Ο αριθμός των επιβεβαιωμένων εξωηλιακών πλανητών έχει αυξηθεί κατά τα τελευταία χρόνια. Με κάθε νέα ανακάλυψη, τίθεται το ερώτημα πότε θα μπορούσαμε να εξερευνήσουμε αυτούς τους πλανήτες άμεσα. Υπήρξαν αρκετές προτάσεις μέχρι στιγμής, που κυμαίνονται από το νανοκράτημα που λειτουργεί με λέιζερ με ιστιοπλοΐα που θα ταξίδευε στο Alpha Centauri σε μόλις 20 χρόνια (Breakthrough Starshot) έως αργότερα κινούμενο μικροκράτημα εξοπλισμένο με εργαστήρια γονιδίων (The Genesis Project).
Αλλά όταν πρόκειται για φρενάρισμα αυτών των σκαφών, ώστε να επιβραδύνουν και να μελετήσουν μακρινά αστέρια και πλανήτες σε τροχιά, τα πράγματα γίνονται λίγο πιο περίπλοκα. Σύμφωνα με μια πρόσφατη μελέτη του ίδιου του ανθρώπου που συνέλαβε το The Genesis Project - Καθηγητής Claudius Gros του Ινστιτούτου Θεωρητικής Φυσικής Πανεπιστήμιο Goethe Φρανκφούρτη - ειδικά πανιά που βασίζονται σε υπεραγωγούς για τη δημιουργία μαγνητικών πεδίων θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για αυτόν ακριβώς τον σκοπό.
Το Starshot και το Genesis είναι παρόμοια στο ότι και οι δύο έννοιες επιδιώκουν να αξιοποιήσουν τις πρόσφατες εξελίξεις στη μικρογραφία. Σήμερα, οι μηχανικοί είναι σε θέση να δημιουργήσουν αισθητήρες, προωθητές και κάμερες που είναι σε θέση να εκτελούν υπολογισμούς και άλλες λειτουργίες, αλλά αποτελούν μέρος του μεγέθους των παλαιότερων οργάνων. Και όσον αφορά την πρόωση, υπάρχουν πολλές επιλογές, που κυμαίνονται από συμβατικούς πυραύλους και μονάδες ιόντων έως ελαφριά πανιά με λέιζερ.
Η επιβράδυνση μιας διαστημικής αποστολής, ωστόσο, παρέμεινε μια πιο σημαντική πρόκληση επειδή ένα τέτοιο σκάφος δεν μπορεί να εξοπλιστεί με προωθητήρες πέδησης και καύσιμα χωρίς να αυξήσει το βάρος του. Για να αντιμετωπιστεί αυτό, ο καθηγητής Gros προτείνει τη χρήση μαγνητικών πανιών, τα οποία θα παρουσίαζαν πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλες διαθέσιμες μεθόδους. Όπως εξήγησε ο καθηγητής Gros στο Space Magazine μέσω email:
«Κλασικά, θα εξοπλίζατε το διαστημικό σκάφος με πυραυλοκινητήρες. Οι κανονικοί κινητήρες πυραύλων, όπως τους χρησιμοποιούμε για την εκτόξευση δορυφόρων, μπορούν να αλλάξουν την ταχύτητα μόνο κατά 5-15 km / s. Και ακόμη και αυτό όταν χρησιμοποιείτε διάφορα στάδια. Αυτό δεν αρκεί για να επιβραδύνει ένα σκάφος που πετά στα 1000 km / s (0,3% c) ή 100000 km / s (c / 3). Οι μονάδες σύντηξης ή αντιύλης θα βοηθούσαν λίγο, αλλά όχι ουσιαστικά. "
Το πανί που οραματίζεται θα αποτελείται από έναν τεράστιο βρόχο υπεραγωγού που έχει διάμετρο περίπου 50 χιλιόμετρα, ο οποίος θα δημιουργούσε ένα μαγνητικό πεδίο όταν προκλήθηκε ένα ρεύμα χωρίς απώλειες. Μόλις ενεργοποιηθεί, το ιονισμένο υδρογόνο στο διαστρικό μέσο θα ανακλάται από το μαγνητικό πεδίο του πανιού. Αυτό θα είχε ως αποτέλεσμα τη μεταφορά της ορμής του διαστημικού σκάφους στο διαστρικό αέριο, επιβραδύνοντας σταδιακά.
Σύμφωνα με τους υπολογισμούς του Gros, αυτό θα λειτουργούσε για αργά ταξίδια πανιών παρά την εξαιρετικά χαμηλή πυκνότητα σωματιδίων του διαστρικού χώρου, ο οποίος λειτουργεί σε 0,005 έως 0,1 σωματίδια ανά κυβικό εκατοστό. «Ένα μαγνητικό πανί ανταλλάσσει την κατανάλωση ενέργειας με το χρόνο», είπε ο Gros. »Αν σβήσετε τον κινητήρα του αυτοκινήτου σας και το αφήσετε να αδράνει, θα επιβραδυνθεί λόγω τριβής (αέρα, ελαστικά). Το μαγνητικό πανί κάνει το ίδιο, όπου η τριβή προέρχεται από το διαστρικό αέριο. "
Ένα από τα πλεονεκτήματα αυτής της μεθόδου είναι το γεγονός ότι μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας την υπάρχουσα τεχνολογία. Η βασική τεχνολογία πίσω από το μαγνητικό πανί είναι ένας βρόχος Biot Savart ο οποίος, όταν συνδυάζεται με το ίδιο είδος υπεραγωγών πηνίων που χρησιμοποιούνται στη φυσική υψηλής ενέργειας, θα δημιουργούσε ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Χρησιμοποιώντας ένα τέτοιο πανί, ακόμη και βαρύτερο διαστημικό σκάφος - αυτά που ζυγίζουν έως και 1.500 κιλά (1,5 μετρικοί τόνοι, 3.307 λίβρες) - θα μπορούσαν να επιβραδυνθούν από ένα διαστρικό ταξίδι.
Το ένα μεγάλο μειονέκτημα είναι ο χρόνος που θα χρειαζόταν μια τέτοια αποστολή. Με βάση τους υπολογισμούς της Gros, μια διαμετακόμιση υψηλής ταχύτητας προς το Proxima Centauri που βασίστηκε στο μαγνητικό φρενάρισμα ορμής θα απαιτούσε ένα πλοίο που ζύγιζε περίπου 1 εκατομμύριο κιλά (1000 μετρικοί τόνοι, 1102 τόνοι). Ωστόσο, μια διαστημική αποστολή με πλοίο 1,5 μετρικού τόνου θα μπορούσε να φτάσει στο TRAPPIST-1 σε περίπου 12.000 χρόνια. Όπως καταλήγει ο Gros:
«Χρειάζεται πολύς χρόνος (επειδή η πολύ χαμηλή πυκνότητα των διαστρικών μέσων). Αυτό είναι κακό αν θέλετε να δείτε μια επιστροφή (επιστημονικά δεδομένα, συναρπαστικές φωτογραφίες) στη διάρκεια της ζωής σας. Τα μαγνητικά πανιά λειτουργούν, αλλά μόνο όταν είστε ευτυχείς να πάρετε την (πολύ) μακρά προοπτική. "
Με άλλα λόγια, ένα τέτοιο σύστημα δεν θα λειτουργούσε για ένα νανοκράτημα όπως αυτό που οραματίζεται ο Breakthrough Starshot. Όπως εξήγησε ο δρ. Abraham Loeb του Starshot, ο κύριος στόχος του έργου είναι να επιτύχει το όνειρο των διαστημικών ταξιδιών μέσα σε μια γενιά από την αναχώρηση του πλοίου. Εκτός από τον καθηγητή Επιστημών του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ του Frank B. Baird, ο Δρ Loeb είναι επίσης πρόεδρος της Συμβουλευτικής Επιτροπής Breakthrough Starshot.
Όπως εξήγησε στο Space Magazine μέσω email:
«[Ο Γκρος] καταλήγει στο συμπέρασμα ότι το σπάσιμο στο διαστρικό αέριο είναι εφικτό μόνο σε χαμηλές ταχύτητες (λιγότερο από ένα κλάσμα του τοις εκατό της ταχύτητας του φωτός) και ακόμη και τότε χρειάζεται κάποιο πανί με πλάτος δεκάδων μιλίων, σταθμίζοντας τόνους. Το πρόβλημα είναι ότι με τόσο χαμηλή ταχύτητα, το ταξίδι στα κοντινότερα αστέρια θα διαρκέσει πάνω από χίλια χρόνια.
«Η πρωτοβουλία Breakthrough Starshot στοχεύει στην εκτόξευση ενός διαστημικού σκάφους στο ένα πέμπτο της ταχύτητας του φωτός, ώστε να φτάσει στα πλησιέστερα αστέρια μέσα σε μια ανθρώπινη ζωή. Είναι δύσκολο να ενθαρρυνθούν οι άνθρωποι για ένα ταξίδι του οποίου η ολοκλήρωση δεν θα είναι μάρτυρες από αυτούς. Υπάρχει όμως μια προειδοποίηση. Εάν η μακροζωία των ανθρώπων μπορούσε να επεκταθεί σε χιλιετίες με γενετική μηχανική, τότε σχέδια του τύπου που θεωρούσε ο Gros θα ήταν σίγουρα πιο ελκυστικά. "
Αλλά για αποστολές όπως το The Genesis Project, το οποίο ο Gros πρότεινε αρχικά το 2016, ο χρόνος δεν είναι παράγοντας. Ένας τέτοιος ανιχνευτής, ο οποίος θα φέρει μονοκύτταρους οργανισμούς - είτε κωδικοποιούνται σε ένα γονιδιακό εργοστάσιο είτε αποθηκεύονται ως κρυογονικά κατεψυγμένα σπόρια - θα μπορούσε να χρειαστούν χιλιάδες χρόνια για να φτάσει σε ένα γειτονικό σύστημα αστεριών. Μόλις εκεί, θα άρχιζε να σπέρνει πλανήτες που είχαν αναγνωριστεί ως «παροδικά κατοικήσιμοι» με μονοκύτταρους οργανισμούς.
Για μια τέτοια αποστολή, ο χρόνος ταξιδιού δεν είναι ο πολύ σημαντικός παράγοντας. Αυτό που έχει σημασία είναι η ικανότητα επιβράδυνσης και εγκατάστασης τροχιάς γύρω από έναν πλανήτη. Με αυτόν τον τρόπο, το διαστημικό σκάφος θα ήταν σε θέση να σπείρει αυτούς τους κοντινούς κόσμους με επίγειους οργανισμούς, οι οποίοι θα μπορούσαν να έχουν ως αποτέλεσμα την αργή εξόρυξή του πριν από ανθρώπους εξερευνητές ή εποίκους.
Δεδομένου του χρόνου που θα χρειαζόταν ο άνθρωπος για να φτάσει ακόμη και στους κοντινότερους εξωηλιακούς πλανήτες, μια αποστολή που διαρκεί μερικές εκατοντάδες ή μερικές χιλιάδες χρόνια δεν είναι μεγάλη υπόθεση. Στο τέλος, ποια μέθοδος επιλέγουμε για τη διεξαγωγή διαστρικών αποστολών θα φτάσει στον χρόνο που είμαστε πρόθυμοι να επενδύσουμε. Για λόγους εξερεύνησης, η χρησιμότητα είναι ο βασικός παράγοντας, που σημαίνει ελαφριά σκάφη και απίστευτα υψηλές ταχύτητες.
Όμως, όσον αφορά τους μακροπρόθεσμους στόχους - όπως η σπορά άλλων κόσμων με ζωή και ακόμη και η εξόρυξη τους για ανθρώπινη διευθέτηση - η αργή και σταθερή προσέγγιση είναι η καλύτερη. Ένα πράγμα είναι σίγουρο: όταν αυτοί οι τύποι αποστολών μετακινούνται από το αρχικό στάδιο στην υλοποίηση, σίγουρα θα είναι συναρπαστικό να το παρακολουθήσετε!
