Zamisel, da bi nekoč potovali v drug zvezdni sistem in videli, kaj je tam, so bile ljudi sanje, ki so že dolgo pred pošiljanjem prvih vesolj in astronavtov v vesolje. A kljub vsemu napredku, ki smo ga dosegli od začetka vesoljske dobe, medzvezdna potovanja ostajajo ravno to - vroče sanje. Medtem ko so predlagani teoretični koncepti, vprašanja stroškov, časa potovanja in goriva ostajajo zelo problematična.
Trenutno veliko upanja temelji na uporabi usmerjene energije in svetlobnih tirnic za potiskanje drobnih vesoljskih plovil na relativistične hitrosti. Kaj pa, če bi obstajal način, kako večja vesoljska plovila narediti dovolj hitro za medzvezdna potovanja? Po besedah prof. Davida Kippinga - vodje laboratorija Cool Worlds univerze Columbia - se bodoča vesoljska plovila lahko zanesejo na Halo Drive, ki s pomočjo gravitacijske sile črne luknje doseže neverjetne hitrosti.
Profesor Kipping je ta koncept opisal v nedavni študiji, ki se je pojavila na spletu (predtisk je na voljo tudi na spletni strani Cool Worlds). V njej se je Kipping spoprijel z največjimi izzivi, ki jih prinaša raziskovanje vesolja, in sicer toliko časa in energije, ki bi jo potrebovali za pošiljanje vesoljskega plovila na misijo za raziskovanje zunaj našega osončja.
Kot je Kipping povedal za Space Magazine po e-pošti:
»Medzvezdna potovanja so eden najzahtevnejših tehničnih podvigov, ki si jih lahko zamislimo. Medtem ko lahko predvidevamo, da se med milijoni let premika med zvezdami - kar je upravičeno medzvezdna potovanja -, da bi dosegli potovanja v časovnih časovnih obdobjih ali manj, je potrebno relativistično poganjanje. "
Kot je dejal Kipping, je relativistično poganjanje (ali pospeševanje na delček svetlobne hitrosti) z vidika energije zelo drago. Obstoječe vesoljsko plovilo preprosto nima zmogljivosti za gorivo, da bi lahko doseglo tovrstne hitrosti in ne bo detonirajočih nukle, da bi ustvarilo potisk - à la Project Orion (video zgoraj) - ali zgradilo fuzijski ramjet - à la Projekt Daedalus - na voljo ni veliko možnosti.
V zadnjih letih se je pozornost preusmerila na idejo o uporabi luči in nanocraft za izvajanje medzvezdnih misij. Dobro poznan primer tega je Preboj Starshot, pobuda, katere namen je poslati vesoljsko plovilo velikosti pametnih telefonov v Alpha Centauri v času našega življenja. Z močnim laserskim nizom bi svetlobno tirnico pospešil do 20% hitrosti svetlobe - s tem bi potovanje opravil v 20 letih.
"Toda tudi tu govorite o več teraloskih energijih za najbolj minimalistično (gram-mase) vesoljsko plovilo," je dejal Kipping. "To je kumulativni izhod energije jedrskih elektrarn, ki obratujejo tedne konec (kar pa mimogrede tudi ne moremo shraniti toliko energije)! Zato je to težko. "
Kipping k temu predlaga spremenjeno različico tistega, kar je znano kot "Dyson Slingshot", idejo je predlagal spoštovani teoretični fizik Freeman Dyson (um za Dysonovo sfero). V knjigi iz leta 1963 je dr. Medcelinske komunikacije (Poglavje 12: "Gravitacijski stroji") je Dyson opisal, kako bi se vesoljska plovila lahko vrtela okoli kompaktnih binarnih zvezd, da bi dosegla znatno povečanje hitrosti.
Kot je opisal Dyson, je ladja, ki bi bila poslana v kompaktni binarni sistem (dve nevtronski zvezdi, ki krožita med seboj), kjer bi izvajala gravitacijski manever. To bi pomenilo, da bi vesoljska ladja pobirala hitrost binarne intenzivnosti - dodala je ekvivalent dvakratni njihovi hitrosti vrtenja lastni - preden je izletela iz sistema.
Medtem ko je bila možnost, da bi to energijo izkoristili za pogon, v času Dyson-a zelo teoretična (in še vedno je), je Dyson ponudil dva razloga, zakaj je bilo "gravitacijske stroje" vredno raziskati:
„Najprej, če naša vrsta še naprej širi svojo populacijo in njeno tehnologijo z eksponentno hitrostjo, bo morda v oddaljeni prihodnosti prišel čas, ko bo inženiring v astronomskem obsegu morda izvedljiv in potreben. Drugič, če iščemo znake tehnološko naprednega življenja, ki že obstajajo drugod po vesolju, je koristno razmisliti, kakšne opazljive pojave bi resnično lahko napredovala tehnologija. "
Skratka, gravitacijski stroji so vredni preučevanja, če bi to nekoč postalo mogoče, in ker bi nam ta študija lahko omogočila, da bi prek tehnoloških signalov takšne stroje ustvarili zunajzemeljske inteligencije (ETI). Če razširi na to, Kipping meni, kako bi črne luknje - zlasti tiste, ki jih najdemo v binarnih parih - lahko predstavljale še močnejše gravitacijske robove.
Ta predlog deloma temelji na nedavnem uspehu Laser Interferometer Gravitacijski-valovni observatorij (LIGO), ki je od prvega zaznavanja leta 2016 pobral več gravitacijskih valovnih signalov. Po zadnjih ocenah, ki temeljijo na teh zaznavah, bi lahko bilo kar 100 milijonov črnih lukenj samo v galaksiji Mlečna pot.
Kjer se pojavljajo dvokapnice, imajo neverjetno količino rotacijske energije, kar je posledica njihovega vrtenja in načina, kako hitro krožijo drug proti drugemu. Poleg tega, kot ugotavlja Kipping, lahko črne luknje delujejo tudi kot gravitacijsko ogledalo - tam se bodo fotoni, usmerjeni na rob obzorja dogodka, upognili in prišli naravnost nazaj k izvoru. Kot je dejal Kipping:
"Torej je binarna črna luknja res nekaj velikanskih ogledal, ki krožijo okoli drug drugega s potencialno veliko hitrostjo. Halo pogon to izkorišča tako, da se zrcalo odbije od fotona, ko se ti zrcalo približa, fotoni se odbijejo nazaj in te potisnejo ob sebi, a tudi sami ukradejo nekaj energije iz binarne črne luknje (pomisli, kako vrže žogico za ping pong proti premikajoči se steni bi se vrnil hitreje). S to nastavitvijo lahko pridobivamo binarno črno energijo za pogon. "
Ta način pogona ponuja več očitnih prednosti. Za začetek uporabnikom ponuja možnost, da potujejo z relativističnimi hitrostmi brez potrebe po gorivu, kar trenutno predstavlja večino mase izstrelitvenega vozila. Obstaja tudi veliko, veliko črnih lukenj, ki obstajajo čez Mlečno pot, ki bi lahko delovale kot mreža za relativistična vesoljska potovanja.
Še več, znanstveniki so bili že odkrili moč gravitacijske rogove zahvaljujoč odkritju zvezd s hiper hitrostjo. Glede na raziskave Harvard-Smithsonian Centra za astrofiziko (CfA) so te zvezde posledica galaktičnih združitev in interakcij z masivnimi črnimi luknjami, zaradi česar jih izpuščajo iz svojih galaksij z desetino do tretjine hitrosti svetlobe - ~ 30.000 do 100.000 km / s (18.600 do 62.000 m / s).
Seveda pa koncept ima nešteto izzivov in več kot nekaj pomanjkljivosti. Poleg gradnje vesoljskih plovil, ki bi jih bilo mogoče vrteti okoli obzorja črne luknje, je potrebna tudi ogromna natančnost - sicer bi se ladja in posadka (če jo ima) lahko na koncu raztrgali v črevo črne luknje. Poleg tega je preprosto doseči eno:
"[T] on ima za nas veliko pomanjkljivost, ker moramo najprej priti do ene od teh črnih lukenj. Običajno razmišljam o tem kot o medzvezdnem avtocestnem sistemu - plačati morate enkratno cestnino, da stopite na avtocesto, ko pa se lahko vozite po galaksiji, kolikor želite, ne da bi porabili več goriva. "
Kippingov naslednji dokument je tema izziva, kako naj človeštvo doseže najbližjo črno luknjo, naslednji dokument. In čeprav je ideja, kakršna je ta, od nas tako oddaljena, kot je gradnja Dyson-ove sfere ali uporaba črnih lukenj za napajanje zvezdnih ladij, pa ponuja kar nekaj vznemirljivih možnosti za prihodnost.
Skratka, koncept gravitacijskega stroja s črno luknjo človeštvu predstavlja verjetno pot do medzvezdne vrste. Medtem bo študija koncepta raziskovalcem SETI ponudila še eno možno tehnologijo s podpisom. Dokler ne bo prišel dan, ko bomo lahko poskusili kaj takega zase, bomo lahko videli, ali se je katera druga vrsta že ubadala s tem in naredila svoje delo!
