Η ιδέα μιας ημέρας να ταξιδέψει σε άλλο σύστημα αστεριών και να δει τι υπάρχει υπάρχει το ονειρεμένο όνειρο των ανθρώπων πολύ πριν αποσταλούν οι πρώτοι πύραυλοι και αστροναύτες στο διάστημα. Ωστόσο, παρά την πρόοδο που έχουμε σημειώσει από την αρχή της Διαστημικής Εποχής, τα διαστρικά ταξίδια παραμένουν ακριβώς αυτό - ένα ονειρεμένο όνειρο. Ενώ έχουν προταθεί θεωρητικές έννοιες, τα ζητήματα κόστους, χρόνου ταξιδιού και καυσίμων παραμένουν εξαιρετικά προβληματικά.
Πολλές ελπίδες εξαρτώνται επί του παρόντος από τη χρήση κατευθυνόμενης ενέργειας και φώτων για να ωθήσουν τα μικροσκοπικά διαστημόπλοια σε σχετικιστικές ταχύτητες. Τι γίνεται όμως αν υπήρχε ένας τρόπος να γίνουν τα μεγαλύτερα διαστημόπλοια αρκετά γρήγορα ώστε να πραγματοποιούν διαστρικά ταξίδια; Σύμφωνα με τον καθηγητή David Kipping - τον ηγέτη του εργαστηρίου Cool Worlds του Πανεπιστημίου της Κολούμπια - το μελλοντικό διαστημικό σκάφος θα μπορούσε να βασιστεί σε ένα Halo Drive, το οποίο χρησιμοποιεί τη βαρυτική δύναμη μιας μαύρης τρύπας για να φτάσει σε απίστευτες ταχύτητες.
Ο καθηγητής Kipping περιέγραψε αυτήν την ιδέα σε μια πρόσφατη μελέτη που εμφανίστηκε στο Διαδίκτυο (το προτύπωμα είναι επίσης διαθέσιμο στον ιστότοπο Cool Worlds). Σε αυτό, ο Kipping αντιμετώπισε τις μεγαλύτερες προκλήσεις που θέτει η εξερεύνηση του διαστήματος, που είναι ο τεράστιος χρόνος και ενέργεια που θα χρειαζόταν για να στείλει ένα διαστημικό σκάφος σε μια αποστολή για εξερεύνηση πέρα από το Ηλιακό μας Σύστημα.
Όπως είπε ο Kipping στο Space Magazine μέσω email:
«Τα διαστρικά ταξίδια είναι ένα από τα πιο δύσκολα τεχνικά επιτεύγματα που μπορούμε να κατανοήσουμε. Ενώ μπορούμε να φανταστούμε τη μετατόπιση μεταξύ των αστεριών για εκατομμύρια χρόνια - που είναι νόμιμα διαστρικό ταξίδι - για να επιτύχουμε ταξίδια σε χρονικά διαστήματα αιώνων ή λιγότερο, απαιτείται σχετικιστική ώθηση. "
Όπως το έθεσε ο Kipping, η σχετικιστική πρόωση (ή επιτάχυνση σε ένα κλάσμα της ταχύτητας του φωτός) είναι πολύ ακριβή από την άποψη της ενέργειας. Τα υπάρχοντα διαστημόπλοια απλά δεν έχουν τη χωρητικότητα καυσίμου για να μπορέσουν να αντεπεξέλθουν σε τέτοιου είδους ταχύτητες, και να μην εκτοξεύσουν πυρήνες για να δημιουργήσουν ώθηση - à la Project Orion (βίντεο παραπάνω) - ή να κατασκευάσουν ένα fjjet σύντηξης - à la Project Daedalus - δεν υπάρχουν πολλές διαθέσιμες επιλογές.
Τα τελευταία χρόνια, η προσοχή στράφηκε προς την ιδέα της χρήσης φώτων φωτός και νανοτεχνημάτων για τη διεξαγωγή διαστρικών αποστολών. Ένα πολύ γνωστό παράδειγμα αυτού είναι Ανακαλύψτε το Starshot, μια πρωτοβουλία που στοχεύει να στείλει ένα διαστημικό σκάφος μεγέθους smartphone στην Alpha Centauri στη διάρκεια της ζωής μας. Χρησιμοποιώντας μια ισχυρή συστοιχία λέιζερ, το φωτιστικό θα επιταχύνθηκε σε ταχύτητες έως και 20% της ταχύτητας του φωτός - κάνοντας έτσι το ταξίδι σε 20 χρόνια.
«Αλλά ακόμη και εδώ μιλάμε για πολλά terra-joule ενέργειας για το πιο μινιμαλιστικό διαστημόπλοιο (γραμμάρια μάζα) που μπορεί να γίνει κατανοητό», δήλωσε ο Kipping. «Αυτή είναι η αθροιστική ενεργειακή παραγωγή των πυρηνικών σταθμών που λειτουργούν για εβδομάδες στο τέλος (που παρεμπιπτόντως δεν έχουμε κανέναν τρόπο να αποθηκεύουμε τόσο πολύ ενέργεια)! Γι 'αυτό είναι δύσκολο. "
Σε αυτό, ο Kipping προτείνει μια τροποποιημένη έκδοση αυτού που είναι γνωστή ως «Dyson Slingshot», μια ιδέα προτάθηκε από τον σεβαστό θεωρητικό φυσικό Freeman Dyson (το μυαλό πίσω από το Dyson Sphere). Στο βιβλίο του 1963, Διαστημικές επικοινωνίες (Κεφάλαιο 12: "Μηχανές βαρύτητας"), ο Dyson περιέγραψε πώς το διαστημικό σκάφος θα μπορούσε να σφενδάμνει γύρω από τα συμπαγή δυαδικά αστέρια προκειμένου να λάβει σημαντική ώθηση στην ταχύτητα.
Όπως το περιέγραψε ο Dyson, ένα πλοίο που θα αποστέλλεται σε ένα συμπαγές δυαδικό σύστημα (δύο αστέρια νετρονίων που περιστρέφονται το ένα στο άλλο) όπου θα έκανε έναν ελιγμό υποβοήθησης της βαρύτητας. Αυτό θα συνίστατο στο ότι το διαστημόπλοιο παίρνει ταχύτητα από την έντονη βαρύτητα του δυαδικού - προσθέτοντας το αντίστοιχο της διπλής ταχύτητας περιστροφής του - πριν απομακρυνθεί από το σύστημα.
Ενώ η προοπτική αξιοποίησης αυτού του είδους ενέργειας για χάρη της πρόωσης ήταν εξαιρετικά θεωρητική στην εποχή του Dyson (και εξακολουθεί να είναι), η Dyson προσέφερε δύο λόγους για τους οποίους οι «βαρυτικές μηχανές» άξιζαν να εξεταστούν:
«Πρώτον, εάν το είδος μας συνεχίσει να επεκτείνει τον πληθυσμό και την τεχνολογία του με εκθετικό ρυθμό, μπορεί να έρθει μια στιγμή στο μακρινό μέλλον όπου η μηχανική σε αστρονομική κλίμακα μπορεί να είναι εφικτή και απαραίτητη. Δεύτερον, εάν ψάχνουμε για σημάδια τεχνολογικά προηγμένης ζωής που υπάρχουν ήδη αλλού στο σύμπαν, είναι χρήσιμο να εξετάσουμε τι είδους παρατηρήσιμα φαινόμενα μπορεί να είναι σε θέση να παράγει μια πραγματικά προηγμένη τεχνολογία. "
Εν ολίγοις, οι βαρυτικές μηχανές αξίζουν να μελετηθούν σε περίπτωση που καταστούν δυνατές κάποια μέρα και επειδή αυτή η μελέτη θα μπορούσε να μας επιτρέψει να εντοπίσουμε πιθανές εξωγήινες νοημοσύνες (ETI) μέσω των τεχνολογικών υπογραφών που θα δημιουργούσαν τέτοιες μηχανές. Επεκτείνοντας αυτό, ο Kipping εξετάζει πώς οι μαύρες τρύπες - ειδικά αυτές που βρίσκονται σε δυαδικά ζεύγη - θα μπορούσαν να αποτελέσουν ακόμη πιο ισχυρές βαρυτικές σφεντόνες.
Αυτή η πρόταση βασίζεται εν μέρει στην πρόσφατη επιτυχία του Παρατηρητηρίου βαρυτικών κυμάτων του ιντερφερόμετρου λέιζερ (LIGO), το οποίο έχει επιλέξει πολλαπλά σήματα βαρυτικών κυμάτων από την πρώτη ανίχνευση το 2016. Σύμφωνα με πρόσφατες εκτιμήσεις που βασίζονται σε αυτές τις ανιχνεύσεις, θα μπορούσαν να υπάρχουν μόνο 100 εκατομμύρια μαύρες τρύπες στον γαλαξία του Γαλαξία μας.
Όπου συμβαίνουν δυαδικά αρχεία, διαθέτουν μια απίστευτη ποσότητα περιστροφικής ενέργειας, που είναι το αποτέλεσμα της περιστροφής τους και του τρόπου που περιστρέφονται γρήγορα μεταξύ τους. Επιπλέον, όπως σημειώνει το Kipping, οι μαύρες τρύπες μπορούν επίσης να λειτουργήσουν ως βαρυτικός καθρέφτης - όπου τα φωτόνια που κατευθύνονται στην άκρη του ορίζοντα συμβάντων θα λυγίσουν και θα επιστρέψουν κατευθείαν στην πηγή. Όπως το έθεσε ο Kipping:
«Έτσι, η δυαδική μαύρη τρύπα είναι πραγματικά δύο γιγαντιαίοι καθρέφτες που περιστρέφονται ο ένας τον άλλον με δυνητικά υψηλή ταχύτητα. Η μονάδα φωτοστέφανος το εκμεταλλεύεται αναπηδώντας τα φωτόνια από τον «καθρέφτη» καθώς ο καθρέφτης σας πλησιάζει, τα φωτόνια αναπηδούν, σπρώχνοντάς σας, αλλά επίσης κλέβουν μέρος της ενέργειας από το ίδιο το δυαδικό τρύπα (σκεφτείτε πώς ρίχτηκε μια μπάλα πινγκ πονγκ ενάντια σε έναν κινούμενο τοίχο θα επέστρεφε πιο γρήγορα). Χρησιμοποιώντας αυτήν τη ρύθμιση, μπορεί κανείς να συλλέξει την ενέργεια δυαδικής μαύρης τρύπας για πρόωση. "
Αυτή η μέθοδος προώθησης προσφέρει αρκετά προφανή πλεονεκτήματα. Για αρχάριους, προσφέρει στους χρήστες τη δυνατότητα να ταξιδεύουν με σχετικιστικές ταχύτητες χωρίς την ανάγκη καυσίμου, η οποία σήμερα αντιπροσωπεύει το μεγαλύτερο μέρος της μάζας ενός οχήματος εκτόξευσης. Υπάρχουν επίσης οι πολλές, πολλές μαύρες τρύπες που υπάρχουν κατά μήκος του Γαλαξία μας, οι οποίες θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως δίκτυο σχετικιστικών διαστημικών ταξιδιών.
Επιπλέον, οι επιστήμονες έχουν ήδη δει τη δύναμη της βαρυτικής σφεντόνας χάρη στην ανακάλυψη των άστρων με υπερβολική ταχύτητα. Σύμφωνα με έρευνα του Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), αυτά τα αστέρια είναι αποτέλεσμα γαλαξιακών συγχωνεύσεων και αλληλεπίδρασης με τεράστιες μαύρες τρύπες, γεγονός που τους αναγκάζει να εκδιωχθούν από τους γαλαξίες τους στο ένα δέκατο έως το ένα τρίτο της ταχύτητας του φωτός - ~ 30.000 έως 100.000 km / s (18.600 έως 62.000 mps).
Αλλά φυσικά, η ιδέα έρχεται με αμέτρητες προκλήσεις και περισσότερα από μερικά μειονεκτήματα. Εκτός από την κατασκευή διαστημικού σκάφους που θα μπορούσε να πετάξει γύρω από τον ορίζοντα εκδήλωσης μιας μαύρης τρύπας, υπάρχει επίσης η τεράστια ποσότητα ακρίβειας που απαιτείται - αλλιώς το πλοίο και το πλήρωμα (αν έχει) θα μπορούσαν να καταλήξουν να απομακρυνθούν στο της μαύρης τρύπας. Επιπλέον, υπάρχει απλώς θέμα να φτάσετε σε ένα:
«[Αυτό] έχει ένα τεράστιο μειονέκτημα για εμάς στο ότι πρέπει πρώτα να φτάσουμε σε μία από αυτές τις μαύρες τρύπες. Τείνω να το σκέφτομαι σαν ένα σύστημα διαστρικών αυτοκινητόδρομων - πρέπει να πληρώσετε έναν εφάπαξ διόρο για να φτάσετε στον αυτοκινητόδρομο, αλλά μόλις είστε σε σας, μπορείτε να οδηγήσετε τον γαλαξία όσο θέλετε, χωρίς να ξοδέψετε καύσιμα. "
Η πρόκληση για το πώς θα μπορούσε η ανθρωπότητα να φτάσει στην πλησιέστερη κατάλληλη μαύρη τρύπα θα είναι το αντικείμενο της επόμενης εφημερίδας του Kipping, ανέφερε. Και ενώ μια ιδέα σαν αυτή είναι τόσο απομακρυσμένη από εμάς όσο η κατασκευή ενός Dyson Sphere ή η χρήση μαύρων τρυπών για να τροφοδοτήσει τα αστέρια, προσφέρει μερικές πολύ συναρπαστικές δυνατότητες για το μέλλον.
Εν ολίγοις, η έννοια μιας μηχανής βαρύτητας μαύρης τρύπας παρουσιάζει στην ανθρωπότητα μια πιθανή πορεία για να γίνει ένα διαστρικό είδος. Εν τω μεταξύ, η μελέτη της ιδέας θα προσφέρει στους ερευνητές του SETI μια άλλη πιθανή τεχνογνωσία που θα αναζητήσουν. Έτσι, έως ότου έρθει η μέρα που θα μπορούσαμε να δοκιμάσουμε κάτι τέτοιο για εμάς, θα μπορέσουμε να δούμε αν κάποιο άλλο είδος έχει ήδη μαχαιρώσει και το έχει κάνει!
