Saksalaiset tähtitieteilijät puhuivat mahdollisuudesta lentää meille lähimpään tähteen Alpha Centauriin vain 140 vuodessa ja palata takaisin suunnilleen samaan aikaan käyttämällä jättimäistä kevyttä purjetta, jonka alue on kaksi Cheopsin pyramidia, Astrophysical Journal -lehdessä julkaistun artikkelin mukaan.
”Tämä purje voidaan valmistaa grafeenista - erittäin ohuesta, kevyestä ja silti erittäin vahvasta hiilikalvosta. Se on vielä tehtävä ja peitettävä heijastavalla materiaalilla, mutta monet ihmiskunnan historian suurimmista saavutuksista ovat olleet mahdollisia voittamalla ylitsepääsemättömät esteet. Lähitulevaisuudessa voimme siirtyä aikakauteen, jolloin ihmiskunta jättää tähtijärjestelmänsä ja alkaa tutkia eksoplaneettoja tällaisten koettimien avulla”, sanoi Rene Heller Aurinkokunnan tutkimuslaitoksesta Göttingenissä, Saksassa.
Tähtien viitta vs. tähtihihna
Huhtikuussa 2016 tunnettu brittiläinen kosmologi Stephen Hawking ja venäläinen miljardööri Yuri Milner puhuivat seuraavasta "avaruus" -aloitteestaan Breakthrough Initiatives -sarjassa - Breakthrough Starshot. Osana sitä oligarkki myönsi 100 miljoonaa dollaria avaruusaluksen luomiseen Philip Lubinin johtamien kalifornialaisten fyysikkojen viime vuonna esittämän idean perusteella.
Sen tarkoitus ei ole lähettää klassisia avaruusaluksia kaukaisille planeetoille, vaan erittäin kevyitä ja tasaisia, heijastavasta materiaalista tehtyjä rakenteita, jotka kiihdytetään lähes valonopeuksiin voimakkaalla kiertoradalla.
Tällainen tähtienvälinen "purjelaiva" pystyy amerikkalaisten fyysikkojen laskelmien mukaan saavuttamaan Alfa Centaurin 20 vuodessa ja lentämään Marsin ja Maan välillä vain kolmessa päivässä ilman hyötykuormaa ja kuukaudessa 10 tonnin kuormalla. Suurin ongelma molemmissa tapauksissa on koettimen hidastuminen - vaikka sen keksineellä tiimillä ei ole ideoita siitä, miten laser "purjevene" pysäyttää turvalliseksi.
Tästä syystä Breakthrough Starshot -projektin osallistujat suunnittelevat suorittavansa tämän tehtävän samalla tavalla kuin New Horizons -koetin Pluton kanssa: lasereiden laukaisema mikroskooppisten tähtien "purjeveneiden" laivasto lentää yksinkertaisesti Alpha Centaurin ohi ja yrittää lähettää valokuvansa maahan.
Mainosvideo:
Saksalainen vaihtoehto
Kaksi tunnettua saksalaista tähtitieteilijää, Heller ja Michael Hippke, tarjoavat vaihtoehtoisen matkavaihtoehdon Alpha Centaurille, joka kestää kauemmin, mutta lähettää 10 kertaa enemmän lastia, saapuu tämän kolmitähtijärjestelmän kiertoradalle ja haluttaessa palaa takaisin maahan.
Tämän tehtävän avain on jättimäinen aurinkopurje, jonka pinta-ala on noin 100 tuhatta neliömetriä ja joka on valmistettu ultrakevyestä materiaalista - grafeenista, nanoputkikuiduista tai muista "litteistä" aineista. Hippken ja Hellerin laskelmien mukaan samanlainen rakenne, joka vastaa pinta-alaltaan kahta Cheops-pyramidia tai kymmenkunta jalkapallostadionia, voi kiihdyttää 10 grammaa painavaa mikrokoettinta noin 20%: iin valon nopeudesta.
Tällainen purje voisi saavuttaa Alpha Centaurin noin 90 vuodessa ja lähestyä järjestelmän suurinta tähteä Alpha Centauri A: ta noin 4,4 miljoonan kilometrin etäisyydellä. Tässä vaiheessa, kuten tutkijat selittävät, koettimen on vähennettävä liikkumisnopeutensa 4,6 prosenttiin valon nopeudesta, muuten se lentää tähden ohitse eikä voi käyttää vetovoimaa ja valoa hidastamaan liikkumistaan ja kääntymään kohti järjestelmän kahta muuta asukasta.
Kuinka toteuttaa tällainen esto? Tätä varten sinun on vain käännettävä aurinkopurje siten, että valoa ei paineta siihen auringosta, vaan Alpha Centaurista. Kun työ on valmis, tutkijat aikovat sijoittaa purjeen ja käyttää Alpha Centauri B: n valoa matkustamaan Proxima b: lle, Proxima Centaurin lähellä olevalle planeetalle. Tämä prosessi kestää tutkijoiden laskelmien mukaan vielä noin 46 vuotta, ja 140 vuotta maapallon laukaisun jälkeen koetin siirtyy planeetan kiertoradalle.
Avaruuden pääkysymys
Miksi kaikki tämä on välttämätöntä, kun otetaan huomioon tällaisten "purjelaivojen" erityisen pitkät matka-ajat? Kuten Hippke toteaa, tällaiset lähetysjaksot eivät todellakaan ole jotain erityisen pitkiä ja epätyypillisiä maalliselle astronautikolle - esimerkiksi Voyager-koettimet viettivät vain puolet tämän alfa Centauriin suuntautuneen retken ajasta avaruudessa.
Toisin kuin Breakthrough Starshot, nämä 10 gramman koettimet sisältävät paljon enemmän tieteellisiä instrumentteja ja niillä on paljon suuremmat onnistumismahdollisuudet kuin parvella laserilla laukaistavia nanosondeja, hän sanoi. Siksi saksalaiset tutkijat ehdottavat, että heidän hankkeitaan pidetään varalla tai "täydennyksenä" Hawkingin ja Milnerin tehtävään, jos se epäonnistuu tai päinvastoin antaa erittäin mielenkiintoisia tuloksia.
Hippke ja Heller neuvottelevat tänään Puerto Ricon yliopiston Arecibossa mukaan Breakthrough Starshotin edustajien kanssa projektin mahdollisesta integroinnista Milner-säätiön pitkän aikavälin suunnitelmiin. Vaihtoehtoisesti he ehdottavat nopeuttavan Breakthrough Starshot -antureita aurinkoa käyttämällä, laukaisemalla ne avaruuteen lyhyelle etäisyydelle tähdestä sen sijaan, että käyttäisivät kalliita ja mahdollisesti vaarallisia vaiheistetulle koettimille.