Apstiprināto ārpus saules planētu skaits pēdējos gados ir palielinājies par lēcieniem. Ar katru jaunu atklājumu dabiski rodas jautājums, kad mēs varētu tieši izpētīt šīs planētas. Līdz šim ir bijuši vairāki ieteikumi, sākot ar lāzera buras vadītu nanokrauju, kas tikai 20 gadu laikā nokļūtu Alpha Centauri (Breakthrough Starshot), līdz lēnāk pārvietojošam mikroautomobilim, kas aprīkots ar gēnu laboratorijām (The Genesis Project).
Bet, kad ir nepieciešams bremzēt šos kuģus, lai tie varētu palēnināties un izpētīt tālās zvaigznes un orbītas planētas, lietas kļūst mazliet sarežģītākas. Saskaņā ar nesena cilvēka, kurš iecerējis The Genesis projektu, - Frankfurtes Gētes Universitātes Teorētiskās fizikas institūta profesora Klaudiusa Grosa - neseno pētījumu, šim nolūkam varētu izmantot īpašas buras, kuru ģenerēšana balstās uz supravadītājiem.
Starshot un Genesis ir līdzīgi, jo abi jēdzieni cenšas izmantot jaunākos sasniegumus miniaturizācijas jomā. Mūsdienās inženieri spēj radīt sensorus, virzītājus un kameras, kas spēj veikt aprēķinus un citas funkcijas, bet ir tikai maza daļa no vecāku instrumentu lieluma. Un, kad runa ir par piedziņu, ir daudz iespēju, sākot no parastajām raķetēm un jonu piedziņām līdz lāzera piedziņas vieglajām burām.
Starpzvaigžņu misijas palēnināšana tomēr ir palikusi par nozīmīgāku izaicinājumu, jo šādu kuģi nevar aprīkot ar bremzēšanas virzītājiem un degvielu, nepalielinot tā svaru. Lai to risinātu, profesors Gros ierosina izmantot magnētiskās buras, kas sniegtu daudzas priekšrocības salīdzinājumā ar citām pieejamajām metodēm. Kā prof. Gros paskaidroja Space Magazine pa e-pastu:
“Klasiski jūs aprīkot kosmosa kuģi ar raķešu dzinējiem. Parastie raķešu dzinēji, tā kā mēs tos izmantojam satelītu palaišanai, var mainīt ātrumu tikai par 5-15 km / s. Un pat tikai tad, ja tiek izmantoti vairāki posmi. Ar to nepietiek, lai palēninātu kuģi, kas lido ar ātrumu 1000 km / s (0,3% c) vai ar 100000 km / s (c / 3). Kodolsintēzes vai antimateriāla piedziņa nedaudz palīdzētu, bet ne būtiski. ”
Viņa paredzētā bura sastāvētu no masīvas supravadošas cilpas, kuras diametrs ir aptuveni 50 kilometri, kas radītu magnētisko lauku, kad tiks ierosināta bezspēcīga strāva. Pēc aktivizēšanas jonizētais ūdeņradis starpzvaigžņu vidē tiks atspoguļots no buras magnētiskā lauka. Tā rezultātā kosmosa kuģa impulss tiktu nodots starpzvaigžņu gāzei, pakāpeniski to palēninot.
Pēc Grosa aprēķiniem, tas darbosies lēnām braucošām burām, neskatoties uz ārkārtīgi zemo starpzvaigžņu telpas daļiņu blīvumu, kas izdalās līdz 0,005 līdz 0,1 daļiņām uz kubikcentimetru. “Magnētiskā bura laika gaitā veic enerģijas patēriņu,” sacīja Gros. “Ja izslēdzat automašīnas motoru un ļaujat tam darboties tukšgaitā, tas bremzējas (gaisa, riepu) dēļ. Magnētiskā bura rīkojas tāpat, ja berzi rada starpzvaigžņu gāze. ”
Viena no šīs metodes priekšrocībām ir fakts, ka to var izveidot, izmantojot esošo tehnoloģiju. Galvenā tehnoloģija aiz magnētiskās buras ir Biot Savart cilpa, kas, pārī savienota ar tāda paša veida supravadošām spolēm, kuras izmanto augstas enerģijas fizikā, radītu spēcīgu magnētisko lauku. Izmantojot šādu buras, no starpzvaigžņu brauciena varētu palēnināt vēl smagāku kosmosa kuģi - tos, kuru svars nepārsniedz 1500 kilogramus (1,5 metriskās tonnas; 3 307 mārciņas).
Viens būtisks trūkums ir laiks, kāds būtu vajadzīgs šādai misijai. Balstoties uz paša Grosa aprēķiniem, ātrgaitas tranzītam uz Proxima Centauri, kas paļāvās uz magnētiskā impulsa bremzēšanu, būs nepieciešams kuģis, kura svars ir aptuveni 1 miljons kg (1000 metriskās tonnas; 1102 tonnas). Tomēr starpzvaigžņu misija, kurā iesaistīts 1,5 tonnu kuģis, varētu sasniegt TRAPPIST-1 apmēram 12 000 gadu laikā. Kā secina Gros:
“Tas prasa ilgu laiku (jo starpzvaigžņu mediju ļoti mazais blīvums). Tas ir slikti, ja vēlaties redzēt atgriešanos (zinātniskus datus, aizraujošus attēlus) savā dzīves laikā. Magnētiskās buras darbojas, bet tikai tad, kad esat priecīgs uzņemties (ļoti) garo perspektīvu. ”
Citiem vārdiem sakot, šāda sistēma nedarbosies nanokrājumam, piemēram, tam, ko paredz Breakthrough Starshot. Kā paskaidroja paša Starshot doktors Abrahams Loebs, projekta galvenais mērķis ir sasniegt sapni par starpzvaigžņu ceļojumu paaudzes laikā pēc kuģa aiziešanas. Dr Loeb ir ne tikai Frenks Bairds, jaunākais zinātņu profesors Hārvardas universitātē, bet arī Breakthrough Starshot padomdevējas komitejas priekšsēdētājs.
Kā viņš paskaidroja Space Magazine pa e-pastu:
“[Gros] secina, ka starpzvaigžņu gāzes sadalīšana ir iespējama tikai ar nelielu ātrumu (mazāk nekā viena procenta daļa no gaismas ātruma) un pat tad nepieciešama bura, kas ir desmitiem jūdžu plata un sver tonnas. Problēma ir tā, ka ar tik mazu ātrumu brauciens uz tuvākajām zvaigznēm prasīs vairāk nekā tūkstoš gadus.
“Iniciatīvas“ Breakthrough Starshot ”mērķis ir kosmosa kuģa palaišana ar piekto daļu gaismas ātruma, lai tas cilvēka dzīves laikā sasniegtu tuvākās zvaigznes. Ir grūti cilvēkus satraukt par braucienu, kura pabeigšanu viņi neredzēs. Bet ir brīdinājums. Ja cilvēku gūto mūžu ar gēnu inženierijas palīdzību varētu pagarināt līdz gadu tūkstošiem, tad Grosa apsvērtā tipa zīmējumi noteikti būtu pievilcīgāki. ”
Bet tādām misijām kā The Genesis Project, kuru Gros sākotnēji ierosināja 2016. gadā, laiks nav faktors. Šādai zondei, kas pārnēsātu vienšūnu organismus - vai nu kodētus gēnu rūpnīcā, vai arī tos uzglabātu kā kriogēniski sasaldētas sporas -, var sasniegt tūkstošiem gadu, lai sasniegtu blakus esošo zvaigžņu sistēmu. Tur nonācis planētu, kuras tika identificētas kā “īslaicīgi apdzīvojamas” ar vienšūnu organismiem, sēšana.
Šādai misijai ceļojuma laiks nav vissvarīgākais faktors. Svarīgi ir spēja palēnināties un izveidot orbītu ap planētu. Tādā veidā kosmosa kuģis spētu iesēt šīs tuvējās pasaules ar sauszemes organismiem, un tas varētu lēnām veikt teritorijas veidošanos pirms cilvēku izpētes vai apmešanās vietas.
Ņemot vērā to, cik ilgs laiks būs vajadzīgs, lai cilvēki sasniegtu pat tuvākās ārpus saules planētas, misija, kas ilgst dažus simtus vai dažus tūkstošus gadu, nav liela lieta. Visbeidzot, kura metode, kuru mēs izvēlamies veikt starpzvaigžņu misija, nozīmē, cik daudz laika mēs vēlamies ieguldīt. Izpētes nolūkos galvenais faktors ir lietderība, kas nozīmē vieglu kuģi un neticami lielu ātrumu.
Bet, ja runa ir par ilgtermiņa mērķiem - piemēram, citu pasauļu sēšana ar dzīvību un pat to pielāgošana cilvēku apmešanai -, vislabākā ir lēnā un vienmērīgā pieeja. Viena lieta ir pārliecināta: kad šāda veida misijas pāriet no koncepcijas posma uz realizāciju, tas noteikti būs aizraujoši.
