San o putovanju u drugi sustav zvijezda, a možda čak i pronalazak naseljenih svjetova, jedan je od mnogih generacija koji su preokupirali čovječanstvo. Ali tek u doba svemirskih istraživanja znanstvenici su mogli istražiti različite metode za stvaranje međuzvjezdanog putovanja. Iako je tijekom godina predloženo mnogo teorijskih dizajna, u posljednje se vrijeme velika pozornost usredotočila na međuzvjezdane sonde koje pokreću laserom.
Prvu konceptualnu studiju dizajna, poznatu kao Project Dragonfly, ugostila je Inicijativa za međuvjesne studije (i4iS) 2013. Koncept je zahtijevao uporabu lasera za ubrzavanje svjetlosnog jedra i svemirskog broda do 5% brzine svjetlosti, čime je dosegnuta Alpha Centauri u otprilike stoljeću. U nedavnom radu jedan od timova koji su sudjelovali na natječaju za dizajn procijenio je izvedivost njihovog prijedloga za svjetlosno jedro i magnetsko jedro.
Rad pod naslovom "Projekt zmaj: Jedri prema zvijezdama" nedavno je objavljen u znanstvenom časopisu Astra Astronautica. Studiju je vodio Tobias Häfner, diplomant sveučilišta Paul Sabatier (UPS) Toulouse i sadašnji inženjer sustava u tvrtki Open Cosmos Ltd. Pridružili su mu se članovi Oxford Space Systems, Diplomatskog sveučilišta za napredne studije (SOKENDAI) i AKKA Technologies.
Kada su u pitanju koncepti međuzvjezdane misije, jedan od najvećih spoticanja uvijek je bilo vrijeme putovanja. Kao što smo pokazali u prethodnom članku, trebalo bi od 1000 do 81 000 godina koristeći trenutnu tehnologiju da bi se stigla do Alpha Centauri. Iako postoji nekoliko teorijskih metoda koje bi mogle ponuditi kraće vrijeme putovanja, one ili uključuju fiziku koju tek treba dokazati ili će biti skupo skupe.
Otuda privlačnost svjetlosnog jedara, koji koristi nedavna dostignuća u minijaturizaciji kako bi stvorio manji i jeftiniji svemirski brod. Još jedna prednost, barem teoretski, je ta što bi takav svemirski brod mogao biti ubrzan do djelića brzine svjetlosti, i stoga bi mogao prevladati veliku udaljenost između našeg Sunčevog sustava i najbliže zvijezde za nekoliko desetljeća ili jednog stoljeća ,
Kao što je napomenuto, i4iS - volonterska organizacija koja je posvećena stvaranju međuzvjezdanih svemirskih putovanja stvarnost u bliskoj budućnosti - pokrenula je prvu konceptualnu studiju dizajna svjetlosnih zavjesa još u 2013. To je slijedilo 2014. godine s natječajem za dizajn svemirskog broda koji bi biti u stanju dostići Alpha Centauri u roku od 100 godina koristeći postojeće ili kratkoročne tehnologije.
Četvorica finalista predstavila su svoj dizajn na radionici održanoj u Britanskom interplanetarnom društvu u srpnju 2015. Pobijedio je koncept ekipe Tehničkog sveučilišta u Minhenu, koja je tada pokrenula Kickstarter kampanju za prikupljanje novca za njihov dizajn. Dizajn koji je poslao tim sa Sveučilišta u Kaliforniji, San Diego, kasnije je evoluirao u dizajnu projekta Breakthrough Starshothot Breakthrough Initiatives.
Glavni autor Hafner i njegovi kolege bili su dio tima CranSEDS koji se sastojao od inženjera i znanstvenika sa Sveučilišta Cranfield u Velikoj Britaniji, Instituta za znanost i tehnologiju Skolkovo (Skoltech) u Rusiji i UPS-a u Francuskoj. U ovoj posljednjoj studiji, on i neki njegovi bivši članovi tima predstavili su svoj koncept misije kao dio studije izvodljivosti.
Za potrebe ove studije, razmotrili su svaki aspekt misije arhitekture svjetlosnog jedra. To se kretalo od veličine jedra, materijala korištenog za izradu, veličine laserskog otvora, položaja lasera, težine svemirske letjelice i načina korištenja svemirskog broda da se uspori nakon što se približi svom odredištu.
Na kraju, arhitektura misije koju su smislili zahtijevala je uporabu 100 GW laserske snage za ubrzanje svemirskog broda od 2750 kg (~ 6000 lbs) do 5% brzine svjetlosti - što rezultira vremenom putovanja od otprilike jednog stoljeća do Alpha Centauri. Jedro bi se sastojalo od grafenskog jednosloja promjera 29,4 km (18,26 mi), što bi zahtijevalo laser s otvorom promjera 29,4 km.
Ovaj laser bio bi smješten u blizini Sunca (bilo u točki Lagrange Zemlja-Sunce ili u Cislunar-ovoj orbiti), a napajao bi se masivnim solarnim pločama. Kako bi usporili, svemirska letjelica bi uništila svjetlosno jedro i aktivirala magnetsko jedro koje se sastoji od metalnih žica. Ovo bi jedro oblikovalo petlje sa strukturom promjera oko 35 km i težine 1000 kg (2200 lbs).
Jednom raspoređeno magnetsko je jedro presijecalo plazmu iz međuzvjezdanog medija i solarni vjetar iz Alpha Centauri kako bi usporilo i ušlo u sustav. Ta bi arhitektura, zaključuju, postigla ravnotežu između mase i brzine, omogućila misiji da dosegne Alfa Centauri u nešto više od 100 godina i omogući joj obavljanje znanstvenih operacija po dolasku.
Kao što navode u svojoj studiji, ova vrsta arhitekture misije nudi mnoge prednosti, od kojih nije najmanje posljedica činjenica da bi veća svemirska letjelica mogla više nositi na putu instrumente i prikupiti više znanstvenih podataka nego svemirska letjelica u gramu (kao kod probojskih Starshot-ova StarChip). Kako su zaključili:
„I [lasersko i magnetsko jedro] imaju prednost u tome što ne treba prevoziti pogonsko gorivo u svemirskom brodu… Misija se zasniva na tehnologijama koje su trenutno dostupne ili su u fazi razvoja, ali će im trebati velika poboljšanja kako bi se doista mogla izgraditi potrebna svemirska infrastruktura… Sa osnovna linija misije više svemirskih letjelica, laserski se sustav koristi tijekom razumnog vremenskog razdoblja. Naučene lekcije i podaci prikupljeni iz prve svemirske letjelice mogli bi se upotrijebiti za poboljšanje sljedećih. "
Oni također priznaju izazove koje bi takva misija uključivala, a koji uključuju potrebu za kilometrima u prostoru. Takve bi se građevine morale graditi u orbiti, što bi prvo zahtijevalo razvoj objekata za proizvodnju orbitala. I naravno, laseru i drugim ključnim sustavima trebat će daljnje usavršavanje i razvoj. Ipak, koncept je, prema njihovoj studiji, izvediv i tehnički valjan.
Neki, međutim, imaju svoje sumnje. Na primjer, tu je dr. Claudius Gros, teorijski fizičar s Instituta za teorijsku fiziku Sveučilišta Goethe u Frankfurtu. Gros je dugogodišnji zagovornik korištenja tehnologije laserskog jedra radi izgradnje međuzvjezdane svemirske letjelice i proveo je teoretski rad na korištenju magnetskih jedra za usporavanje takve svemirske letjelice.
Osnivač je Projekta Genesis, prijedloga za slanje laserskih jedrilica, opremljenih genetskim tvornicama ili kriogenim mahunama, u druge sustave zvijezda, gdje će život mikroba distribuirati u "prolazno useljive egzoplanete - tj. Planete sposobne podržati život, ali vjerojatno ga neće sami potaknuti. Kako je putem maila izrazio za Space Magazine:
“Što se tiče usporavanja s magnetskim poljem, to zapravo nije moguće unutar pretpostavljenih parametara. Potrebno bi bilo magnetsko jedro težine nekoliko stotina tona da taj brod pluta brzinom od 5% brzine svjetlosti i kad se mora zaustaviti u roku od 20 godina, kao što se pretpostavlja u ovom radu. Da bi se ubrzao tako težak brod, potrebni su mnogo jači sustavi za lansiranje. "
Koncept korištenja lasera ili solarnih jedara za obavljanje međuzvjezdanih misija ima duboke korijene. Međutim, tek su posljednjih godina napori za stvaranjem takvih svemirskih letjelica zaista došli zajedno. Trenutno postoji mnogo koncepata koji nude različite arhitekture misija, a sve imaju svoj dio izazova i prednosti.
Uz više prijedloga koji su u fazi izrade - što uključuje prijedlog Haefnera i njegovog kolege, ii4S-ov Zmajski koncept i Breakthrough Starshot - bit će vrlo zanimljivo vidjeti koji će (ako postoje) aktualni koncepti svjetlosnih jedra pokušati putovati do Alpha Centauri u narednim desetljećima.
Da li će to biti onaj koji će stići u našim životnim vijekovima ili onaj koji može poslati više na putu znanstvenih podataka? Ili bi to mogla biti kombinacija dva, neka vrsta kratkoročnog / dugoročnog posla? Teško za reći. Poanta je u tome da san o uspostavljanju međuzvjezdane misije možda neće dugo ostati san.
