Viimase kümnendi jooksul on meie päikesesüsteemist kaugemale avastatud tuhandeid planeete. Selle tulemusel on taas tekkinud huvi kosmoseuuringute vastu, mis hõlmab ka võimalust saata kosmoseaparaadid eksoplaneetide uurimiseks. Arvestades sellega kaasnevaid väljakutseid, uuritakse praegu mitmeid täiustatud kontseptsioone, näiteks ajapurjetatud kerge purje kontseptsioon (mida näitas näiteks Läbimurre Starshot jms ettepanekud).
Kuid viimastel aastatel on teadlased pakkunud välja potentsiaalselt tõhusama kontseptsiooni, mida tuntakse elektripuruna, kus traatvõrgust koosnev puri tekitab päikesetuule osakeste ümbersuunamiseks elektrilaenguid, luues sellega hoogu. Hiljutises uuringus võrdlesid ja vastandavad kaks Harvardi teadlast neid meetodeid, et teha kindlaks, kumb oleks eri tüüpi missioonide jaoks soodsam.
Hiljuti Internetis ilmunud uuring, mille ülevaatamine avaldatakse ajakirjas Acta Astronautica, viisid läbi Florida tehnoloogiainstituudi (FIT) dotsent Manasavi Lingam ja Abraham Loeb ning Harvardi ülikooli teadusprofessor Frank B. Baird Jr ja teooria ja arvutamise instituudi (ITC) direktor, vastavalt.
Kerge purje kontseptsioon on ajakohane, kus suure helkurmaterjali lehega varustatud kosmoselaev kasutab aja jooksul kiirendamiseks tähe (teise nimega päikesetuule) kiirgusrõhku. Selle tehnoloogia suur eelis on see, et see ei nõua kosmoselaeva enda kütusevarude transportimiseks, mis tavaliselt moodustab suurema osa kosmoselaeva massist.
See on eriti oluline tähtedevahelise liikumise korral, kuna isegi murdosa valguse kiiruse saavutamiseks vajalik reaktsioonimass (c) oleks tohutu. Ja erinevalt sellistest kontseptsioonidest nagu antimaterjalide tõukejõud või füüsikale tuginevad kontseptsioonid, mis on veel testimata (või isegi hüpoteetilised), kasutavad päikese- / valguspurjed tehnoloogiat ja füüsikat, mis on praegusel hetkel täiesti tõestatud.
Teine eelis on asjaolu, et kerget purje saab kiirendada muul viisil kui päikesekiirgus. Nagu Lingam selgitas ajakirjale Space Magazine:
„Kergeid purjeid saab„ lükata ”kas lasermassiivide või päikese- või tähekiirguse abil. Mõlemal juhul on kergete purjede peamine eelis see, et erinevalt keemilistest rakettidest ei pea pardal kütust vedama. See vähendab oluliselt kosmoseaparaadi massi, kuna suurem osa massist keemilistes rakettides on tingitud kütusest. Sama eelis kehtib ka elektripurkade kohta. ”
Viimastel aastatel on selle kontseptsiooni osas välja töötatud variatsioone, nagu näiteks Robert Zubrini ja Dana Andrewsi poolt 1988. aastal välja pakutud magnetiline puri (teise nimega “magsails”) ja Pekka Janhuneni poolt 2006. aastal välja pakutud elektripurk. esimesena tekitaks ülijuhtiv silmus elektrivälja, teine aga enereeriks magnetvälja väikeste juhtmete purje kaudu - mõlemad tõrjuvad päikesetuult.
Nendel kontseptsioonidel on mõned märkimisväärsed erinevused tavalistest päikese- või kergetest purjedest. Nagu Lingam selgitas:
„Elektripurgad sõltuvad laetud päikese- või tähetuule osakeste (meie näites prootonite) impulsside ülekandumisest, suunates neid elektriväljade kaudu, samas kui kerged purjed tuginevad tähe kiirgavate footonite impulsside ülekandumisele. Seega ajab tähe tuul elektrilisi purjeid, tähe kiirgav elektromagnetiline kiirgus aga purjeid. ”
Huvitaval kombel on mõned uurijad pidanud magnetpurjeid võimalikuks vahendiks kerge purje aeglustamiseks, kui see läheneb sihtpunktile. Üks selline isik on professor Claudius Gros Frankfurdi Goethe Ülikooli Teoreetilise Füüsika Instituudist ning projekti Dragonfly juhtiv uurijad Andreas Hein ja Kelvin F. Long (kontseptsioon, mis sarnaneb Läbimurre Starshot).
Kõik kolm kontseptsiooni on võimelised muutma tähtede tekitatavat kiirgust hoogu, kuid on ka oma osa puudustest. Alustuseks sõltuvad elektripurgad suuresti nende peremeestähtede omadustest. Kerged purjed seevastu muutuvad M-tüüpi (punase kääbuse) tähtede puhul suuresti ebaefektiivseteks, kuna kiirgusrõhk pole piisavalt suur, et tekitada tähesüsteemist pääsemiseks piisavalt kiirust.
See on üsna piirav küsimus, nähes, kuidas väikese massiga ülitugevad M-tüüpi kääbused moodustavad suurema osa tähtedest maailmas - moodustavad 75% Linnutee tähtedest. Ka punased kääbused on teiste täheklassidega võrreldes uskumatult pikaealised ja võivad oma põhijärjestuses püsida kuni 10 triljonit aastat. Seetõttu oleks pikema aja jooksul eelistatav tõukejõusüsteem, mis suudab kasutada punaseid kääbussüsteeme.
Nendest kaalutlustest lähtuvalt otsisid Lingam ja Loeb, milline tähtedevaheline liikumisviis oleks eelistatav (kerged purjed või elektroonilised purjed) erinevate tähtede klasside suhtes - F-tüüp (valge), G-tüüp (kollane), K- tüüpi (oranž) ja M-tüüpi tähed. Pärast iga klassi kiirgusomaduste arvessevõtmist arvestati need kosmoselaeva tõenäolises massis - vastavalt Läbimurre Starshot.
Nad leidsid, et elektripuruga ühendatud kosmoseaparaat kujutab endast paremat tõukejõudu enamiku tähtede tüüpide läheduses ja mitte ainult grammimõõtmeliste kosmoselaevade jaoks (milleks seda nõutakse) Starshot). Lingami ja Loebi arvutused leidsid aga ka, et elektripurjega kosmoselaeva jõudmine selliste kiirusteni, mis muudaks tähtedevahelise sõidu praktiliseks, võtab märkimisväärselt kauem aega.
„Selle asemel, kui arvestada lasermassiividega (näiteks Breakthrough Starshot) töötavatele kergetele purjedele, on siis võimalik saavutada kergete purjede kaudu otse relativistlikke kiirusi (nt 10% valguse kiirusest); seevastu tähetuulega elektripurgad saavutavad kiiruse vaid 0,1% valguse kiirusest, ”ütles Lingam.
Elektripurk võiks küll saavutada 0,1 c Kui nad tähega korduvalt lähedale jõudsid, võtsid nad hinnangul, et miljoni aasta jooksul võtab see kokku 10 000 kohtumist. Nagu Lingam ütles:
„[E] loenguspurjed kujutavad endast tähtedevahelise liikumise teostamiseks sobivat vahendit. Kõik tehnoloogilised liigid, kes soovivad seda meetodit kasutada, peaksid olema pikaealised, kuna kogu relativistliku kiiruse saavutamise protsess nõuab umbes miljonit aastat. Kui sellised pikaealised liigid eksisteerivad, on elektripurgad üsna mugav ja energiasäästlik vahend Linnutee uurimiseks pikkade ajavahemike (miljonite aastate) jooksul.
Miljon aastat on kosmilises mõttes vaid natukenegi silmapilgutus, kuid tsivilisatsioonide eluea osas on see uskumatult pikk - vähemalt meie standardid. Inimkond on liigina eksisteerinud umbes 200 000 aastat ja on oma ajalugu registreerinud vaid umbes 6000. Täpsemalt öeldes, oleme viimase 60 aasta jooksul olnud vaid kosmosest kaugete tsivilisatsioon.
Ergo, purjed, mida saab laseritega kiirendada, on meie elu jooksul kõige praktilisem vahend eksoplaneetide uurimiseks. Selle uuringu teine tähendus on see, kuidas see võiks maapealse luure (SETI) otsimist teavitada. Universumist tehnoloogilise tegevuse märkide (ehk tehnosignatuuride) otsimisel on teadlased sunnitud otsima märke, mida nad tunnevad ära.
Arvestades elektripurje eeliseid, on võimalik, et kui maaväline tsivilisatsioon eelistaks seda tehnoloogiat sarnaste ees. Nagu professor Loeb selgitas ajakirjale Space Magazine:
„Meie arvutused viitavad sellele, et arenenud tsivilisatsioonid eelistavad tõenäoliselt elektripurkade kasutamist kergete purjede kohal tõukejõu jaoks, mis põhineb tähtede looduslikul väljundil tuule või kiirguse kujul. Kui aga tehnoloogiline tsivilisatsioon soovib saavutada kiirusi või käivitada suuri veoseid, mida nende vastuvõtva tähe toodetud jõud ei suuda liikuma panna, eelistatakse tõenäoliselt kergeid purjeid, mida lükkab nende kunstlikult toodetud valgusvihk, näiteks võimsat laser. Olukord sarnaneb erinevusega purjelaevadel, mis kasutavad emakeelena looduslikult tasuta tuult, võrreldes suuremate või kiiremate paatidega, mida käitatakse kunstlike vahenditega, näiteks mootoriga. ”
Kahjuks, nagu Loeb lisas, pole elektripurgad suurtest vahemaadest hõlpsasti tuvastatavad, kuna need koosnevad elektrifitseeritud traatvõrgust ega eralda mingeid ilmseid tehnilisi allkirju. "Seetõttu," lõpetab ta lõpetuseks, "peaks SETI keskenduma peamiselt kergete purjede otsimisele, mis on nähtavad nende valguskiirte lekkimise tõttu purje piirest väljaspool nende stardikohti või kuna nad peegeldavad päikesevalgust, kui nad lähevad lähedale Päike, täpselt nagu asteroidid või sarnase suurusega komeedid. ”
Kuid Lingam ja Loeb rõhutavad ka seda, et elektripurgad võivad olla just samal põhjusel maapealse tsivilisatsiooni jaoks atraktiivseks võimaluseks. Lisaks sellele, et elektrilised purjed on energiasäästlikud, ei teki nende levikut ja seetõttu võivad nad liikuda ühest tähesüsteemist teise ilma, et neid märgataks. Võimalik lahendus Fermi paradoksile? Võib-olla!
Igal juhul näitab see uuring, et meie praegused naabruses asuvate tähesüsteemide uurimise plaanid peaksid keskenduma kontseptsioonidele, mis rõhutavad kiirust pikaealisuse kohal. See tähendab, et elektriliste või magnetiliste purjede (mis võiksid jätkata universumi uurimist igaviku jaoks) kasutuselevõtmine on halb mõte, kuid missioon, mis võib meie elu jooksul jõuda teise tähesüsteemi, näib praegu olevat eelistatavam võimalus.
