Мечтата да пътувате до друга звездна система и може би дори да намерите населени светове там е тази, която е загрижила човечеството в продължение на много поколения. Но едва в ерата на космическите проучвания учените успяха да проучат различни методи за извършване на междузвездно пътуване. Въпреки че през годините са предложени много теоретични проекти, напоследък много внимание е насочено към междузвездни сонди с лазерно задвижване.
Първото концептуално проучване на дизайна, известно като Project Dragonfly, беше домакин на инициативата за междузвездни изследвания (i4iS) през 2013 г. Концепцията призоваваше за използване на лазери за ускоряване на леко платно и космически кораб до 5% от скоростта на светлината, като по този начин достигна Алфа Кентавър за около век. В неотдавнашен документ един от екипите, участвали в конкурса за дизайн, оцени осъществимостта на предложението им за светлинно платно и магнитно платно.
Документът, озаглавен „Проектът Стрекоза: Плавай към звездите“, беше наскоро публикуван в научното списание Астра Астронавтика. Изследването беше ръководено от Тобиас Хафнер, възпитаник на Университета Пол Сабатие (UPS) Тулуза и настоящ системен инженер в Open Cosmos Ltd. Към него се присъединиха членове на Oxford Space Systems, Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI) и AKKA Technologies.
Що се отнася до концепциите за междузвездна мисия, един от най-големите спънки винаги е бил времето за пътуване. Както показахме в предишна статия, за да стигнете до Алфа Кентавър ще са необходими от 1000 до 81 000 години, използвайки съвременна технология. Въпреки че съществуват няколко теоретични метода, които биха могли да предложат по-кратко време на пътуване, те или включват физика, която все още не е доказана, или биха били твърде скъпи.
Оттук и привлекателността на светлинен венец, който се възползва от последните разработки в миниатюризацията, за да създаде по-малък и по-малко скъп космически кораб. Друго предимство, поне теоретично, е, че такъв космически кораб може да бъде ускорен до част от скоростта на светлината и следователно ще бъде в състояние да покрие огромното разстояние между нашата Слънчева система и най-близката звезда след няколко десетилетия или един век ,
Както бе отбелязано, i4iS - доброволческа организация, която е посветена на превръщането на междузвездното космическо пътуване в реалност в близко бъдеще, стартира първото проучване за концептуалния дизайн на светлинни платна още през 2013 г. Това беше последвано през 2014 г. с конкурс за проектиране на космически кораб, който би да бъде в състояние да достигне до Алфа Кентавър в рамките на 100 години, използвайки съществуващи или близкосрочни технологии.
Четиримата финалисти представиха своите дизайни на семинар, проведен в Британското междупланетарно дружество през юли 2015 г. Концепцията, представена от екипа на Техническия университет в Мюнхен, спечели, който след това стартира кампания на Kickstarter за събиране на пари за техния дизайн. Дизайнът, представен от екипа от Калифорнийския университет в Сан Диего, впоследствие се е превърнал в дизайн за пробив на Starshot Breakthrough Initiatives.
Водещият автор Хафнер и неговите колеги бяха част от екипа CranSEDS, който се състоеше от инженери и учени от Кранфийлдския университет във Великобритания, Института за наука и технологии „Сколково“ в Русия и UPS във Франция. В това последно проучване той и някои от неговите бивши членове на екипа представиха концепцията си за мисия като част от проучване на възможностите.
За целите на това проучване те разгледаха всеки аспект на архитектурата на мисията на светлинен двор. Това варира от размера на платното, материалите, използвани за изграждането му, размера на лазерната бленда, позиционирането на лазера, теглото на космическия кораб и метода, използван от космическия кораб за намаляване на скоростта, след като наближи местоназначението си.
В крайна сметка архитектурата на мисията, която измислиха, призова да използват 100 GW лазерна мощност, за да ускорят космически кораб от 2750 кг (~ 6000 фунта) до 5% скоростта на светлината - което води до време на пътуване от около век до Алфа Кентавър. Платното ще се състои от еднослоен графен с диаметър 29,4 км (18,26 мили), като по този начин се изисква лазер с диаметър от 29,4 км (18,26 мили).
Този лазер ще бъде разположен в близост до Слънцето (или в точката на Лагранж Земя-Слънце или в орбита Цислунар) и ще се захранва от масивни слънчеви панели. За да намали скоростта, космическият кораб ще изхвърли лекото платно и ще разположи магнитно платно, състоящо се от метални проводници. Това платно би образувало циклична структура с диаметър приблизително 35 км (22 мили) и тегло 1000 кг (2200 фунта).
Веднъж разгърнат, магнитното платно ще пресече плазма от междузвездната среда и слънчевия вятър от Алфа Кентавър, за да се забави и да влезе в системата. Тази архитектура, заключават те, би постигнала баланс между маса и скорост, ще позволи на мисията да достигне Алфа Кентавър за малко повече от 100 години и да му позволи да провежда научни операции при пристигането си.
Както посочват в своето проучване, този тип архитектура на мисията предлага много предимства, като най-малкото от тях е фактът, че по-голям космически кораб би могъл да носи повече по пътя на инструментите и да събира повече научни данни, отколкото космически кораб с грамофон. (както при пробивните Starshot's StarChip). Както заключиха:
„И двете [лазерни и магнитни платна] имат предимството, че не трябва да се транспортира двигателно гориво в космическия кораб… Мисията се основава на технологии, които са налични в момента или са в процес на разработка, но ще се нуждаят от големи подобрения, за да създадат реално необходимата космическа инфраструктура… като основна линия на мисията за много космически кораби, лазерната система се използва за разумен период от време. Извлечените уроци и данните, събрани от първия космически кораб, могат да бъдат използвани за подобряване на следните. "
Те също така признават предизвикателствата, които би довела до такава мисия, които включват необходимостта от километрични структури в космоса. Такива структури ще трябва да бъдат изградени в орбита, което първо ще изисква разработването на съоръжения за изработка на орбита. И разбира се, лазерните и други важни системи ще се нуждаят от допълнително усъвършенстване и развитие. Независимо от това, според проучването им концепцията е осъществима и технически надеждна.
Някои обаче имат своите съмнения. Например, там е д-р Клавдий Грос, теоретичен физик от Института за теоретична физика на университета в Гьоте Франкфурт. Грос е дългогодишен привърженик на използването на лазерна технология за ветроходство за изграждането на междузвезден космически кораб и е провел теоретична работа по използването на магнитни платна за забавяне на такъв космически кораб.
Той е и основателят на Project Genesis, предложение за изпращане на лазерно платно космически кораб, оборудвано с генни фабрики или криогенни шушулки, в други звездни системи, където те ще разпределят микробния живот на „временно обитаеми екзопланети - т.е. планети, способни да поддържат живот, но не е вероятно да доведат до това сами. Както той изрази пред Space Magazine чрез имейл:
“Що се отнася до забавянето с магнитно поле, това всъщност не е възможно в рамките на приетите параметри. Би било необходимо магнитно платно с тегло от няколкостотин тона, за да свърши работа, когато плавателното средство плава с 5% от скоростта на светлината и когато трябва да спре в рамките на 20 години, както се предполага в настоящия документ. За да се ускори такъв тежък кораб, ще са необходими много по-силни системи за изстрелване. "
Концепцията за използване на лазери или слънчеви платна за извършване на междузвездни мисии има дълбоки корени. Но едва през последните години усилията за създаване на такива космически кораби наистина се обединиха. Понастоящем има много концепции, които предлагат различни архитектурни мисии, като всички те имат своя дял от предизвикателства и предимства.
С множество предложения, които вече са в процес на разработка - което включва предложението на Хефнър и неговия колега, концепцията на ii4S за Dragonfly и Пробив Starshot - ще бъде много интересно да се види кои (ако има такива) от настоящите концепции на светлинното платно ще се опитат да направят пътуването до Алфа Кентавър в следващите десетилетия.
Ще бъде ли този, който попадне там в рамките на нашия живот, или този, който е способен да изпраща повече по пътя на научните данни? Или може да е комбинация от двете, нещо като краткосрочна / дългосрочна сделка? Трудно да се каже. Въпросът е, че мечтата за изграждане на междузвездна мисия може да не остане мечта много по-дълго.
