У квітні 2016 року російський мільярдер Юрій Мілнер оголосив про створення Breakthrough Starshot. В рамках його некомерційної наукової організації (відомий як Ініціативи прориву) метою Starshot було розробити наносний корабель з легким вітром, який був би здатний досягти найближчої зіркової системи - Альфи Кентавра (ака. Рігель Кентавр) - протягом нашого життя.
З моменту свого створення науковці та інженери, які стоять за концепцією Starshot, прагнули вирішити проблеми, з якими стикається така місія. Так само в науковій спільноті було багато людей, які також висловлювали пропозиції щодо того, як така концепція може працювати. Останнє надходить з Інституту дослідження Макса Планка для досліджень сонячної системи, де двоє дослідників придумали новий спосіб уповільнення руху судна, як тільки він досяг його призначення.
Для резюме концепція Starshot передбачає невеликий, грамометровий наномашину, що буксирується на ліхтарі. Використовуючи наземний лазерний масив, цей ліхтарик би прискорювався до швидкості близько 60 000 км / с (37,282 м / с) - або 20% швидкості світла. З цією швидкістю наномашина змогла б досягти найближчої до нас зіркової системи - Альфа Кентавра, розташованої за 4,37 світлових років - всього за 20 років.
Звичайно, це представляє ряд технічних проблем - які включають можливість зіткнення з міжзоряним пилом, належну форму світлового вітрила та рівні вимоги до енергії для живлення лазерного масиву. Але не менш важливою є думка про те, як таке судно сповільниться, досягнувши свого призначення. Якщо на іншому кінці лазери не застосовують енергію розриву, як це судно досить сповільниться, щоб почати вивчення системи?
Саме цим питанням Рене Геллер та Майкл Хіппке вирішили вирішити у своєму дослідженні "Уповільнення міжшвидкісного фотона швидкісних швидкостей пливе на зв'язані орбіти Альфи Центавра". Геллер - це астрофізик, який наразі допомагає ESA в його підготовці до майбутньої місії PLAnetary Transits and Oscillations of Stars (PLATO) - мисливця за екзопланетами, розгорнутого в рамках програми Cosmic Vision.
За допомогою фахівця з інформаційних технологій Майкла Хіппке вони розглядали, що потрібно для міжзоряної місії, щоб досягти Альфи Кентавра, та забезпечити хороші наукові результати після її прибуття. Це вимагатиме проведення маневрів гальмування, коли він прибув, щоб космічний корабель не перекинув систему на мить ока. Як вони заявляють у своєму дослідженні:
"Хоча такий міжзоряний зонд міг би досягти Proxima через 20 років після запуску, але без палива, щоб його уповільнити, він перемістить систему протягом кількох годин. Тут ми демонструємо, як зоряні фотонні тиски зоряного потрійного Альфа Цен А, В і С (Проксима) можуть використовуватися разом із силою тяжіння, що сприяє уповільненню вхідних сонячних вітрил із Землі. "
Заради своїх розрахунків Геллер та Хіппке підрахували, що судно важить менше 100 грам (3,5 унції), і його зможуть встановити на вітрилі площею 100 000 м² (1076 391 квадратний фут). Після того, як вони були завершені, Гіппке адаптував їх до серії комп’ютерних симуляцій. На основі своїх результатів вони запропонували абсолютно нову концепцію місії, яка повністю усуває потребу в лазерах.
По суті, їх переглянута концепція вимагала створення судна автономного активного вітрила (AAS), який би забезпечував власну рушійну силу і зупинку. Це судно могло б розгорнути вітрило, перебуваючи в Сонячній системі, і використовувати сонячний вітер Сонця для прискорення його до високих швидкостей. Як тільки він дійшов до системи Альфа-Кентаврі, він перенаправить своє вітрило так, що надходить випромінювання з Альфа-Кентавру А і В призведе до уповільнення його дії.
Додатковим бонусом цього запропонованого маневру є те, що корабель, коли він був уповільнений до того, що міг би ефективно досліджувати систему Альфа Кентаврі, потім міг би скористатися силою тяжкості цих зірок, щоб переправитись у бік Проксима Центавра. Потрапивши туди, він міг би провести перше найближче дослідження Проксіми b - найближчої до Землі екзопланети - та визначити, що таке атмосферні та поверхневі умови.
Оскільки існування цієї планети було вперше оголошено Європейською південною обсерваторією ще в серпні 2016 року, багато спекуляцій щодо того, чи може вона бути придатною для проживання. Якщо місія могла б вивчити її, щоб перевірити, чи є маркери, що знаходяться на землі - життєздатна атмосфера, магнітосфера та рідка вода на поверхні - це, безсумнівно, вирішить цю дискусію.
Як пояснив Геллер у прес-релізі Інституту Макса Планка, ця концепція дає чимало переваг, але вона має свою частку вигідних розпродажів - не найменший час, який знадобиться, щоб потрапити до Альфа Кентавра. "Наша нова концепція місії могла б отримати високу наукову віддачу, але отримають її лише онуки наших онуків", - сказав він. "Starshot, з іншого боку, працює в масштабі десятиліть і може бути реалізований в одному поколінні. Тож ми могли б визначити довгострокову концепцію подальшого спостереження для Starshot ».
В даний час Геллер і Хіппке обговорюють свою концепцію з "Проривним зірком", щоб побачити, чи було б воно життєздатним. Один з людей, який переглянув їхню роботу, - це професор Аві Лоб, професор Франк Б. Бейрд-молодший з Гарвардського університету та голова Консультативної ради Фонду «Прорив». Як він розповів Space Magazine електронною поштою, концепція, висунута Геллером та Гіппке, заслуговує на розгляд, але має свої обмеження:
"Якщо можливо уповільнити космічний корабель за допомогою зіркового світла (і гравітаційної допомоги), тоді також можна запустити його в першу чергу тими ж силами ... Якщо так, то чому нещодавно оголошений проект Breakthrough Starshot за допомогою лазера і не сонячне світло для приведення в рух нашого космічного корабля? Відповідь полягає в тому, що наш розглянутий лазерний масив може штовхнути вітрило енергетичним потоком, який в мільйон разів більший за місцевий сонячний потік.
«Використовуючи зоряне світло для досягнення релятивістських швидкостей, потрібно використовувати надзвичайно тонкий вітрило. У новій статті Геллер та Гіппке розглядають приклад міліграма замість грамового вітрила. Для вітрила площею десять квадратних метрів (як це передбачено в нашому дослідженні концепції Starshot) товщина їх вітрила повинна становити лише кілька атомів. Така поверхня на порядок менше, ніж довжина хвилі світла, яку вона спрямована на відображення, і тому її відбивна здатність була б низькою. Здається, зменшити вагу на стільки порядків не можливо, але все ж підтримувати жорсткість і відбивна здатність матеріалу вітрила.
«Основним обмеженням у визначенні концепції Starshot було відвідування Альфи Кентаврі протягом нашого життя. Подовження часу подорожі за межі життя людини, про що йдеться у цій статті, зробило б це менш привабливим для людей, які беруть участь у цьому. Також слід пам’ятати, що вітрило повинно супроводжуватися електронікою, яка значно додасть його ваги ».
Коротше кажучи, якщо час не є фактором, ми можемо передбачити, що наші перші спроби досягти іншої Сонячної системи дійсно можуть спричинити те, що AAS приводиться в рух і сповільнюється сонячним вітром. Але якщо ми готові чекати століть, коли така місія буде завершена, ми можемо також розглянути можливість відправлення ракет зі звичайними двигунами (можливо, навіть екіпажними) до Альфи Кентаври.
Але якщо ми маємо намір потрапити туди протягом власного життя, тоді вітрилом з лазерним керуванням чи чимось подібним буде дорога. Людство провело понад півстоліття, вивчаючи те, що є у нас на задньому дворі, і деякі з нас нетерплячі, щоб побачити, що знаходиться поруч!
