Praėjusiais metais garsus teorinis fizikas Stephenas Hawkingas ir Rusijos milijardierius Jurijus Milneris paskelbė ambicingą planą paleisti mažytį erdvėlaivį į „Alpha Centauri“sistemą. Žinoma, tokiam ambicingam planui reikia ieškoti ne mažiau ambicingų sprendimų. Pavyzdžiui, viena neišspręstų problemų yra susijusi su tuo, kaip erdvėlaivis, judantis penktadaliu šviesos greičio, gali sustoti pasiekęs savo tikslą. Ar jis iš viso sugebės atlikti tokį manevrą?
Panašu, kad pora Europos mokslininkų rado teisingą atsakymą į šį klausimą. Straipsnyje, išspausdintame „Astrophysical Journal Letters“, fizikas Rene'as Helleris iš Makso Plancko instituto ir informatikas Michaelas Hippke'as aptaria, kaip Alfa Kentauro žvaigždžių spinduliuotė ir sunkis galėtų būti naudojami norint sulėtinti erdvėlaivį. Mokslininkai mano, kad užuot tiesiog užfiksuotas, mažas erdvėlaivis, turintis lengvą burę, gali pakankamai sulėtėti, kad galėtų išsamiai ištirti trijų žvaigždžių sistemą ir, galbūt, net į Žemę panašią planetą „Proxima b“, esančią netoli vienos iš šios sistemos žvaigždžių.
- „Salik.biz“
Prisiminkite, kad įgyvendindami iniciatyvą „Breakthrough Starshot“, Milneris planuoja investuoti 100 milijonų dolerių į ultralengvojo autonominio erdvėlaivio su lengva burė plėtrą, kuris sugebės įsibėgėti iki 1/5 šviesos greičio (apie 60 000 km / s). Dėl šios priežasties robotas zondas galės pasiekti Alfa Kentaurą - arčiausiai Žemėje esančių žvaigždžių sistemą - vos per 20 metų, o ne per 100 000, kaip tai daroma tradiciniams cheminiams greitintuvams.
Pagal pirminį Milnerio ir Hawkingo planą mažytis zondas būtų pritvirtintas prie kompaktiško, kelių metrų dydžio, burės, valdomos etapais lazeriu. Šių lazerių generuojamos energijos teoriškai pakaktų pagreitinti mažyčio zondo greitį, kuris yra daug didesnis nei greičiausias šių dienų kosminis laivas.
Siūlomos lengvųjų burių technologijos pateikimas
Tačiau tai nėra vienintelė siūlomo projekto įgyvendinimo schema. Remiantis Hellerio ir Hippke'o versija, naudojant didesnę „fotonų“burę, nereikėtų naudoti lazerio masyvo. Tokiu atveju pats zondas bus tik kelių centimetrų dydžio ir svers tik kelis gramus. Norėdami įsibėgėti ir patekti į tarpžvaigždinę erdvę, plaukiojančioje priemonėje bus sumontuotos kelios didelės, bet tuo pačiu labai lengvos, plonos ir stiprios burės. Pagal Europos mokslininkų pasiūlytą scenarijų, zondas pastums mūsų Saulės spinduliuotę link Alfa Kentauro. Pasiekęs reikiamą inercijos lygį, aparatas nuleis savo burės ir tęs savo kelionę link kaimyninės žvaigždžių sistemos.
Mokslininkai mano, kad tokiu atveju zondas sugebės išvystyti 4,6 procento šviesos greičio ir maždaug po 95 metų pasieks Alfa Kentaurą. Taip, tai yra beveik penkis kartus ilgiau nei pirminiame Milnerio ir Hawkingo plane, tačiau teoriškai tai žymiai supaprastins užduotį sustabdyti zondą tinkamoje vietoje.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Tarpžvaigždinė kelionė į „Alpha Centauri“sistemą greičiausiai vyks tokiu greičiu, kuris sumažins kelionės laiką iki mažiau nei vieno tūkstančio, o idealiu atveju - iki mažiau nei šimto metų. Tokiu greičiu erdvėlaiviui prireiks neįtikėtinai daug energijos, kad jis sulėtėtų ir pasiektų norimas orbitas “, - sako A. Helleris.
„Bet kokio kuro naudojimas tik apsunkins visą projektą. Jei laivui reikia degalų laive, tada jis pats tokiu atveju bus per sunkus, o tai, savo ruožtu, tik padidins dar didesnio degalų poreikį “.
Atsižvelgiant į šiuos apribojimus, taip pat į tai, kad šiuo metu trūksta tinkamo sprendimo, mokslininkai siūlo, kad zondas tokiu atveju paprasčiausiai plauks pro Alfa Kentaurą, kaip tai buvo padaryta erdvėlaiviui „New Horizons“, kuris skrido pro Plutoną. Bet vėlgi, jei atsižvelgsime į greičio skirtumą, zondas, skirtingai nei „Naujas horizontas“, negalės pateikti bent jau daugiau ar mažiau tikslių šios žvaigždės sistemos išmatavimų. Laimei, anot dviejų mokslininkų, yra galimybė, kuri teoriškai leis ne tik erdvėlaiviui sulėtinti iki priimtino greičio norimame taške, bet ir atliks išsamų „Alpha Centauri“sistemos tyrimą.
„Mes atradome būdą, kaip sulėtinti erdvėlaivio naudojimąsi pačios žvaigždės energija. Šviesos dalelės gali būti naudojamos sulėtinti lengvą burę. Tokiu atveju papildomo kuro laive nereikia. Ir pats planas kaip visuma telpa į bendrą koncepciją, kurią pasiūlė „Breakthrough Starshot Initiative“.
Žvaigždės „Alpha Centauri A“„fotografijos fiksavimo“animacija
Norint, kad įgyvendinimas būtų sėkmingas, reikia sugalvoti būdą, kuriuo prietaisas, atvykęs į sistemą, galėtų iš naujo išskleisti savo burės. Tokiu atveju iš sistemos sklindanti radiacija sukurs reikiamą slėgį, kuris sulėtins zondą. Kompiuterinio modeliavimo dėka Helleris ir Hippke apskaičiavo, kad su zondu, sveriančiu 100 gramų, burės plotas būtų apie 100 000 kvadratinių metrų (apie 14 futbolo aikščių). Atvykus į sistemą, padidės „Alpha Centauri“spinduliuotės ant burės stabdymo jėga. Kompiuterinis modeliavimas rodo, kad pakaks jėgos, kad būtų galima veiksmingai sulėtinti plaukimą. Kitaip tariant, ta pati fizika, kuri bus atsakinga už zondo pastūmimą į kaimyninę sistemą, transporto priemonė taip pat sulėtės jai atvykus į norimą vietą.
Lėtėjimo manevro metu zondui reiktų priartėti prie Alfa Centauri A penkių žvaigždžių spinduliu (tai yra atstumu, prilygstančiu penkiems šios žvaigždės spinduliams) arba maždaug 4 milijonais kilometrų, kad jis būtų užfiksuotas į savo orbitą. Šiuo metu erdvėlaivis pradės lėtėti iki maždaug 2,5 procento šviesos greičio. Tačiau čia svarbu pažymėti, kad lėtėjant maksimaliam greičiui (4,6 proc. Šviesos greičio) zondas bus mestas atgal į tarpžvaigždinę erdvę.
Kiekviena sėkminga kelionė prasideda nuo žemėlapio sudarymo. Tokiu atveju visi autonominio kosminio nano-aparato manevrai parodomi jo kelionei į Alpha Centauri A, nuo kurios kelias iki Alpha Centauri B truks tik keturias dienas. Pagrindinė zondo misija galėtų būti 46 metų kelionė į žvaigždę „Proxima Centauri“, žemės paviršiaus planetos „Proxima b“buveinės adresą.
Pasiekus „Alpha Centauri A“, kosminis zondas bus užfiksuotas pagal sunkumą, kurio galia gali būti naudojama tolimesniems manevrams. Panašūs manevrai, pavyzdžiui, buvo naudojami pagreitinti „Voyager 1“ir „Voyager 2“zondus, kol jie dar buvo Saulės sistemos viduje. Teoriškai autonominis zondas galėtų patekti į Alfa Centauri A orbitą ir ieškoti galimų egzoplanetų. Helleris ir Hippke taip pat parengė planą paleisti zondą kitų žvaigždžių sistemoms - „Alpha Centauri B“(„Alfa Centauri A žvaigždė“) ir „Proxima Centauri“(tolimiausia trečioji sistemos žvaigždė, esanti 0,22 šviesmečio arba 1,2 trilijono kilometrų). iš visuotinai priimtų A ir B žvaigždžių masės centrų. Pagal šį planą skrydis į Alfa Kentaurą A užtruks maždaug šimtmetį, tada skristi į Alfa Kentaurą B reikės dar 4 dienas,o po to 46 metai kelionėje į „Proxima“Kentaurą.
Vis dėlto papildomas laikas, mokslininkų teigimu, gali visiškai atsipirkti. Vienas įsimintiniausių 2016-ųjų atradimų buvo astronomų atradimas, panašus į žemę, šalia žvaigždės „Proxima Centauri“. Galų gale galimybė „užsidaryti“tyrinėti šią planetą gali pasirodyti vienas iš reikšmingiausių (jei ne pats reikšmingiausių) šiuolaikinės astronomijos įvykių. Surinktų duomenų apie planetą, atsižvelgiant į atstumą iki Žemės, siuntimas užtruks šiek tiek daugiau nei 4 metus. Tačiau kol kas tai tik svajonės, nes šiuo metu neturime sistemų, kurios tuo pačiu metu būtų pakankamai kompaktiškos, kad tilptų ant nanoplauko, ir tuo pačiu turėtų pakankamai galios perduoti signalus tokiais atstumais.
Tinkamo siųstuvo nebuvimas yra toli gražu ne vienintelė problema, kurią reikia išspręsti visomis priemonėmis prieš siunčiant zondą link kaimyninės žvaigždės sistemos. Ne mažiau svarbu rasti sprendimą ir suprojektuoti tinkamą zondo maitinimo sistemą. Nepaisant to, tyrėjai nepraras optimizmo, nes mokslas nestovi vietoje. Pavyzdžiui, gera žinia, kad laboratorijos jau yra sukūrusios ypač lengvas medžiagas, kurių reikės šiam projektui įgyvendinti.
„Tokios tarpžvaigždinės saulės burės pastatymas gali užtrukti nuo vieno iki dviejų dešimtmečių“, - komentuoja Heller.
Mokslininkas taip pat priduria, kad burės paviršius turėtų būti suprojektuotas taip, kad atspindėtų matomo spektro mėlynos ir raudonos spalvų bangas, o galbūt ir toliau už jų.
„Mes dar neturime šios technologijos, bet vėlgi, per pastaruosius kelerius metus mokslo laboratorijos padarė didelę pažangą ir tyrėjai rado medžiagų, kurios atspindi iki 99,9% šviesos tūrio.“
„Heller“ir „Hippke“pristatys savo išsamią viziją „Breakthrough Starshot Initiative“vadovų komandai artėjančiame „Breakthrough“aptarime, kuris įvyks Palo Alto mieste, Amerikoje šių metų balandžio mėn.
„Mes nekantraujame išgirsti jų nuomonę ir išgirsti jų požiūrį į mūsų pasiūlymą, nes šioje grupėje, be kita ko, yra kylančių tarpžvaigždinių kelionių tyrimų, naudojant lengvųjų burių sistemas, pasaulio ekspertai“, - sako Heller.
NIKOLAY KHIZHNYAK