Menneskeheten har midler til å lansere sonder i bane rundt stjerner i nærheten. Men har vi den nødvendige tålmodigheten?
Interstellare reiser, som har vært en grunnleggende rolle i science fiction i mange år, kan bli en realitet i dag - hvis bare det var penger. For så lite som $ 100 millioner dollar kan en kunde faktisk kjøpe den siste kommersielle raketten og reise utenfor solsystemet. Tålmodighet er nøkkelen her. Hvis en slik rakett i morgen lanseres til nærmeste destinasjonshavn - den potensielt beboelige eksoplaneten Proxima b, som nylig ble oppdaget i trippelstjernersystemet Alpha Centauri i en avstand på 4 lysår fra Jorden - vil flyreisen ta 80 000 år.
I stedet for å bruke 100 millioner dollar på en så treg transport, sa milliardær-gründeren Yuri Milner i april i fjor at han ville bruke de samme pengene på å komme frem til en annen måte å komme seg til Alpha Centauri-systemet på innen en tidsramme som ikke overskrider grensen for menneskeliv. Prosjektet, kalt Breakthrough Starshot, søker å bevege seg vekk fra raketter globalt til fordel for et lett seil - den tynneste speilede overflaten som drives av laserstråler for å akselerere gjennom verdensrommet. De foreløpige planene for dette prosjektet gir bruk for konvensjonelle raketter, der tusenvis av fire meter lange seil, som bare veier ett gram hver, planlegges installert i jordens bane, allerede på begynnelsen av 2040-tallet. Seilene vil inneholde centimeterflis med innebygde kameraer, sensorer, jetmotorer og batterier. Hvert ultralett romfartøy vil bli ledet fra jordens bane mot Alpha Centauri-systemet ved å bruke en 100 gigawatt bakkelaser med 20 prosent lysets hastighet. I dette tilfellet vil den interstellare flyreisen ta bare 20 år, og sonderne ville ha nådd Alpha Centauri på 2060-tallet.
Men disse høye hastighetene koster mye penger. Selv de mest beskjedne estimatene av Starshot-prosjektet overstiger langt fra Milners første 100 millioner dollar - prosjektet kan kreve 10 milliarder dollar over flere tiår, eller mer, hovedsakelig på grunn av de enorme kostnadene ved å bygge et bakkebasert laseranlegg. Mest sannsynlig vil det ikke være mulig uten bistand fra regjeringen og internasjonalt samarbeid. I tillegg vil lysseilene, som vil overleve den 20-årige seilasen, feie gjennom Centauri-systemet så lynraskt at de bare har noen få sekunder på å få tak i makrofotografier og andre data om Proxima b og eventuelle andre planeter i nærheten. Og mens sonderne beveger seg bort i det interstellare mørket, vil lysseilene prøve å overføre dyrebar informasjon til jorden ved hjelp av laserstråler,hvis kraft ikke overskrider signalstyrken til en konvensjonell mobiltelefon.
En langsom reise til stjernene
Noen kritikere ser på denne masete jakten på Alpha Centauri som en dårlig investering. "Etter å ha lært om Starshot-prosjektet, fant vi det bortkastet å bruke den typen penger på et flyby-oppdrag som ville ta flere tiår og ta et par sekunder å ta bilder," sier den uavhengige forskeren Michael Hippke fra Tyskland. I samarbeid med Rene Heller, en astrofysiker ved Max Planck Institute for Solar System Research i Göttingen, utviklet Hippke et alternativt flyprogram som han sa ville være mer vitenskapelig nyttig og koste mindre. I stedet for å bygge et lasersystem på flere milliarder dollar for å akselerere bittesmå lysseil til nær lyshastighet og fly dem en gang, foreslår Heller og Hippke å bruke stjernelys alene for å sende større seil med lavere hastighet til alle tre stjernene i Alpha Centauri-systemet, med muligheten til å "parkere" i baner. Funnene deres vil bli publisert i 1. februar utgaven av Astrophysical Journal Letters.
Essensen av forslagene deres er å bruke ikke bare sollys for å akselerere lysseilene som forlater vårt system, men også lyset og tyngdekraften til de tre stjernene i Alpha Centauri-systemet på slutten av flyturen. Heller og Hippke beregnet at en slik tur kunne gjøres på et forvirrende seil med lav tetthet, som veide rundt 100 gram og dekker et område på 100 tusen kvadratmeter (som er omtrent 15 fotballbaner!). Dette seildesignet virker gjennomførbart gitt den raske utviklingen av materialvitenskap. Ved å justere vinkelen gradvis når den nærmer seg stjernene for å fange opp mer trykk fra sistnevnte, kan et slikt seil utvikle tilstrekkelig hastighet til å forankre seg i en hvilken som helst bane i systemet.
Salgsfremmende video:
For å nå den potensielt beboelige planeten Proxima b, vil slike "fotografiske" hjelpesystemer, merkelig nok, kreve å sende et lett seil først til de lyse sollignende stjernene Alpha Centauri A og Alpha Centauri B, til tross for at de ligger to billioner kilometer lenger borte fra oss enn den mindre og svakere forelderstjernen til planeten Proxima b - Proxima Centauri. Dette skyldes retardasjonen forårsaket av det høye strålingstrykket fra Alpha Centauri-stjernene A og B, og derfor en raskere tilnærming til et lett seilsystem av alle størrelser. Men stråling fra tvillingstjerner har en grense; hvis Heller og Hippkes enorme seil når en hastighet som er høyere enn 4,6 prosent av lysets hastighet, vil den ganske enkelt hoppe forbi systemet. De anslår at flyreisen til Alpha Centauri A og B vil ta nesten et århundre.etterfulgt av ytterligere 50 års reise til det endelige målet - en stabil bane rundt Proxima.
"Reisen din ville ta sju ganger lengre tid enn et 20-årig Starshot-oppdrag, men du kan bruke år eller til og med tiår på grundig forskning, snarere enn noen få sekunder," sier Heller. Sammenlign forholdet mellom forskningstid og reisetid i begge tilfeller, legger Heller til, "Starshot kunne bare brukt hundre milliondeler av hele oppdraget til forskning på stedet, mens vi kunne brukt omtrent en hundrelapp, eller en million ganger mer." Ved å bruke sollys for å lansere seilet eliminerer dette alternativet behovet for å bygge en laserenhet på flere milliarder dollar.
Og likevel kan ikke deres foreslåtte 150-årige reise begynne i morgen. Heller og Hippkes forslag sørger blant annet for en sjelden konfigurasjon av stjerner i Alpha Centauri-systemet, som bare skjer en gang hvert 80. år, når alle banene deres er i det samme planet, og krysser banen for enhver sonde fra solsystemet vårt. Neste gang vil det skje i 2035, men i så kort tid kan ingen seil engang komme i nærheten av systemet. Heller og Hippke foreslår å vente på neste slike "justering" i 2115.
Å sende seilene sine direkte til Proxima Centauri ville kreve mye lavere kosmiske hastigheter på grunn av det svake strålingstrykket og stoppkraften til de mindre av de to stjernene, sa Heller, og bringer den totale flytiden til et fullstendig årtusen.
Tålmodighet takk
Hippke ser et oppdrag med flere generasjoner med et endepunkt i bane rundt Alpha Centauri verdt å vente på, selv om han aldri ser det komme tilbake. “Våre barn og barnebarn vil motta fantastiske bilder fra disse romprobene. Tenk deg fremmed elver, vulkaner og kanskje til og med eksotisk liv! Å velge et århundre langt oppdrag åpner for muligheter for å studere andre nærliggende lyse stjerner også, sier Hippke. Den store stjernen Sirius er for eksempel bare to ganger lenger enn Alpha Centauri - men siden den skinner omtrent 25 ganger lysere enn solen, er dens hemmende effekt fra strålingstrykket sterkere, og dette vil sikre en raskere tilnærming av lysseil til den. Dog,Evnen til å sende lette seil inn i bane rundt mange stjerner i nærheten antyder en naturlig avslutning av neste generasjoner på lang sikt til de umiddelbare målene for Starshot-oppdraget.
Til tross for alle disse fordelene, er Avi Loeb, en astronom ved Harvard University og leder av den vitenskapelige rådgivende komiteen for Breakthrough Starshot-prosjektet, ikke overbevist om at dette alternative forslaget gir reelle fordeler fremfor Starshots plan om å bruke en laser av gigawatt-klasse for å sende små seil til stjernene. … "Et veldig tynt seil er nødvendig for å oppnå nær lyshastighet ved bruk av stjernelys," sier Loeb, og legger merke til at jo lavere trykket fra sollys er, desto lavere bør tettheten til lysseilet være. Hippke og Heller sier at i teorien kunne seilene deres være laget av ultralette, høyfastede materialer som grafen, men Loeb tviler på at det skaper et ark med grafen for en interstellar sonde som er flere atomer tykke og 100000 kvadratmeter vil være enklere enn å bygge et massivt laseranlegg. "En slik overflate er en størrelsesorden tynnere enn lysets bølgelengde som den skal reflektere, og derfor vil dens refleksjonsevne være lav," sier Loeb. "Det er ikke mulig å redusere vekten med flere størrelsesordrer, samtidig som seilmaterialets stivhet og refleksjonskoeffisient opprettholdes." Med andre ord, et 100 000 kvadratmeter stort grafenseil kan være for spinkelt for reell romfart. I tillegg inkluderer planene for Starshot-prosjektet ikke lansering av en, men tusenvis av seil, og selv om hver sonde som lykkes med å krysse mellomrommet får bare noen få sekunder for panoramabilder, vil antallet deres overstige det som kan oppnås under flere påfølgende flyreiser."En slik overflate er en størrelsesorden tynnere enn lysets bølgelengde som den skal reflektere, og derfor vil dens refleksjonsevne være lav," sier Loeb. "Det er ikke mulig å redusere vekten med flere størrelsesordrer, samtidig som seilmaterialets stivhet og refleksjonskoeffisient opprettholdes." Med andre ord, et 100 000 kvadratmeter stort grafenseil kan være for spinkelt for reell romfart. I tillegg inkluderer planene for Starshot-prosjektet ikke lansering av en, men tusenvis av seil, og selv om hver sonde som lykkes med å krysse mellomrommet får bare noen få sekunder for panoramabilder, vil antallet deres overstige det som kunne oppnås under flere påfølgende flyreiser."En slik overflate er en størrelsesorden tynnere enn lysets bølgelengde som den skal reflektere, og derfor vil dens refleksjonsevne være lav," sier Loeb. "Det er ikke mulig å redusere vekten med flere størrelsesordrer, samtidig som seilmaterialets stivhet og refleksjonskoeffisient opprettholdes." Med andre ord, et 100 000 kvadratmeter stort grafenseil kan være for spinkelt for reell romfart. I tillegg inkluderer planene for Starshot-prosjektet ikke lansering av en, men tusenvis av seil, og selv om hver sonde som lykkes med å krysse mellomrommet får bare noen få sekunder for panoramabilder, vil antallet deres overstige det som kan oppnås under flere påfølgende flyreiser.og derfor vil refleksjonsevnen være lav, sier Loeb. "Det er ikke mulig å redusere vekten med flere størrelsesordrer, samtidig som seilmaterialets stivhet og refleksjonskoeffisient opprettholdes." Med andre ord, et 100 000 kvadratmeter stort grafenseil kan være for spinkelt for reell romfart. I tillegg inkluderer planene for Starshot-prosjektet ikke lansering av en, men tusenvis av seil, og selv om hver sonde som lykkes med å krysse mellomrommet får bare noen få sekunder for panoramabilder, vil antallet deres overstige det som kunne oppnås under flere påfølgende flyreiser.og derfor vil refleksjonsevnen være lav, sier Loeb. "Det er ikke mulig å redusere vekten med flere størrelsesordrer, samtidig som seilmaterialets stivhet og refleksjonskoeffisient opprettholdes." Med andre ord, et 100 000 kvadratmeter stort grafenseil kan være for spinkelt for reell romfart. I tillegg inkluderer planene for Starshot-prosjektet ikke lansering av en, men tusenvis av seil, og selv om hver sonde som lykkes med å krysse mellomrommet får bare noen få sekunder for panoramabilder, vil antallet deres overstige det som kan oppnås under flere påfølgende flyreiser.000 kvadratmeter kan være for spinkle for reell romfart. I tillegg inkluderer planene for Starshot-prosjektet ikke lansering av en, men tusenvis av seil, og selv om hver sonde som lykkes med å krysse mellomrommet får bare noen få sekunder for panoramabilder, vil antallet deres overstige det som kan oppnås under flere påfølgende flyreiser.000 kvadratmeter kan være for spinkle for reell romfart. I tillegg inkluderer planene for Starshot-prosjektet ikke lansering av en, men tusenvis av seil, og selv om hver sonde som lykkes med å krysse mellomrommet får bare noen få sekunder for panoramabilder, vil antallet deres overstige det som kunne oppnås under flere påfølgende flyreiser.
Den største utfordringen, ifølge Loeb, er om de ambisiøse flergenerasjonsprosjektplanene vil overleve det uunngåelige møtet med skrøpeligheten i menneskelivet. "Hvis du ser bort fra lengden på turen, kan du alltid bruke konvensjonelle raketter og komme til Alpha Centauri-systemet med lave tap på 80 000 år," sier han.”Men menneskene som jobber med Starshot-prosjektet er mer ambisiøse. Vi vil komme dit i vår levetid."
Lee Billings
