveriteľne vysoké rýchlosti.
Ale pokiaľ ide o dlhodobé ciele - napríklad nasadenie iných svetov životom a dokonca ich terraformovanie na ľudské osídlenie -, je najlepší pomalý a stabilný prístup. Jedna vec je istá: keď sa tieto typy misií presunú z koncepčného štádia k realizácii, bude to určite vzrušujúce byť svedkom!
