2016. gada aprīlī krievu miljardieris Jurijs Milners paziņoja par “Breakthrough Starshot” izveidi. Kā daļu no savas bezpeļņas zinātniskās organizācijas (pazīstama kā Breakthrough Initiatives), Starshot mērķis bija projektēt gaismas buru nanokārtu, kas mūsu dzīves laikā spētu sasniegt tuvāko zvaigžņu sistēmu - Alpha Centauri (pazīstams arī kā Rigel Kentaurus).
Kopš tās pirmsākumiem zinātnieki un inženieri, kas balstās uz Starshot koncepciju, ir centušies risināt problēmas, ar kurām šāda misija saskartos. Tāpat zinātnieku aprindās ir bijis daudz cilvēku, kas arī izteikuši priekšlikumus, kā šāda koncepcija varētu darboties. Jaunākais nāk no Max Planck Saules sistēmas pētījumu institūta, kur divi pētnieki nāca klajā ar jaunu veidu, kā palēnināt kuģa darbību, tiklīdz tas sasniedz galamērķi.
Citiem vārdiem sakot, Starshot koncepcija ir saistīta ar mazu, gramu mēroga nanokrauju, kuru velk ar gaismas buru. Izmantojot uz zemes bāzētu lāzeru masīvu, šis gaismas buks tiks paātrināts līdz apmēram 60 000 km / s (37,282 mps) jeb 20% gaismas ātrumam. Ar šādu ātrumu nanokrāns tikai 20 gadu laikā spēs sasniegt vistuvāko zvaigžņu sistēmu mums pašiem - Alfa Centauri, kas atrodas 4,37 gaismas gadu attālumā.
Protams, tas rada vairākas tehniskas problēmas - tostarp sadursmes iespēju ar starpzvaigžņu putekļiem, pareizo lukturu formu un milzīgās enerģijas prasības lāzera bloka darbināšanai. Bet tikpat svarīga ir ideja par to, kā šāds kuģis varētu palēnināties, sasniedzot galamērķi. Ja otrā pusē nav lāzeru, kas varētu izmantot enerģijas sadalīšanu, kā kuģis varētu palēnināties, lai sāktu pētīt sistēmu?
Tieši šo jautājumu Renē Hellere un Maikls Hipke izvēlējās pievērsties savā pētījumā “Ātrgaitas starpzvaigžņu fotona ātruma palēnināšanās saistītās orbītās Alfa Kentaurā”. Hellers ir astrofiziķis, kurš šobrīd palīdz EKA sagatavoties gaidāmajai PLAnetārā zvaigžņu tranzīta un oscilācijas (PLATO) misijai - eksoplanētu medniekam, kas tiek dislocēts viņu Kosmiskās redzes programmas ietvaros.
Ar IT speciālista Maikla Hipkes palīdzību abi apsvēra, kas būs vajadzīgs starpzvaigžņu misijai, lai sasniegtu Alfa Kentauri un pēc ierašanās nodrošinātu labu zinātnisko atdevi. Tam būtu nepieciešams veikt bremzēšanas manevrus, tiklīdz tas ir ieradies, lai kosmosa kuģis nepārspīlētu sistēmu acumirklī. Kā viņi norāda savā pētījumā:
“Lai arī šāda starpzvaigžņu zonde varētu sasniegt Proxima 20 gadus pēc palaišanas, bez propelenta, lai to palēninātu, tā stundu laikā šķērsos sistēmu. Šeit mēs parādīsim, kā trīskāršo Alpha Cen A, B un C (Proxima) zvaigžņu fotonu spiedienu var izmantot kopā ar gravitācijas palīglīdzekļiem, lai palēninātu ienākošo saules buras no Zemes. ”
Aprēķinu dēļ Hellers un Hippke lēsa, ka kuģis sver mazāk nekā 100 gramus (3,5 unces) un tiks uzstādīts uz buras, kuras virsmas laukums ir 100 000 m² (1 076 391 kvadrātpēda). Kad tie bija pabeigti, Hippke tos pielāgoja datorsimulāciju sērijai. Balstoties uz viņu rezultātiem, viņi ierosināja pilnīgi jaunu misijas koncepciju, kas pilnībā likvidēja vajadzību pēc lāzeriem.
Būtībā viņu pārskatītajā koncepcijā tika izvirzīts aicinājums uz autonomās aktīvās buras (AAS) kuģi, kas nodrošinātu pašam savu vilces un apstāšanās spēku. Šis kuģis, atrodoties Saules sistēmā, izliktu savu buru un izmantotu Saules saules vēju, lai to paātrinātu līdz lielam ātrumam. Kad tas būs sasniedzis Alpha Centauri sistēmu, tas pārplīsīs savu buras, lai ienākošais starojums no Alpha Centauri A un B to palēninātu.
Papildu piemaksa šim ierosinātajam manevram ir tā, ka kuģis, kad tas bija palēnināts līdz tādam līmenim, ka tas varēja efektīvi izpētīt Alpha Centauri sistēmu, varēja izmantot šo zvaigžņu gravitācijas palīdzību, lai novirzītu sevi Proxima Centauri virzienā. Nokļuvis tur, tas varētu veikt pirmo tuvplānā Proxima b - viszemākā eksoplaneta Zemei - izpēti un noteikt, kādi ir tās atmosfēras un virsmas apstākļi.
Kopš 2016. gada augustā Eiropas Dienvidu observatorija pirmo reizi paziņoja par šīs planētas esamību, daudz tika spekulēts par to, vai tā varētu būt apdzīvojama. Misija, kas to varētu pārbaudīt, lai pārbaudītu indikatora marķierus - dzīvotspējīgu atmosfēru, magnetosfēru un šķidru ūdeni uz virsmas -, protams, nokārtotu šīs debates.
Kā Hellers paskaidroja Maksa Planka institūta paziņojumā presei, šī koncepcija rada diezgan daudz priekšrocību, taču tai ir sava daļa kompromisu - ne mazāk kā no tiem nepieciešamais laiks, lai nokļūtu Alpha Centauri. "Mūsu jaunā misijas koncepcija varētu dot lielu zinātnisku atdevi, bet to saņemtu tikai mūsu mazbērnu mazbērni," viņš sacīja. “Starshot, no otras puses, darbojas gadu desmitos un to varētu realizēt vienā paaudzē. Tāpēc mēs, iespējams, esam identificējuši Starshot ilgtermiņa turpinājuma koncepciju. ”
Pašlaik Hellers un Hippke apspriež savu koncepciju ar Breakthrough Starshot, lai redzētu, vai tā būtu dzīvotspējīga. Viens indivīds, kurš ir apskatījis viņu darbu, ir profesors Avi Loeb, Frenks Bairds jaunākais zinātnes profesors Hārvardas universitātē un Breakthrough fonda konsultatīvās padomes priekšsēdētājs. Kā viņš pa e-pastu stāstīja Space Magazine, Hellera un Hipkes izvirzītā koncepcija ir vērtējama, taču tai ir savi ierobežojumi:
“Ja kosmosa kuģi ir iespējams palēnināt, izmantojot zvaigžņu gaismu (un gravitācijas palīglīdzekli), tad to ir iespējams arī pacelt ar vieniem un tiem pašiem spēkiem… Ja tā, kāpēc ir nesen izsludinātais Breakthrough Starshot projekts, izmantojot lāzeru un nevis Saules gaisma, lai dzen mūsu kosmosa kuģi? Atbilde ir tāda, ka mūsu iecerētais lāzera bloks var virzīt buras ar enerģijas plūsmu, kas ir miljons reizes lielāka nekā vietējā saules plūsma.
“Izmantojot zvaigžņu gaismu, lai sasniegtu relativistiskus ātrumus, ir jāizmanto ārkārtīgi plānas buras. Jaunajā rakstā Hellers un Hipke apsver miligramu, nevis gramu mēroga buras piemēru. Burai, kuras platība ir desmit kvadrātmetri (kā paredzēts mūsu Starshot koncepcijas pētījumā), tās buras biezumam jābūt tikai dažiem atomiem. Šāda virsma ir par kārtas lielumu plānāka nekā gaismas viļņa garums, ko tā tiecas atspoguļot, un tāpēc tās atstarošanās būtu zema. Šķiet, ka nav iespējams samazināt svaru par tik daudzām kārtām un tomēr saglabāt buras materiāla stingrību un atstarošanos.
“Galvenais ierobežojums, definējot Starshot koncepciju, bija mūsu dzīves laikā apmeklēt Alpha Centauri. Ceļa laika pagarināšana pēc cilvēka dzīves ilguma, kā tiek ieteikts šajā dokumentā, padarītu to mazāk pievilcīgu iesaistītajiem cilvēkiem. Tāpat jāpatur prātā, ka bura jāpapildina ar elektroniku, kas ievērojami palielinās tās svaru. ”
Īsāk sakot, ja laiks nav faktors, mēs varam iedomāties, ka mūsu pirmie mēģinājumi sasniegt citu Saules sistēmu patiešām var būt saistīti ar AAS piedziņu un saules vēja bremzēšanu. Bet, ja mēs vēlamies gaidīt gadsimtiem ilgi, kamēr šāda misija tiks pabeigta, mēs varētu apsvērt arī raķešu ar parasto motoru (iespējams, pat apkalpes locekļu) nosūtīšanu uz Alfa Centauri.
Bet, ja mēs vēlamies nokļūt tur savas dzīves laikā, tad būs jāvirza ar lāzeru darbināma bura vai kaut kas līdzīgs. Cilvēce vairāk nekā pusgadsimtu ir pavadījusi, lai izpētītu to, kas atrodas mūsu pašu sētā, un daži no mums ir nepacietīgi, lai redzētu, kas atrodas blakus!
