V dubnu 2016 ruský miliardář Jurij Milner oznámil vytvoření průlomu Starshot. V rámci své neziskové vědecké organizace (známé jako Průlomové iniciativy) bylo záměrem Starshot navrhnout světelné plachetní nanocraft, který by byl schopen dosáhnout nejbližšího hvězdného systému - Alpha Centauri (aka. Rigel Kentaurus) - během našeho života.
Od svého vzniku se vědci a inženýři za konceptem Starshot snaží řešit problémy, kterým by taková mise čelila. Podobně ve vědecké komunitě bylo mnoho lidí, kteří také navrhli, jak by takový koncept mohl fungovat. Nejnovější pochází z Institutu Maxe Plancka pro výzkum sluneční soustavy, kde dva vědci přišli s novým způsobem zpomalení plavidla, jakmile dorazí na místo určení.
Abych to mohl shrnout, koncept Starshot zahrnuje malé nanokrámové měřítko v gramovém měřítku, které je taženo světelnou plachtou. Při použití pozemního laserového pole by se tento světelný paprsek zrychlil na rychlost přibližně 60 000 km / s (37 282 mps) - nebo 20% rychlost světla. Při této rychlosti by nanocraft mohl dosáhnout nejbližšího hvězdného systému k našemu vlastnímu - Alpha Centauri, vzdáleného 4,37 světelných let - za pouhých 20 let.
To přirozeně představuje řadu technických výzev - mezi něž patří možnost srážky s mezihvězdným prachem, správný tvar světelné křižovatky a naprosté energetické požadavky na napájení laserového pole. Stejně důležitá je však myšlenka, jak by se takové plavidlo po dosažení svého cíle zpomalilo. Jak na to, aby na druhém konci nebyly použity lasery, jak by se plavidlo zpomalilo natolik, aby mohlo začít studovat systém?
Právě tato otázka se René Heller a Michael Hippke rozhodli ve své studii oslovit „Zpomalování vysokorychlostního mezihvězdného fotonu pluje na omezené oběžné dráhy u Alpha Centauri“. Heller je astrofyzik, který v současné době pomáhá agentuře ESA s přípravami na nadcházející misi PLAnetary Transits and Oscillation of Stars (PLATO) - lovec exoplanet je nasazen v rámci svého programu Cosmic Vision.
S pomocí IT specialisty Michaela Hippkeho oba zvážili, co by bylo potřeba pro mezihvězdnou misi k dosažení Alpha Centauri, a aby poskytovali dobré vědecké výnosy po svém příjezdu. To by vyžadovalo, aby brzké manévry byly provedeny, jakmile dorazí, aby kosmická loď nepřekročila systém v mrknutí oka. Jak uvádějí ve své studii:
"Ačkoliv taková mezihvězdná sonda by mohla dosáhnout Proximy 20 let po spuštění, aniž by ji hnací látka zpomalila, procházela by systémem během několika hodin." Zde předvádíme, jak lze použít hvězdné fotonové tlaky hvězdného trojnásobku Alpha Cen A, B a C (Proxima) společně s gravitací, které pomáhají zpomalit příchozí sluneční plachty ze Země. “
Pro své výpočty Heller a Hippke odhadli, že plavidlo váží méně než 100 gramů (3,5 unce) a že bude namontováno na plachtu o ploše 100 000 m² (1 076 391 čtverečních stop). Jakmile byly tyto dokončeny, Hippke je upravil do řady počítačových simulací. Na základě svých výsledků navrhli zcela nový koncept mise, který zcela odstraňuje potřebu laserů.
V zásadě jejich revidovaný koncept vyžadoval plavidlo autonomní aktivní plachty (AAS), které by zajišťovalo jeho vlastní pohon a brzdnou sílu. Toto plavidlo by nasazovalo svou plachtu, zatímco je ve Sluneční soustavě, a pomocí slunečního větru Slunce ji zrychlí na vysoké rychlosti. Jakmile dosáhne systému Alpha Centauri, přeorientuje svou plachtu tak, aby příchozí záření z Alpha Centauri A a B mělo za následek zpomalení.
Dalším bonusem tohoto navrhovaného manévrování je, že jakmile bylo plavidlo zpomaleno do té míry, že mohlo účinně prozkoumat systém Alpha Centauri, mohlo poté pomocí gravitační asistence z těchto hvězd přesměrovat k Proxima Centauri. Kdykoli tam mohl provést první detailní průzkum Proximy b - nejbližší exoplanety k Zemi - a určit, jaké jsou její atmosférické a povrchové podmínky.
Protože existence této planety byla poprvé oznámena Evropskou jižní observatoří již v srpnu 2016, existuje mnoho spekulací o tom, zda by mohla být obyvatelná. Mít misi, která by ji mohla prozkoumat a zjistit, zda se na povrchu objeví značky - životaschopná atmosféra, magnetosféra a tekutá voda na povrchu - by jistě tuto debatu vyřešila.
Jak Heller vysvětlil v tiskové zprávě od institutu Maxe Plancka, tento koncept představuje několik výhod, ale přichází s jeho podílem na kompromisech - v neposlední řadě je to čas, který by se musel dostat do Alpha Centauri. "Náš nový koncept mise by mohl přinést vysoký vědecký návrat, ale pouze vnoučata našich vnoučat by to přijala," řekl. "Starshot, na druhé straně, pracuje v časovém měřítku desetiletí a mohl být realizován v jedné generaci." Mohli jsme tedy identifikovat dlouhodobý koncept sledování Starshot. “
Heller a Hippke v současné době diskutují o konceptu s průlomovým Starshotem, aby zjistili, zda by to bylo proveditelné. Jeden jednotlivec, který se podíval na jejich práci, je profesor Avi Loeb, Frank B. Baird ml., Profesor vědy na Harvardské univerzitě a předseda poradního výboru nadace Průlomové nadace. Jak řekl časopisu Space Magazine e-mailem, koncept předložený Hellerem a Hippkem stojí za zvážení, ale má svá omezení:
"Pokud je možné zpomalit kosmickou loď hvězdným světlem (a gravitační asistencí), pak je také možné spustit ji na prvním místě stejnými silami ... Pokud ano, proč je nedávno oznámený projekt Průlomový hvězdný snímek pomocí laseru a ne sluneční světlo k pohonu naší kosmické lodi? Odpověď je, že naše předpokládané laserové pole může tlačit plachtu s energetickým tokem, který je miliónkrát větší než místní sluneční tok.
"Při použití hvězdného světla k dosažení relativistických rychlostí musí člověk použít extrémně tenkou plachtu." V novém článku Heller a Hippke uvažují o příkladu miligramu namísto plachty v gramovém měřítku. Pro plachtu o ploše deseti metrů čtverečních (jak se předpokládá v naší studii konceptu Starshot) musí být tloušťka plachty pouze několik atomů. Takový povrch je řádově tenčí, než je vlnová délka světla, kterou chce odrazit, takže jeho odrazivost by byla nízká. Nezdá se, že by bylo možné snížit hmotnost o tolik řádů velikosti a přitom si zachovat tuhost a odrazivost plachetního materiálu.
"Hlavním omezením při definování konceptu Starshot bylo navštívit Alpha Centauri během našeho života." Prodloužení doby cestování po celý život člověka, jak se v tomto dokumentu doporučuje, by pro zúčastněné lidi znamenalo menší přitažlivost. Také je třeba mít na paměti, že plachta musí být doprovázena elektronikou, která výrazně zvýší její hmotnost. “
Stručně řečeno, pokud čas není faktorem, můžeme si představit, že naše první pokusy dosáhnout jiné sluneční soustavy mohou ve skutečnosti zahrnovat AAS poháněný a zpomalený slunečním větrem. Ale pokud jsme ochotni čekat staletí na dokončení takové mise, mohli bychom také zvážit odeslání raket s konvenčními motory (možná dokonce s posádkou) do Alpha Centauri.
Pokud ale máme v úmyslu se tam dostat v našich vlastních životech, pak bude muset jít laserem řízená plachta nebo něco podobného. Lidstvo strávilo více než půl století zkoumáním toho, co je na našem vlastním dvorku, a někteří z nás netrpělivě sledují, co je hned vedle!
