Az az álom, hogy egy másik csillagrendszerbe utazzunk, és talán még ott találunk lakott világokat, az az emberiség sok generáció óta foglalkoztatja. A tudósok azonban csak az űrkutatás korszakában tudták megvizsgálni a csillagköziközi utazás különféle módszereit. Noha az elmúlt évek során számos elméleti terveket javasoltak, az utóbbi időben sok figyelmet fordítottak a lézeres meghajtású csillagközi szondákra.
Az első koncepcionális tervezési tanulmány, a Project Dragonfly néven 2013-ban a Csillagközi Tanulmányok Kezdeményezése (i4iS) házigazdája volt. A koncepció lézerek használatát sürgette a könnyű vitorlák és az űrhajók fénysebességének 5% -ra történő gyorsításához, így elérve az Alfa-t. Kentauri körülbelül egy évszázad alatt. Egy nemrégiben írt cikkben a tervpályázaton részt vevő egyik csapat értékelte a vitorlára és a mágneses vitorlara vonatkozó javaslatának megvalósíthatóságát.
A „Project Dragonfly: Sail to the stars” című projektet nemrégiben tették közzé a tudományos folyóiratban Astra Astronautica. A tanulmányt Tobias Häfner vezette, a Paul Sabatier (UPS) Toulouse egyetemi diplomáját és az Open Cosmos Ltd. jelenlegi rendszermérnökét. Az Oxford Space Systems, a Haladó Tudományok Egyetemi Egyeteme (SOKENDAI) tagjai csatlakoztak hozzájuk. AKKA Technologies.
A csillagközi küldetési koncepciókkal kapcsolatban az egyik legnagyobb botlás mindig az érintett utazási idő volt. Amint azt egy előző cikkben megmutattuk, 1000-től 81 000 évig tarthat a jelenlegi technológiát használva, hogy eljuthassunk az Alpha Centauri-ba. Noha léteznek olyan elméleti módszerek, amelyek rövidebb utazási időt kínálhatnak, ezek vagy a fizikát érintik, amelyet még be kell bizonyítani, vagy megfizethetetlenül drága.
Ebből következően egy könnyű vitorlás vonzódik ki, amely kihasználja a miniatürizálás legújabb fejleményeit egy kisebb és olcsóbb űrhajó létrehozásához. Egy másik előnye, legalább elméletileg, hogy egy ilyen űrhajó a fénysebesség egy részéig felgyorsítható, és így néhány évtizedben vagy egyetlen században képes lefedni a Naprendszerünk és a legközelebbi csillag közötti óriási távolságot. .
Mint megjegyeztük, az i4iS - egy önkéntes szervezet, amelynek elkötelezettje a csillagközi térbeli utazások közeljövőben való megvalósításának - 2013-ban elindította az első világoszlopok koncepcionális tervezési tanulmányát. Ezt 2014-ben követte egy űrhajó tervezésére irányuló verseny. képesnek kell lennie az Alpha Centauri elérésére 100 éven belül a meglévő vagy közeli technológiák felhasználásával.
A négy döntős a 2015 júliusában a British Interplanetary Societynél megrendezett műhelyen mutatta be tervét. A müncheni műszaki egyetem csapata által benyújtott koncepció nyert, aki Kickstarter kampányt indított, hogy pénzt szerezzen a tervezésért. A San Diego-i kaliforniai egyetem csapata által benyújtott terv később átalakult a Breakthrough Initiatives Breakthrough Starshot programjának.
A vezető szerző Hafner és kollégái a CranSEDS csapat részét képezték, amely mérnökökből és tudósokból állt az Egyesült Királyság Cranfield Egyetemen, az oroszországi Skolkovo Tudományos és Technológiai Intézetben (Skoltech) és a franciaországi UPS-ben. Ebben a legújabb tanulmányban ő és néhány korábbi csapattagja egy megvalósíthatósági tanulmány részeként mutatta be küldetési koncepcióját.
E tanulmány kedvéért a fényvitorla küldetés-architektúrájának minden szempontját megvizsgálták. Ez a vitorla méretétől, az annak felépítéséhez használt anyagokatól, a lézernyílás méretétől, a lézer elhelyezkedésétől, az űrhajó súlyától és az űrhajó által a rendeltetési helyhez közeledve alkalmazott lassulási módszernek felel meg.
Végül, az általuk kidolgozott küldetés-felépítés 100 GW-os lézerteljesítmény felhasználására szólított fel egy 2750 kg (~ 6000 font) űrhajó felgyorsítására a fénysebesség 5% -ára - ennek eredményeként körülbelül egy évszázados utazási idő jött létre a Alpha Centauri. A vitorla egy grafén egyrétegű rétegből áll, amelynek átmérője 29,4 km (18,26 mi), tehát egy 29,4 km (18,26 mi) átmérőjű lézer szükséges.
Ezt a lézert a Nap közelében helyezzék el (akár a Föld-Nap L1 Lagrange pontba, akár a Cislunar pályára), és hatalmas napelemek táplálják. A lassulás érdekében az űrhajó eldobja a könnyű vitorlát, és fémhuzalokból álló mágneses vitorlát bocsát ki. Ez a vitorla körülbelül 35 km (22 mérföld) átmérőjű, 1000 kg (2200 font) súlyú hurkos szerkezetet képezne.
A telepítés után a mágneses vitorla megakadályozná a plazmát a csillagközi közegből és az Alpha Centauri széléből származó szélből, hogy lassítson és belépjen a rendszerbe. Ez az építészet - egyeztetésük szerint - egyensúlyt fog elérni a tömeg és a sebesség között, lehetővé teszi a misszió számára, hogy alig több mint 100 év alatt elérje az Alpha Centauri-t, és érkezéskor lehetővé tegye a tudományos műveleteket.
Mint rámutattak tanulmányukban, az ilyen típusú misszió-architektúra számos előnyt kínál, nem utolsósorban az a tény, hogy egy nagyobb űrhajó több eszközhordozót képes szállítani és több tudományos adatot gyűjthetne, mint egy gramméretű űrhajó. (mint a Breakthrough Starshotéval StarChip). Amint arra következtettek:
„Mind a [lézer-, mind a mágneses vitorlák] előnye, hogy nem kell hajtóanyagot szállítani az űrhajóban. A misszió jelenleg rendelkezésre álló vagy fejlesztés alatt álló technológiákon alapszik, de jelentős fejlesztésekre lenne szükség a szükséges űrinfrastruktúra kiépítéséhez… egy több űrhajó küldetésének kiindulási alapjaként, a lézerrendszert ésszerű időn keresztül használják. Az első űrhajóból megtanult tapasztalatok és összegyűjtött adatok felhasználhatók a következők továbbfejlesztésére. ”
Elismerik azokat a kihívásokat is, amelyeket egy ilyen küldetés vet fel, ideértve a kilométer méretű struktúrák szükségességét az űrben. Az ilyen építményeket pályára kell építeni, amihez először a pályagyártási létesítmények fejlesztését kellene kidolgozni. És természetesen a lézert és más kritikus rendszereket tovább kell finomítani és fejleszteni. Mindazonáltal tanulmányuk szerint a koncepció megvalósítható és technikailag megalapozott.
Néhányuknak azonban kétségei vannak. Például Dr. Claudius Gros, a frankfurti Goethe Egyetem Elméleti Fizikai Intézetének elméleti fizikusa van. A Gros régóta támogatja a lézervitorla-technológia használatát csillagközi űrhajó építése céljából, és elméleti munkát végzett a mágneses vitorlák használatáról az ilyen űrhajó lelassítására.
Emellett alapítója a Project Genesis-nek, a géngyárakkal vagy kriogén hüvelyekkel felszerelt lézervitorlával hajtott űrhajóknak más csillagrendszerekbe történő elküldésére, ahol a mikrobiális életet eloszthatják „átmenetileg elhasználható exoplanetekre - azaz az életet támogató bolygókra. önmagában nem valószínű, hogy ezt meghozza. Amint e-mailben kifejezte a Space Magazine számára:
“A mágneses mezővel történő lassítás tekintetében ez a feltételezett paramétereknél valójában nem lehetséges. Több száz tonnás mágneses vitorla szükséges ahhoz, hogy a munkát elvégezzék, amikor a kézműves a fénysebesség 5% -án halad, és amikor 20 éven belül meg kell állnia, amint azt a jelen cikk feltételezi. Az ilyen nehéz járművek felgyorsításához sokkal erősebb indítórendszerekre lenne szükség. ”
A lézerek vagy napelemes vitorlák csillagköziközi missziók végrehajtására vonatkozó koncepciójának mély gyökerei vannak. Az ilyen űrhajók létrehozására tett erőfeszítések azonban csak az utóbbi években jöttek létre. Jelenleg számos olyan koncepció kínál különféle küldetési architektúrákat, amelyek mindegyikének megvan a maga kihívása és előnye.
A fejlesztés alatt álló több javaslat - amely magában foglalja Haefner és kollégája javaslatát is - az ii4S Dragonfly koncepcióját és Áttörés a Starshot-ban - nagyon érdekes lesz megnézni, hogy a jelenlegi fényvitorla-koncepciók melyik (ha van ilyen) megpróbálják az Alpha Centauri-ba vezető utat eljuttatni az elkövetkező évtizedekben.
Vajon az lesz, amely életünk során megérkezik, vagy olyan, amely képes többet visszaküldeni a tudományos adatok útján? Vagy lehet a kettő kombinációja, egyfajta rövid távú / hosszú távú üzlet? Nehéz elmondani. A lényeg az, hogy egy csillagközi küldetés megvalósításának álma sokáig nem marad álom.
