Yuri Milner orosz milliárdos 2016 áprilisában bejelentette a Breakthrough Starshot létrehozását. A nonprofit tudományos szervezet (a Breakthrough Initiatives néven ismert) részeként a Starshot célja egy könnyű vitorlás nanoképek kidolgozása volt, amelyek életünk során képesek lennének elérni a legközelebbi csillagrendszert - Alpha Centauri (más néven Rigel Kentaurus).
A Starshot koncepció mögött meghúzódó tudósok és mérnökök a kezdetektől kezdve megpróbálták kezelni azokat a kihívásokat, amelyekkel egy ilyen küldetés szembesülne. Hasonlóképpen, sokan voltak a tudományos közösségben is, akik javaslatot tettek arra vonatkozóan, hogy egy ilyen koncepció hogyan működhetne. A legfrissebb a Max Planck Naprendszer Kutató Intézetéből származik, ahol két kutató új módszert dolgozott ki a kézműves lelassítására, amint eléri rendeltetési helyét.
Összefoglalva, a Starshot koncepció magában foglal egy kis, gramm méretű nanokötőt, amelyet egy vitorlával vontatunk. Földi lézercsoport alkalmazásával ezt a fényvitorlát kb. 60 000 km / s (37,282 mps) sebességre - vagy a fénysebesség 20% -ára - kell gyorsítani. Ezzel a sebességgel a nanokötő mindössze 20 év alatt képes elérni a sajáthoz legközelebbi csillagrendszert - az Alpha Centauri-t, amely 4,37 fényévnyire van.
Ez természetesen számos technikai kihívást jelent - ide tartozik a csillagközi porral való ütközés lehetősége, a fényszóró megfelelő alakja és a lézercsoport táplálásának puszta energiaigénye. Ugyanakkor ugyanolyan fontos az ötlet, hogy egy ilyen kézműves miként lassul le, ha eléri rendeltetési helyét. Ha a másik végén nem lézer lézert alkalmazna törési energiát, hogyan tudná a kézműves lelassulni ahhoz, hogy megkezdje a rendszer tanulmányozását?
Éppen ezt a kérdést választotta René Heller és Michael Hippke tanulmányában: „A nagy sebességű csillagközi foton lefutása kötött pályákra az Alpha Centauri környékén”. Heller egy asztrofizikus, aki jelenleg segíti az ESA-t a közelgő PLAnetáris transzferek és csillagok oszcillációi (PLATO) missziójának előkészítésében - exoplanet vadász, a kozmikus látás programjuk keretében.
Michael Hippke informatikai szakember segítségével a két személy megfontolta, hogy mi lenne szükséges az Alfa Centauri eléréséhez és az érkezéskor jó tudományos eredményeket nyújtani az Alfa Centauri eléréséhez. Ehhez szükség lenne a fékezési manőverek megérkezésére, amikor az megérkezett, hogy az űrhajó egy szempillantás alatt ne lépje túl a rendszert. Mint állítják tanulmányukban:
„Bár egy ilyen csillagközi szonda 20 évvel az indulás után eljuthat a Proximába, ha a hajtóanyag nem lassítja le, akkor óránként átmegy a rendszeren. Itt bemutatjuk, hogyan lehet az Alpha Cen A, B és C (Proxima) csillagok hármas csillag fotonnyomásait a gravitációs segédeszközökkel együtt felhasználni a Földről érkező napelemes vitorlák lassítására. "
Számításuk kedvéért Heller és Hippke úgy becsülte, hogy a vízi járművek súlya kevesebb mint 100 gramm (3,5 uncia), és egy 100 000 m² (1 076 391 négyzetláb) méretű vitorlára szerelik fel. Miután ezek elkészültek, Hippke számítógépes szimulációk sorozatává változtatta őket. Eredményeik alapján egy teljesen új küldetési koncepciót javasoltak, amely teljes mértékben megszünteti a lézerek szükségességét.
Lényegében felülvizsgált koncepciójuk autonóm aktív vitorlás (AAS) járművet igényelt, amely biztosítja a saját meghajtását és megállító képességét. Ez a hajó a vitorláját a Naprendszerben szállítja, és a Nap napsugárzású szélét használja fel nagysebességre. Miután elérte az Alpha Centauri Rendszert, újraosztja a vitorláját, hogy az Alpha Centauri A és B bejövő sugárzása lelassítsa.
A javasolt manőver további bónusza az, hogy a vízi jármű, amint arra a pontra lelassult, hogy hatékonyan képes felfedezni az Alpha Centauri rendszert, e csillagok gravitációs segédje segítségével továbbmozgathatja magát a Proxima Centauri felé. Azonnal elvégezheti a Proxima b - a Földhez legközelebbi exoplanet - első közeli felfedezését, és meghatározhatja a légköri és a felszíni viszonyokat.
Mivel ennek a bolygónak a létezését az Európai Déli Megfigyelő Intézet 2016 augusztusában jelentette be először, sokat spekuláltak azzal kapcsolatban, hogy lehet-e lakható-e vagy sem. Ha egy küldetése megvizsgálná, hogy ellenőrizze-e a visszajelző jelzőket - életképes légkör, magnetoszféra és folyékony víz a felszínen -, ez biztosan rendezi ezt a vitát.
Amint Heller elmagyarázta a Max Planck Intézet sajtóközleményében, ez a koncepció kevés előnnyel jár, de a kompromisszumok részarányával jár - nem utolsósorban az az idő, ami az Alpha Centauri eléréséhez szükséges. "Új küldetési koncepciónk nagy tudományos visszatérítést eredményezhet, de csak unokáink unokái kaphatnák meg" - mondta. „A Starshot viszont évtizedek óta működik, és egy generáció alatt megvalósítható. Tehát egy hosszú távú, nyomon követési koncepciót azonosíthattunk a Starshot számára. ”
Jelenleg Heller és Hippke megvitatják koncepcióját a Breakthrough Starshot-tal, hogy megvizsgálja, vajon megvalósítható-e. Egyikük, aki áttekintette munkáját, Avi Loeb professzor, Jr. Frank B. Baird tudományos professzor, a Harvard Egyetemen és a Breakthrough Alapítvány tanácsadó testületének elnöke. Amint elmondta a Space Magazine-nak e-mailben, a Heller és Hippke által megfogalmazott koncepció érdemes megfontolni, de ennek vannak korlátai:
„Ha lehetséges egy csillagfénnyel (és gravitációs segédprogrammal) lelassítani az űrhajót, akkor azt is elő lehet indítani ugyanazon erőkkel. Ha igen, miért van a nemrégiben bejelentett Áttörés Starshot projekt lézer és nem a napfény az űrhajónk meghajtására? A válasz az, hogy a képzeletbeli lézer-tömbünk a vitorlat egy milliószor nagyobb energiaárammal tudja tolni, mint a helyi napenergia-fluxus.
„A csillagfény használatával a relativista sebesség eléréséhez rendkívül vékony vitorlát kell használni. Az új cikkben Heller és Hippke egy milligramm példáját veszi fontolóra egy grammos méretű vitorla helyett. Egy tíz négyzetméteres vitorlás esetében (amint azt a Starshot koncepció tanulmányunkban elképzeljük) vitorla vastagságának csak néhány atomnak kell lennie. Egy ilyen felület nagyságrenddel vékonyabb, mint a fény hullámhossza, amelyet tükrözni kíván, így a visszaverődés alacsony lenne. Nem tűnik megvalósíthatónak, hogy oly sok nagyságrenddel csökkentsék a súlyt, és megőrizzék a vitorla anyagának merevségét és visszaverőképességét.
„A Starshot koncepció meghatározásának fő akadálya az volt, hogy életünk során az Alpha Centaurit látogassuk meg. Az utazási idő meghosszabbítása az ember élettartama felett, amint azt a cikk javasolja, kevésbé vonzóvá tenné az érintett embereket. Nem szabad megfeledkeznünk arról, hogy a vitorlát elektronika kíséri, amely jelentősen növeli a súlyát. ”
Röviden, ha az idő nem befolyásolja, elképzelhetjük, hogy egy másik Naprendszer elérésére tett első kísérletünk valóban magában foglalhatja az AAS hajtását és a napenergia szél általi lelassítását. De ha hajlandóak vagyunk évszázadokig várni egy ilyen küldetés befejezésére, akkor fontolóra vehetjük a hagyományos motorokkal (esetleg a legénységgel felszerelt) rakéták küldését az Alpha Centauri-ba.
De ha a saját életünk során oda akarunk jutni, akkor lézeres hajtású vitorlának vagy valami hasonlónak kell lennie. Az emberiség több mint fél évszázadot töltött annak érdekében, hogy feltárja a mi hátsó udvarunkat, és néhányunk türelmetlen látni, hogy mi van a szomszédban!
