Anul trecut, renumitul fizician teoretic Stephen Hawking și miliardarul rus Yuri Milner au anunțat un plan ambițios de lansare a unei nave spațiale minuscule în sistemul Alpha Centauri. Desigur, un plan atât de ambițios necesită o căutare de soluții nu mai puțin ambițioase. De exemplu, una dintre problemele nerezolvate se referă la modul în care o navă spațială care se deplasează la o cincime din viteza luminii se poate opri după ce ajunge la destinație. Va fi el capabil de o astfel de manevră deloc?
Câțiva oameni de știință europeni par să fi găsit răspunsul corect la această întrebare. Într-o lucrare publicată în The Astrophysical Journal Letters, fizicianul Rene Heller al Institutului Max Planck și informaticianul Michael Hippke discută modul în care radiațiile și gravitația stelelor Alpha Centauri ar putea fi folosite pentru a încetini o navă spațială. Potrivit oamenilor de știință, în loc de a trece doar cu ajutorul unei nave spațiale echipate cu o navă ușoară poate încetini suficient pentru a studia în detaliu sistemul cu trei stele și, posibil, chiar și planeta Pământul Proxima b, situată în apropierea uneia dintre stelele acestui sistem.
Reamintim că, în cadrul Inițiativei Breakthrough Starshot, Milner intenționează să investească 100 de milioane de dolari în dezvoltarea unei nave spațiale autonome ultra-ușoare cu o navigare ușoară, care poate accelera până la 1/5 viteza luminii (aproximativ 60.000 km / s). Datorită acestui fapt, sonda robotică va putea ajunge la Alpha Centauri - cel mai apropiat sistem stelar de Pământ - în doar 20 de ani, și nu în 100.000, cum este cazul acceleratoarelor chimice tradiționale.
Conform planului inițial al lui Milner și Hawking, sonda minusculă ar fi atașată la un compact, cu câțiva metri în dimensiune, o navigatie de lumină controlată de o serie de lasere în etape. Energia generată de aceste lasere ar fi teoretic suficientă pentru a accelera sonda minusculă la viteze mult mai mari decât poate arăta astăzi cea mai rapidă navă spațială.
Redați tehnologia propusă pentru navigație ușoară
Totuși, aceasta nu este singura schemă de implementare a acestui proiect propus. Conform versiunii lui Heller și Hippke, folosirea unei vele „foton” mai mari ar elimina nevoia de a utiliza un tablou laser. În acest caz, sonda în sine va avea doar câțiva centimetri și va cântări doar câteva grame. Pentru a accelera și a intra în spațiul interstelar, ambarcațiunea va fi echipată cu câteva vele mari, dar în același timp foarte ușoare, subțiri și puternice. Conform scenariului propus de oamenii de știință europeni, sonda va împinge radiația Soarelui nostru către Alpha Centauri. La atingerea nivelului necesar de inerție, aparatul își va plia pânzele și își va continua călătoria către sistemul stelar vecin.
Oamenii de știință cred că în acest caz, sonda va putea dezvolta 4,6 la sută din viteza luminii și în aproximativ 95 de ani va ajunge la Alpha Centauri. Da, acest lucru este de aproape cinci ori mai lung decât în planul inițial al lui Milner și Hawking, dar în teorie va simplifica mult sarcina de a opri sonda la locul potrivit.
Video promotional:
„Călătoria interstelară către sistemul Alpha Centauri va avea loc probabil la viteze care vor reduce timpul de călătorie la mai puțin de o mie și, în mod ideal, mai puțin de o sută de ani. Cu această viteză, nava spațială va avea nevoie de o cantitate incredibil de mare de energie pentru a încetini și a ajunge pe orbitele dorite”, spune Heller.
„Folosirea oricărui tip de combustibil va complica doar proiectul în ansamblu. Dacă nava necesită combustibil la bord, atunci ea însăși va fi prea grea în acest caz, ceea ce, la rândul său, va crește doar nevoia unei alimentări și mai mari de combustibil.
Având în vedere aceste limitări, precum și lipsa unei soluții adecvate în acest moment, oamenii de știință sugerează că sonda în acest caz va trece pur și simplu din trecut de Alpha Centauri, așa cum s-a întâmplat cu nava spațială New Horizons, care a zburat pe lângă Pluton. Dar, din nou, dacă luăm în considerare diferența de viteză, sonda, spre deosebire de „Noile orizonturi”, nu va putea oferi cel puțin unele măsurători mai mult sau mai puțin exacte ale acestui sistem stelar. Din fericire, potrivit celor doi oameni de știință, există o opțiune care, în teorie, nu va permite doar ca nava spațială să încetinească la viteze acceptabile în punctul dorit, ci va efectua și un studiu detaliat al sistemului Alpha Centauri.
„Am găsit o metodă de a încetini nava spațială folosind energia stelei. Particulele ușoare pot fi utilizate pentru a încetini navigarea ușoară. În acest caz, nu este nevoie de combustibil suplimentar la bord. Iar planul în ansamblu se încadrează în conceptul general propus de Inițiativa Starshot de descoperire.
Animarea „capturii fotogravitative” de către starul Alpha Centauri A
Pentru succesul implementării, este necesar să se pregătească o modalitate prin care dispozitivul își poate desfășura sălile la sosirea în sistem. În acest caz, radiațiile care provin din sistem vor crea presiunea necesară, ceea ce va încetini sonda. Datorită simulărilor computerizate, Heller și Hippke au calculat că, cu o sondă care cântărește 100 de grame, suprafața de navigare ar fi de aproximativ 100.000 de metri pătrați (aproximativ 14 terenuri de fotbal). La sosirea la sistem, puterea de frânare a radiațiilor de la Alpha Centauri pe vela va crește. Simulările computerului indică faptul că va exista o forță suficientă pentru încetinirea eficientă a ambarcațiunii. Cu alte cuvinte, aceeași fizică care va fi responsabilă de împingerea sondei către sistemul vecin va încetini vehiculul la sosirea sa la locul dorit.
În timpul manevrei de decelerare, sonda ar trebui să se apropie de Alpha Centauri A la o distanță de cinci raze stelare (adică o distanță echivalentă cu cinci raze ale acestei stele), sau aproximativ 4 milioane de kilometri, pentru a fi blocată pe orbita sa. În acest moment, nava spațială va începe să decelereze până la aproximativ 2,5% din viteza luminii. Cu toate acestea, este important de menționat aici că, dacă decelerația eșuează la viteza maximă (4,6% din viteza luminii), sonda va fi aruncată înapoi în spațiul interstelar.
Fiecare călătorie de succes începe cu crearea unei hărți. În acest caz, toate manevrele unei nano-spațiale autonome sunt prezentate în călătoria sa către Alpha Centauri A, de la care calea către Alpha Centauri B va dura doar patru zile. Misiunea finală a sondei ar putea fi o călătorie de 46 de ani către steaua Proxima Centauri, adresa de origine a planetei pământești Proxima b
La atingerea Alpha Centauri A, sonda spațială va fi capturată de gravitația sa, a cărei putere poate fi folosită pentru manevre ulterioare. Manevre similare, de exemplu, au fost utilizate pentru a accelera sondele Voyager 1 și Voyager 2 în timp ce acestea erau încă în interiorul sistemului solar. În teorie, sonda autonomă ar putea intra pe orbita Alpha Centauri A și să caute posibile exoplanete. De asemenea, Heller și Hippke au elaborat un plan de lansare a unei sonde către sistemele altor stele - Alpha Centauri B (stea însoțitoare a Alpha Centauri A) și Proxima Centauri (a treia stea îndepărtată a sistemului, situată la 0,22 ani-lumină sau 1,2 trilioane de kilometri) din centrele general acceptate de masă de stele A și B. Conform acestui plan, zborul către Alpha Centauri A va dura aproximativ un secol, apoi vor mai dura 4 zile pentru a zbura către Alpha Centauri B,și apoi 46 de ani în călătoria spre Proxima Centauri.
Și totuși, timpul suplimentar petrecut, potrivit oamenilor de știință, poate plăti integral. Una dintre cele mai memorabile descoperiri din 2016 a fost descoperirea de către astronomii unei planete asemănătoare pământului, în apropierea stelei Proxima Centauri. În cele din urmă, oportunitatea de a „închide” explorarea acestei planete se poate dovedi a fi unul dintre cele mai (dacă nu cele mai) evenimente semnificative din astronomia modernă. Trimiterea datelor colectate despre planetă, dată fiind distanța față de Pământ, va dura puțin peste 4 ani. Cu toate acestea, până acum acestea sunt doar vise, pentru că în acest moment nu avem sisteme care să fie simultan suficient de compacte pentru a se potrivi pe un nanoprobe și, în același timp, au suficientă putere pentru a transmite semnale pe astfel de distanțe.
Lipsa unui transmițător adecvat este departe de singura problemă care trebuie rezolvată prin toate mijloacele înainte de a trimite o sondă către un sistem stelat vecin. La fel de important este găsirea unei soluții și proiectarea unui sistem de alimentare adecvat pentru sondă. Cu toate acestea, cercetătorii nu vor pierde optimismul, deoarece știința nu stă pe loc. De exemplu, este o veste bună că laboratoarele au dezvoltat deja unele dintre materialele ultraligor care vor fi necesare pentru a implementa acest proiect.
„Ar putea fi nevoie de una până la două decenii pentru a construi o asemenea solară interstelară”, comentează Heller.
De asemenea, omul de știință adaugă că suprafața velei ar trebui să fie proiectată astfel încât să reflecte undele din gama albastră și roșie a spectrului vizibil și, eventual, dincolo de ele.
„Încă nu avem tehnologia, dar, din nou, în ultimii ani, laboratoarele științifice au înregistrat progrese foarte mari, iar cercetătorii au găsit materiale care pot reflecta până la 99,9% din volumul de lumină.”
Heller și Hippke sunt pregătiți să prezinte viziunea lor detaliată echipei de conducere a inițiativei Breakthrough Starshot la viitoarea discuție despre descoperire care va avea loc la Palo Alto, America în luna aprilie.
„Ne dorim cu adevărat să ascultăm de ei și să ascultăm părerile lor despre propunerea noastră, deoarece acest grup include, printre altele, experți mondiali în domeniul emergent al cercetării de călătorie interstelară folosind sisteme de navigație ușoară”, spune Heller.
NIKOLAY KHIZHNYAK
