Visul de a călători într-un alt sistem stelar și poate chiar de a găsi acolo lumi populate, este unul care a preocupat umanitatea de multe generații. Dar abia în epoca explorării spațiale, oamenii de știință au reușit să investigheze diverse metode pentru a face o călătorie interstelară. În timp ce multe proiecte teoretice au fost propuse de-a lungul anilor, o atenție deosebită în ultima vreme s-a concentrat asupra sondelor interstelare propulsate cu laser.
Primul studiu de design conceptual, cunoscut sub numele de Project Dragonfly, a fost găzduit de Inițiativa pentru Studii Interstellare (i4iS) în 2013. Conceptul a solicitat utilizarea de lasere pentru a accelera o navigație ușoară și nave spațiale cu 5% viteza luminii, ajungând astfel la Alpha Centauri în aproximativ un secol. Într-o lucrare recentă, una dintre echipele care au participat la competiția de proiectare a evaluat fezabilitatea propunerii lor pentru o barcă ușoară și o pânză magnetică.
Lucrarea, intitulată „Proiectul libelulei: Sail to the stars”, a fost publicată recent în revista științifică Astra Astronautica. Studiul a fost condus de Tobias Häfner, un absolvent al Universității Paul Sabatier (UPS) Toulouse și un actual inginer de sistem la Open Cosmos Ltd. Lui i s-au alăturat membrii Oxford Space Systems, Universitatea Absolventă pentru Studii Avansate (SOKENDAI) și AKKA Technologies.
Când vine vorba de concepte de misiune interstelară, unul dintre cele mai mari piedici a fost întotdeauna timpul de călătorie implicat. Așa cum am arătat într-un articol anterior, ar fi nevoie de 1.000 până la 81.000 de ani, folosind tehnologia actuală pentru a ajunge la Alpha Centauri. În timp ce există mai multe metode teoretice care ar putea oferi timpi de călătorie mai scurti, fie implică o fizică care încă nu a fost dovedită sau ar fi costisitoare prohibitiv.
De aici atrage apariția unei nave ușoare, care profită de evoluțiile recente ale miniaturizării pentru a crea o navă spațială mai mică și mai puțin costisitoare. Un alt avantaj, cel puțin teoretic, este că o astfel de navă spațială ar putea fi accelerată până la o fracțiune din viteza luminii și, prin urmare, ar putea să acopere marea distanță dintre sistemul nostru solar și steaua cea mai apropiată în câteva decenii sau un singur secol .
După cum s-a menționat, i4iS - o organizație voluntară care este dedicată să facă ca călătoria spațială interstelară să devină realitate în viitorul apropiat - a lansat primul studiu conceptual conceput pentru navele ușoare în 2013. Acesta a fost urmat în 2014 cu o competiție pentru proiectarea unei nave spațiale care ar să fie capabil să ajungă la Alpha Centauri în termen de 100 de ani folosind tehnologii existente sau pe termen scurt.
Cei patru finaliști și-au prezentat proiectele într-un atelier desfășurat la British Interplanetary Society în iulie 2015. Conceptul prezentat de echipa Universității Tehnice din Munchen a câștigat, care a lansat apoi o campanie Kickstarter pentru a strânge bani pentru proiectarea lor. Designul prezentat de echipa de la Universitatea din California, San Diego, a evoluat ulterior în proiectarea pentru Breakthrough Initiatives "Breakthrough Starshot".
Autorul principal Hafner și colegii săi au făcut parte din echipa CranSEDS, care a fost formată din ingineri și oameni de știință de la Universitatea Cranfield din Marea Britanie, Institutul de Știință și Tehnologie Skolkovo (Skoltech) din Rusia și UPS din Franța. În acest ultim studiu, el și unii dintre foștii săi membri ai echipei și-au prezentat conceptul de misiune ca parte a unui studiu de fezabilitate.
De dragul acestui studiu, ei au luat în considerare fiecare aspect al arhitecturii de misiune a unui bărbat ușor. Aceasta variază de la dimensiunea pânzei, materialele folosite la construirea ei, dimensiunea deschiderii laserului, poziționarea laserului, greutatea navei spațiale și metoda folosită de nave spațiale pentru a decelera odată ce a apropiat de destinație.
În cele din urmă, arhitectura misiunii cu care a apărut a solicitat utilizarea a 100 GW de putere laser pentru a accelera o navă spațială de 2750 kg (~ 6000 lbs) până la 5% viteza luminii - ceea ce a dus la o durată de deplasare de aproximativ un secol până la Alpha Centauri. Navigația ar fi compusă dintr-o monostrat de grafen cu un diametru de 29,4 km (18,26 mi), necesitând astfel un laser cu o diafragmă de 29,4 km (18,26 mi) diametru.
Acest laser ar fi plasat în imediata apropiere a Soarelui (fie la Punctul Lagrange Earth-L1, fie pe orbita Cislunar) și ar fi alimentat de panouri solare masive. Pentru a se decelera, nava spațială ar putea să irosească vela ușoară și să desfășoare o pânză magnetică formată din fire metalice. Această vela ar forma o structură în buclă cu un diametru de aproximativ 35 km (22 mi) și o greutate de 1000 kg (2200 lbs).
Odată desfășurată, navigația magnetică ar intercepta plasma din mediul interstelar și vântul solar din Alpha Centauri pentru a decelera și a intra în sistem. Conform concluziei, această arhitectură ar realiza un echilibru între masă și viteză, ar permite misiunii să ajungă la Alpha Centauri în puțin peste 100 de ani și să îi permită să efectueze operațiuni științifice la sosire.
După cum indică în studiul lor, acest tip de arhitectură misională oferă multe avantaje, nu cel mai mic este faptul că o navă spațială mai mare ar putea să transporte mai mult în calea instrumentelor și să adune mai multe date științifice decât o navă spațială la scară gram. (ca în cazul lui Breakthrough Starshot's StarChip). După cum au concluzionat:
„Atât [pânze laser cât și magnetice] au avantajul că niciun propulsor nu trebuie transportat în nava spațială ... Misiunea se bazează pe tehnologii disponibile în prezent sau în curs de dezvoltare, dar ar avea nevoie de îmbunătățiri extinse pentru a construi de fapt infrastructura spațială necesară ... Cu o bază de misiune cu mai multe nave spațiale, sistemul laser este utilizat într-o perioadă rezonabilă de timp. Lecțiile învățate și datele culese de la prima navă spațială ar putea fi folosite pentru a le îmbunătăți pe următoarele. ”
Aceștia recunosc, de asemenea, provocările pe care le-ar presupune o astfel de misiune, care includ necesitatea unor structuri de kilometri în spațiu. Astfel de structuri ar trebui să fie construite pe orbită, ceea ce ar necesita mai întâi dezvoltarea unor instalații de fabricare orbitală. Și, desigur, laserul și alte sisteme cruciale vor avea nevoie de perfecționare și dezvoltare ulterioară. Cu toate acestea, conceptul, conform studiului lor, este fezabil și tehnic solid.
Unii, însă, au îndoielile lor. De exemplu, există Dr. Claudius Gros, fizician teoretic de la Institutul de Fizică Teoretică al Universității Goethe Frankfurt. Gros este un susținător de lungă durată al utilizării tehnologiei cu vele cu laser, de dragul construirii unei nave spațiale interstelare și a efectuat lucrări teoretice privind utilizarea pânzelor magnetice pentru a încetini o astfel de navă spațială.
El este, de asemenea, fondatorul Project Genesis, o propunere de a trimite nave spațiale cu laser, echipate cu fabrici de gene sau păstăi criogenice către alte sisteme stelare, unde ar distribui viața microbiană „exoplanetelor tranzitorii locuibile - adică planetele capabile să susțină viața, dar nu este probabil să dea naștere la cont propriu. După cum a exprimat pentru Space Magazine prin e-mail:
“În ceea ce privește decelerația cu un câmp magnetic, aceasta nu este posibilă în parametrii presupuși. Pentru a face treaba cu o viteză magnetică care cântărește câteva sute de tone, atunci când ambarcațiunea trece cu 5% din viteza luminii și când trebuie să se oprească în termen de 20 de ani, așa cum se presupune în lucrarea de față. Pentru a accelera o ambarcațiune atât de grea, ar fi necesare sisteme de lansare mult mai puternice. "
Conceptul de a utiliza lasere sau pânze solare pentru a efectua misiuni interstelare are rădăcini profunde. Cu toate acestea, abia în ultimii ani s-au reunit eforturile pentru crearea unor astfel de nave spațiale. În prezent, există numeroase concepte care oferă arhitecturi de misiuni diferite, toate având partea lor de provocări și avantaje.
Cu mai multe propuneri acum în curs de dezvoltare - care include propunerea Haefner și a colegului său, conceptul libelului II4S și Breakthrough Starshot - va fi foarte interesant să vedem care (dacă este cazul) din conceptele actuale de navă ușoară vor încerca să facă călătoria către Alpha Centauri în următoarele decenii.
Va fi unul care ajunge acolo în viața noastră sau unul care este capabil să trimită înapoi mai multe în modul de date științifice? Sau poate fi o combinație între cele două, un fel de tranzacție pe termen scurt / pe termen lung? Greu de spus. Ideea este că visul de a realiza o misiune interstelară este posibil să nu rămână un vis mult mai mult timp.
