Човечеството има средства за изстрелване на сонди в орбита около близките звезди. Но имаме ли нужното търпение?
Междузвездното пътуване, което е основна част от научната фантастика от много години, може да се превърне в реалност днес - само ако имаше пари. За едва 100 милиона долара или повече, клиентът всъщност може да закупи най-новата търговска ракета и да пътува извън Слънчевата система. Търпението е ключово тук. Ако тази ракета бъде изстреляна утре до най-близкото пристанище на местоназначение - потенциално обитаемата екзопланета Proxima b, открита наскоро в системата на тройната звезда Алфа Кентавър на разстояние 4 светлинни години от Земята - полетът ще отнеме 80 000 години.
Вместо да похарчи 100 милиона долара за такъв бавен транспорт, милиардерският предприемач Юрий Милнър заяви миналия април, че ще похарчи същите пари, за да измисли друг начин да стигне до системата Алфа Кентавър в рамките на времеви рамки, които не надхвърлят лимита на човешкия живот. Проектът, наречен Breakthrough Starshot, се стреми да се отдалечи от ракетите в световен мащаб в полза на леко платно - най-тънката огледална повърхност, задвижвана от лазерни лъчи, за да се ускори в космоса. Предварителните планове за този проект предвиждат използването на конвенционални ракети, чрез които още в началото на 40-те години в земната орбита се планира да бъдат монтирани хиляди четириметрови леки платна с тегло само по един грам. Платната ще съдържат сантиметрови чипове с вградени камери, сензори, реактивни двигатели и батерии. Всеки свръхлек космически кораб ще бъде насочен от земната орбита към системата Alpha Centauri, използвайки 100 гигават наземен лазер с 20 процента от скоростта на светлината. В този случай междузвездният полет би отнел само 20 години, а сондите щяха да стигнат до Алфа Кентавър през 2060-те.
Но тези високи скорости струват много пари. Дори и най-скромните оценки на проекта Starshot далеч надхвърлят първоначалните 100 милиона долара на Milner - проектът може да изисква 10 милиарда долара за десетилетия или повече, главно поради огромните разходи за изграждане на наземно лазерно съоръжение. Най-вероятно няма да е възможно без правителствена помощ и международно сътрудничество. В допълнение, леките платна, които ще преживеят 20-годишното плаване, ще преминат през системата на Кентавър толкова светкавично, че ще имат само няколко секунди, за да получат макро снимки и други данни за Proxima b и всички други планети в близост до нея. И докато сондите се отдалечават в междузвездния мрак, светлинните платна ще се опитат да предадат ценна информация на Земята с помощта на лазерни лъчи,силата на която не надвишава силата на сигнала на конвенционален мобилен телефон.
Бавно пътуване до звездите
Някои критици смятат това нелепо преследване на Алфа Кентавър като лоша инвестиция. „Когато чухме за проекта Starshot, открихме, че е разточително да харчим тези пари за летяща мисия, която ще отнеме няколко десетилетия и ще отнеме няколко секунди, за да направим снимки“, казва независимият изследовател Майкъл Хипке от Германия. Работейки с Рене Хелър, астрофизик от Института Макс Планк за изследвания на слънчевата система в Гьотинген, Хипке разработи алтернативна полетна програма, която според него ще донесе повече научни ползи и ще струва по-малко. Вместо да построят многомилиардна лазерна система, която да ускорява малки леки платна до почти светлинна скорост и да ги лети веднъж, Хелър и Хипке предлагат да използват самостоятелно звездна светлина, за да изпращат по-големи платна с по-ниска скорост до трите звезди в системата Alpha Centauri, с възможност да се „паркират“в орбитите. Техните констатации ще бъдат публикувани в броя от 1 февруари на „Астрофизични списания“.
Същността на техните предложения е да използват не само слънчевата светлина, за да ускорят светлинните платна, напускащи нашата система, но и светлината и гравитацията на трите звезди от системата Alpha Centauri в края на полета. Хелър и Хипке изчислиха, че подобно пътуване може да се извърши на умопомрачително платно с ниска плътност, с тегло около 100 грама и покриване на площ от 100 хиляди квадратни метра (което е около 15 футболни игрища!). Този дизайн на платна изглежда възможен предвид бързото развитие на материалознанието. Чрез постепенно регулиране на ъгъла, когато се приближава към звездите, за да улавя по-голямо налягане от последните, такова платно може да развие достатъчна скорост за закрепване във всяка орбита в системата.
Промоционално видео:
За да достигнат потенциално обитаемата планета Proxima b, подобни „фотогравитационни“спомагателни системи, колкото и да е странно, биха изисквали изпращане на леко платно първо към ярките звезди, подобни на слънце Алфа Кентавър А и Алфа Кентавър Б, въпреки факта, че те са разположени на два трилиона километра по-нататък далеч от нас от по-малката и по-бледа родителска звезда на планетата Проксима b - Проксима Кентавър. Това се дължи на забавянето, причинено от високото радиационно налягане на звездите A и B на Алфа Кентавър и, следователно, по-бърз подход към система за леко плаване с всякакъв размер. Но радиацията от звезди близнаци има граница; ако огромното платно на Хелър и Хипке достигне скорост, по-висока от 4,6 процента от скоростта на светлината, то просто ще прескочи системата. Те смятат, че полетът до Алфа Кентавър А и Б ще отнеме почти век.последвано от още 50 години пътуване до крайната си дестинация - стабилна орбита около Проксима.
„Пътуването ви ще отнеме 7 пъти по-дълго от 20-годишната мисия на Starshot, но можете да прекарате години или дори десетилетия в задълбочени изследвания, а не няколко секунди“, казва Хелер. Сравнявайки съотношението време на изследване с времето за пътуване и в двата случая, добавя Хелър, „Starshot би могъл да използва само сто милионна част от цялата мисия за проучвания на място, докато бихме могли да използваме около стотна или милион пъти повече“. Освен това, използвайки слънчева светлина за стартиране на платното, тази опция премахва необходимостта от изграждане на многомилиардна лазерна единица.
И въпреки това, предложеното им 150-годишно пътуване не може да започне утре. Предложението на Хелър и Хипке, освен всичко друго, предвижда рядка конфигурация на звезди в системата Алфа Кентавър, която се случва само веднъж на 80 години, когато всичките им орбити са в една и съща равнина, пресичайки траекторията на всяка сонда от нашата Слънчева система. Следващият път ще се случи през 2035 г., но за толкова кратък период от време, нито едно платно дори не може да се доближи до системата. Хелър и Хипке предлагат да изчакат следващото подобно "изравняване" през 2115 година.
Изпращането на платната им директно до Proxima Centauri, каза Хелер, ще изисква много по-ниски космически скорости поради слабото радиационно налягане и спирателната сила на по-малката от двете звезди, което ще доведе общото време на полет до пълно хилядолетие.
Търпение моля
Хипке вижда мулти поколение мисия с крайна точка в орбита около Алфа Кентавър, струващо изчакване, дори и той никога да не се завърне. „Нашите деца и внуци ще получат невероятни снимки от тези космически сонди. Само си представете извънземни реки, вулкани и може би дори екзотичен живот! Избирането на вековна мисия отваря възможности за изучаване и на други близки ярки звезди, казва Хипке. Голямата звезда Сириус, например, е само два пъти по-далеч от Алфа Кентавър - но тъй като свети около 25 пъти по-ярко от Слънцето, инхибиращият му ефект от радиационното налягане е по-силен и това ще гарантира по-бързо приближаване на леките платна към него. Обаче,Способността да се изпращат леки платна в орбита около много близки звезди предполага естествено заключение от следващите поколения в дългосрочен план за непосредствените цели на мисията Starshot.
Въпреки всички тези предимства, Ави Льоб, астроном от Харвардския университет и председател на научно-консултативния комитет за проекта Breakthrough Starshot, не е убеден, че това алтернативно предложение предлага реални предимства пред плана на Starshot да използва лазер от гигават-клас, за да изпраща малки платна до звездите. … „Необходимо е много тънко платно, за да се достигне почти светлинна скорост с помощта на звездна светлина“, казва Льоб, отбелязвайки, че колкото по-ниско е налягането от слънчевата светлина, толкова по-ниска трябва да бъде плътността на светлинното платно. Хипке и Хелър казват, че на теория техните платна биха могли да бъдат направени от свръх леки, високоякостни материали като графен, но Льоб се съмнява, че създава лист графен с дебелина няколко атома и 100 в зона за междузвездна сонда.000 квадратни метра ще бъдат по-лесни от изграждането на масивно лазерно съоръжение. „Такава повърхност е с порядък по-тънка от дължината на вълната на светлината, която би трябвало да отразява, и следователно нейната отразяваща способност ще бъде ниска“, казва Льоб. "Не е възможно да се намали теглото с няколко порядъка при запазване на твърдостта и коефициента на отразяване на материала на платно." С други думи, 100 000 квадратни метра графен платно може да бъде твърде неясен за реално пътуване в космоса. В допълнение, плановете на проекта Starshot включват изстрелване не на едно, а на хиляди платна и дори ако всяка сонда, която успешно е преминала междузвездното пространство, получава само няколко секунди за панорамни изображения, техният брой ще надвишава това, което би могло да се получи по време на няколко последователни полета.„Такава повърхност е с порядък по-тънка от дължината на вълната на светлината, която би трябвало да отразява, и следователно нейната отразяваща способност ще бъде ниска“, казва Льоб. "Не е възможно да се намали теглото с няколко порядъка при запазване на твърдостта и коефициента на отразяване на материала на платно." С други думи, 100 000 квадратни метра графен платно може да бъде твърде неясен за реално пътуване в космоса. В допълнение, плановете на проекта Starshot включват изстрелване не на едно, а на хиляди платна и дори ако всяка сонда, която успешно е преминала междузвездното пространство, получава само няколко секунди за панорамни изображения, техният брой ще надвишава това, което би могло да се получи по време на няколко последователни полета.„Такава повърхност е с порядък по-тънка от дължината на вълната на светлината, която би трябвало да отразява, и следователно нейната отразяваща способност ще бъде ниска“, казва Льоб. "Не е възможно да се намали теглото с няколко порядъка при запазване на твърдостта и коефициента на отразяване на материала на платно." С други думи, 100 000 квадратни метра графен платно може да бъде твърде неясен за реално пътуване в космоса. В допълнение, плановете на проекта Starshot включват изстрелване не на едно, а на хиляди платна и дори ако всяка сонда, която успешно е преминала междузвездното пространство, получава само няколко секунди за панорамни изображения, техният брой ще надвишава това, което би могло да се получи по време на няколко последователни полета.и следователно неговата отразяваща способност ще бъде ниска “, казва Льоб. "Не е възможно да се намали теглото с няколко порядъка при запазване на твърдостта и коефициента на отразяване на материала на платно." С други думи, 100 000 квадратни метра графен платно може да бъде твърде неясен за реално пътуване в космоса. В допълнение, плановете на проекта Starshot включват изстрелване не на едно, а на хиляди платна и дори ако всяка сонда, която успешно е преминала междузвездното пространство, получава само няколко секунди за панорамни изображения, техният брой ще надвишава това, което би могло да се получи по време на няколко последователни полета.и следователно неговата отразяваща способност ще бъде ниска “, казва Льоб. "Не е възможно да се намали теглото с няколко порядъка при запазване на твърдостта и коефициента на отразяване на материала на платно." С други думи, 100 000 квадратни метра графен платно може да бъде твърде неясен за реално пътуване в космоса. В допълнение, плановете на проекта Starshot включват изстрелване не на едно, а на хиляди платна и дори ако всяка сонда, която успешно е преминала междузвездното пространство, получава само няколко секунди за панорамни изображения, техният брой ще надвишава това, което би могло да се получи по време на няколко последователни полета.000 квадратни метра може да са твърде неясни за реално пътуване в космоса. В допълнение, плановете на проекта Starshot включват изстрелване не на едно, а на хиляди платна и дори ако всяка сонда, която успешно е преминала междузвездното пространство, получава само няколко секунди за панорамни изображения, техният брой ще надвишава това, което би могло да се получи по време на няколко последователни полета.000 квадратни метра може да са твърде неясни за реално пътуване в космоса. В допълнение, плановете на проекта Starshot включват изстрелване не на едно, а на хиляди платна и дори ако всяка сонда, успешно пресичаща междузвездно пространство, получава само няколко секунди за панорамни изображения, техният брой ще надвиши това, което би могло да се получи по време на няколко последователни полета.
Според Льоб най-голямото предизвикателство е дали амбициозните планове за много поколения на проекти ще преживеят неизбежната среща с крехкостта на човешкия живот. „Ако пренебрегнете продължителността на пътуването, винаги можете да използвате конвенционални ракети и да стигнете до системата Alpha Centauri с ниски загуби за 80 000 години“, казва той. „Но хората, които работят по проекта Starshot, са по-амбициозни. Искаме да стигнем до там през целия си живот."
Лий Билингс