Numărul planetelor extra-solare confirmate a crescut în pasi trecuți în ultimii ani. Cu fiecare nouă descoperire apare întrebarea când am putea fi capabili să explorăm direct aceste planete. Până în prezent, au existat mai multe sugestii, de la nanocraftul cu motor laser, care ar călători la Alpha Centauri în doar 20 de ani (Breakthrough Starshot), până la micro-motoare cu mișcare mai lentă, echipate cu laboratoare de gene (Proiectul Genesis).
Dar când vine vorba de frânarea acestor ambarcațiuni, astfel încât să poată încetini și studia stele îndepărtate și planete pe orbită, lucrurile devin un pic mai complicate. Conform unui studiu recent realizat de chiar omul care a conceput proiectul The Genesis - profesorul Claudius Gros de la Institutul de Fizică Teoretică Universitatea Goethe Frankfurt - vele speciale care se bazează pe superconductori pentru a genera câmpuri magnetice ar putea fi folosite doar în acest scop.
Starshot și Genesis sunt similare prin faptul că ambele concepte încearcă să utilizeze progresele recente în miniaturizare. Astăzi, inginerii sunt capabili să creeze senzori, propulsoare și camere care sunt capabile să efectueze calcule și alte funcții, dar sunt o parte din dimensiunea instrumentelor mai vechi. Și când vine vorba de propulsie, există multe opțiuni, de la rachete convenționale și unități ionice până la vele ușoare acționate cu laser.
Încetinirea unei misiuni interstelare, cu toate acestea, a rămas o provocare mai importantă, deoarece o astfel de ambarcațiune nu poate fi echipată cu propulsoare de frânare și combustibil fără a-și crește greutatea. Pentru a rezolva acest lucru, profesorul Gros sugerează utilizarea unor pânze magnetice, care ar prezenta numeroase avantaje față de alte metode disponibile. După cum a explicat prof. Gros către Space Magazine prin e-mail:
„Clasic, veți echipa nava spațială cu motoare rachetă. Motoarele rachetă normale, așa cum le folosim pentru lansarea sateliților, pot schimba viteza doar cu 5-15 km / s. Și chiar asta doar atunci când utilizați mai multe etape. Acest lucru nu este suficient pentru a încetini o ambarcațiune care zboară cu 1000 km / s (0,3% c) sau 100000 km / s (c / 3). Unitățile de fuziune sau antimaterie ar ajuta un pic, dar nu substanțial. ”
Pânza pe care o intenționează ar fi constituită dintr-o buclă de supraconductoare masivă care măsoară aproximativ 50 de kilometri în diametru, care ar crea un câmp magnetic odată indus un curent fără pierderi. Odată activat, hidrogenul ionizat în mediul interstelar va fi reflectat în afara câmpului magnetic al velei. Acest lucru ar avea ca efect transferul impulsului navei spațiale în gazul interstelar, încetinindu-l treptat.
Conform calculelor lui Gros, acest lucru ar funcționa pentru pânze cu deplasare lentă, în ciuda densității de particule extrem de reduse a spațiului interstelar, care se ridică la 0,005 până la 0,1 particule pe centimetru cub. „O navigatie magnetica tranzactioneaza consumul de energie cu timpul, a spus Gros.” Dacă opriți motorul mașinii dvs. și îl lăsați să se rotească în ralanti, acesta va încetini din cauza frecării (aer, anvelope). Navigarea magnetică face același lucru, în cazul în care frecarea provine din gazul interstelar. "
Unul dintre avantajele acestei metode este faptul că poate fi construit folosind tehnologia existentă. Tehnologia cheie din spatele navei magnetice este o buclă Biot Savart care, atunci când este asociată cu același fel de bobine superconductoare utilizate în fizica cu energie mare, ar crea un câmp magnetic puternic. Folosirea unei astfel de nave navale, chiar și mai grele - cele care cântăresc până la 1.500 de kilograme (1,5 tone metrice; 3.307 lbs) - ar putea fi decelerată dintr-o călătorie interstelară.
Unul mare dezavantaj este timpul pe care o astfel de misiune ar dura. Pe baza calculelor proprii ale Gros, un tranzit de mare viteză către Proxima Centauri care se baza pe frânarea cu impuls magnetic ar necesita o navă care cântărea aproximativ 1 milion kg (1000 tone; 1102 tone). Cu toate acestea, o misiune interstelară care implică o navă de 1,5 tone, ar putea ajunge la TRAPPIST-1 în aproximativ 12.000 de ani. După cum concluzionează Gros:
„Este nevoie de mult timp (deoarece densitatea foarte mică a mass-media interstelare). Acest lucru este rău dacă vrei să vezi o întoarcere (date științifice, imagini emoționante) în viața ta. Pânzele magnetice funcționează, dar numai atunci când sunteți fericiți să luați (foarte) perspectiva lungă. "
Cu alte cuvinte, un astfel de sistem nu ar funcționa pentru un nanocraft precum cel prevăzut de Breakthrough Starshot. După cum a explicat propriul Dr. Abraham Loeb, Starshot, obiectivul principal al proiectului este realizarea visului călătoriilor interstelare în cadrul unei generații de plecare a navei. Pe lângă faptul că este Frank B. Baird Jr., profesor de știință la Universitatea Harvard, dr. Loeb este, de asemenea, președintele Comitetului consultativ Breakthrough Starshot.
După cum a explicat pentru Space Magazine prin e-mail:
„[Gros] concluzionează că ruperea gazelor interstelare este posibilă numai la viteze mici (mai puțin de o fracțiune de la sută din viteza luminii) și chiar atunci este nevoie de o navigă care are o lățime de zeci de kilometri lățime. Problema este că, cu o viteză atât de mică, călătoria către cele mai apropiate stele va dura peste o mie de ani.
„Inițiativa Breakthrough Starshot își propune să lanseze o navă spațială la o cincime din viteza luminii, astfel încât să ajungă la cele mai apropiate stele în timpul vieții umane. Este dificil să-i entuziasmăm pe oameni de o călătorie a cărei finalizare nu va fi martoră de ei. Dar există o avertizare. Dacă longevitatea oamenilor ar putea fi extinsă la milenii prin inginerie genetică, atunci designurile de tipul celor considerate de Gros ar fi cu siguranță mai atrăgătoare. ”
Dar pentru misiuni precum The Genesis Project, pe care Gros și-a propus-o inițial în 2016, timpul nu este un factor. O astfel de sondă, care ar purta organisme unicelulare - fie codificată într-o fabrică de gene, fie stocată ca spori înghețați criogen - ar putea dura mii de ani pentru a ajunge la un sistem stelat vecin. Odată ajuns acolo, ar începe sădirea planetelor care au fost identificate ca „locuibile tranzitoriu” cu organismele unicelulare.
Pentru o astfel de misiune, timpul de călătorie nu este factorul important. Ceea ce contează este abilitatea de a încetini și a stabili orbita în jurul unei planete. În acest fel, nava spațială ar putea să însemne aceste lumi din apropiere cu organisme terestre, ceea ce ar putea avea efectul de a o transforma lent înainte de exploratorii sau coloniștii umani.
Având în vedere cât timp va dura omul să ajungă chiar și la cele mai apropiate planete extra-solare, o misiune care durează câteva sute sau câteva mii de ani nu este mare lucru. Până la urmă, ce metodă alegem pentru a efectua misiunea interstelară se va reduce la cât timp suntem dispuși să investim. De dragul explorării, rapiditatea este factorul cheie, ceea ce înseamnă ambarcațiuni ușoare și viteze incredibil de mari.
Dar, în cazul în care obiectivele pe termen lung - cum ar fi însămânțarea altor lumi cu viață și chiar terasformarea lor pentru așezarea umană - sunt cele mai bune, abordarea lentă și constantă este cea mai bună. Un lucru este sigur: când aceste tipuri de misiuni vor trece de la stadiul de concept la realizare, cu siguranță va fi interesant să asistăm!
