Sen o cestování do jiného hvězdného systému a možná i nalezení obydlených světů je ten, který lidstvo po mnoho generací zabýval. Vědci však dokázali prozkoumat různé metody výroby mezihvězdné cesty až v době průzkumu vesmíru. Přestože v průběhu let bylo navrženo mnoho teoretických návrhů, v poslední době byla velká pozornost zaměřena na mezihvězdné sondy poháněné laserem.
První koncepční návrhovou studii, známou jako Project Dragonfly, uspořádala v roce 2013 Iniciativa pro mezihvězdná studia (i4iS). Tato koncepce vyzvala k použití laserů k urychlení lehké plachty a kosmické lodi na 5% rychlosti světla, čímž dosáhlo Alpha Centauri asi za století. V nedávném článku jeden z týmů, které se zúčastnily soutěže o návrh, vyhodnotil proveditelnost svého návrhu na světelnou plachtu a magnetickou plachtu.
Příspěvek s názvem „Project Dragonfly: Sail to the stars“ byl nedávno publikován ve vědeckém časopise Astra Astronautica. Studii vedl Tobias Häfner, absolvent Université Paul Sabatier (UPS) Toulouse a současný systémový inženýr ve společnosti Open Cosmos Ltd. Připojil se k nim členové Oxford Space Systems, Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI) a AKKA Technologies.
Pokud jde o koncepty mezihvězdných misí, jedním z největších kamenů úrazu byl vždy čas na cestu. Jak jsme ukázali v předchozím článku, použití Alpha Centauri by s využitím současné technologie trvalo kdekoli od 1 000 do 81 000 let. I když existuje několik teoretických metod, které by mohly nabídnout kratší doby cestování, zahrnují buď fyziku, která musí být prokázána, nebo by byla neúměrně drahá.
Odvolání světelného kuželu, který využívá nedávný vývoj miniaturizace k vytvoření menší a levnější kosmické lodi. Další výhodou, přinejmenším teoreticky, je, že taková kosmická loď by mohla být zrychlena na zlomek rychlosti světla, a proto by byla schopna pokrýt velkou vzdálenost mezi naší sluneční soustavou a nejbližší hvězdou za několik desetiletí nebo jednoho století .
Jak již bylo zmíněno, i4iS - dobrovolnická organizace, která se věnuje tomu, aby se mezihvězdný vesmírný ruch stal realitou v blízké budoucnosti, zahájila v roce 2013 první koncepční návrhovou studii pro světelné závory. Poté následovala v roce 2014 soutěž o návrh kosmické lodi, která by být schopen dosáhnout Alpha Centauri do 100 let pomocí stávajících nebo krátkodobých technologií.
Čtyři finalisté představili své návrhy na semináři konaném v Britské meziplanetární společnosti v červenci 2015. Koncept předložený týmem Technické univerzity v Mnichově zvítězil, který poté zahájil kampaň Kickstarter, aby získal peníze za svůj design. Návrh předložený týmem z kalifornské univerzity v San Diegu se následně vyvinul v design pro průlomové hvězdné průlomové iniciativy.
Vedoucí autor Hafner a jeho kolegové byli součástí týmu CranSEDS, který se skládal z techniků a vědců z Cranfield University ve Velké Británii, Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech) v Rusku a UPS ve Francii. V této poslední studii on a někteří z jeho bývalých členů týmu představili svůj koncept mise v rámci studie proveditelnosti.
Pro účely této studie zvažovali každý aspekt architektury mise světelného kříže. To se pohybovalo od velikosti plachty, materiálů použitých k jejímu zhotovení, velikosti laserového otvoru, umístění laseru, hmotnosti kosmické lodi a metody použité kosmickou lodí ke zpomalení, jakmile se přiblížila k cíli.
Nakonec architektura mise, kterou přišli, vyzvala k použití 100 GW laserové energie k urychlení kosmické lodi o hmotnosti 2750 kg (~ 6000 liber) na 5% rychlosti světla - což vedlo k době cestování asi sto let Alpha Centauri. Plachta by se skládala z grafenové monovrstvy měřící 29,4 km v průměru (18,26 mi), což by vyžadovalo laser s otvorem o průměru 29,4 km (18,26 mi).
Tento laser by byl umístěn v blízkosti Slunce (buď na Lagrange Point Earth-Sun L1 nebo na Cislunarské oběžné dráze) a byl by poháněn masivními solárními panely. Aby se zpomalila, kosmická loď by vypustila lehkou plachtu a nasadila magnetickou plachtu sestávající z kovových drátů. Tato plachta by vytvořila smyčkovou strukturu o průměru přibližně 35 km (22 mi) a vážící 1000 kg (2200 liber).
Po nasazení by magnetická plachta zachytila plazmu z mezihvězdného média a sluneční vítr z Alpha Centauri, aby zpomalila a vstoupila do systému. Tato architektura, jak usoudili, by dosáhla rovnováhy mezi hmotností a rychlostí, umožnila misi dosáhnout Alpha Centauri za pouhých 100 let a umožnit jí provádět vědecké operace po příjezdu.
Jak ukazují ve své studii, tento typ architektury mise nabízí mnoho výhod, v neposlední řadě je to, že větší kosmická loď by byla schopna nést více ve způsobu nástrojů a shromažďovat více vědeckých údajů než kosmická loď v měřítku (jako u průlomu Starshot StarChip). Když dospěli k závěru:
„Obě [laserové a magnetické plachty] mají tu výhodu, že v kosmické lodi nemusí být přepravován žádný pohonný plyn… Mise je založena na technologiích, které jsou v současné době k dispozici nebo se vyvíjejí, ale bylo by potřeba rozsáhlých vylepšení, aby se skutečně vybudovala požadovaná vesmírná infrastruktura… základní linie mise pro více kosmických lodí je laserový systém používán po přiměřenou dobu. Získané ponaučení a data shromážděná z první kosmické lodi by mohla být použita k vylepšení následujících. “
Rovněž uznávají výzvy, které by taková mise znamenala, mezi něž patří potřeba kilometrových struktur ve vesmíru. Takové struktury by musely být postaveny na oběžné dráze, což by vyžadovalo nejprve vývoj orbitálních výrobních zařízení. A samozřejmě, laser a další klíčové systémy budou potřebovat další zdokonalení a vývoj. Koncept je však podle jejich studie proveditelný a technicky zdravý.
Někteří však mají své pochybnosti. Například je zde Dr. Claudius Gros, teoretický fyzik z Ústavu teoretické fyziky na Goethe University ve Frankfurtu. Gros je dlouholetým zastáncem používání technologie laserových plachet pro výstavbu mezihvězdné kosmické lodi a provedl teoretickou práci o využití magnetických plachet ke zpomalení takové kosmické lodi.
Je také zakladatelem projektu Genesis, návrhu poslat kosmickou loď poháněnou laserovými plachtami vybavenou genovými továrnami nebo kryogenními lusky do jiných hvězdných systémů, kde by distribuovali mikrobiální život „přechodně obyvatelným exoplanetám - tj. Planetám schopným podporovat život, ale není pravděpodobné, že by to vedly samy o sobě. Jak se vyjádřil do časopisu Space Magazine prostřednictvím e-mailu:
“Pokud jde o zpomalení magnetickým polem, to vlastně není možné v rámci předpokládaných parametrů. Když by plavidlo plavilo rychlostí 5% rychlosti světla a muselo by se zastavit do 20 let, jak předpokládá tento dokument, vyžadovalo by to magnetickou plachtu o hmotnosti několika stovek tun. K urychlení tohoto těžkého plavidla by bylo zapotřebí mnohem silnějších odpalovacích systémů. “
Koncept používání laserů nebo solárních plachet k vedení mezihvězdných misí má hluboké kořeny. Avšak teprve v posledních letech se úsilí o vytvoření takové kosmické lodi skutečně spojilo. V současné době existuje mnoho konceptů, které nabízejí různé architektury misí, z nichž všechny mají svůj podíl na výzvách a výhodách.
Nyní se vyvíjí několik návrhů - mezi něž patří návrh Haefnera a jeho kolegy, koncept Dragonfly ii4S a Průlom Starshot - bude velmi zajímavé zjistit, který (pokud existuje) současných konceptů lightailu se v příštích desetiletích pokusí vydat se na cestu k Alpha Centauri.
Bude to ten, kdo se tam dostane v našich životech, nebo ten, který je schopen poslat zpět více ve formě vědeckých údajů? Nebo to může být kombinace obou, jakési krátkodobé / dlouhodobé dohody? Těžko říct. Jde o to, že sen o upevnění mezihvězdné mise nemusí zůstat snem mnohem déle.
