U travnju 2016. ruski milijarder Jurij Milner najavio je stvaranje Breakthrough Starshot-a. Kao dio njegove neprofitne znanstvene organizacije (poznate kao probojne inicijative), svrha Starshot-a bila je osmisliti nano letjelicu svjetlosnog dna koja bi bila u stanju da dosegne najbliži zvjezdani sustav - Alpha Centauri (aka. Rigel Kentaurus).
Od svog osnutka, znanstvenici i inženjeri koji stoje iza koncepta Starshot nastojali su odgovoriti na izazove s kojima bi se takva misija suočila. Slično tome, u znanstvenoj je zajednici bilo mnogo onih koji su također iznijeli prijedloge kako takav koncept može funkcionirati. Najnovije dolazi iz Instituta Max Planck za istraživanje solarnog sustava, gdje su dva istraživača smislila novi način usporavanja plovila nakon što dosegne svoje odredište.
Da bismo zaključili, koncept Starshot uključuje malu nano letjelicu veličine 18 grama koja se vuče svjetlosnim jedrom. Korištenjem zemaljskog laserskog niza, ovo bi svjetlosno jedro ubrzalo se do brzine od oko 60 000 km / s (37,282 mps) - ili 20% brzine svjetlosti. S ovom brzinom, nanocraft bi mogao dostići najbliži naš zvjezdani sustav - Alpha Centauri, smješten 4,77 svjetlosnih godina - za samo 20 godina.
To, naravno, predstavlja niz tehničkih izazova - koji uključuju mogućnost sudara s međuzvezdnom prašinom, pravilan oblik svjetlosnog vela i čiste energetske potrebe za napajanjem laserskog polja. No jednako je važna i ideja o tome kako bi se takav brod usporio kad stigne na svoje odredište. Ako na drugom kraju nema lasera koji bi primijenili lomljivu energiju, kako bi se zanavljanje usporilo dovoljno da započne proučavanje sustava?
Upravo su se to pitanje koje su René Heller i Michael Hippke odlučili pozabaviti u svojoj studiji, "Usporavanje brzobrzinskog međuzvjezdanog fotona koji uplovljava u vezane orbite u Alpha Centauri". Heller je astrofizičar koji trenutno pomaže ESA-i u pripremama za nadolazeću PLAnetarni tranzit i oscilacije zvijezda (PLATO) - lovac na egzoplanete koji je raspoređen u sklopu svog programa Cosmic Vision.
Uz pomoć IT stručnjaka Michaela Hippkea, dvojica su razmislili o onome što bi bilo potrebno za međuzvjezdanu misiju da dosegnu Alpha Centauri, te osigurali dobre znanstvene prinove po dolasku. Ovo bi zahtijevalo da se manevri kočenja provode jednom kad stigne kako svemirska letjelica ne bi prevrnula sustav u tren oka. Kako navode u svojoj studiji:
„Iako bi takva međuzvjezdana sonda mogla doseći Proximu 20 godina nakon lansiranja, bez pogonskog sredstva da je uspori, sustav bi zaobišao satima. Ovdje ćemo pokazati kako se zvjezdani fotonski pritisci trostruke zvijezde Alpha Cen A, B i C (Proxima) mogu upotrijebiti zajedno s gravitacijom, kako bi se usporio dolazak sunčevih jedra sa Zemlje. "
Za potrebe svojih proračuna, Heller i Hippke procijenili su da će brod težiti manje od 100 grama i biti će postavljen na jedro površine 100 000 m² (1,076,391 četvornih stopa). Kad su sve bile gotove, Hippke ih je prilagodio u niz računalnih simulacija. Na temelju svojih rezultata, predložili su potpuno novi koncept misije koji u potpunosti ne uklanja potrebu za laserom.
U biti, njihov revidirani koncept zahtijevao je letjelicu autonomnog aktivnog jedra (AAS), koja bi osigurala vlastiti pogon i zaustavljanje. Ova letjelica razvila bi svoje jedro dok je bila u Sunčevom sustavu i koristila Sunčev sunčev vjetar kako bi ga ubrzala do velikih brzina. Jednom kada bi stigao do sustava Alpha Centauri, preusmjerio bi svoje jedro tako da bi dolazno zračenje iz Alpha Centauri A i B imalo za posljedicu njegovo usporavanje.
Dodatni bonus ovog predloženog manevra je da je letjelica, jednom kad je usporio do točke da bi mogao učinkovito istražiti sustav Alpha Centauri, mogla upotrijebiti gravitacijsku pomoć ovih zvijezda da se preusmjeri prema Proxima Centauri. Kad je tamo stigao, mogao bi provesti prvo pomno istraživanje Proxime b - najbližeg egzoplaneta Zemlji - i utvrditi kakav su njegovi atmosferski i površinski uvjeti.
Otkako je postojanje ovog planeta prvi najavio Europski opservatorij na jugu, u kolovozu 2016., mnogo se nagađalo o tome može li se ovaj nastaniti ili ne. Imati misiju koja bi ga mogla ispitati i provjeriti postoje li markeri lutaka - održiva atmosfera, magnetosfera i tekuća voda na površini - sigurno bi riješili tu raspravu.
Kao što je Heller objasnio u priopćenju s Instituta Max Planck, ovaj koncept predstavlja prilično nekoliko prednosti, ali dolazi s njegovim udjelom u trgovini - od čega je najmanje potrebno vrijeme da dođete do Alpha Centauri. „Naš novi koncept misije mogao bi dati velik znanstveni povratak, ali dobili bi ga samo unuci naših unuka,“ rekao je. "Starshot, s druge strane, djeluje desetljećima unaprijed i mogao bi se realizirati u jednoj generaciji. Dakle, možda smo identificirali dugoročan, koncept praćenja za Starshot. "
Trenutno Heller i Hippke razgovaraju o svom konceptu s Breakthrough Starshotom kako bi vidjeli može li biti održiva. Jedan pojedinac koji je nadgledao njihov rad je profesor Avi Loeb, Frank B. Baird mlađi profesor znanosti na Sveučilištu Harvard i predsjednik Savjetodavnog odbora Zaklade Breakthrough. Kako je putem Magazina rekao za Space Magazine, koncept koji su iznijeli Heller i Hippke vrijedan je razmatranja, ali ima svoja ograničenja:
"Ako je moguće usporiti svemirsku letjelicu zračenjem zvijezde (i gravitacijskom pomoći), tada je također moguće prvo pokrenuti istim snagama ... Ako je tako, zašto je nedavno najavljeni projekt Breakthrough Starshot pomoću lasera i a ne Sunčevo svjetlo za pokretanje naše svemirske letjelice? Odgovor je da naš predviđeni laserski niz može gurnuti jedra s energetskim tokom koji je milijun puta veći od lokalnog solarnog toka.
“Pri uporabi zvjezdanog svjetla za postizanje relativističkih brzina potrebno je koristiti izuzetno tanko jedro. U novom radu Heller i Hippke razmatraju primjer miligrama umjesto jedra u gramu. Za jedro površine deset četvornih metara (kako je predviđeno u našoj studiji Starshot koncepta), debljina njihova jedra mora biti samo nekoliko atoma. Takva je površina redoslijed tanja od valne duljine svjetlosti koju želi reflektirati, pa bi njegova reflektivnost bila mala. Ne čini se izvedivim umanjiti težinu za toliko reda veličine, a ipak održati čvrstinu i reflektivnost materijala za jedro.
„Glavno ograničenje u definiranju Starshot koncepta bilo je posjetiti Alpha Centauri u našem životnom vijeku. Produljenje vremena putovanja izvan životnog vijeka čovjeka, kako je to zagovarano u ovom radu, učinilo bi ga manje privlačnim za uključene ljude. Također, treba imati na umu da jedro mora biti praćeno elektronikom koja će mu znatno pridonijeti. "
Ukratko, ako vrijeme nije faktor, možemo pretpostaviti da naši prvi pokušaji dolaska do drugog Sunčevog sustava mogu doista uključivati AAS koji pokreće i usporava solarni vjetar. Ali ako želimo čekati stoljećima da se takva misija završi, možda ćemo razmotriti i slanje raketa s konvencionalnim motorima (možda čak i posadama) u Alpha Centauri.
Ali ako namjeravamo tamo stići u vlastitom životnom vijeku, tada je put krenuti jedrilicom koju pokreće laser ili nešto slično. Čovječanstvo je provelo više od pola stoljeća istražujući što je u našem dvorištu, a neki od nas su nestrpljivi da vide što je sljedeće!
