Sanje o potovanju v drug zvezdasti sistem in morda celo iskanje tam poseljenih svetov so tiste, ki že vrsto generacij zasedajo človeštvo. Toda šele v obdobju raziskovanja vesolja so znanstveniki lahko raziskali različne metode za medzvezdno potovanje. Medtem ko so bile tekom let predlagane številne teoretične zasnove, se v zadnjem času veliko pozornosti osredotoča na medzvezdne sonde z laserskim pogonom.
Prvo idejno študijo oblikovanja, znano kot Project Dragonfly, je leta 2013 gostila Iniciativa za medzvezdne študije (i4iS). Koncept je zahteval uporabo laserjev za pospeševanje lahkega jadra in vesoljskih plovil do 5% hitrosti svetlobe, s čimer je dosegel Alpha Centauri v približno stoletju. V nedavnem prispevku je ena od ekip, ki so sodelovale v natečaju za oblikovanje, ocenila izvedljivost svojega predloga za svetlobno jadro in magnetno jadro.
Članek z naslovom "Projekt zmaj: Jadrnje do zvezd" je bil nedavno objavljen v znanstveni reviji Astra Astronautica. Študijo je vodil Tobias Häfner, diplomant univerze Paul Sabatier (UPS) Toulouse in sedanji sistemski inženir v podjetju Open Cosmos Ltd. Pridružili so se mu člani Oxford Space Systems, Diplomirane univerze za napredne študije (SOKENDAI) in AKKA Technologies.
Ko gre za koncepte medzvezdne misije, je bil eden največjih spopadov vedno čas potovanja. Kot smo pokazali v prejšnjem članku, bi potrebovali od 1.000 do 81.000 let s trenutno tehnologijo, da bi prišli do Alpha Centauri. Medtem ko obstaja več teoretičnih metod, ki bi lahko ponudile krajši čas potovanja, bodisi vključujejo fiziko, ki je še treba dokazati, ali pa bi bila pretirano draga.
Od tod privlačnost luči, ki izkorišča nedavni razvoj miniaturizacije, da ustvari manjše in manj drago vesoljsko plovilo. Še ena teoretična prednost je, da bi takšno vesoljsko plovilo lahko pospešili na delček svetlobne hitrosti in bi zato lahko v nekaj desetletjih ali enem stoletju prekrili veliko razdaljo med našim Osončjem in najbližjo zvezdo. .
Kot je bilo omenjeno, je i4iS - prostovoljna organizacija, ki je v bližnji prihodnosti namenjena temu, da bi potovanja medzvezdnega vesolja uresničila, ustvarila prvo konceptualno študijo zasnove svetlobnih vrat v letu 2013. Temu je sledila leta 2014 natečaj za oblikovanje vesoljskega plovila, ki bi biti sposoben doseči Alpha Centauri v 100 letih z uporabo obstoječih ali kratkoročnih tehnologij.
Štirje finalisti so svoje modele predstavili na delavnici v britanskem medplanetarnem društvu julija 2015. Koncept, ki ga je predložila ekipa Tehniške univerze v Münchnu, je zmagala, ki je nato začela kampanjo Kickstarter za zbiranje denarja za njihovo zasnovo. Dizajn, ki ga je poslala ekipa z kalifornijske univerze v San Diegu, se je nato razvil v načrt za preboj Starshot Breakthrough Initiatives.
Glavni avtor Hafner in njegovi sodelavci so bili del ekipe CranSEDS, ki so jo sestavljali inženirji in znanstveniki z univerze Cranfield v Veliki Britaniji, Skolkovega inštituta za znanost in tehnologijo (Skoltech) v Rusiji in UPS v Franciji. V tej zadnji raziskavi je skupaj z nekaterimi nekdanjimi člani skupine predstavil svoj koncept poslanstva kot del študije izvedljivosti.
V okviru te študije so upoštevali vse vidike misijonske arhitekture svetlobnega jama. To se je gibalo od velikosti jadra, materialov, ki so jih uporabili za izdelavo, velikosti laserske odprtine, položaja laserja, teže vesoljskega plovila in metode, ki jo vesoljsko plovilo uporablja za upočasnitev, ko se je približalo svojemu cilju.
Na koncu je misija arhitektura zahtevala uporabo 100 GW laserske moči za pospešitev 2750 kg (~ 6000 lbs) vesoljskega plovila do 5% hitrosti svetlobe - kar je povzročilo čas potovanja približno stoletje do Alpha Centauri. Jadro bi bilo sestavljeno iz enoplastnega grafenskega premera, premera 29,4 km (18,26 mi), kar zahteva laser z odprtino premera 29,4 km.
Ta laser bi bil nameščen v bližini Sonca (bodisi v točki Lagrange Zemlja-Sonce L1 bodisi v orbiti Cislunar) in bi se napajal z masivnimi sončnimi paneli. Da bi upočasnili, bi vesoljsko plovilo izstrelilo lahko jadro in namestilo magnetno jadro, sestavljeno iz kovinskih žic. To jadro bi tvorilo zankasto strukturo v premeru približno 35 km in tehtalo 1000 kg (2200 funtov).
Ko je magnetno jadro razporejeno, bi prestregel plazmo iz medzvezdnega medija in sončni veter iz Alpha Centauri, da bi upočasnil in vstopil v sistem. Ta arhitektura, sklepajo, bi dosegla ravnovesje med maso in hitrostjo, omogočila bi misijo, da doseže Alfo Centauri v nekaj več kot 100 letih, in ji omogočila izvajanje znanstvenih operacij po prihodu.
Kot navajajo v svoji študiji, ponuja tovrstna arhitektura misije številne prednosti, nenazadnje pa je dejstvo, da bi večje vesoljsko plovilo lahko prevažalo več instrumentov in zbiralo več znanstvenih podatkov kot vesoljsko plovilo v gramih (kot pri prebojih Starshot StarChip). Kot so zaključili:
"Tako [lasersko kot magnetno jadro] imata koristi, da v vesoljskem plovilu ni treba prevažati pogonskega goriva ... Misija temelji na tehnologijah, ki so trenutno na voljo ali so v razvoju, vendar bi potrebovale obsežne izboljšave, da bi dejansko zgradile potrebno vesoljsko infrastrukturo ... Z laserski sistem se uporablja v razumnem času, če je osnovna linija misije za več vesoljskih plovil. Naučene lekcije in podatki, zbrani s prvega vesoljskega plovila, bi se lahko uporabili za izboljšanje naslednjih. "
Prav tako priznavajo izzive, ki bi jih prinesla takšna misija, ki vključujejo potrebo po kilometrskih strukturah v vesolju. Takšne strukture bi morale biti zgrajene v orbiti, kar bi najprej zahtevalo razvoj objektov za izdelavo orbite. In seveda, laser in drugi ključni sistemi bodo potrebovali nadaljnje izpopolnjevanje in razvoj. Kljub temu je koncept po njihovi študiji izvedljiv in tehnično dober.
Nekateri pa dvomijo. Na primer, tu je dr. Claudius Gros, teoretični fizik z Inštituta za teoretično fiziko na Goethe University v Frankfurtu. Gros je dolgoletni zagovornik uporabe tehnologije laserskega jadra za gradnjo medzvezdnega vesoljskega plovila in je opravil teoretično delo o uporabi magnetnih jader za upočasnitev takšnega vesoljskega plovila.
Je tudi ustanovitelj Project Genesis, predloga, da bi lasersko vesoljsko plovilo, opremljeno z genskimi tovarnami ali kriogenimi podstavki, poslali v druge zvezdne sisteme, kjer bi razdelili življenje mikrobov na "prehodno bivalne eksoplanete - tj planete, ki lahko podpirajo življenje, vendar najbrž tega ne bodo povzročili sami. Kot je za e-poštno sporočilo izrazil Space Magazine:
“Glede upočasnjevanja z magnetnim poljem v predvidenih parametrih to dejansko ni mogoče. Magnetno jadro, ki tehta nekaj sto ton, bi opravilo, če plovilo pluje s 5% hitrosti svetlobe in ko se mora ustaviti v 20 letih, kot je bilo predpostavljeno v tem dokumentu. Za pospešitev tako težkega plovila bi bili potrebni veliko močnejši sistemi za spuščanje. "
Koncept uporabe laserjev ali sončnega jadra za izvajanje medzvezdnih misij ima globoke korenine. Toda šele v zadnjih letih so se prizadevanja za ustvarjanje takšnih vesoljskih plovil resnično združila. Trenutno obstaja veliko konceptov, ki ponujajo različne misije, ki imajo svoj delež izzivov in prednosti.
V pripravi je več predlogov, ki vključujeta Haefnerjeva in njegovega kolega, ii4S-ov koncept Dragonfly in Preboj Starshot - zelo zanimivo bo videti, kateri (v kakršnih koli) trenutnih konceptih luči bo v prihodnjih desetletjih poskusil potovati do Alpha Centauri.
Ali bo to tista, ki pride tja v naših življenjih, ali takšna, ki je sposobna več poslati nazaj na način znanstvenih podatkov? Ali pa bi lahko šlo za kombinacijo obeh, neke vrste kratkoročne / dolgoročne vrste dogovora? Težko je reči. Bistvo je, da sanje o namestitvi medzvezdne misije morda ne bodo dolgo ostale sanje.
