Pagājušajā gadā slavens teorētiskais fiziķis Stefans Hawkings un krievu miljardieris Jurijs Milners paziņoja par vērienīgu plānu palaist niecīgu kosmosa kuģi uz Alpha Centauri sistēmu. Protams, šādam ambiciozam plānam ir jāmeklē ne mazāk vērienīgi risinājumi. Piemēram, viena no neatrisinātajām problēmām ir saistīta ar to, kā kosmosa kuģis, kas pārvietojas ar piekto daļu gaismas ātruma, var apstāties pēc tam, kad tas sasniedz galamērķi. Vai viņš vispār būs spējīgs uz šādu manevru?
Šķiet, ka pāris Eiropas zinātnieku ir atraduši pareizo atbildi uz šo jautājumu. Rakstā, kas publicēts The Astrophysical Journal Letters, Maksima Planka institūta fiziķis Renē Hellers un datorzinātnieks Maikls Hipke diskutē par to, kā Alfa Kentauru zvaigžņu starojumu un smagumu varētu izmantot, lai palēninātu kosmosa kuģi. Pēc zinātnieku domām, tā vietā, lai tikai rāvējslēdzēju, niecīgs kosmosa kuģis, kas aprīkots ar vieglu buru, var pietiekami palēnināties, lai sīki izpētītu trīskāršo zvaigžņu sistēmu un, iespējams, pat Zemei līdzīgo planētu Proxima b, kas atrodas netālu no vienas no šīs sistēmas zvaigznēm.
Atgādiniet, ka iniciatīvas Breakthrough Starshot iniciatīvas ietvaros Milners plāno ieguldīt 100 miljonus ASV dolāru ultraviegla autonoma kosmosa kuģa ar vieglu bura attīstībā, kas spēs paātrināt līdz 1/5 gaismas ātrumam (aptuveni 60 000 km / s). Pateicoties tam, robotizētā zonde spēs sasniegt Alpha Centauri - Zemei vistuvāko zvaigžņu sistēmu - tikai 20 gadu laikā, nevis 100 000, kā tas ir tradicionālo ķīmisko paātrinātāju gadījumā.
Saskaņā ar Milnera un Hokinga sākotnējo plānu sīkā zonde būtu piestiprināta pie kompakta, dažu metru izmēra, gaismas buras, ko kontrolē pakāpenisks lāzeru klāsts. Šo lāzeru radītā enerģija teorētiski būtu pietiekama, lai paātrinātu niecīgo zondi ar ātrumu, kas ir daudz lielāks, nekā šodien spēj parādīt ātrākais kosmosa kuģis.
Piedāvātās vieglo buras tehnoloģijas izklāsts
Tomēr šī nav vienīgā ierosinātā projekta īstenošanas shēma. Saskaņā ar Hellera un Hippkes versiju, izmantojot lielāku "fotonu" buras, tiktu novērsta nepieciešamība izmantot lāzera masīvu. Šajā gadījumā pati zonde būs tikai dažu centimetru liela un svērs tikai dažus gramus. Lai paātrinātu un ieietu starpzvaigžņu telpā, kuģis tiks aprīkots ar vairākām lielām, bet vienlaikus ļoti vieglām, plānām un stiprām burām. Saskaņā ar Eiropas zinātnieku ierosināto scenāriju zonde virzīs mūsu Saules starojumu Alpha Centauri virzienā. Sasniedzot vajadzīgo inerces līmeni, aparāts nolocīs buras un turpinās ceļu uz kaimiņu zvaigžņu sistēmu.
Zinātnieki uzskata, ka šajā gadījumā zonde spēs attīstīt 4,6 procentus no gaismas ātruma un aptuveni 95 gadu laikā sasniegs Alpha Centauri. Jā, tas ir gandrīz piecas reizes garāks nekā sākotnējā Milnera un Hokinga plānā, taču teorētiski tas ievērojami vienkāršos uzdevumu apturēt zondi pareizajā vietā.
Reklāmas video:
Starpzvaigžņu brauciens uz Alfa Centauri sistēmu, domājams, notiks ar ātrumu, kas samazina ceļojuma laiku līdz mazāk nekā vienam tūkstotim, un ideālā gadījumā - mazāk nekā simts gadu. Šajā ātrumā kosmosa kuģim būs nepieciešams neticami liels enerģijas daudzums, lai palēninātos un sasniegtu vēlamās orbītas,”saka Hellers.
“Jebkura veida degvielas izmantošana tikai sarežģīs projektu kopumā. Ja kuģim ir nepieciešama degviela uz kuģa, tad tas pats šajā gadījumā būs pārāk smags, kas, savukārt, tikai palielinās nepieciešamību pēc vēl lielākas degvielas piegādes."
Ņemot vērā šos ierobežojumus, kā arī to, ka šobrīd nav piemērota risinājuma, zinātnieki ierosina, ka zonde šajā gadījumā vienkārši aizpeldēs garām Alfa Kentauri, kā tas notika ar kosmosa kuģi New Horizons, kurš lidoja garām Plutonam. Bet atkal, ja mēs ņemam vērā ātruma atšķirības, zonde atšķirībā no "New Horizons" nespēs sniegt vismaz dažus vairāk vai mazāk precīzus šīs zvaigžņu sistēmas mērījumus. Par laimi, pēc divu zinātnieku domām, ir iespēja, kas teorētiski ļaus ne tikai kosmosa kuģim palēnināties līdz pieņemamam ātrumam vēlamajā punktā, bet arī veiks detalizētu Alpha Centauri sistēmas pētījumu.
“Mēs esam atraduši metodi, kā palēnināt kosmosa kuģi, izmantojot pašas zvaigznes enerģiju. Gaismas daļiņas var izmantot, lai palēninātu vieglo buras ātrumu. Šajā gadījumā uz kuģa nav nepieciešama papildu degviela. Un pats plāns kopumā iekļaujas vispārējā koncepcijā, kuru ierosinājusi iniciatīva "Breakthrough Starshot Initiative".
Zvaigznes Alpha Centauri A animācijas filma "Fotoattēlu uzņemšana"
Īstenošanas panākumu nodrošināšanai ir nepieciešams izdomāt veidu, kā ierīce, ierodoties sistēmā, var atkārtoti izvērst savas buras. Šajā gadījumā no sistēmas izstarotais starojums radīs nepieciešamo spiedienu, kas palēninās zondi. Pateicoties datorsimulācijām, Hellers un Hippke aprēķināja, ka ar zondi, kas sver 100 gramus, buras laukums būtu aptuveni 100 000 kvadrātmetru (apmēram 14 futbola laukumi). Ierodoties sistēmā, palielināsies Alpha Centauri radītā starojuma bremzēšanas spēks uz buras. Datorsimulācijas norāda, ka būs pietiekami daudz spēka, lai efektīvi palēninātu kuģa kustību. Citiem vārdiem sakot, tā pati fizika, kas būs atbildīga par zondes virzīšanu blakus esošajai sistēmai, palēninās arī transportlīdzekļa ierašanos vēlamajā vietā.
Palēnināšanās manevra laikā zondei vajadzēs tuvināties Alfa Centauri A ar piecu zvaigžņu rādiusa attālumu (tas ir, attālums, kas līdzvērtīgs šīs zvaigznes pieciem rādiusiem) vai aptuveni 4 miljonus kilometru attālumā, lai tas būtu ieslēgts tās orbītā. Šajā brīdī kosmosa kuģis sāks samazināties līdz aptuveni 2,5 procentiem no gaismas ātruma. Tomēr šeit ir svarīgi atzīmēt, ka, ja palēninājums neizdodas ar maksimālo ātrumu (4,6 procenti no gaismas ātruma), zonde tiks izmesta atpakaļ starpzvaigžņu telpā.
Katrs veiksmīgs ceļojums sākas ar kartes izveidošanu. Šajā gadījumā visi autonomās kosmosa nanoiekārtas manevri tiek parādīti ceļojumā uz Alfa Centauri A, no kura ceļš uz Alpha Centauri B prasīs tikai četras dienas. Zondes galvenā misija varētu būt 46 gadu ilgs ceļojums uz zvaigzni Proxima Centauri, zemes adreses planētas Proxima b mājas adresi.
Nokļūstot Alpha Centauri A, kosmosa zondi uztver tās smagums, kuras spēku var izmantot turpmākiem manevriem. Līdzīgi manevri, piemēram, tika izmantoti, lai paātrinātu zondes Voyager 1 un Voyager 2, kamēr tie vēl atradās Saules sistēmā. Teorētiski autonomā zonde varētu iekļūt Alfa Centauri A orbītā un meklēt iespējamās eksoplanetes. Hellers un Hippke arī izstrādāja plānu, lai palaistu zondi citu zvaigžņu sistēmām - Alpha Centauri B (Alfa Centauri A pavadošā zvaigzne) un Proxima Centauri (tālākā trešā sistēmas zvaigzne, kas atrodas 0,22 gaismas gadus jeb 1,2 triljonus kilometru). no vispārpieņemtajiem A un B zvaigžņu masu centriem. Saskaņā ar šo plānu lidojums uz Alfa Centauri A prasīs apmēram gadsimtu, tad, lai lidotu uz Alpha Centauri B, vajadzēs vēl 4 dienas.un pēc tam 46 gadus ilgajā ceļojumā uz Proxima Centauri.
Un tomēr, pēc zinātnieku domām, pavadītais papildu laiks var pilnībā atmaksāties. Viens no neaizmirstamākajiem 2016. gada atklājumiem bija astronomu atklājums, kas raksturīgs zemei līdzīgai planētai netālu no zvaigznes Proxima Centauri. Galu galā iespēja "aizvērties" izpētīt šo planētu var izrādīties viens no vissvarīgākajiem (ja ne pat visnozīmīgākajiem) notikumiem mūsdienu astronomijā. Apkopoto datu nosūtīšana par planētu, ņemot vērā attālumu līdz Zemei, prasīs nedaudz vairāk kā 4 gadus. Tomēr līdz šim tie ir tikai sapņi, jo šobrīd mums nav tādu sistēmu, kas vienlaikus būtu pietiekami kompaktas, lai ietilptu nanoplatē, un tajā pašā laikā tām būtu pietiekama jauda signālu pārsūtīšanai šādos attālumos.
Piemērota raidītāja trūkums ir tālu no vienīgās problēmas, kas visiem līdzekļiem jāatrisina pirms zondes nosūtīšanas uz kaimiņu zvaigžņu sistēmu. Tikpat svarīgi ir atrast risinājumu un izveidot zondei piemērotu energosistēmu. Tomēr pētnieki nezaudēs optimismu, jo zinātne nekustās. Piemēram, ir laba ziņa, ka laboratorijas jau ir izstrādājušas dažus īpaši vieglus materiālus, kas būs nepieciešami šī projekta īstenošanai.
“Šādas starpzvaigžņu saules buras uzcelšana varētu aizņemt vienu līdz divas desmitgades,” komentē Hellers.
Zinātnieks arī piebilst, ka buras virsma jāprojektē tā, lai tā atspoguļotu redzamā spektra zilā un sarkanā diapazona viļņus un, iespējams, tālāk par tiem.
"Mums vēl nav šīs tehnoloģijas, bet atkal, pēdējos gados zinātnes laboratorijas ir guvušas ļoti lielus panākumus, un pētnieki ir atraduši materiālus, kas var atspoguļot līdz 99,9% no gaismas apjoma."
Hellers un Hippke ir gatavi prezentēt savu detalizēto redzējumu Breakthrough Starshot Initiative vadības komandai gaidāmajā Breakthrough diskusijā, kas notiks Palo Alto, Amerikā šī gada aprīlī.
"Mēs labprāt uzklausām viņus un uzklausām viņu viedokli par mūsu priekšlikumu, jo šajā grupā cita starpā ir pasaules eksperti topošajā starpzvaigžņu ceļojumu izpētes jomā, izmantojot vieglo buras sistēmas," saka Hellers.
NIKOLAY KHIZHNYAK