Počet potvrzených extra solárních planet se v posledních letech zvýšil o skoky a meze. S každým novým objevem vyvstává otázka, kdy bychom mohli tyto planety prozkoumat přímo. Doposud bylo několik návrhů, počínaje laserovým plachtením řízeným nanokrámem, který by za pouhých 20 let cestoval do Alpha Centauri (Průlomový snímek Starshot), až po pomalu se pohybující mikročástice vybavené genovými laboratořemi (projekt Genesis).
Ale pokud jde o brzdění těchto plavidel, aby mohli zpomalit a studovat vzdálené hvězdy a oběžné dráhy planet, věci se stanou trochu komplikovanějšími. Podle nedávné studie samotného člověka, který vytvořil projekt Genesis - profesor Claudius Gros z Institutu pro teoretickou fyziku Goethe University Frankfurt -, mohly být za tímto účelem použity speciální plachty, které se spoléhají na supravodiče pro generování magnetických polí.
Starshot a Genesis jsou podobné v tom, že oba koncepty se snaží využít nedávný pokrok v miniaturizaci. Dnes jsou inženýři schopni vytvářet senzory, rakety a kamery, které jsou schopné provádět výpočty a další funkce, ale jsou zlomkem velikosti starších nástrojů. A pokud jde o pohon, existuje mnoho možností, od konvenčních raket a iontových pohonů po laserem poháněné lehké plachty.
Zpomalení mezihvězdné mise však zůstalo významnější výzvou, protože takové plavidlo nemůže být vybaveno brzdicími tryskami a palivem, aniž by se zvýšila jeho hmotnost. Za tímto účelem profesor Gros navrhuje použití magnetických plachet, což by oproti jiným dostupným metodám představovalo řadu výhod. Jak Prof. Gros vysvětlil časopisu Space Magazine e-mailem:
"Klasicky byste kosmickou loď vybavili raketovými motory." Normální raketové motory, protože je používáme pro vypouštění satelitů, mohou změnit rychlost pouze o 5-15 km / s. A to i při použití několika fází. To nestačí ke zpomalení plavidla létajícího rychlostí 1000 km / s (0,3% c) nebo 100000 km / s (c / 3). Fúzní nebo antihmotové pohony by trochu pomohly, ale ne podstatně. “
Plachta, kterou si představoval, by se skládala z masivní supravodivé smyčky, která měří průměr asi 50 kilometrů, což by vytvořilo magnetické pole, jakmile by byl indukován bezeztrátový proud. Jakmile je aktivován, ionizovaný vodík v mezihvězdném médiu by se odrazil od magnetického pole plachty. To by mělo za následek přenesení hybnosti kosmické lodi do mezihvězdného plynu a postupné zpomalení.
Podle Grosových výpočtů by to fungovalo pro pomalu plavící se plachty, navzdory extrémně nízké hustotě částic mezihvězdného prostoru, která dosahuje 0,005 až 0,1 částic na krychlový centimetr. "Magnetická plachta obchoduje se spotřebou energie s časem," řekl Gros. "Pokud vypnete motor automobilu a necháte ho běžet na volnoběh, zpomalí se kvůli tření (vzduch, pneumatiky). Magnetická plachta dělá totéž, když tření pochází z mezihvězdného plynu. “
Jednou z výhod této metody je skutečnost, že ji lze postavit pomocí stávající technologie. Klíčovou technologií za magnetickou plachtou je smyčka Biot Savart, která by ve spojení se stejným druhem supravodivých cívek používaných ve fyzice s vysokou energií vytvořila silné magnetické pole. Při použití takové plachty by mohly být mezihvězdnou plavbou zpomaleny i těžší kosmické lodě - ty, které váží až 1 500 kilogramů (1,5 metrických tun; 3 307 liber).
Jednou velkou nevýhodou je doba, kterou by taková mise vyžadovala. Na základě vlastních výpočtů společnosti Gros by vysokorychlostní tranzit do Proxima Centauri, který se spoléhal na brzdění magnetickým momentem, vyžadoval loď, která vážila asi 1 milion kg (1 000 metrických tun; 1102 tun). Mezihvězdná mise zahrnující 1,5 metrickou tunovou loď by však byla schopna dosáhnout TRAPPIST-1 za přibližně 12 000 let. Jak Gros uzavírá:
"Trvá to dlouho (protože velmi nízká hustota mezihvězdných médií)." To je špatné, pokud chcete vidět návrat (vědecká data, vzrušující obrázky) za svého života. Magnetické plachty fungují, ale pouze v případě, že jste rádi, když se podíváte na (velmi) dlouhou perspektivu. “
Jinými slovy, takový systém by nepracoval pro nanocraft, jako je ten, který si představil Průlom Starshot. Jak vysvětlil dr. Abraham Loeb ze Starshot, hlavním cílem projektu je dosáhnout snu mezihvězdného cestování v rámci generace lodního odjezdu. Kromě toho, že je profesorem vědy na Harvardské univerzitě Frank B. Baird, je také předsedou poradního výboru pro průlomový hvězdný snímek.
Jak vysvětlil časopisu Space Magazine e-mailem:
„[Gros] dochází k závěru, že rozbíjení mezihvězdného plynu je možné pouze při nízkých rychlostech (méně než zlomek procenta rychlosti světla) a dokonce pak člověk potřebuje plachtu o šířce desítek kilometrů, vážící tuny. Problém je v tom, že při tak nízké rychlosti bude cesta k nejbližším hvězdám trvat tisíc let.
„Cílem průlomové iniciativy Starshot je vypustit kosmickou loď na pětinu rychlosti světla, aby během lidského života dosáhla nejbližší hvězdy. Je obtížné přimět lidi, aby byli nadšeni cestou, jejíž dokončení jim nebudou svědky. Ale je tu upozornění. Pokud by se dlouhověkost lidí mohla genetickým inženýrstvím prodloužit na tisíciletí, pak by návrhy typu, o kterém uvažoval Gros, byly jistě přitažlivější.
Ale pro mise, jako je Genesis Project, který Gros původně navrhoval v roce 2016, čas není faktorem. Taková sonda, která by nesla jednobuněčné organismy - buď kódované v genové továrně, nebo uložená jako kryogenicky zmrazené spory - by mohla trvat tisíce let, než se dostane k sousednímu hvězdnému systému. Kdysi tam začalo nasazovat planety, které byly identifikovány jako „přechodně obyvatelné“ u jednobuněčných organismů.
Pro takovou misi není doba cestování důležitým faktorem. Důležitá je schopnost zpomalit a založit oběžnou dráhu kolem planety. Tímto způsobem by mohla kosmická loď vysadit tyto okolní světy pozemskými organismy, což by mohlo mít za následek pomalé terraformování před lidskými průzkumníky nebo osadníky.
Vzhledem k tomu, jak dlouho bude trvat, než se lidé dostanou k nejbližším extra solárním planetám, není mise, která trvá několik stovek nebo několika tisíc let, velká záležitost. Nakonec, která metoda, kterou se rozhodneme provádět mezihvězdnou misi, přijde na to, kolik času jsme ochotni investovat. Pro průzkum je klíčovým faktorem účelnost, což znamená lehká plavidla a neuvěřitelně vysoké rychlosti.
Ale pokud jde o dlouhodobé cíle - jako je nasazení jiných světů životem a dokonce i jejich terraformování pro lidské osídlení - je nejlepší pomalý a stabilní přístup. Jedna věc je jistá: když se tyto typy misí přesunou z koncepční fáze k realizaci, bude to určitě vzrušující pro svědky!
