Ihmiskunnalla on keinot viedä koettimet kiertoradalle lähellä olevien tähtijen ympärille. Mutta onko meillä tarvittavaa kärsivällisyyttä?
Tähtienvälinen matka, joka on ollut tieteellisen kaunokirja monen vuoden ajan, voisi tulla todellisuudeksi tänään - jos vain olisi rahaa. Vain niin pienellä 100 miljoonalla dollarilla asiakas voi tosiasiallisesti ostaa uusimman kaupallisen raketin ja matkustaa aurinkokunnan ulkopuolella. Kärsivällisyys on avain tässä. Jos tällainen raketti lasketaan huomenna lähimpään määräsatamaan - potentiaalisesti asuttavaan eksoplaneettiin Proxima b, joka on äskettäin löydetty kolmen tähden järjestelmästä Alpha Centaurista 4 valovuoteen etäisyydeltä Maasta - lento kestää 80 000 vuotta.
Sen sijaan, että kuluttaisi 100 miljoonaa dollaria niin hitaaseen liikenteeseen, miljardööriyrittäjä Juri Milner kertoi viime huhtikuussa käyttävänsä saman rahan keksiäkseen uuden tavan päästä Alpha Centauri -järjestelmään ajassa, joka ei ylitä ihmisen elämän rajaa. Breakthrough Starshot -nimisen projektin tavoitteena on siirtyä pois raketeista maailmanlaajuisesti kevyen purjeen hyväksi - lasersäteiden ohjaaman ohuimman peilipinnan kiihdyttämiseksi avaruuden läpi. Tämän hankkeen alustavissa suunnitelmissa määrätään tavanomaisten rakettien käytöstä, joiden kautta jo 2040-luvun alkupuolella on tarkoitus asentaa tuhansia neljä metrin mittaisia purjeita, jotka painavat vain yhden gramman, maapallon kiertoradalle. Purjeet sisältävät senttimetriä siruja, joissa on sisäänrakennetut kamerat, anturit, suihkumoottorit ja akut. Jokainen ultrakevyt avaruusalusta ohjataan Maan kiertoradalta kohti Alpha Centauri -järjestelmää käyttämällä 100 gigawatin maalaseria 20 prosentilla valon nopeudella. Tällöin tähtienvälinen lento kesti vain 20 vuotta, ja koettimet olisivat saavuttaneet Alpha Centaurin 2060-luvulla.
Mutta nämä suuret nopeudet maksavat paljon rahaa. Jopa vaatimattomimmat arviot Starshot-projektista ylittävät selvästi Milnerin alkuperäiset 100 miljoonaa dollaria - projekti voi vaatia 10 miljardia dollaria vuosikymmenien ajan tai enemmän, lähinnä johtuen maapallolla sijaitsevan laserlaitteiston rakentamisen valtavista kustannuksista. Todennäköisesti ei ole mahdollista tehdä ilman hallituksen apua ja kansainvälistä yhteistyötä. Lisäksi kevyet purjeet, jotka selviävät 20 vuoden matkan, pyyhkäisevät Centauri-järjestelmän läpi niin salamannopeudella, että heillä on vain muutama sekunti saada makrovalokuvia ja muuta tietoa Proxima b: stä ja muista sen lähellä olevista planeetoista. Ja kun koettimet siirtyvät tähtienväliseen pimeyteen, valopurjeet yrittävät välittää arvokasta tietoa maapallolle lasersäteiden avulla,jonka teho ei ylitä tavanomaisen matkapuhelimen signaalinvoimakkuutta.
Hidas matka tähtiin
Jotkut kriitikot pitävät tätä Alpha Centaurin harhauttavaa harjoittamista huonoina sijoituksina. "Saatuaan tietää Starshot-projektista, meidän mielestämme oli tuhlaa kuluttaa sellaista rahaa lentomatkalle, joka kestää useita vuosikymmeniä ja vie muutaman sekunnin valokuviin", sanoo riippumaton tutkija Michael Hippke Saksasta. Hippke kehitti yhdessä Göttingenissä toimivan Max Planckin aurinkokunnan tutkimusinstituutin astrofysiikan Rene Hellerin kanssa vaihtoehtoisen lento-ohjelman, jonka mukaan hänen mukaansa se tuo enemmän tieteellisiä etuja ja maksaa vähemmän. Sen sijaan, että se rakentaisi monen miljardin dollarin laserjärjestelmän pienten valopurjeiden kiihdyttämiseksi melkein valonopeuteen ja lentämään ne kerran, Heller ja Hippke ehdottavat pelkästään tähtivalon käyttöä lähettämään suurempia purjeita pienemmällä nopeudella kaikille Alpha Centauri -järjestelmän kolmelle tähdelle, jolla on kyky "pysäköidä" kiertoradalle. Heidän havaintonsa julkaistaan Astrophysical Journal Letters -lehden helmikuun 1. numerossa.
Heidän ehdotustensa päätavoitteena on käyttää paitsi auringonvaloa myös järjestelmästämme lähtevien valopurjeiden kiihdyttämiseksi, myös Alpha Centauri -järjestelmän kolmen tähden valon ja painovoiman vaikutusta lennon lopussa. Heller ja Hippke laskivat, että tällainen matka voitaisiin tehdä mielenkiintoisella, pienitiheyksisellä purjeella, joka painaa noin 100 grammaa ja jonka pinta-ala on 100 tuhatta neliömetriä (mikä on noin 15 jalkapallokenttää!). Tämä purjeen suunnittelu vaikuttaa toteutettavalta ottaen huomioon materiaalitieteen nopea kehitys. Säätämällä kulmaa asteittain lähestyessä tähtiä saadakseen enemmän paineita jälkimmäisistä, tällainen purje voi kehittää riittävän nopeuden ankkuroitumiseen mihin tahansa järjestelmän kiertoradalle.
Mainosvideo:
Potentiaalisesti asumiskelpoiselle Proxima b-planeetalle pääsemiseksi sellaiset "valokuvaus" apujärjestelmät, omituisen kyllä, vaatisivat kevyt purjeen lähettämistä ensin kirkkaisiin aurinkoa muistuttaviin tähtiin Alpha Centauri A ja Alpha Centauri B, huolimatta siitä, että ne sijaitsevat kaksi triljoonaa kilometriä kauempana kaukana meistä kuin Proxima b-planeetan pienempi ja heikompi vanhempi tähti - Proxima Centauri. Tämä johtuu Alpha Centauri -tähtien A ja B korkean säteilypaineen aiheuttamasta hidastumisesta ja sen vuoksi nopeammasta lähestymisestä minkä kokoisen kevyt purjejärjestelmään. Mutta kaksoistähteiden säteilyllä on raja; Jos Hellerin ja Hippken valtava purje saavuttaa nopeuden, joka on suurempi kuin 4,6 prosenttia valon nopeudesta, se vain libisee järjestelmän ohi. He arvioivat, että lento Alpha Centauriin A ja B kestää melkein vuosisadan.mitä seuraa vielä 50 vuoden matka lopulliseen määränpäähänsä - vakaa kiertorata Proximan ympärillä.
"Matkasi kesti 7 kertaa pidempi kuin 20 vuotta kestävä Starshot-operaatio, mutta voisit viettää vuosia tai jopa vuosikymmeniä perusteelliselle tutkimukselle muutaman sekunnin sijasta", Heller sanoo. Vertaamalla molemmissa tapauksissa tutkimusajan ja matka-ajan suhdetta Heller lisää: "Starshot voisi käyttää vain sata miljoonasosaa koko operaatiosta paikan päällä tehtävään tutkimukseen, kun taas voisimme käyttää noin sadasosaa tai miljoona kertaa enemmän." Lisäksi, käyttämällä purjeen auringonvaloa, tämä vaihtoehto poistaa tarpeen rakentaa monen miljardin dollarin laseryksikkö.
Ja silti heidän ehdotettu 150 vuoden matka ei voi alkaa huomenna. Hellerin ja Hippken ehdotuksessa säädetään muun muassa Alpha Centauri -järjestelmän harvoista tähtikonfiguraatioista, joka tapahtuu vain kerran 80 vuoden välein, kun kaikki niiden kiertoradat ovat samassa tasossa ja ylittävät minkä tahansa aurinkojärjestelmästämme tulevan koettimen radan. Seuraavan kerran se tapahtuu vuonna 2035, mutta niin lyhyessä ajassa mikään purje ei voi edes lähestyä järjestelmää. Heller ja Hippke ehdottavat seuraavan "suuntauksen" odottamista vuonna 2115.
Purjeidensa lähettäminen suoraan Proxima Centaurille, Heller sanoi, vaatisi paljon pienempiä kosmisia nopeuksia heikon säteilypaineen ja kahden tähden pienemmän pysäytysvoiman takia, jolloin kokonaislentoaika täyteen vuosituhanteen.
Kärsivällisyyttä kiitos
Hippke näkee odottamisen monipolveisella tehtävällä, jonka päätepiste on kiertoradalla Alpha Centaurin ympäristössä, vaikka hän ei koskaan näe sen palaavan.”Lapsemme ja lapsenlapsemme saavat uskomattomia valokuvia näistä avaruuskoettimista. Kuvittele vain muukalaisia jokia, tulivuoria ja ehkä jopa eksoottista elämää! Vuosisadan mittaisen tehtävän valitseminen avaa mahdollisuuksia tutkia myös muita lähellä olevia kirkkaita tähtiä, Hippke sanoo. Esimerkiksi suuri tähti Sirius on vain kaksi kertaa kauempana kuin Alpha Centauri - mutta koska se loistaa noin 25 kertaa kirkkaammin kuin aurinko, sen säteilypaineen estävä vaikutus on voimakkaampi ja tämä varmistaa valopurjeiden nopeamman lähestymisen siihen. Mutta,Kyky lähettää kevyitä purjeita kiertoradalle monien lähellä olevien tähtijen ympärillä ehdottaa seuraavien sukupolvien luonnollista johtopäätöstä pitkällä tähtäimellä Starshot-operaation välittömiin tavoitteisiin.
Kaikista näistä eduista huolimatta Avard Loeb, Harvardin yliopiston tähtitieteilijä ja Breakthrough Starshot -projektin tieteellisen neuvoa-antavan komitean puheenjohtaja, ei ole vakuuttunut siitä, että tämä vaihtoehtoinen ehdotus tarjoaa todellisia etuja Starshotin suunnitelmaan käyttää gigawattitason laseria pienten purjeiden lähettämiseen tähtiin. … "Tarvitaan erittäin ohut purje päästäksesi lähes valonopeuteen tähtivalolla", Loeb sanoo, toteaa, että mitä alempi auringonvalon paine, sitä pienemmän kevyt purjeen tiheyden tulisi olla. Hippke ja Heller sanovat, että teoriassa heidän purjeet voisivat olla valmistettu erittäin kevyistä, erittäin lujista materiaaleista, kuten grafeeni, mutta Loeb epäilee, luodako grafeeniarkki muutama atomi paksuinen ja 100-alueinen alueiden väliseen koettimeen.000 neliömetriä on helpompaa kuin massiivisen laserlaitoksen rakentaminen. "Tällainen pinta on suuruusluokkaa ohuempi kuin sen valon aallonpituus, jonka sen tulisi heijastaa, ja siksi sen heijastavuus on heikko", Loeb sanoo. "Painoa ei voida vähentää useilla suuruusluokilla säilyttäen samalla purjemateriaalin jäykkyys ja heijastuskerroin." Toisin sanoen 100 000 neliömetrin grafeenipurje voi olla liian lievä todelliseen avaruusmatkaan. Lisäksi Starshot-projektin suunnitelmiin sisältyy yhden, mutta tuhansien purjeiden laukaisu. Ja vaikka jokainen tähtienvälistä tilaa onnistuneesti ylittänyt koetin saa vain muutaman sekunnin panoraamakuville, niiden lukumäärä ylittää sen, mikä voitaisiin saada useiden peräkkäisten lentojen aikana."Tällainen pinta on suuruusluokkaa ohuempi kuin sen valon aallonpituus, jonka sen tulisi heijastaa, ja siksi sen heijastavuus on heikko", Loeb sanoo. "Painoa ei voida vähentää useilla suuruusluokilla säilyttäen samalla purjemateriaalin jäykkyys ja heijastuskerroin." Toisin sanoen 100 000 neliömetrin grafeenipurje voi olla liian lievä todelliseen avaruusmatkaan. Lisäksi Starshot-projektin suunnitelmiin sisältyy yhden, mutta tuhansien purjeiden laukaisu. Ja vaikka jokainen tähtien välistä tilaa onnistuneesti ylittänyt koetin saa vain muutaman sekunnin panoraamakuville, niiden lukumäärä ylittää sen, mikä voitaisiin saada useiden peräkkäisten lentojen aikana."Tällainen pinta on suuruusluokkaa ohuempi kuin sen valon aallonpituus, jonka sen tulisi heijastaa, ja siksi sen heijastavuus on heikko", Loeb sanoo. "Painoa ei voida vähentää useilla suuruusluokilla säilyttäen samalla purjemateriaalin jäykkyys ja heijastuskerroin." Toisin sanoen 100 000 neliömetrin grafeenipurje voi olla liian lievä todelliseen avaruusmatkaan. Lisäksi Starshot-projektin suunnitelmiin sisältyy yhden, mutta tuhansien purjeiden laukaisu. Ja vaikka jokainen tähtien välistä tilaa onnistuneesti ylittänyt koetin saa vain muutaman sekunnin panoraamakuville, niiden lukumäärä ylittää sen, mikä voitaisiin saada useiden peräkkäisten lentojen aikana.ja siksi sen heijastavuus on heikko”, Loeb sanoo. "Painoa ei voida vähentää useilla suuruusluokilla säilyttäen samalla purjemateriaalin jäykkyys ja heijastuskerroin." Toisin sanoen 100 000 neliömetrin grafeenipurje voi olla liian lievä todelliseen avaruusmatkaan. Lisäksi Starshot-projektin suunnitelmiin sisältyy yhden, mutta tuhansien purjeiden laukaisu. Ja vaikka jokainen tähtien välistä tilaa onnistuneesti ylittänyt koetin saa vain muutaman sekunnin panoraamakuville, niiden lukumäärä ylittää sen, mikä voitaisiin saada useiden peräkkäisten lentojen aikana.ja siksi sen heijastavuus on heikko”, Loeb sanoo. "Painoa ei voida vähentää useilla suuruusluokilla säilyttäen samalla purjemateriaalin jäykkyys ja heijastuskerroin." Toisin sanoen 100 000 neliömetrin grafeenipurje voi olla liian lievä todelliseen avaruusmatkaan. Lisäksi Starshot-projektin suunnitelmiin sisältyy yhden, mutta tuhansien purjeiden laukaisu. Ja vaikka jokainen tähtien välistä tilaa onnistuneesti ylittänyt koetin saa vain muutaman sekunnin panoraamakuville, niiden lukumäärä ylittää sen, mikä voitaisiin saada useiden peräkkäisten lentojen aikana.000 neliömetriä voi olla liian lievää todelliselle avaruusmatkalle. Lisäksi Starshot-projektin suunnitelmiin sisältyy yhden, mutta tuhansien purjeiden laukaisu. Ja vaikka jokainen tähtien välistä tilaa onnistuneesti ylittänyt koetin saa vain muutaman sekunnin panoraamakuville, niiden lukumäärä ylittää sen, mikä voitaisiin saada useiden peräkkäisten lentojen aikana.000 neliömetriä voi olla liian lievää todelliselle avaruusmatkalle. Lisäksi Starshot-projektin suunnitelmiin sisältyy yhden, mutta tuhansien purjeiden laukaisu. Ja vaikka jokainen tähtien välistä tilaa onnistuneesti ylittänyt koetin saa vain muutaman sekunnin panoraamakuville, niiden lukumäärä ylittää sen, mikä voitaisiin saada useiden peräkkäisten lentojen aikana.
Suurin haaste Loebin mukaan on, säilyvätkö kunnianhimoiset monen sukupolven projektisuunnitelmat väistämättömistä kohtaamisista ihmisen elämän haurauden kanssa. "Jos unohdat matkan pituuden, voit aina käyttää tavanomaisia raketteja ja päästä Alpha Centauri -järjestelmään pienillä häviöillä 80 000 vuodessa", hän sanoo.”Mutta Starshot-projektin parissa työskentelevät ihmiset ovat kunnianhimoisempia. Haluamme päästä sinne elämämme aikana."
Lee Billings