V apríli 2016 ruský miliardár Jurij Milner oznámil vytvorenie prielomovej hviezdy. V rámci svojej neziskovej vedeckej organizácie (známej ako Prielomové iniciatívy) bol zámerom Starshot navrhnúť nanoprúdové lietadlo s ľahkými plachtami, ktoré by bolo schopné dosiahnuť náš najbližší hviezdny systém - Alpha Centauri (aka. Rigel Kentaurus) - počas nášho života.
Vedci a inžinieri, ktorí stoja za koncepciou Starshot, sa od svojho vzniku snažili riešiť výzvy, ktorým bude takáto misia čeliť. Podobne vo vedeckej komunite bolo veľa ľudí, ktorí tiež navrhli, ako by takýto koncept mohol fungovať. Najnovšie pochádza z Inštitútu Maxa Plancka pre výskum slnečnej sústavy, kde dvaja vedci prišli s novým spôsobom spomalenia plavidla po dosiahnutí svojho cieľa.
Aby som to zhrnul, koncept Starshot zahŕňa malé nanokrámovanie v gramovom meradle, ktoré je ťahané svetelnou plachtou. Použitím pozemného laserového poľa by sa tento svetelný lúč zrýchlil na rýchlosť približne 60 000 km / s (37 282 mps) - alebo 20% rýchlosť svetla. Pri tejto rýchlosti by nanocraft mohol dosiahnuť najbližší hviezdny systém k nášmu - Alpha Centauri, ktorý sa nachádza vo vzdialenosti 4,37 svetelných rokov - len za 20 rokov.
Prirodzene to predstavuje množstvo technických výziev - medzi ktoré patrí možnosť zrážky s medzihviezdnym prachom, správny tvar svetelnej lúče a veľké energetické požiadavky na napájanie laserového poľa. Rovnako dôležitá je však myšlienka, ako by sa takéto plavidlo spomalilo, keď dosiahlo svoj cieľ. Ako na to, aby na druhej strane neboli použité lasery, aby sa rozbila energia, ako by sa plavidlo spomalilo natoľko, aby začalo študovať systém?
Práve túto otázku sa René Heller a Michael Hippke vo svojej štúdii rozhodli venovať téme „Spomalenie vysokorýchlostného medzihviezdneho fotónu plaví na ohraničené obežné dráhy v Alpha Centauri“. Heller je astrofyzikmi, ktorí v súčasnosti pomáhajú ESA s jej prípravami na nadchádzajúcu misiu PLAnetary Transits and Oscillation of stars (PLATO) - lovca exoplanet, ktorý je nasadený ako súčasť svojho programu Cosmic Vision.
S pomocou IT špecialistu Michaela Hippkeho títo dvaja zvážili, čo by bolo potrebné pre medzihviezdnu misiu na ceste do Alpha Centauri, a po jej príchode poskytli dobré vedecké výsledky. Vyžadovalo by to, aby sa brzdové manévre vykonali hneď po jeho príchode, aby kozmická loď nezasiahla systém v mihnutia oka. Ako uvádzajú vo svojej štúdii:
„Aj keď by takáto medzihviezdna sonda mohla dosiahnuť Proximu 20 rokov po uvedení na trh, bez toho, aby ju poháňala, aby ju spomalila, prešla by systémom do niekoľkých hodín. Tu demonštrujeme, ako sa dajú použiť hviezdne fotónové tlaky trojhviezd Alpha Cen A, B a C (Proxima) spolu s gravitačnou pomocou na spomalenie prichádzajúcich slnečných plachiet zo Zeme. “
Na základe svojich výpočtov Heller a Hippke odhadli, že plavidlo váži menej ako 100 gramov (3,5 unce) a bolo by namontované na plachte s rozmermi 100 000 m² (1 076 391 štvorcových stôp). Akonáhle boli tieto dokončené, Hippke ich prispôsobil do série počítačových simulácií. Na základe svojich výsledkov navrhli úplne nový koncept misie, ktorý úplne odstraňuje potrebu laserov.
V podstate ich revidovaná koncepcia požadovala plavidlo autonómnej aktívnej plachty (AAS), ktoré by zabezpečovalo jeho vlastný pohon a brzdnú silu. Toto plavidlo by nasadilo svoju plachtu, zatiaľ čo v slnečnej sústave a použilo slnečný vietor Slnka na jej zrýchlenie na vysoké rýchlosti. Len čo dosiahne systém Alpha Centauri, presunie svoju plachtu tak, aby dopadajúce žiarenie z Alpha Centauri A a B malo za následok spomalenie.
Ďalším bonusom tohto navrhovaného manévru je, že keď bolo plavidlo spomalené do tej miery, že dokázalo účinne preskúmať systém Alpha Centauri, mohlo potom pomocou gravitačnej pomoci týchto hviezd presmerovať na Proxima Centauri. Raz tam mohol vykonať prvý podrobný prieskum Proxima b - najbližšieho exoplanetu k Zemi - a určiť, aké sú jeho atmosférické a povrchové podmienky.
Keďže existenciu tejto planéty prvýkrát oznámilo Európske južné observatórium už v auguste 2016, existuje veľa špekulácií o tom, či by mohla byť obývateľná alebo nie. Mať misiu, ktorá by ju mohla preskúmať, skontrolovať kontrolné značky - životaschopnú atmosféru, magnetosféru a tekutú vodu na povrchu - by určite vyriešila túto debatu.
Ako Heller vysvetlil v tlačovej správe od inštitútu Maxa Plancka, tento koncept predstavuje niekoľko výhod, ale prichádza s podielom svojich kompromisov - v neposlednom rade je to čas, ktorý by sa mal dostať do Alpha Centauri. "Náš nový koncept misie by mohol priniesť vysoký vedecký návrat, ale dostali by ho iba vnúčatá našich vnúčat," uviedol. „Na druhej strane Starshot pracuje na desaťročiach a mohol by sa zrealizovať v jednej generácii. Možno sme teda identifikovali dlhodobú koncepciu následných opatrení pre Starshot. “
V súčasnosti Heller a Hippke diskutujú o svojom koncepte s prielomovým Starshotom, aby zistili, či by to bolo realizovateľné. Jeden jednotlivec, ktorý sa pozrel na svoju prácu, je profesor Avi Loeb, profesor prírodných vied Frank B. Baird, vedecký pracovník na Harvardskej univerzite a predseda poradného výboru Nadácie prelomovej nadácie. Ako povedal časopisu Space Magazine e-mailom, koncept, ktorý predložili Heller a Hippke, si zasluhuje pozornosť, má však svoje obmedzenia:
„Ak je možné spomaliť kozmickú loď hviezdnym svetlom (a gravitačnou pomocou), potom je tiež možné spustiť ju na prvom mieste rovnakými silami ... Ak áno, prečo je nedávno oznámený projekt prielomovej hviezdy pomocou lasera a nie slnečné svetlo na pohon našej kozmickej lode? Odpoveď je, že naše predpokladané laserové pole môže tlačiť plachtu s energetickým tokom, ktorý je miliónkrát väčší ako lokálny slnečný tok.
„Pri používaní hviezdneho svetla na dosiahnutie relativistických rýchlostí je potrebné použiť extrémne tenkú plachtu. V novom dokumente Heller a Hippke zvažujú príklad miligramu namiesto gramovej plachty. Pre plachtu s rozlohou desať metrov štvorcových (ako sa predpokladá v našej koncepčnej štúdii Starshot) musí byť hrúbka plachty iba niekoľko atómov. Taký povrch je rádovo tenší ako vlnová dĺžka svetla, ktorú chce odraziť, takže jeho odrazivosť by bola nízka. Nezdá sa, že by bolo možné znížiť hmotnosť o toľko rádov a napriek tomu si zachovať tuhosť a odrazivosť plachetového materiálu.
„Hlavným obmedzením pri definovaní konceptu Starshot bolo navštíviť Alfa Centauri počas nášho života. Predĺženie cestovného času po celý život človeka, ako sa uvádza v tomto dokumente, by pre zainteresovaných ľudí znížilo jeho príťažlivosť. Tiež by ste mali mať na pamäti, že plachta musí byť sprevádzaná elektronikou, ktorá výrazne zvýši jej hmotnosť. “
Stručne povedané, ak čas nie je faktorom, môžeme si predstaviť, že naše prvé pokusy dosiahnuť inú slnečnú sústavu môžu v skutočnosti zahŕňať, že AAS bude poháňaný a spomaľovaný slnečným vetrom. Ale ak sme ochotní počkať storočia, kým sa takáto misia dokončí, mohli by sme zvážiť odoslanie rakiet s konvenčnými motormi (možno dokonca s posádkou) do Alpha Centauri.
Ale ak máme v úmysle sa tam dostať v našich vlastných životoch, potom bude musieť ísť laserom poháňaná plachta alebo niečo podobné. Ľudstvo strávilo vyše pol storočia skúmaním toho, čo je na našom vlastnom dvore, a niektorí z nás netrpezlivo sledujú, čo sa deje!
