Ideja jednog dana da putuju u drugi sustav zvijezda i vide što postoji, ljudi su grozničavi san mnogo prije nego su prve rakete i astronauti bili poslani u svemir. No unatoč svom napretku koji smo postigli od početka svemirskog doba, međuzvjezdana putovanja ostaju upravo to - grozničavi san. Iako su predloženi teoretski koncepti, pitanja troškova, vremena putovanja i goriva ostaju vrlo problematična.
Trenutno se puno nade oslanja na uporabu usmjerene energije i svjetlosnih jedrilica kako bi se maleni svemirski brodovi gurnuli na relativističke brzine. Ali što ako postoji način da se veći svemirski brodovi učine dovoljno brzim za obavljanje međuzvjezdanih plovidbi? Prema profesoru Davidu Kippingu - vođi laboratorija Cool Worlds sveučilišta Columbia - buduće se svemirske letjelice mogu osloniti na Halo Drive, koji koristi gravitacijsku silu crne rupe za postizanje nevjerojatnih brzina.
Profesor Kipping opisao je ovaj koncept u nedavnoj studiji koja se pojavila na mreži (pretisak je također dostupan na web stranici Cool Worlds). U njoj se Kipping pozabavio najvećim izazovima koje predstavlja istraživanje svemira, a to je sama količina vremena i energije koja bi joj bila potrebna za slanje svemirskog broda u misiju za istraživanje izvan našeg Sunčevog sustava.
Kao što je Kipping rekao Space Magazinu putem e-maila:
„Putovanja među zvijezdama jedan su od najizazovnijih tehničkih podviga koje možemo zamisliti. Premda možemo zamisliti lebdenje među zvijezdama tijekom milijuna godina - što je legitimno međuzvjezdano putovanje - za postizanje putovanja u stoljećima ili manje vremena, zahtijeva relativistički pogon. "
Kao što je Kipping rekao, relativističko je pokretanje (ili ubrzanje do djelića brzine svjetlosti) vrlo skupo s obzirom na energiju. Postojeće svemirske letjelice jednostavno nemaju kapacitet goriva da bi se mogle postići do te brzine, i kratke su detonirajuće nuklearne energije za stvaranje potiska - à la Project Orion (video gore) - ili za izgradnju fuzijskog ramjet-la-la Projekt Daedalus - nema mnogo opcija.
Posljednjih godina pažnja se preusmjerila na ideju o korištenju svjetlosnih jedara i nanocraft-a za obavljanje međuzvjezdanih misija. Dobro poznat primjer je Proboj Starshot, inicijativa koja ima za cilj poslati svemirski brod veličine smartfona u Alpha Centauri tijekom našeg životnog vijeka. Korištenjem moćnog laserskog niza svjetlosno je svjetlo ubrzalo bi se do 20% brzine svjetlosti - čime bi putovanje postiglo za 20 godina.
"Ali čak i ovdje govorite o nekoliko tera džolova energije za najmanju moguću minimalističku svemirsku letjelicu", rekao je Kipping. "To je kumulativni učinak energije nuklearnih elektrana koje rade tjednima prije kraja (što usput nemamo ni mogućnost toliko energije)! Zato je to teško. "
Na to, Kipping predlaže izmijenjenu verziju onoga što je poznato kao "Dyson Slingshot", ideju je predložio uvaženi teorijski fizičar Freeman Dyson (um iza Dyson-ove sfere). U knjizi iz 1963. god. Međuvjekovne komunikacije (Poglavlje 12: "Gravitacijski strojevi"), Dyson je opisao kako se svemirski brod mogao bacati oko kompaktnih binarnih zvijezda kako bi dobio značajno povećanje brzine.
Kao što je Dyson to opisao, brod koji bi bio poslan u kompaktni binarni sustav (dvije neutronske zvijezde koje se orbitiraju jedna oko druge) gdje će izvoditi gravitacijski manevar. To bi se sastojalo od svemirskog broda koji skuplja brzinu od binarne intenzivne gravitacije - dodajući ekvivalent dvostrukoj njihovoj brzini rotacije svojoj vlastitoj - prije nego što je ispušten iz sustava.
Iako je mogućnost da se ova vrsta energije koristi za pogon bila vrlo teoretska u vrijeme Dyson-a (i još uvijek jest), Dyson je ponudio dva razloga zbog kojih je "gravitacijske strojeve" vrijedno istražiti:
"Prvo, ako naša vrsta nastavi ekspanzivno povećavati svoju populaciju i njezinu tehnologiju, možda će doći vrijeme u dalekoj budućnosti u kojem će inženjering u astronomskom razmjeru biti i izvediv i potreban. Drugo, ako tražimo znakove tehnološki naprednog života koji već postoje drugdje u svemiru, korisno je razmotriti kakve bi promatrane pojave zaista napredna tehnologija mogla proizvesti. "
Ukratko, gravitacijski strojevi vrijede proučiti u slučaju da jednog dana postanu mogući i zato što bi nam ovo istraživanje moglo omogućiti da uočimo moguće izvanzemaljske inteligencije (ETI) kroz tehnoznake koje bi takvi strojevi stvorili. Proširivši se time, Kipping razmatra kako crne rupe - pogotovo one koje se nalaze u binarnim parovima - mogu predstavljati još snažnije gravitacijske trakice.
Ovaj se prijedlog dijelom temelji na nedavnom uspjehu Laser interferometra gravitacijsko-valnog opservatorija (LIGO), koji je odabrao višestruke gravitacijske signale od prvog otkrivenog 2016. godine. Prema nedavnim procjenama na temelju tih otkrića, moglo bi postojati čak 100 milijuna crnih rupa samo u galaksiji Mliječni put.
Tamo gdje se javljaju binarni podaci, oni posjeduju nevjerojatnu količinu rotacijske energije, koja je rezultat njihovog okretanja i načina na koji se brzo vrte u orbiti. Pored toga, kako primjećuje Kipping, crne rupe također mogu djelovati kao gravitacijsko ogledalo - gdje će se fotoni usmjereni na ivicu horizonta događaja savijati okolo i vraćati se ravno natrag u izvor. Kako je Kipping rekao:
"Dakle, binarna crna rupa zaista je par džinovskih zrcala koja kruže jedno oko drugo s potencijalno velikom brzinom. Halo pogon to iskorištava odbijanjem fotona s ogledala dok se ogledalo približava vama, fotoni se odbijaju, gurajući vas, ali i kradući nešto energije iz same binarne crne rupe (razmislite o tome kako baci kuglu za ping pong nasuprot pokretnom zidu vratio bi se brže). Pomoću ove postavke može se prikupiti binarna crna rupa energija za pogon. "
Ova metoda pogona nudi nekoliko očiglednih prednosti. Za početak korisnicima nudi potencijal da putuju relativističkim brzinama bez potrebe za gorivom, što trenutno čini većinu mase lansirnog vozila. Postoji i mnogo, mnogo crnih rupa koje postoje preko Mliječnog puta, a koje bi mogle djelovati kao mreža za relativističko putovanje u svemir.
Štoviše, znanstvenici su već bili svjedoci snage gravitacijskog razmaka zahvaljujući otkriću zvijezda hiper-brzine. Prema istraživanjima Centra za astrofiziku Harvard-Smithsonian (CfA), ove zvijezde rezultat su galaktičkog spajanja i interakcije s masivnim crnim rupama, zbog čega ih izbacuju iz svojih galaksija brzinom od jedne desetine do trećine brzine svjetlosti - ~ 30.000 do 100.000 km / s (18.600 do 62.000 mps).
Ali naravno, koncept dolazi s bezbroj izazova i više od nekoliko nedostataka. Osim izgradnje svemirske letjelice koja bi bila sposobna bacati se oko horizonta crne rupe, potrebna je i ogromna preciznost - jer bi se u protivnom brod i posada (ako ih ima) mogli razdvojiti u kravu crne rupe. Povrh svega, jednostavno je postići jedno:
"[T] on ima ogroman nedostatak za nas u tome što prvo moramo doći do jedne od tih crnih rupa. Sklona sam razmišljanju o tome kao međuzvjezdani sustav autocesta - morate platiti jednokratnu cestarinu da biste stigli na autocestu, ali jednom kad svoj vozite, možete se voziti kroz galaksiju koliko god želite, a da ne potrošite više goriva. "
Kipping je sljedeći dokument izazov kako će čovječanstvo postići dostizanje najbliže crne rupe tema sljedećeg rada. I dok je ovakva ideja otprilike toliko udaljena kao što je izgradnja Dyson-ove sfere ili korištenje crnih rupa za napajanje zvjezdanih brodova, ona nudi neke prilično uzbudljive mogućnosti za budućnost.
Ukratko, koncept gravitacijskog stroja s crnom rupom predstavlja čovječanstvu vjerodostojan put do postajanja međuzvjezdane vrste. U međuvremenu, proučavanje koncepta pružit će istraživačima SETI još jednu moguću tehnologiju da potraže. Dakle, sve dok ne dođe dan kada bismo mogli isprobati nešto takvo za sebe, moći ćemo vidjeti je li neka druga vrsta već napravila ubod i učinila da djeluje!
