Sapnis ceļot uz citu zvaigžņu sistēmu un varbūt tur pat atrast apdzīvotas pasaules ir tas, kas cilvēci uztraucis daudzām paaudzēm. Bet tikai kosmosa izpētes laikmetā zinātnieki spēja izpētīt dažādas starpzvaigžņu ceļojuma veikšanas metodes. Lai arī gadu gaitā ir ierosināti daudzi teorētiski projekti, pēdējā laikā liela uzmanība tiek pievērsta starpstaru zondei ar lāzeru.
Pirmo konceptuālā dizaina pētījumu, kas pazīstams kā Project Dragonfly, 2013. gadā rīkoja starpzvaigžņu pētījumu iniciatīva (i4iS). Koncepcija aicināja izmantot lāzerus, lai paātrinātu vieglo buru un kosmosa kuģi līdz 5% gaismas ātrumam, tādējādi sasniedzot Alfa Kentauri apmēram gadsimtā. Nesenā rakstā viena no komandām, kas piedalījās dizaina konkursā, novērtēja sava priekšlikuma par vieglo burtu un magnētisko buru iespējamību.
Nesen zinātniskajā žurnālā tika publicēts raksts “Projekta spāre: bura uz zvaigznēm” Astra Astronautica. Pētījumu vadīja Tobiass Häfners, universitātes Paula Sabatier (UPS) Tulūzas absolvents un pašreizējais sistēmu inženieris SIA Open Cosmos. Viņam pievienojās Oksfordas Kosmosa sistēmas, Papildu studiju universitātes (SOKENDAI) locekļi un AKKA Technologies.
Runājot par starpzvaigžņu misijas koncepcijām, viens no lielākajiem klupšanas akmeņiem vienmēr ir bijis iesaistītais ceļojuma laiks. Kā mēs parādījām iepriekšējā rakstā, lai nokļūtu Alfa Kentaurā, no mūsdienu tehnikas tiek prasīts no 1000 līdz 81 000 gadu. Kaut arī pastāv vairākas teorētiskas metodes, kas varētu piedāvāt īsāku ceļojuma laiku, tās vai nu ietver fiziku, kas vēl nav jāpierāda, vai arī būtu pārmērīgi dārgas.
Līdz ar to gaismas buru pievilcība, kas izmanto jaunākās tendences miniatūrizācijas jomā, lai izveidotu mazāku un lētāku kosmosa kuģi. Vēl viena priekšrocība, vismaz teorētiski, ir tāda, ka šāds kosmosa kuģis varētu tikt paātrināts līdz daļai gaismas ātruma, un tāpēc tas dažās desmitgadēs vai vienā gadsimtā spētu aptvert milzīgo attālumu starp mūsu Saules sistēmu un tuvāko zvaigzni. .
Kā atzīmēts, i4iS - brīvprātīgo organizācija, kas tuvākajā laikā nodarbojas ar starpzvaigžņu ceļojumu padarīšanu par realitāti - 2013. gadā uzsāka pirmo gaismekļu konceptuālā dizaina pētījumu. Tam sekoja 2014. gadā ar konkursu kosmosa kuģa noformēšanai, kas jāspēj sasniegt Alpha Centauri 100 gadu laikā, izmantojot esošās vai tuvākā laika tehnoloģijas.
Četri finālisti prezentēja savus dizainus seminārā, kas notika Lielbritānijas Starpplanētu sabiedrībā 2015. gada jūlijā. Uzvarēja Minhenes Tehniskās universitātes komandas iesniegtā koncepcija, kura pēc tam uzsāka Kickstarter kampaņu, lai iegūtu naudu savam dizainam. Kalifornijas Universitātes Sandjego komandas iesniegtais dizains vēlāk ir kļuvis par Breakthrough Initiatives “Breakthrough Starshot” dizainu.
Vadošais autors Hafners un viņa kolēģi bija daļa no komandas CranSEDS, kuras sastāvā bija inženieri un zinātnieki no Kranfīldas universitātes Lielbritānijā, Skolkovo zinātnes un tehnoloģijas institūta (Skoltech) Krievijā un UPS Francijā. Šajā jaunākajā pētījumā viņš un daži no viņa bijušajiem komandas locekļiem iepazīstināja ar savas misijas koncepciju kā priekšizpētes daļu.
Šī pētījuma nolūkos viņi apskatīja katru gaismas kuģa misijas arhitektūras aspektu. Tas svārstījās no buras lieluma, tās uzbūvēšanai izmantotajiem materiāliem, lāzera atvēruma lieluma, lāzera izvietojuma, kosmosa kuģa svara un metodes, kuru kosmosa kuģis izmanto, lai palēninātu, kad tā tuvojas galamērķim.
Rezultātā viņu radītā misijas arhitektūra aicināja izmantot 100 GW lāzera jaudu, lai 2750 kg (~ 6000 lbs) kosmosa kuģi paātrinātu līdz 5% gaismas ātrumam - kā rezultātā ceļojuma laiks būs apmēram gadsimts līdz Alfa Kentauri. Buru veidotu no grafēna vienslāņa slāņa, kura diametrs ir 29,4 km (18,26 jūdzes), tāpēc nepieciešams lāzers ar 29,4 km (18,26 jūdzes) diametra atveri.
Šis lāzers tiktu novietots Saules tuvumā (vai nu Zemes-Saules L1 Lagrange punktā, vai Cislunar orbītā), un to darbina masīvi saules paneļi. Lai palēninātu, kosmosa kuģis iznīcina vieglo buras un izliek magnētisko buru, kas sastāv no metāla stieplēm. Šī bura veidotu cilpas struktūru, kuras diametrs ir aptuveni 35 km (22 jūdzes) un svars 1000 kg (2200 mārciņas).
Pēc izvietošanas magnētiskā bura pārtver plazmu no starpzvaigžņu vidus un saules vēju no Alfa Centauri, lai palēninātu un ieietu sistēmā. Šī arhitektūra, pēc viņu domām, panāktu līdzsvaru starp masu un ātrumu, ļautu misijai sasniegt Alpha Centauri nedaudz vairāk kā 100 gadu laikā un ļautu tai veikt zinātniskas operācijas pēc ierašanās.
Kā viņi norāda savā pētījumā, šāda veida misijas arhitektūra piedāvā daudz priekšrocību, starp kurām ir arī fakts, ka lielāks kosmosa kuģis spētu pārvadāt vairāk instrumentu un savākt vairāk zinātnisku datu nekā grama mēroga kosmosa kuģis (tāpat kā ar izrāvienu Starshot's StarChip). Kā viņi secināja:
“Gan [lāzeru, gan magnētiskās buras] ir tādas priekšrocības, ka kosmosa kuģī nav jāpārvadā neviens propelents… Misijas pamatā ir tehnoloģijas, kas šobrīd ir pieejamas vai tiek izstrādātas, taču tām būtu nepieciešami plaši uzlabojumi, lai faktiski izveidotu nepieciešamo kosmosa infrastruktūru… Ar vairāku kosmosa kuģu misijas sākumstāvokli, lāzera sistēmu izmanto saprātīgā laika posmā. No pirmā kosmosa kuģa gūtās atziņas un iegūtos datus varētu izmantot, lai uzlabotu šādus. ”
Viņi arī atzīst izaicinājumus, ko varētu radīt šāda misija, tostarp nepieciešamību pēc kilometru lieluma konstrukcijām kosmosā. Šādas struktūras būtu jābūvē orbītā, kurai vispirms būtu jāattīsta orbītas ražošanas iekārtas. Un, protams, lāzers un citas svarīgas sistēmas būs jāpilnveido un jāpilnveido. Neskatoties uz to, saskaņā ar viņu pētījumu šī koncepcija ir realizējama un tehniski pamatota.
Tomēr dažiem ir šaubas. Piemēram, tur ir Dr Claudius Gros, teorētiskais fiziķis no Frankfurtes Gētes universitātes Teorētiskās fizikas institūta. Gross ir ilgstošs lāzera buras tehnoloģijas izmantošanas veicinātājs, lai izveidotu starpzvaigžņu kosmosa kuģi, un ir veicis teorētisko darbu par magnētisko buru izmantošanu, lai palēninātu šāda kosmosa kuģa nolaišanos.
Viņš ir arī projekta Genesis dibinātājs, kurš sūta ar lāzera buru vadītus kosmosa kuģus, kas aprīkoti ar gēnu rūpnīcām vai kriogēnām pogām, uz citām zvaigžņu sistēmām, kur tie izplatītu mikrobu dzīvi uz “īslaicīgi apdzīvojamām eksoplanetām - ti, planētām, kas spēj atbalstīt dzīvību, bet visticamāk, paši to neizraisīs. Kā viņš pavēstīja Space Magazine pa e-pastu:
“Kas attiecas uz palēninājumu ar magnētisko lauku, tas faktiski nav iespējams pieņemamajos parametros. Ja kuģis brauc ar 5% gaismas ātrumu un ja tam ir jāapstājas 20 gadu laikā, kā tiek pieņemts šajā dokumentā, darbu veikšanai vajadzēs magnētisko buru, kas sver vairākus simtus tonnu. Lai paātrinātu tik smagu kuģi, būs vajadzīgas daudz spēcīgākas palaišanas sistēmas. ”
Jēdzienam par lāzeru vai saules buras izmantošanu starpzvaigžņu misiju veikšanai ir dziļas saknes. Tomēr tikai pēdējos gados centieni radīt šādus kosmosa kuģus ir patiesi sasaistīti. Pašlaik ir daudz koncepciju, kas piedāvā dažādas misiju arhitektūras, kurām visām ir savs izaicinājums un priekšrocības.
Ar vairākiem priekšlikumiem, kas tagad tiek izstrādāti, ieskaitot Heifnera un viņa kolēģa ierosinājumu, ii4S Dragonfly koncepcija un Izrāviens Starshot - būs ļoti interesanti redzēt, kurš (ja tāds ir) no pašreizējām gaismas burta koncepcijām mēģinās nākamajās desmitgadēs doties ceļojumā uz Alfa Kentauri.
Vai tā būs tāda, kas nokļūst mūsu dzīves laikā, vai arī tā, kas vairāk var sūtīt atpakaļ zinātnisko datu veidā? Vai tas varētu būt abu apvienojums, sava veida īstermiņa / ilgtermiņa darījums? Grūti pateikt. Lieta ir tāda, ka sapnis par starpzvaigžņu misijas norisi var palikt sapnis ļoti ilgi.
