Cilvēcei ir līdzekļi, lai palaistu zondes orbītā ap tuvējām zvaigznēm. Bet vai mums ir vajadzīgā pacietība?
Starpzvaigžņu ceļojums, kas daudzus gadus ir bijis zinātniskās fantastikas pamats, šodien varētu kļūt par realitāti - ja vien būtu nauda. Tikai par aptuveni 100 miljoniem ASV dolāru klients faktiski var iegādāties jaunāko komerciālo raķeti un ceļot ārpus Saules sistēmas. Šeit galvenā loma ir pacietībai. Ja šāda raķete rīt tiks palaista uz tuvāko galapunkta ostu - potenciāli apdzīvojamo eksoplanetu Proxima b, kas nesen tika atklāta trīskāršo zvaigžņu sistēmā Alpha Centauri 4 gaismas gadu attālumā no Zemes -, lidojums prasīs 80 000 gadu.
Tā vietā, lai tērētu 100 miljonus dolāru tik lēnam transportam, miljardieru uzņēmējs Jurijs Milners pagājušā gada aprīlī sacīja, ka tērēs to pašu naudu, lai nākt klajā ar citu veidu, kā nokļūt Alpha Centauri sistēmā laika posmā, kas nepārsniedz cilvēka dzīves robežu. Projekts ar nosaukumu Breakthrough Starshot cenšas visā pasaulē attālināties no raķetēm par labu vieglai burai - plānākajai spoguļattēla virsmai, ko dzen lāzera stari, lai paātrinātu kosmosu. Sākotnējie šī projekta plāni paredz parasto raķešu izmantošanu, caur kurām 2040. gadu sākumā Zemes orbītā ir plānots uzstādīt tūkstošiem četru metru gaismas buras, kas katra sver tikai vienu gramu. Burās būs centimetru čipsi ar iebūvētām kamerām, sensoriem, reaktīvo dzinēju un akumulatoriem. Katrs īpaši vieglais kosmosa kuģis tiks virzīts no Zemes orbītas virzienā uz Alfa Kentauru sistēmu, izmantojot 100 gigavatu zemes lāzeru ar 20 procentu gaismas ātrumu. Šajā gadījumā starpzvaigžņu lidojums prasītu tikai 20 gadus, un zondes būtu sasniegušas Alpha Centauri 2060. gados.
Bet šie lielie ātrumi maksā daudz naudas. Pat vispieticīgākās Starshot projekta aplēses ievērojami pārsniedz Milnera sākotnējos 100 miljonus USD - projektam varētu būt nepieciešami USD 10 miljardi gadu desmitos vai vairāk, galvenokārt milzīgo izmaksu dēļ, kas saistītas ar zemes lāzera iekārtas celtniecību. Visticamāk, bez valdības palīdzības un starptautiskas sadarbības neiztikt. Turklāt vieglās buras, kas izturēs 20 gadu reisu, cauri Kentauru sistēmai slauks tik zibens ātrumā, ka tām būs tikai dažas sekundes, lai iegūtu makro fotogrāfijas un citus datus par Proxima b un visām citām planētām, kas atrodas netālu no tās. Kamēr zondes attālinās starpzvaigžņu tumsā, gaismas buras mēģinās nodot vērtīgu informāciju uz Zemi, izmantojot lāzera starus,kura jauda nepārsniedz parastā mobilā telefona signāla stiprumu.
Lēns ceļojums uz zvaigznēm
Daži kritiķi šo nervozo Alpha Centauri veikšanu uzskata par sliktu ieguldījumu. “Pēc tam, kad uzzinājām par Starshot projektu, mums šķita, ka ir lieki tērēt šāda veida naudu lidojuma misijai, kurai vajadzīgas vairākas desmitgades un dažu sekunžu laikā nofotografēties,” saka neatkarīgais pētnieks Maikls Hipks no Vācijas. Sadarbībā ar Renē Helleru, Maxofka Saules sistēmas pētījumu institūta Getingenē astrofiziķi, Hippke izstrādāja alternatīvu lidojumu programmu, kas, viņaprāt, sniegtu vairāk zinātnisku ieguvumu un maksātu mazāk. Tā vietā, lai izveidotu vairāku miljardu dolāru lāzera sistēmu, lai paātrinātu sīkas gaismas buras līdz gandrīz gaismas ātrumam un vienreiz tās lidotu, Hellers un Hippke iesaka izmantot tikai starlight, lai lielākas buras ar mazāku ātrumu nosūtītu visām trim Alpha Centauri sistēmas zvaigznēm ar iespēju "novietot" orbītās. Viņu atradumi tiks publicēti Astrophysical Journal Letters 1. februāra numurā.
Viņu priekšlikumu būtība ir izmantot ne tikai saules gaismu, lai paātrinātu gaismas buras, kas atstāj mūsu sistēmu, bet arī Alpha Centauri sistēmas trīs zvaigžņu gaismu un smagumu lidojuma beigās. Hellers un Hippke aprēķināja, ka šādu braucienu var veikt prātā satriecoši zema blīvuma burā, kas sver apmēram 100 gramus un kuras platība ir 100 tūkstoši kvadrātmetru (kas ir apmēram 15 futbola laukumi!). Šis buras dizains šķiet realizējams, ņemot vērā materiālu zinātnes straujo attīstību. Pakāpeniski pielāgojot leņķi, tuvojoties zvaigznēm, lai iegūtu lielāku spiedienu no pēdējām, šāda bura var attīstīt pietiekamu ātrumu, lai noenkurotos jebkurā sistēmas orbītā.
Reklāmas video:
Lai sasniegtu potenciāli apdzīvojamo planētu Proxima b, šādām "fotouzņēmuma" palīgsistēmām, savādi, būtu nepieciešams vispirms nosūtīt vieglu buras uz spožajām, saulei līdzīgajām zvaigznēm Alpha Centauri A un Alpha Centauri B, neskatoties uz to, ka tās atrodas divus triljonus kilometru tālāk. prom no mums nekā mazāka un gaišāka planētas Proxima b zvaigzne - Proxima Kentauri. Tas ir saistīts ar palēnināšanos, ko rada Alpha Centauri zvaigžņu A un B augstais radiācijas spiediens, un tāpēc ātrāka pieeja jebkura izmēra vieglo buras sistēmai. Bet dvīņu zvaigžņu starojumam ir ierobežojums; ja Hellera un Hippkes milzīgā bura sasniegs ātrumu, kas pārsniedz 4,6 procentus no gaismas ātruma, tas vienkārši izlaidīs sistēmu garām. Viņi lēš, ka lidojums uz Alfa Centauri A un B prasīs gandrīz gadsimtu.kam seko vēl 50 gadu ilgs ceļojums uz galapunktu - stabilu orbītu ap Proxima.
"Jūsu ceļojums prasītu 7 reizes ilgāku nekā 20 gadu Starshot misija, bet jūs varētu veltīt gadiem vai pat gadu desmitiem rūpīgai izpētei, nevis dažām sekundēm," saka Hellers. Salīdzinot pētījumu laika un ceļojuma laika attiecību abos gadījumos, Hellers piebilst: "Starshot varētu izmantot tikai simt miljono daļu no visas misijas uz vietas veiktiem pētījumiem, un mēs varētu izmantot apmēram simto daļu vai miljons reizes vairāk." Turklāt, izmantojot bura palaišanai saules gaismu, šī opcija novērš nepieciešamību būvēt vairāku miljardu dolāru lāzera vienību.
Un tomēr viņu ierosinātais 150 gadu ceļojums nevar sākties rīt. Hellera un Hippkes priekšlikums cita starpā paredz retu zvaigžņu konfigurāciju Alpha Centauri sistēmā, kas notiek tikai reizi 80 gados, kad visas viņu orbītas atrodas vienā plaknē, šķērsojot jebkuras zondes trajektoriju no mūsu Saules sistēmas. Nākamreiz tas notiks 2035. gadā, taču tik īsā laika posmā neviena bura nevar pat pietuvoties sistēmai. Hellers un Hippke ierosina gaidīt nākamo šādu "izlīdzināšanu" 2115. gadā.
Sūtot savas buras tieši uz Proxima Centauri, Hellers sacīja, ka būs vajadzīgs daudz mazāks kosmiskais ātrums vājā starojuma spiediena un mazāko no divām zvaigznēm apstāšanās spēka dēļ, tādējādi kopējais lidojuma laiks tiks sasniegts pilnā tūkstošgadē.
Lūdzu pacietību
Hippke redz vairāku paaudžu misiju ar galapunktu orbītā ap Alfa Centauri, kas ir vērts gaidīt, pat ja viņš nekad neredz, ka tas atgriežas. “Mūsu bērni un mazbērni no šīm kosmiskajām zondēm saņems pārsteidzošas fotogrāfijas. Iedomājieties tikai svešas upes, vulkānus un varbūt pat eksotisku dzīvi! Gadsimta garās misijas izvēle paver iespējas izpētīt arī citas tuvumā esošās spožās zvaigznes, saka Hipks. Piemēram, lielā zvaigzne Sirius ir tikai divas reizes tālāk nekā Alpha Centauri - bet, tā kā tā spīd apmēram 25 reizes spožāk nekā Saule, tās starojuma spiediena kavējošā iedarbība ir spēcīgāka, un tas nodrošinās ātrāku gaismas buru tuvošanos tai. TomērSpēja nosūtīt gaismas buras orbītā ap daudzām tuvumā esošām zvaigznēm liecina par nākamo paaudžu dabisku secinājumu ilgtermiņā par Starshot misijas tiešajiem mērķiem.
Neskatoties uz visām šīm priekšrocībām, Avi Loeb, Hārvarda universitātes astronoms un Breakthrough Starshot projekta zinātniskās konsultatīvās komitejas priekšsēdētājs, nav pārliecināts, ka šis alternatīvais priekšlikums piedāvā reālas priekšrocības salīdzinājumā ar Starshot plānu izmantot gigavatu klases lāzeru, lai zvaigznēm nosūtītu mazas buras. … “Ļoti zema bura ir nepieciešama, lai, izmantojot zvaigžņu gaismu, sasniegtu gandrīz gaismas ātrumu,” saka Loebs, atzīmējot, ka, jo zemāks ir saules gaismas spiediens, jo zemākam jābūt gaismas buras blīvumam. Hipks un Hellers saka, ka teorētiski viņu buras varētu būt izgatavotas no īpaši viegliem, augstas izturības materiāliem, piemēram, grafēna, taču Loebs šaubās, vai starpzvaigžņu zondei izveido dažu atomu biezu un 100 apgabalu grafēna loksni.000 kvadrātmetru būs vieglāk, nekā būvēt masīvu lāzera iekārtu. "Šāda virsma ir par vienu pakāpi plānāka par gaismas viļņa garumu, kurai tai vajadzētu atspoguļoties, un tāpēc tās atstarošanās būs zema," saka Loebs. "Nav iespējams samazināt svaru par vairākām kārtām, saglabājot buras materiāla stingrību un atstarošanas koeficientu." Citiem vārdiem sakot, 100 000 kvadrātmetru grafēna bura var būt pārāk nevīžīga, lai reāli ceļotu kosmosā. Turklāt projekta Starshot plānos ietilpst ne viena, bet vairāku tūkstošu buru palaišana un, pat ja katra zonde, kas veiksmīgi šķērsoja starpzvaigžņu telpu, panorāmas attēliem saņem tikai dažas sekundes, to skaits pārsniegs to, ko varētu iegūt vairāku secīgu lidojumu laikā."Šāda virsma ir par vienu pakāpi plānāka par gaismas viļņa garumu, kurai tai vajadzētu atspoguļoties, un tāpēc tās atstarošanās būs zema," saka Loebs. "Nav iespējams samazināt svaru par vairākām kārtām, saglabājot buras materiāla stingrību un atstarošanas koeficientu." Citiem vārdiem sakot, 100 000 kvadrātmetru grafēna bura var būt pārāk nevīžīga, lai reāli ceļotu kosmosā. Turklāt projekta Starshot plānos ietilpst ne viena, bet vairāku tūkstošu buru palaišana un, pat ja katra zonde, kas veiksmīgi šķērsoja starpzvaigžņu telpu, panorāmas attēliem saņem tikai dažas sekundes, to skaits pārsniegs to, ko varētu iegūt vairāku secīgu lidojumu laikā."Šāda virsma ir par vienu pakāpi plānāka par gaismas viļņa garumu, kurai tai vajadzētu atspoguļoties, un tāpēc tās atstarošanās būs zema," saka Loebs. "Nav iespējams samazināt svaru par vairākām kārtām, saglabājot buras materiāla stingrību un atstarošanas koeficientu." Citiem vārdiem sakot, 100 000 kvadrātmetru grafēna bura var būt pārāk nevīžīga, lai reāli ceļotu kosmosā. Turklāt projekta Starshot plānos ietilpst ne viena, bet vairāku tūkstošu buru palaišana un, pat ja katra zonde, kas veiksmīgi šķērsoja starpzvaigžņu telpu, panorāmas attēliem saņem tikai dažas sekundes, to skaits pārsniegs to, ko varētu iegūt vairāku secīgu lidojumu laikā.un tāpēc tā atstarošanās būs zema,”saka Loebs. "Nav iespējams samazināt svaru par vairākām kārtām, saglabājot buras materiāla stingrību un atstarošanas koeficientu." Citiem vārdiem sakot, 100 000 kvadrātmetru grafēna bura var būt pārāk nevīžīga, lai reāli ceļotu kosmosā. Turklāt projekta Starshot plānos ietilpst ne viena, bet vairāku tūkstošu buru palaišana un, pat ja katra zonde, kas veiksmīgi šķērsoja starpzvaigžņu telpu, panorāmas attēliem saņem tikai dažas sekundes, to skaits pārsniegs to, ko varētu iegūt vairāku secīgu lidojumu laikā.un tāpēc tā atstarošanās būs zema,”saka Loebs. "Nav iespējams samazināt svaru par vairākām kārtām, saglabājot buras materiāla stingrību un atstarošanas koeficientu." Citiem vārdiem sakot, 100 000 kvadrātmetru grafēna bura var būt pārāk nevīžīga, lai reāli ceļotu kosmosā. Turklāt projekta Starshot plānos ietilpst ne viena, bet vairāku tūkstošu buru palaišana un, pat ja katra zonde, kas veiksmīgi šķērsoja starpzvaigžņu telpu, panorāmas attēliem saņem tikai dažas sekundes, to skaits pārsniegs to, ko varētu iegūt vairāku secīgu lidojumu laikā.000 kvadrātmetri var būt pārāk nekonkrēti, lai reāli ceļotu kosmosā. Turklāt projekta Starshot plānos ietilpst ne viena, bet vairāku tūkstošu buru palaišana un, pat ja katra zonde, kas veiksmīgi šķērsoja starpzvaigžņu telpu, panorāmas attēliem saņem tikai dažas sekundes, to skaits pārsniegs to, ko varētu iegūt vairāku secīgu lidojumu laikā.000 kvadrātmetri var būt pārāk nekonkrēti, lai reāli ceļotu kosmosā. Turklāt projekta Starshot plānos ietilpst ne viena, bet vairāku tūkstošu buru palaišana, un pat tad, ja katra zonde veiksmīgi šķērso starpzvaigžņu telpu, panorāmas attēliem tiek saņemtas tikai dažas sekundes, to skaits pārsniegs to, ko varētu iegūt vairāku secīgu lidojumu laikā.
Lielākais izaicinājums, pēc Loeba teiktā, ir tas, vai ambiciozie vairāku paaudžu projekta plāni izdosies izdzīvot neizbēgamo sastapšanos ar cilvēku dzīves trauslumu. "Ja jūs ignorējat brauciena ilgumu, jūs vienmēr varat izmantot parastās raķetes un nokļūt Alpha Centauri sistēmā ar maziem zaudējumiem 80 000 gadu laikā," viņš saka. “Bet cilvēki, kuri strādā pie“Starshot”projekta, ir ambiciozāki. Mēs gribam tur nokļūt dzīves laikā."
Lī Billings
