14 липня 2015 року Нові горизонти Місія увійшла в історію, коли вона стала першим робототехнічним космічним кораблем, який здійснив проліт Плутона. 31 грудня 2018 року він знову увійшов в історію, став першим космічним кораблем, який зібрався з об'єктом пояса Койпера (KBO) - Ultima Thule (2014 MU69). Крім того, Вояджер 2 зонд нещодавно приєднався до сестри зонда (Вояджер 1) у міжзоряному просторі.
Враховуючи ці досягнення, зрозуміло, що пропозиції щодо міжзоряних місій знову розглядаються. Але що б означало таку місію, і чи варто навіть цього? Кельвін Ф. Лонг, співзасновник Ініціативи міжзоряних досліджень (i4iS) і головний прихильник міжзоряного польоту, нещодавно опублікував документ, який підтримує ідею відправлення робототехнічних місій до сусідніх зіркових систем для проведення розвідки на місцях.
Нещодавно в Інтернеті з’явився документ під назвою «Міжзоряні зонди: користь для астрономії та астрофізики». У статті підсумовано матеріал, який Лонг представлятиме на 47-му симпозіумі ІАА щодо майбутніх космічних астрономій та наукових місій сонячної системи - який є частиною 70-го Міжнародного конгресу космонавтики - 10 жовтня 2019 року; конкретно, сесія, що стосується стратегій та планів космічного агентства.
Для початку Лонг окреслює, як астрономія / астрофізика (особливо там, де були задіяні космічні телескопи) та космічні дослідження за допомогою роботизованих зондів мали глибокий вплив на наш вид. Як він пояснив Space Magazine електронною поштою:
«Астрономічне починання відкрило наші горизонти знань про походження та еволюцію Сонячної системи, галактики та всесвітнішого Всесвіту. Це діяльність, яку люди проводили, мабуть, десятки тисяч років, коли ми дивилися до зірок, і вони заохочували нашу цікавість. Ми ніколи не могли доторкнутися до зірок, але ми могли подивитися на них, а інструментарій дав нам потенціал подивитися на них ще ближче. Тоді відкриття електромагнітного спектру допомогло нам зрозуміти Всесвіт так, як ніколи раніше.
В даний час зусилля людства вивчати планети та небесні тіла безпосередньо повністю обмежені Сонячною системою. Найдальші роботизовані місії подорожували (The Вояджер 1 і 2 космічні зонди) були до зовнішнього краю геліопаузи, межі між нашою Сонячною системою та міжзоряним середовищем.
Всі ці місії багато чого навчили нас про формування планети, історію та еволюцію нашої Сонячної системи та про саму планету Земля. І в останні десятиліття розгортання місій на кшталт Хаббл, Шпіцер, Чандра, Кеплер, і Прохідний супутник опитування екзопланет (TESS) виявили тисячі планет поза нашою Сонячною системою.
Природно, це призвело до відновлення інтересу до проведення місій, які могли б безпосередньо досліджувати позасонячні планети. Таким же чином, як і місії МЕСЕНГЕР, Юнона, Світанок, і Нові горизонти дослідили Меркурій, Юпітер, Цереру і Весту, і Плутон, відповідно, ці місії відповідали б за з'єднання міжзоряного розриву та відтворення зображення назад та даних далеких планет.
"[S] o питання полягає в тому, чи ми задоволені, щоб просто подивитися на них здалеку чи ми хотіли б туди поїхати?" - сказав Лонг. «Космічні зонди пропонують явну перевагу перед дистанційним зондуванням на дальньому відстані, що є потенційним для безпосередніх наукових досліджень на місці з орбіти або навіть з поверхні. У Всесвіті, де Земля і навіть наша Сонячна система зведені до простої блідо-синьої точки серед порожнечі, ми були б шалені, щоб не спробувати одного разу ».
Але, звичайно, перспектива вивчення інших сонячних систем представляє деякі основні труднощі, не останню з яких вартості. Якщо говорити про це в перспективі, то програма Apollo коштувала приблизно 25,4 мільярда доларів США, що склалося до 143,7 мільярда доларів, якщо скоригуватися на інфляцію. Відправити корабель іншій зірці - це як би наткнутися на трильйони.
Але, як пояснив Лонг, всі ці виклики можна звести в дві категорії. Перший стосується того, що нам не вистачає необхідної технологічної зрілості:
«Як і всі космічні апарати, міжзоряному космічному зонду знадобиться потужність, привід та інші системи для досягнення своєї місії та успішного досягнення цілі та отримання даних. Побудувати космічний корабель, який може пройти досить швидко, щоб здійснити подорож до найближчих зірок за розумний життєвий час людини, а також живитись цими приводними системами, непросте і перевершує продуктивність будь-якої технології, яку ми коли-небудь запускали в космос на сьогоднішній день на кілька замовлень величини. Однак основні принципи, на яких працюватимуть ці машини, з фізичної та інженерної точки зору, добре зрозумілі. Це просто вимагає цілеспрямованої програми зусиль, щоб зробити це можливим ».
Як ми вже говорили в попередньому дописі, пройти дуже далеко не довго, аби потягнутись навіть до найближчої зірки. Використовуючи існуючу технологію, для проходження Альфи Центавра знадобиться космічний корабель десь від 19 000 до 81 000 років. Навіть використовуючи ядерний рушій (можлива, але ще не перевірена технологія), все одно знадобиться 1000 років, щоб потрапити туди.
Другим головним питанням, на думку Лонга, є відсутність політичної волі. В даний час планета Земля стикається з безліччю проблем, найбільшою з яких є перенаселення, бідність та зміни клімату. Ці разом поєднуються, по суті, означають, що людству доведеться відповідати потребам більших мільярдів людей, одночасно займаючись зменшенням ресурсів.
"Враховуючи проблеми, що конкурують на Землі, вважається, що сьогодні немає обгрунтування затвердження витрат на такі місії", - сказав Лонг. «Очевидно, відкриття екзопланети з потенційно цікавою біологією може змінити це. У приватного сектору є потенціал для спроб таких місій, але це, швидше за все, в майбутньому, оскільки більшість приватних зусиль зосереджені на Місяці та Марсі ».
Єдиним винятком з цього, пояснює Лонг, є "Проривні ініціативи" Project Starshot, яка має на меті направити зонд в масштабах грамів Проксімі Кентаври всього за 20 років. Це було б можливо за допомогою легкого вітрила, яке лазерами було б прискорене до релятивістської швидкості до 60 000 км / с (37,282 м / с), або 20% швидкості світла.
Подібна концепція місії відома як Проект Стрекоза- концепція, яку розробляє міжнародна команда вчених Тобіас Хафнер. Цікаво, що ця пропозиція народилася з того самого концептуального дослідження дизайну, яке надихнуло Зірка- яку влаштувала Ініціатива з питань міжзоряних досліджень (i4iS) у 2013 році.
Подібно до Starshot, то Стрекоза Концепція закликає до лазерного легкого вітрила, який би буксирував космічний корабель до релятивістської швидкості. Однак, Стрекоза космічний корабель був би значно важчим, ніж грамовий зонд, який дозволив би включити більше наукових інструментів. Космічний корабель також буде сповільнений магнітним вітрилом після прибуття.
Хоча такі місії, як ці, можуть коштувати близько 100 мільярдів доларів на розвиток, Лонг, безумовно, вважає, що це в царині доступності, враховуючи потенційні виплати. Якщо говорити про виплати, міжзоряної місії було б достатньо, і все це було б освічуючим та захоплюючим. Як сказав Лонг:
"Можливість проводити спостереження за іншими зоряними системами дасть нам набагато краще розуміння того, як формувалася наша Сонячна система, а також природи зірок, галактик та екзотичних явищ, таких як чорні діри, темна речовина та темна енергія. Це також може дати нам кращі прогнози щодо потенціалу систем, що розвиваються ».
Існує також можливість, що космічні зонди, що проводять міжзоряні плавання з релятивістською швидкістю, відкриють для себе нову фізику. В даний час вчені розуміють Всесвіт з точки зору квантової механіки (поведінка речовини на субатомному рівні) та загальної відносності (матерія на найбільшій шкалі - системи зірок, галактик, надкластерів тощо).
На сьогоднішній день усі спроби знайти Велику єдину теорію (GUT) - ака. "Теорія всього" (ТО) - що об'єднало б ці дві школи думки не вдалося. Довго стверджує, що наукові місії до інших зіркових систем могли б дуже добре забезпечити новий синтез, який допоможе нам дізнатися більше про те, як Всесвіт функціонує в цілому.
Але звичайно, жодна розмова про виплати не була б повною, не згадуючи про найбільшу з усіх: пошук життя! Навіть якби це була просто колонія мікробів, наукові наслідки були б величезними. Що стосується наслідків пошуку розумного виду, то наслідки були б незмірними. Це також вирішило б позачасовий питання про те, чи одне людство у Всесвіті чи ні.
"Пошук розумного життя було б зміною гри, оскільки, якщо ми налаштуємо контакт з таким видом і поділимося своїми знаннями з іншими, це матиме глибокий вплив на наші науки, а також на нашу особистісну філософію", - сказав Лонг. «Це важливо при розгляді вікового питання про походження людини».
Але, звичайно, потрібно зробити багато, перш ніж можна було б передбачити такі місії. Для початківців - технологічні вимоги, навіть для технічно здійсненної концепції Зірка, потрібно вирішити заздалегідь. Як і всі потенційні ризики, пов'язані з міжзоряним польотом з релятивістською швидкістю.
Але перш за все, нам потрібно буде знати заздалегідь, куди направити ці місії, щоб досягти максимальної наукової віддачі від наших інвестицій. Тут традиційна астрономія та астрофізика відіграватимуть велику роль. Як пояснив Лонг:
Перш ніж розпочати будь-які місії на інших системах зірок, потрібно спершу охарактеризувати наукову цінність відвідування цих систем заздалегідь, для чого знадобляться астрономічні платформи спостереження дальньої дальності. Потім, після запуску зондів, вони також допоможуть калібрувати наші вимірювання шкали космічної відстані, що також допоможе вдосконалити наші астрономічні прилади. Тому зрозуміло, що будь-який вид, який прагне просвітлити Всесвіт та його місце в ньому, повинен охоплювати обидві форми запиту, оскільки вони посилюють один одного.
Може пройти багато десятиліть, перш ніж людство буде готове виділити час, енергію та ресурси на міжзоряну місію. Або може просто пройти роки, перш ніж у існуючих пропозиціях будуть розроблені всі технічні та матеріально-технічні питання. Так чи інакше, коли міжзоряна місія буде встановлена, це буде знаменною і надзвичайно історичною подією.
І коли він почне надсилати назад дані з найближчих зіркових систем, це буде подія, яка не має собі рівних в історії. Окрім необхідних досягнень у галузі техніки, все, що потрібно, - це воля до здійснення важливих інвестицій.
