Tilbake i 2016 avslørte fysikeren Stephen Hawking og milliardæren Yuri Milner en plan for å reise til stjernene. Det såkalte Breakthrough Starshot Project er et program på $ 100 millioner for å utvikle og demonstrere teknologien som kreves for å besøke et nærliggende stjernesystem. Potensielle mål inkluderer Proxima Centauri, et system omtrent fire lysår unna, med flere eksoplaneter, hvorav ett ligner Jorden.
Gjennombrudd Starshot Project
Hawking og Milners plan var å bygge tusenvis av små romfartsstørrelser med mikrobrikk og bruke lys for å akselerere dem til relativistiske hastigheter - det vil si nær lysets hastighet. En stor flåte øker sjansene for at minst en av dem kommer trygt fram. Hver "stjernebrikke" er festet til et lett seil på størrelse med en badmintonbane og deretter bestrålet med ekstremt kraftige bakkebaserte lasere.
Det er mange fordeler med laserbevegelse. Det viktigste er at romskip ikke trenger noe drivstoff, noe som betyr at de ikke skal ta med seg ekstra last. Ved å akselerere lysseilet kan du også akselerere båten til 20% lysets hastighet. I dette scenariet vil flåten ankomme Proxima Centauri om mindre enn 30 år.
De fantastisk kraftige lasere som kreves for et slikt oppdrag ville være spesielt vanskelige og dyre å utvikle. Et opplagt spørsmål oppstår: er det en annen måte å oppnå relativistiske hastigheter?
I dag har vi et slags svar, takket være arbeidet til David Kipping, en astronom ved Columbia University i New York. Kipping kom med en ny form for gravitasjonsspråk, den samme teknikken som NASA brukte for å sende for eksempel Galileo-romfartøyet til Jupiter. Tanken er å akselerere romfartøyet ved å peke det i nærheten av et enormt objekt som en planet. Dermed vil romskipet ta bort en del av planetens hastighet og akselerere med sin hjelp.
Gravitasjonssprøytebilder fungerer bra på massive kropper. På 1960-tallet beregnet fysiker Freeman Dyson at et svart hull kunne akselerere et romskip til relativistiske hastigheter. Men krefter på et romskip som nærmer seg et slikt objekt vil sannsynligvis ødelegge det.
Salgsfremmende video:
Så Kipping kom med et smart alternativ. Ideen hans er å rette fotoner rundt det sorte hullet og deretter bruke den ekstra energien de får for å akselerere lysseilet. "Den kinetiske energien fra det sorte hullet overføres til lysstrålen i form av et blått skift, og når de kommer tilbake, akselererer fotonene ikke bare romfartøyet, men tilfører også energi til det," sier Kipping.
Denne prosessen avhenger av det ekstremt kraftige gravitasjonsfeltet rundt det sorte hullet. Siden fotoner har en liten, men fortsatt hvilemasse, er dette feltet i stand til å fange lys i en sirkulær bane.
Kipping sitt arbeid er basert på en litt annen bane, og leder fotonene som sendes ut av romfartøyet rundt det sorte hullet og tilbake igjen - en slags bumerangbane. Under reisen vil fotonene på bumerangen motta kinetisk energi fra bevegelsen av det sorte hullet.
Det er denne energien som kan akselerere et romskip utstyrt med et passende lett seil. Kipping kaller ideen sin for en "glorie-motor". Halo-motoren overfører kinetisk energi fra et bevegelig svart hull til romskipet ved hjelp av tyngdekraften. Dessuten forbruker ikke romfartøyet noe av sitt eget drivstoff i denne prosessen.
Siden halo-motoren bruker bevegelsen til et svart hull, brukes den best på binærområder der et svart hull går i bane rundt et annet objekt. Fotonene mottar deretter energi fra bevegelsen av det sorte hullet på de riktige punktene i bane.
Og en slik motor må fungere med en hvilken som helst masse som er betydelig mindre enn massen til det sorte hullet. Kipping sier at mekanismer i planetstørrelse er mulig med ham. Dermed kan en tilstrekkelig avansert sivilisasjon reise med relativistiske hastigheter fra en del av galaksen til en annen, og hoppe fra ett binært system med sorte hull til en annen. "En avansert sivilisasjon kan bruke lettseil-konseptet for å oppnå relativistiske hastigheter og ekstremt effektiv bevegelse," sier han.
Den samme mekanismen kan også bremse romskipet. Så denne avanserte sivilisasjonen vil sannsynligvis se etter par binære systemer med sorte hull som vil fungere som akseleratorer og moderatorer.
Melkeveien inneholder rundt 10 milliarder binære sorte hullsystemer. Men Kipping bemerker at det sannsynligvis bare vil være et begrenset antall bane som binder dem sammen, så disse interstellare motorveiene vil sannsynligvis være svært verdifulle.
Naturligvis er teknologien som kreves for å utnytte dette konseptet for tiden utenfor menneskehetens rekkevidde. Men astronomer skal være i stand til å finne ut hvor de beste stjerners motorveiene ligger, samt se etter teknosignaturer fra sivilisasjoner som kan utnytte dem.
Ilya Khel
