În aprilie 2016, miliardarul rus Yuri Milner a anunțat crearea Breakthrough Starshot. Ca parte a organizației sale științifice non-profit (cunoscute sub denumirea de Breakthrough Initiatives), Starshot a fost să proiecteze un nanocraft cu lama ușoară care să fie capabil să ajungă la cel mai apropiat sistem stelar - Alpha Centauri (aka Rigel Kentaurus) - în timpul vieții noastre.
Încă de la înființare, oamenii de știință și inginerii din spatele conceptului Starshot au căutat să abordeze provocările cu care se va confrunta o astfel de misiune. În mod similar, au fost mulți în comunitatea științifică care au făcut și sugestii cu privire la modul în care un astfel de concept ar putea funcționa. Cel mai recent vine de la Institutul Max Planck pentru Cercetări în Sistemul Solar, unde doi cercetători au venit cu un mod inedit de a încetini ambarcațiunile odată ce ajung la destinație.
Pentru recapitulare, conceptul Starshot implică o nano-scară mică, pe scară gram, remorcată de o navă ușoară. Folosind un sistem laser bazat la sol, acest lampa de viteză ar fi accelerată până la o viteză de aproximativ 60.000 km / s (37.282 mps) - sau 20% viteza luminii. Cu această viteză, nanocraftul ar putea ajunge la cel mai apropiat sistem de stele de la noi - Alpha Centauri, situat la 4,37 ani-lumină distanță - în doar 20 de ani.
În mod natural, aceasta prezintă o serie de provocări tehnice - care includ posibilitatea unei coliziuni cu praful interstelar, forma corespunzătoare a lămpii ușoare și cerințele pure de energie pentru alimentarea tabloului laser. Dar la fel de importantă este și ideea cum o astfel de ambarcațiune ar încetini odată ce a ajuns la destinație. Fără lasere la celălalt capăt pentru a aplica energie de rupere, cum ar putea să meargă ambarcațiunea suficient pentru a începe studiul sistemului?
Tocmai această întrebare au ales René Heller și Michael Hippke în studiul lor: „Decelerarea fotonului interstelar de mare viteză navighează pe orbitele legate de Alpha Centauri”. Heller este un astrofizic care asistă în prezent ESA la pregătirile sale pentru viitoarele misiuni PLAnetary Transits și Oscillations of Stars (PLATO) - un vânător de exoplanete care este implementat ca parte a programului lor Cosmic Vision.
Cu ajutorul specialistului IT, Michael Hippke, cei doi au luat în considerare ce ar fi necesar pentru misiunea interstelară de a ajunge la Alpha Centauri și să ofere rentabilități științifice bune la sosirea sa. Aceasta ar necesita ca manevrele de frânare să fie efectuate odată cu sosirea, astfel încât nava spațială să nu depășească sistemul în clipirea unui ochi. După cum afirmă în studiul lor:
„Deși o astfel de sondă interstelară ar putea ajunge la Proxima la 20 de ani de la lansare, fără ca propulsorul să o încetinească, ar traversa sistemul în câteva ore. Aici vom demonstra cum pot fi folosite presiunile stelare ale fotonului din stele tripla Alpha Cen A, B și C (Proxima) împreună cu gravitația ajută la decelerarea pânzelor solare de pe Pământ. "
În scopul calculelor lor, Heller și Hippke au estimat că ambarcațiunea va cântări mai puțin de 100 de grame (3,5 uncii) și va fi montată pe o navigă cu o suprafață de 100.000 m² (1.076.391 pătrat) în suprafață. După ce acestea au fost finalizate, Hippke le-a adaptat într-o serie de simulări pe computer. Pe baza rezultatelor lor, ei au propus un concept de misiune complet nou, care elimină nevoia de lasere în întregime.
În esență, conceptul lor revizuit a cerut o ambarcațiune autonomă Sail Active (AAS) care să ofere propulsie și putere de oprire. Această ambarcațiune își va desfășura navigarea în timp ce se afla în Sistemul Solar și ar folosi vântul solar al Soarelui pentru a o accelera la viteze mari. Odată ce a ajuns la Sistemul Alpha Centauri, și-a redistribuit navigarea, astfel încât radiațiile primite de la Alpha Centauri A și B să aibă efectul de a încetini.
Un bonus suplimentar al acestei manevre propuse este faptul că ambarcațiunea, odată ce a fost decelerată până la punctul că ar putea explora eficient sistemul Alpha Centauri, ar putea apoi să folosească un asistență gravitațională din partea acestor stele pentru a se reorienta spre Proxima Centauri. Odată ajuns acolo, acesta ar putea conduce prima explorare apropiată a Proxima b - cel mai apropiat exoplanet de Pământ - și a determina cum sunt condițiile sale atmosferice și de suprafață.
De când existența acestei planete a fost anunțată pentru prima oară de Observatorul European din august 2016, au existat multe speculații despre faptul că ar putea fi sau nu locuibil. Dacă aveți o misiune care ar putea să o examineze pentru a verifica indicatorii indicatori - o atmosferă viabilă, o magnetosferă și apă lichidă la suprafață - ar rezolva cu siguranță această dezbatere.
Așa cum a explicat Heller într-un comunicat de presă al Max Planck Institute, acest concept prezintă câteva avantaje, dar vine cu partea sa de compensări - nu cel mai puțin din timpul necesar pentru a ajunge la Alpha Centauri. „Noul nostru concept de misiune ar putea aduce un randament științific ridicat, dar numai nepoții nepoților noștri ar primi”, a spus el. „Starshot, pe de altă parte, funcționează pe o perioadă de zeci de ani și ar putea fi realizat într-o generație. Așadar, am putea identifica un concept de urmărire pe termen lung pentru Starshot. ”
În prezent, Heller și Hippke discută conceptul lor cu Breakthrough Starshot pentru a vedea dacă ar fi viabil. O persoană care și-a examinat activitatea este profesorul Avi Loeb, profesorul de știință al Frank B. Baird Jr. la Universitatea Harvard și președintele Consiliului consultativ al Fundației Breakthrough. După cum a spus Space Magazine prin e-mail, conceptul prezentat de Heller și Hippke este demn de luat în considerare, dar are limitele sale:
„Dacă este posibil să încetiniți o navă spațială prin lumina stelelor (și asistență gravitațională), atunci este posibilă și lansarea ei în primul rând de aceleași forțe ... Dacă da, de ce este proiectul recent anunțat Breakthrough Starshot folosind un laser și nu lumina Soarelui pentru a propulsa nava noastră spațială? Răspunsul este că tabloul nostru laser prevăzut poate împinge navigația cu un flux de energie care este de un milion de ori mai mare decât fluxul solar local.
„Pentru a folosi lumina stelelor pentru a atinge viteze relativiste, trebuie să folosim o navigare extrem de subțire. În noua lucrare, Heller și Hippke iau în considerare exemplul unei miligrame în locul unei vele la scară gram. Pentru o pânză cu o suprafață de zece metri pătrați (așa cum este prevăzut în studiul nostru conceptual Starshot), grosimea velei lor trebuie să fie doar câțiva atomi. O astfel de suprafață este de ordinul mărimii mai subțire decât lungimea de undă a luminii pe care își propune să o reflecte, deci reflectivitatea acesteia ar fi scăzută. Nu pare posibilă reducerea greutății cu atâtea ordine de mărime și, totuși, menținerea rigidității și reflectivității materialului cu pânze.
„Principala constrângere în definirea conceptului Starshot a fost să vizitați Alpha Centauri în timpul vieții noastre. Extinderea timpului de călătorie peste viața unui om, așa cum se recomandă în această lucrare, ar face mai puțin atrăgător pentru persoanele implicate. De asemenea, trebuie să țineți cont de faptul că vela trebuie să fie însoțită de electronice care se vor adăuga semnificativ la greutatea sa. "
Pe scurt, dacă timpul nu este un factor, putem imagina că primele noastre încercări de a ajunge la un alt sistem solar pot implica într-adevăr o AAS propulsată și încetinită de vântul solar. Dar dacă suntem dispuși să așteptăm secole pentru ca o astfel de misiune să fie finalizată, am putea lua în considerare și trimiterea de rachete cu motoare convenționale (eventual chiar echipate) către Alpha Centauri.
Dar dacă intenționăm să ajungem acolo în propriile noastre vieți, atunci o vela cu laser sau ceva similar va fi calea de urmat. Umanitatea a petrecut peste o jumătate de secol cercetând ce se află în curtea noastră, iar unii dintre noi suntem nerăbdători să vadă ce este alături!
