Unistus rännata teise tähesüsteemi ja võib-olla isegi leida sealt asustatud maailmad, on see, mis on inimkonna muretsenud juba mitu põlvkonda. Kuid alles kosmoseuuringute ajastul on teadlased suutnud uurida tähtedevahelise tähtedevahelise teekonna erinevaid meetodeid. Kuigi aastate jooksul on välja pakutud palju teoreetilisi konstruktsioone, on viimasel ajal palju tähelepanu pööratud laseriga töötavatele tähtedevahelistele sondidele.
Esimest projekti Dragonfly nime kandvat kontseptuaalset uuringut korraldas 2013. aastal tähtedevaheliste uuringute algatus (i4iS). Kontseptsioonis kutsuti üles kasutama lasereid, et kiirendada kerge purje ja kosmoselaeva valguse kiirus 5% -ni, jõudes seega Alfa-ni. Kentauri umbes sajandil. Ühes hiljutises artiklis hindas üks ideekonkursil osalenud meeskond oma kerge ja magnetse purje ettepaneku teostatavust.
Paber pealkirjaga “Projekt Dragonfly: purjetage tähtede poole” avaldati hiljuti teadusajakirjas Astra Astronautica. Uuringut juhtis Tobias Häfner, Paul Sabatieri (UPS) Toulouse'i lõpetanu ja praegune süsteemiinsener Open Cosmos Ltd-s. Temaga liitusid Oxford Space Systems'i, kõrghariduse ülikooli (SOKENDAI) liikmed ja AKKA Technologies.
Tähtedevahelise missioonikontseptsiooni osas on alati olnud üheks suurimaks komistuskiviks reisimisega kaasnev aeg. Nagu näitasime eelmises artiklis, kulub Alpha Centaurisse jõudmiseks praeguse tehnoloogia abil kuskil 1000–800 000 aastat. Ehkki on olemas mitu teoreetilist meetodit, mis võiksid pakkuda lühemaid sõiduaegu, hõlmavad need kas füüsikat, mida tuleb veel tõestada, või oleksid liiga kallid.
Siit tuleneb valgussaili üleskutse, mis kasutab ära miniatuureerimise hiljutisi arenguid väiksema ja odavama kosmoselaeva loomiseks. Veel üks eelis, vähemalt teoreetiliselt, on see, et sellist kosmoselaeva saab kiirendada murdosa täpsuseni valguse kiirusest ja suudaks seetõttu katta paarikümne aasta või ühe sajandi jooksul Päikesesüsteemi ja lähima tähe vahel tohutu vahemaa. .
Nagu märgitud, käivitas i4iS - vabatahtlik organisatsioon, mis on pühendunud tähtedevahelise kosmosereisi lähitulevikus reaalsuseks - 2013. aastal esimese valgussägede kontseptuaalse kujundusuuringu. Sellele järgnes 2014. aastal konkurss kosmoselaeva kavandamiseks, mis olema võimelised olemasoleva või lähiajalise tehnoloogia abil jõudma Alpha Centaurisse 100 aasta jooksul.
Neli finalisti esitasid oma kavandid Suurbritannias asuvas planeetidevahelises ühingus 2015. aasta juulis toimunud töötoas. Müncheni Tehnikaülikooli meeskonna esitatud idee võitis, kes seejärel käivitas Kickstarteri kampaania, et koguda raha oma disaini jaoks. Californias San Diegos asuva meeskonna esitatud kavand on hiljem arenenud Breakthrough Initiatives'i Breakthrough Starshot kujunduseks.
Juhtiv autor Hafner ja tema kolleegid kuulusid meeskonda CranSEDS, mis koosnes inseneridest ja teadlastest Suurbritannia Cranfieldi ülikoolist, Skolkovo teaduse ja tehnoloogia instituudist (Skoltech) Venemaal ja UPS-ist Prantsusmaal. Selles viimases uuringus tutvustasid tema ja mõned tema endised meeskonnaliikmed teostatavusuuringu osana oma missiooni kontseptsiooni.
Selle uuringu huvides vaatasid nad läbi kerge purje missiooni arhitektuuri iga aspekti. See ulatus purje suurusest, selle ehitamiseks kasutatud materjalidest, laseri ava suurusest, laseri positsioneerimisest, kosmoselaeva massist ja meetodist, mida kosmoseaparaat aeglustamiseks kasutas, kui see läheneb sihtkohta.
Lõpuks kutsuti nende poolt välja töötatud missiooniarhitektuuris kasutama 100 GW laserjõudu, et kiirendada 2750 kg (~ 6000 naela) kosmoselaeva valguse kiirusele 5% -ni - tulemuseks on umbes sajandi pikkune reisiaeg kuni Alpha Centauri. Purje moodustaks grafeenikiht, mille läbimõõt on 29,4 km (18,26 mi), seega on vaja 29,4 km (18,26 mi) läbimõõduga laserit.
See laser paigutataks Päikese lähedusse (kas Maa-Päike L1 Lagrange'i punkti või Cislunari orbiidile) ja selle toiteks saaks kasutada suuri päikesepaneele. Aeglustamiseks plahvatas kosmoselaev kerge puri ja paneb paika metalltraadist koosneva magnetpurje. See puri moodustaks umbes 35 km läbimõõduga ja 1000 kg (2200 naela) silmusekujulise konstruktsiooni.
Kui see on kasutusele võetud, peatub magnetiline puri tähtedevahelisest keskkonnast pärinev plasma ja päikesetuul Alpha Centaurist, et aeglustada ja süsteemi siseneda. See arhitektuur saavutaks nende sõnul tasakaalu massi ja kiiruse vahel, võimaldaks missioonil jõuda Alpha Centaurini veidi enam kui 100 aasta pärast ja võimaldaks sellel saabumisel teadusoperatsioone läbi viia.
Nagu nad oma uuringus märgivad, pakub seda tüüpi missiooniarhitektuur palju eeliseid, muu hulgas ka asjaolu, et suurem kosmoselaev oleks võimeline kandma rohkem instrumente ja koguma rohkem teaduslikke andmeid kui grammisuurune kosmoselaev (nagu Breakthrough Starshoti puhul StarChip). Nagu nad järeldasid:
„Nii [laser- kui ka magnetpurjede] eeliseks on, et raketikütust ei ole vaja kosmoselaevas vedada. Missioon põhineb praegu saadaval olevatel või väljatöötamisel olevatel tehnoloogiatel, kuid vajaliku kosmoseinfrastruktuuri rajamiseks vajaks see ulatuslikke täiustusi. mitme kosmoseaparaadi missiooni lähtetasemel, kasutatakse lasersüsteemi mõistliku aja jooksul. Esimesest kosmoseaparaadist saadud õppetunde ja kogutud andmeid võiks kasutada järgmiste parandamiseks. ”
Samuti tunnistavad nad sellise missiooniga kaasnevaid väljakutseid, sealhulgas vajadust kilomeetri suuruste konstruktsioonide järele kosmoses. Sellised ehitised tuleks ehitada orbiidile, mis eeldaks kõigepealt orbitaalide valmistamisvõimaluste arendamist. Ja muidugi, laser ja muud olulised süsteemid vajavad edasist täiustamist ja arendamist. Sellegipoolest on kontseptsioon nende uuringu kohaselt teostatav ja tehniliselt mõistlik.
Mõnel on siiski oma kahtlused. Näiteks on siin dr Claudius Gros, teoreetiline füüsik Goethe ülikooli Frankfurdi teoreetilise füüsika instituudist. Gros on tähtedevahelise kosmoselaeva ehitamise huvides laserpurje tehnoloogia kasutamise pikaajaline pooldaja ning ta on teoreetilise töö teinud magnetpurjede kasutamise kohta sellise kosmoselaeva aeglustamiseks.
Ta on ka projekti Genesis asutaja, ettepaneku saata geenitehaste või krüogeensete punnidega varustatud laserpurjega kosmoseaparaadid teistesse tähesüsteemidesse, kus need jaotaksid mikroobide elu “ajutiselt elamiskõlblikele eksoplaneetidele - st planeetidele, mis on võimelised elu toetama, kuid tõenäoliselt ei anna see ainuüksi seda. Nagu ta e-posti teel kosmoseajakirjale avaldas:
“Magnetväljaga aeglustuse osas pole see eeldatavate parameetrite piires tegelikult võimalik. Kui käsitöö sõidab 5% valguse kiirusest ja kui see peab peatuma 20 aasta jooksul, nagu käesolevas dokumendis eeldatakse, kulub selle töö tegemiseks mitusada tonni kaaluv magnetpurje. Sellise raske veesõiduki kiirendamiseks oleks vaja palju tugevamaid kaatrisüsteeme. ”
Laserite või päikesepurjete kasutamise kontseptsioon tähtedevaheliste missioonide läbiviimiseks on sügavate juurtega. Kuid jõupingutused selliste kosmoselaevade loomiseks on tõeliselt kokku tulnud alles viimastel aastatel. Praegu on palju kontseptsioone, mis pakuvad erinevaid missiooniarhitektuure, millel kõigil on oma osa väljakutsetest ja eelistest.
Kuna väljatöötamisel on mitu ettepanekut - mis hõlmab Haefneri ja tema kolleegi ettepanekut, siis ii4Si Dragonfly kontseptsioon ja Läbimurre Starshot - on väga huvitav näha, millised (kui üldse) praegustest tuulepargi kontseptsioonidest püüavad järgmistel kümnenditel teekonda Alpha Centaurisse.
Kas see saab sinna, mis meie elu jooksul sinna jõuab, või see, mis on võimeline teadusandmeid rohkem tagasi saatma? Või võib see olla nende kahe kombinatsioon, omamoodi lühiajaline / pikaajaline tehing? Raske öelda. Asi on selles, et unistus, milleks on tähtedevahelise missiooni teostamine, ei pruugi jääda unistuseks kuigi kaua.
