14. juulil 2015 toimus Uued horisondid missioon tegi ajaloo, kui sellest sai esimene Pluuto lendoravat juhtiv robotkosmoselaev. 31. detsembril 2018 tegi see taas ajalugu, olles esimene kosmoselaev, kes kohtus Kuiperi vöö objektiga (KBO) - Ultima Thule (2014 MU69). Lisaks Voyager 2 sond liitus hiljuti oma õdesondiga (Voyager 1) tähtedevahelises ruumis.
Neid saavutusi arvesse võttes on mõistetav, et taas kaalutakse tähtedevaheliste missioonide ettepanekuid. Mida aga selline missioon kaasa tooks ja kas see on seda isegi väärt? Kelvin F. Long, tähtedevaheliste uuringute algatuse (i4iS) kaasasutaja ja tähtedevahelise lendu üks suurimaid pooldajaid, avaldas hiljuti paberi, mis toetab ideed saata robotimissioonid lähedalasuvatesse tähesüsteemidesse in-situ luuretegevuse läbiviimiseks.
Paber pealkirjaga “Interstellar Probes: Astronomy and Astrophysics Pluss” ilmus hiljuti veebis. Selles artiklis võetakse kokku materjal, mida Long esineb 10. oktoobril 2019 IAA 47. sümpoosionil kosmose astronoomia ja päikesesüsteemi teadusmissioonide kohta - mis on osa 70. rahvusvahelisest astronautikakongressist. täpsemalt istung, kus käsitleti kosmoseagentuuri strateegiaid ja plaane.
Alustuseks kirjeldab Long, kuidas astronoomial / astrofüüsikal (eriti kui tegemist on kosmoseteleskoopidega) ja kosmoseuuringutel, mis kasutavad robotilisi sondid, on meie liikidele sügav mõju olnud. Nagu ta ajakirjale Space Magazine selgitas:
„Astronoomiline ettevõtmine on avanud meie teadmiste horisondi Päikesesüsteemi, galaktika ja laiema Universumi päritolu ja arengu kohta. See on tegevus, mida inimesed on tähtede poole vaadates vaieldamatult teinud kümneid tuhandeid aastaid, ja nad õhutasid meie uudishimu. Me ei saanud tähti kunagi puutuda, aga saime neid vaadata ja mõõteriistad andsid meile võimaluse neid veelgi lähemalt vaadata. Siis aitas elektromagnetilise spektri avastus mõista meid universumist viisil, mida me polnud kunagi varem teinud. ”
Praegu on inimkonna püüdlused planeete ja taevakehi otse uurida piirdunud täielikult Päikesesüsteemiga. Läbinud on kaugeimad robotimissioonid ( Voyager 1 ja 2 kosmosesondid) on olnud heliopausi välisservas, meie Päikesesüsteemi ja tähtedevahelise keskkonna vahelises piiris.
Kõik need missioonid on meile palju õpetanud planeetide moodustumise, meie päikesesüsteemi ajaloo ja arengu ning planeedi Maa enda kohta. Ja viimastel aastakümnetel on missioonide lähetamine sarnane Hubble, Spitzer, Chandra, Kepler, ja Exoplaneti uuringu satelliidi transiit (TESS) on paljastanud tuhandeid planeete väljaspool meie päikesesüsteemi.
Loomulikult on see põhjustanud uue huvi selliste missioonide vastu, mis võimaldaksid väliseid planeete otse uurida. Samamoodi nagu missioonid MESSENGER, Juno, Koitja Uued horisondid on uurinud vastavalt Merkuuri, Jupiteri, Cerese ja Vesta ning Pluuto ülesandeid, vastutaksid need missioonid tähtedevahelise lõhe ületamise ning kaugete planeetide tagantpiltide ja andmete kiirguse eest.
"[S] o küsimus on selles, kas me oleme rahul sellega, et vaatame neile ainult kaugelt või tahaksime sinna minna?" ütles Pikk. „Kosmosesondid pakuvad selget eelist pikamaa kaugseirega võrreldes, mis on potentsiaalne otsene in situ teaduslik uurimine orbiidilt või isegi selle pinnalt. Universumis, kus Maa ja isegi meie päikesesüsteem on taandunud vaid tühjaks siniseks punktiks, oleksime hullumeelsed, kui me ühel päeval prooviksime. "
Kuid loomulikult tekitab teiste päikesesüsteemide uurimise väljavaade mõnda olulist raskust, sealhulgas ka kulud. Perspektiivselt öeldes maksis Apollo programm hinnanguliselt 25,4 miljardit dollarit, mis vastavalt inflatsioonile kohandatuna ulatub 143,7 miljardi dollarini. Laeva saatmine teisele tähele on seepärast nagu triljonitesse joosta.
Kuid nagu Long selgitas, võib kõik need väljakutsed kokku võtta kahte kategooriasse. Esimene neist puudutab seda, et meil puudub vajalik tehnoloogiline küpsus:
„Nagu kõik kosmoseaparaadid, vajaks ka tähtedevaheline kosmosesond oma missiooni saavutamiseks ja eesmärgi edukaks saavutamiseks ning andmete hankimiseks võimsust, tõukejõudu ja muid süsteeme. Kosmoselaevade ehitamine, mis lähevad piisavalt kiiresti, et saavutada mõistliku aja jooksul teekond lähimate tähtede juurde, ning ka nende tõukejõusüsteemide toiteks, pole lihtne ja ületab kõigi tehnoloogiate jõudluse, mille oleme tänaseks kosmosesse mitme tellimusega algatanud. suurusjärgus. Sellegipoolest on hästi teada põhiprintsiibid, mille alusel need masinad töötavad, füüsikast ja insenerist lähtuvalt. Selle võimaldamiseks on vaja vaid keskendunud jõupingutuste programmi. ”
Nagu me rääkisime ühes eelmises postituses, kulub uskumatult kaua aega, et julgeda isegi lähima täheni jõuda. Olemasolevat tehnoloogiat kasutades kulub Alpha Centaurini jõudmiseks kosmoseaparaat kuskil 19 000 - 81 000 aastat. Isegi tuumajõuseadme (teostatav, kuid veel testimata tehnoloogia) kasutamisel kuluks sinna jõudmiseks veel 1000 aastat.
Teine suurem probleem on Longi sõnul poliitilise tahte puudumine. Praegu seisavad planeet Maa silmitsi mitme probleemiga, millest suurimad on ülerahvastatus, vaesus ja kliimamuutused. Need probleemid koos tähendavad sisuliselt seda, et inimkond peab arvestama miljardite rohkemate inimeste vajadustega, samal ajal tegeledes ressursside vähenemisega.
"Arvestades konkureerivaid probleeme Maal, on tunne, et selliste missioonide kulutuste kinnitamine pole tänapäeval õigustatud," ütles Long. „Ilmselt võib potentsiaalselt huvitava bioloogiaga eksoplaneedi avastamine seda muuta. Erasektoril on potentsiaali selliseid missioone proovida, kuid need on tõenäoliselt tulevikus, kuna enamik erasektori jõupingutusi on suunatud Kuule ja Marsile. "
Ainus erand, Long selgitab, on läbimurrealgatuste ” Projekt Starshot, mille eesmärk on saata grammskaala proov Proxima Centaurisse kõigest 20 aasta pärast. See on võimalik, kui kasutatakse kerget purje, mida laserid kiirendavad relativistlikule kiirusele kuni 60 000 km / s (37 282 mps) ehk 20% valguse kiirusest.
Sarnast missiooni kontseptsiooni tuntakse ka Projekt Dragonfly, kontseptsiooni, mille töötab välja rahvusvaheline teadlaste meeskond Tobias Häfner. Huvitaval kombel sündis see ettepanek samast kontseptuaalsest disainiuuringust, mis inspireeris Starshot- mida 2013. aastal võõrustas tähtedevaheliste uuringute algatus (i4iS).
Nagu Starshot, Dragonfly idee nõuab laseriga juhitavat kergpurje, mis pukseeriks kosmoselaeva relativistliku kiiruseni. Kuid, Dragonfly kosmoseaparaat oleks oluliselt raskem kui grammiskaalasond, mis võimaldaks kaasata rohkem teaduslikke vahendeid. Kosmoselaeva aeglustaks saabumisel ka magnetpurje.
Ehkki selliste missioonide väljaarendamine on tõenäoliselt umbes 100 miljardit dollarit, arvab Long, et arvestades potentsiaalseid väljamakseid, on see kindlasti taskukohasus. Väljamaksetest rääkides oleks tähtedevahelist missiooni küllaga, mis kõik oleks valgustav ja põnev. Nagu Long ütles:
„Võimalus teostada teiste tähesüsteemide lähedasi vaatlusi annaks meile palju parema ülevaate meie enda päikesesüsteemi kujunemisest ning ka tähtede, galaktikate ja eksootiliste nähtuste nagu mustad augud, tumeaine ja tume energia olemusest. See võib anda meile ka paremad ennustused elus arenevate süsteemide potentsiaalile. "
Samuti on võimalus, et kosmosesondid, mis teostavad tähtedevahelisi reise relativistlikul kiirusel, avastavad uue füüsika. Praegu mõistavad teadlased Universumit kvantmehaanika (mateeria käitumine alaatomilisel tasemel) ja üldise relatiivsuse suhte osas (mateeria on suurim skaalades - tähesüsteemid, galaktikad, superklastrid jne).
Praeguseks on kõik katsed leida Grand Unified Theory (GUT) - aka. Kõigi teooria (TOE) - mis ühendaks need kaks mõttekooli, on läbi kukkunud. Pikk väidab, et teadusmissioonid teistesse tähesüsteemidesse võiksid väga hästi pakkuda uut sünteesi, mis aitaks meil õppida palju rohkem teadma, kuidas universum tervikuna toimib.
Kuid muidugi poleks ükski jutt väljamaksetest täielik, mainimata kõige suuremat: elu leidmine! Isegi kui see oleks vaid mikroobide koloonia, oleks selle teaduslik mõju tohutu. Aruka liigi leidmise tagajärjed oleksid mõõtmatud. See lahendaks ka ajatu küsimuse, kas inimkond on universumis üksi või mitte.
"Aruka elu leidmine oleks mängude muutja, sest kui me võtaksime ühendust selliste liikidega ja jagaksime üksteisega oma teadmisi, mõjutab see sügavalt meie teadusi, aga ka meie isiklikke filosoofiaid," ütles Long. "See on oluline, kui arvestada vanust puudutavat küsimust inimese päritolu kohta."
Kuid muidugi peab enne selliste missioonide kavandamist toimuma palju. Alustuseks on tehnoloogilised nõuded, isegi sellisele tehniliselt teostatavale kontseptsioonile nagu Starshot, tuleb aegsasti käsitleda. Nagu ka kõik potentsiaalsed riskid, mis on seotud tähtedevahelise lenduga relativistlikel kiirustel.
Kuid ennekõike peame oma investeeringute teadusliku tasuvuse suurendamiseks enne tähtaega teadma, kuhu need missioonid saata. Seal mängivad suurt rolli traditsiooniline astronoomia ja astrofüüsika. Nagu Long selgitas:
Enne missioonide alustamist teistes tähesüsteemides tuleb kõigepealt iseloomustada nende süsteemide külastamise teaduslikku väärtust, mis eeldab kaugeleulatuvaid astronoomilisi vaatlusplatvorme. Kui sondid on käivitatud, aitavad need ka meie kosmilise kauguse skaala mõõtmisi kalibreerida, mis aitab parandada ka meie astronoomilisi vahendeid. Seetõttu on selge, et kõik liigid, kes soovivad valgustada universumit ja selle kohta selles, peaksid omama mõlemat tüüpi uurimist, kuna need tugevdavad üksteist.
Võib kuluda mitu aastakümmet enne, kui inimkond on valmis pühendama tähtedevahelisele missioonile aega, energiat ja ressursse. Või võib olla lihtsalt aastate küsimus, enne kui olemasolevad ettepanekud on kõik tehnilised ja logistilised probleemid välja töötatud. Mõlemal juhul, kui tähtedevaheline missioon on paigaldatud, on see oluline ja äärmiselt ajalooline sündmus.
Ja kui see hakkab lähimatest tähesüsteemidest andmeid tagasi saatma, on see ajaloos võrreldamatu sündmus. Lisaks vajalikele tehnoloogia arengutele on vaja vaid tahet oluliste investeeringute tegemiseks.
