Миналата година известният теоретичен физик Стивън Хокинг и руският милиардер Юрий Милнър обявиха амбициозен план за изстрелване на мъничък космически кораб към системата Алфа Кентавър. Разбира се, такъв амбициозен план изисква търсене на не по-малко амбициозни решения. Например, един от нерешените проблеми е свързан с това как космически кораб, движещ се с една пета от скоростта на светлината, може да спре, след като достигне своето местоназначение. Ще бъде ли способен на такава маневра изобщо?
Няколко европейски учени изглежда са намерили правилния отговор на този въпрос. В статия, публикувана в The Astrophysical Journal Letters, физикът Рене Хелър от Института Макс Планк и компютърният учен Майкъл Хипке обсъждат как радиацията и гравитацията на звездите от Алфа Кентавър могат да бъдат използвани за забавяне на космически кораб. Учените смятат, че вместо само с цип, миниатюрният космически кораб, оборудван с леко платно, може да забави достатъчно подробно, за да изучи подробно тройната звездна система и евентуално дори планетата Proxima b, разположена близо до една от звездите на тази система.
Припомнете си, че в рамките на инициативата Breakthrough Starshot Милнър планира да инвестира 100 милиона долара в разработването на ултра лек автономен космически кораб с леко платно, който ще може да ускори до 1/5 скоростта на светлината (около 60 000 км / сек). Благодарение на това роботизираната сонда ще може да достигне Алфа Кентавър - най-близката звездна система до Земята - само за 20 години, а не за 100 000, както е при традиционните химически ускорители.
Според първоначалния план на Милнър и Хокинг, малката сонда ще бъде прикрепена към компактен, с размери няколко метра, платно от светлина, контролирано от фазирана решетка от лазери. Енергията, генерирана от тези лазери, теоретично би била достатъчна за ускоряване на малката сонда до скорости, много по-високи от най-бързите космически кораби, които днес могат да покажат.
Представяне на предложената технология за леко плаване
Това обаче не е единствената предложена схема за изпълнение на този проект. Според версията на Хелър и Хипке, използването на по-голямо „фотонно“платно би премахнало необходимостта от използване на лазерен масив. В този случай самата сонда ще бъде с размери само няколко сантиметра и ще тежи само няколко грама. За да се ускори и да влезе в междузвездното пространство, корабът ще бъде оборудван с няколко големи, но в същото време много леки, тънки и здрави платна. Според сценария, предложен от европейски учени, сондата ще изтласка излъчването на нашето Слънце към Алфа Кентавър. При достигане на необходимото ниво на инерция апаратът ще сгъне платната си и ще продължи пътя си към съседната звездна система.
Учените смятат, че в този случай сондата ще може да развие 4,6 процента от скоростта на светлината и след около 95 години ще достигне Алфа Кентавър. Да, това е почти пет пъти по-дълго, отколкото в първоначалния план на Милнър и Хокинг, но на теория това значително ще опрости задачата да спрете сондата на правилното място.
Промоционално видео:
„Междузвездното пътуване до системата Alpha Centauri вероятно ще се извърши със скорост, която ще намали времето за пътуване до по-малко от хиляда, а в идеалния случай по-малко от сто години. При тази скорост космическият апарат ще се нуждае от невероятно голямо количество енергия, за да забави скоростта си и да достигне желаните орбити “, казва Хелер.
„Използването на какъвто и да е вид гориво само ще усложни проекта като цяло. Ако корабът изисква гориво на борда, тогава самият той ще бъде твърде тежък в този случай, което от своя страна само ще увеличи необходимостта от още по-голямо предлагане на гориво."
Като се имат предвид тези ограничения, както и липсата на подходящо решение в момента, учените предполагат, че сондата в този случай просто ще премине покрай Алфа Кентавър, както беше в случая с космическия кораб „New Horizons“, който летеше покрай Плутон. Но отново, ако вземем предвид разликата в скоростта, сондата, за разлика от New Horizons, няма да може да осигури поне някои повече или по-малко точни измервания на тази звездна система. За щастие, според двамата учени, има вариант, който на теория не само ще позволи на космическия кораб да се забави до приемливи скорости в желаната точка, но и ще проведе подробно проучване на системата Alpha Centauri.
„Намерихме метод да забавим космическия кораб, използвайки енергията на самата звезда. Леки частици могат да се използват за забавяне на светлинното платно. В този случай на борда не се изисква допълнително гориво. А самият план като цяло се вписва в общата концепция, предложена от Инициативата за пробив на звезди “.
Анимация на "фотогравитационно заснемане" от звездата Alpha Centauri A
За успеха на внедряването е необходимо да се измисли начин, по който устройството може отново да разгъне платната си при пристигането си в системата. В този случай излъчването от системата ще създаде необходимото налягане, което ще забави сондата. Благодарение на компютърните симулации, Хелър и Хипке изчислиха, че при сонда с тегло 100 грама площта на платно ще бъде около 100 000 квадратни метра (около 14 футболни игрища). След пристигането в системата спирачната сила на излъчването от Алфа Кентавър на платното ще се увеличи. Компютърните симулации показват, че ще има достатъчно сила за ефективно забавяне на плавателния съд. С други думи, същата физика, която ще отговаря за натискането на сондата към съседната система, също ще забави превозното средство при пристигането си на желаното място.
По време на маневрата на ускорение сондата трябва да се приближи до Alpha Centauri A с разстояние от пет звездни радиуса (тоест разстояние, еквивалентно на пет радиуса на тази звезда), или около 4 милиона километра, за да бъде заключена в орбитата си. В този момент космическият кораб ще започне да намалява до около 2,5 процента от скоростта на светлината. Тук обаче е важно да се отбележи, че ако ускорението не успее с максимална скорост (4,6 процента от скоростта на светлината), сондата ще бъде изхвърлена обратно в междузвездното пространство.
Всяко успешно пътуване започва със създаване на карта. В този случай всички маневри на автономен космически наноапарат са показани на неговото пътуване до Алфа Кентавър А, от който пътят до Алфа Кентавър Б ще отнеме само четири дни. Крайната мисия на сондата би могла да бъде 46-годишно пътуване до звездата Проксима Кентавър, домашният адрес на планетата Земя Проксима b
При достигане на Алфа Кентавър А космическата сонда ще бъде превзета от нейната гравитация, чиято сила може да се използва за по-нататъшни маневри. Подобни маневри, например, бяха използвани за ускоряване на сондите Voyager 1 и Voyager 2, докато те все още бяха вътре в Слънчевата система. На теория автономната сонда може да влезе в орбитата на Алфа Кентавър А и да потърси възможни екзопланети. Хелър и Хипке също изготвиха план за стартиране на сонда за системи от други звезди - Alpha Centauri B (придружителната звезда на Alpha Centauri A) и Proxima Centauri (далечната трета звезда на системата, разположена на 0,22 светлинни години или 1,2 трилиона километра) от общоприетите центрове за маса от звезди А и В. Според този план полетът до Алфа Кентавър А ще отнеме около век, след това ще са необходими още 4 дни, за да полетите до Алфа Кентавър Б, т.е.и след това 46 години в пътуването до Проксима Кентавър.
И въпреки това, допълнително прекараното време, според учените, може да се изплати изцяло. Едно от най-запомнящите се открития на 2016 г. беше откриването от астрономи на подобна на Земята планета близо до звездата Проксима Кентавър. В крайна сметка възможността да се „затворим“за изследване на тази планета може да се окаже едно от най-важните (ако не и най-значимите) събития в съвременната астрономия. Изпращането на събраните данни за планетата, предвид разстоянието до Земята, ще отнеме малко повече от 4 години. Засега обаче това са само мечти, тъй като в момента нямаме системи, които едновременно да са достатъчно компактни, за да се поберат на нанопроба, и в същото време да имат достатъчно мощност за предаване на сигнали на такива разстояния.
Липсата на подходящ предавател далеч не е единственият проблем, който трябва да бъде решен по всякакъв начин, преди да се изпрати сонда към съседна звездна система. Също толкова важно е намирането на решение и проектирането на подходяща система за захранване на сондата. Въпреки това изследователите няма да загубят оптимизъм, тъй като науката не стои неподвижна. Например, добра новина е, че лабораториите вече са разработили някои от свръхлеките материали, които ще са необходими за изпълнение на този проект.
„Може да отнеме едно-две десетилетия, за да се изгради такова междузвездно слънчево платно“, коментира Хелер.
Ученият добавя също, че повърхността на платното трябва да бъде проектирана по такъв начин, че да отразява вълните от синия и червения диапазон на видимия спектър и евентуално по-далеч отвъд тях.
„Все още нямаме технологията, но отново, през последните няколко години, научните лаборатории постигнаха голям напредък и изследователите откриха материали, които могат да отразяват до 99,9% от обема на светлината.“
Хелър и Хипке са готови да представят подробната си визия на лидерския екип на Breakthrough Starshot Initiative на предстоящите дискусии за пробив, които ще се проведат в Пало Алто, Америка този април.
„Ние наистина искаме да чуем от тях и да чуем техните възгледи относно нашето предложение, тъй като тази група включва, наред с други неща, световни експерти в нововъзникващата област на изследванията за междузвездни пътувания, използващи леки платна системи“, казва Хелер.
НИКОЛАЙ ХИЖНЯК