Broj potvrđenih izvan-solarnih planeta posljednjih se godina povećavao skokovima i granicama. Sa svakim novim otkrićem, prirodno se postavlja pitanje kada bismo mogli direktno istražiti ove planete. Do sada je bilo nekoliko prijedloga, u rasponu od nano letjelica pokrećenih laserskim jedrom koja bi putovala do Alpha Centauri u samo 20 godina (Breakthrough Starshot) do sporijeg mikrokrata opremljenog genskim laboratorijama (The Genesis Project).
Ali kada je u pitanju kočenje ovih letjelica kako bi mogli usporiti i proučavati daleke zvijezde i orbite planeta, stvari postaju malo složenije. Prema nedavnoj studiji samog čovjeka koji je zamislio o projektu Genesis - profesora Claudiusa Grosa s Instituta za teorijsku fiziku Sveučilišta Goethe u Frankfurtu - posebna jedra koja se oslanjaju na supravodiče za generiranje magnetskih polja mogla bi se koristiti upravo u tu svrhu.
Starshot i Genesis slični su po tome što oba koncepta nastoje utjecati na nedavni napredak u minijaturizaciji. Danas su inženjeri u stanju stvoriti senzore, potisnike i fotoaparate koji mogu izvoditi račune i druge funkcije, ali samo su djelić veličine starijih instrumenata. A što se tiče pogona, postoji mnogo opcija, od uobičajenih raketa i ionskih pogona, do laserskih jedra pogonjenih laserskim pogonom.
Usporavanje međuzvjezdane misije, međutim, ostao je značajniji izazov, jer takav brod ne može biti opremljen kočionim potisnicima i gorivom bez povećanja težine. Da bi se pozabavio tim, profesor Gros predlaže korištenje magnetskih jedara, što bi imalo brojne prednosti u odnosu na druge dostupne metode. Kao što je prof. Gros objasnio Space Magazinu putem e-maila:
„Klasično, opremili biste svemirski brod raketnim motorima. Normalni raketni motori, kao što ih koristimo za lansiranje satelita, mogu promijeniti brzinu samo za 5-15 km / s. Pa čak i to samo kada se koristi nekoliko stupnjeva. To nije dovoljno za usporavanje letjelice brzinom od 1000 km / s (0,3% c) ili 100000 km / s (c / 3). Fuzijski ili antimaterijski pogoni malo bi pomogli, ali ne i bitno. "
Jedro koje predviđa sastojalo bi se od masivne supravodljive petlje koja ima promjer oko 50 kilometara, koja bi stvorila magnetsko polje nakon pokretanja struje bez gubitaka. Nakon aktiviranja, ionizirani vodik u međuzviježđom mediju odrazit će se s magnetskog polja jedra. To bi imalo za posljedicu prijenos impulsa svemirskog broda u međuzvjezdani plin, postepeno ga usporavajući.
Prema Grosovim proračunima, to bi uspjelo za jedra koja sporo kreću unatoč izuzetno niskoj gustoći međuzvjezdanih prostora, koja iznosi od 0,005 do 0,1 čestica po kubnom centimetru. "Magnetsko jedro s vremenom trguje potrošnjom energije. Ako isključite motor automobila i pustite ga da radi u praznom hodu, usporit će se zbog trenja (zrak, gume). Magnetsko jedro čini isto, gdje trenje dolazi iz međuzvjezdanog plina. "
Jedna od prednosti ove metode je činjenica da se može graditi pomoću postojeće tehnologije. Ključna tehnologija magnetskog jedra je Biot Savart-ova petlja koja bi, uspoređena s istom vrstom superprevodnih zavojnica korištenih u visokoenergetskoj fizici, stvorila moćno magnetsko polje. Korištenjem takvog jedra, čak i teži svemirski brodovi - oni težine do 1.500 kilograma (1,5 metričkih tona; 3.307 funti) - mogli bi se usporiti iz međuzvezdnog putovanja.
Velika mana je vrijeme koje bi takva misija trajala. Na temelju Grosovih izračuna, za brzi tranzit do Proxime Centauri koji se oslanjao na kočenje magnetskim zamahom bit će potreban brod težak oko 1 milijun kg (1000 metričkih tona; 1102 tone). Međutim, međuzvjezdana misija koja uključuje brod od 1,5 metričke tone uspjela bi dostići TRAPPIST-1 za otprilike 12.000 godina. Kao što Gros zaključuje:
"Treba dugo vremena (zbog vrlo male gustoće međuzvjezdanih medija). To je loše ako želite vidjeti povratak (znanstvene podatke, uzbudljive slike) u svom životu. Magnetska jedra djeluju, ali samo kad rado preduzmete (vrlo) dugu perspektivu. "
Drugim riječima, takav sustav ne bi radio za nano letjelicu poput one koju je zamislio Breakthrough Starshot. Kao što je objasnio Starshotin dr. Abraham Loeb, glavni cilj projekta je ostvariti san o međuzvezdnom putovanju unutar generacije odlaska broda. Pored toga što je Frank B. Baird mlađi profesor znanosti na sveučilištu Harvard, dr. Loeb je i predsjedatelj Savjetodavnog odbora za proboj prema Starshot-u.
Kako je putem maila objasnio za Space Magazine:
„[Gros] zaključuje da je probijanje međuzvezdanog plina izvedivo samo pri malim brzinama (manje od dijela postotka brzine svjetlosti), a čak i tada je potrebno jedro široko nekoliko desetina kilometara, težine tona. Problem je što će s tako malom brzinom putovanje do najbližih zvijezda potrajati više od tisuću godina.
„Inicijativa Breakthrough Starshot ima za cilj lansirati svemirski brod petinom brzine svjetlosti, tako da će unutar ljudskog života stići do najbližih zvijezda. Teško je uzbuditi ljude zbog putovanja čiji završetak neće biti svjedoci. Ali postoji upozorenje. Ako bi se dugovječnost ljudi genetičkim inženjeringom mogla produžiti na tisućljeća, onda bi dizajni tipa koje Gros sigurno smatra privlačnijim. "
No, za misije poput The Genesis Project, koje je Gros prvotno predložio 2016. godine, vrijeme nije faktor. Takva sonda, koja bi prevozila jednocelične organizme - bilo kodirano u tvornici gena ili pohranjeno kao kriogenski smrznute spore - mogla bi potrajati tisućama godina da dođe do susjednog zvjezdanog sustava. Kad bi tamo stigli, započet će sjetiti planete koji su s jednostaničnim organizmima identificirani kao "prijelazno pogodni za život".
Za takvu misiju vrijeme putovanja nije najvažniji faktor. Ono što je važno je sposobnost usporavanja i uspostavljanja orbite oko planete. Na taj način bi svemirska letjelica mogla zasijati te obližnje svjetove zemaljskim organizmima, što bi moglo imati za posljedicu da je polako oblikuju ispred ljudi koji su istraživali ili doseljenike.
S obzirom koliko bi ljudi trebalo da dosegnu čak i najbliže van-solarne planete, misija koja traje nekoliko stotina ili nekoliko tisuća godina nije velika stvar. Na kraju, koja ćemo metoda odabrati za obavljanje međuzvjezdane misije svodi se na to koliko vremena smo spremni uložiti. Radi istraživanja, ekspeditivnost je ključni faktor, što znači laganu letjelicu i nevjerojatno velike brzine.
Ali kad su u pitanju dugoročni ciljevi - poput uzimanja drugih svjetova životom, pa čak i oblikovanja iseljenika za ljudsko naseljavanje - najbolji je spor i stabilan pristup. Jedno je sigurno: kada se ove vrste misija kreću od faze koncepta do realizacije, sigurno će biti uzbudljivo svjedočenje!
