През април 2016 г. руският милиардер Юрий Милнър обяви създаването на Breakthrough Starshot. Като част от неговата нестопанска научна организация (известна като инициативите за пробив), целта на Starshot беше да проектира нано кораб с леки ветрила, който да бъде в състояние да достигне най-близката звездна система - Алфа Кентавър (известен още като Ригел Кентавър) в рамките на нашия живот.
От създаването си учените и инженерите, които стоят зад концепцията на Starshot, се стремят да посрещнат предизвикателствата, пред които ще се изправи подобна мисия. По подобен начин в научната общност имаше много хора, които също направиха предложения как може да работи подобна концепция. Най-новото е от Института Макс Планк за изследвания на слънчевата система, където двама изследователи измислиха нов начин за забавяне на плавателния съд, след като достигне целта си.
За да се обобщи, концепцията Starshot включва малък, грамманитарен нанокрафт, който се тегли от светлинно платно. Използвайки наземен лазерен масив, това светлинно ветро ще бъде ускорено до скорост от около 60 000 км / с (37,282 mps) - или 20% от скоростта на светлината. С тази скорост нанокракът ще може да достигне най-близката до нашата звездна система - Алфа Кентавър, разположена на разстояние 4,37 светлинни години - само за 20 години.
Естествено, това представлява редица технически предизвикателства - които включват възможността за сблъсък с междузвезден прах, правилната форма на светлинното ветрило и самите енергийни изисквания за захранване на лазерния масив. Но също толкова важна е идеята как подобен кораб би забавил скоростта си, щом достигне своето местоназначение. Без лазери в другия край, които да приложат енергията на счупване, как корабът ще се забави достатъчно, за да започне да изучава системата?
Именно този въпрос Рене Хелер и Майкъл Хипке избраха да разгледат в своето проучване „Забавяне на високоскоростния междузвезден фотон плава в свързани орбити в Алфа Кентавър“. Хелър е астрофизик, който в момента помага на ESA с подготовката си за предстоящата мисия на PLAnetary Transits and Oscillations of stars (PLATO) - ловец на екзопланети, който се разполага като част от програмата им за Cosmic Vision.
С помощта на IT специалиста Майкъл Хипке двамата прецениха какво ще е необходимо за междузвездна мисия за достигане до Алфа Кентавър и да осигурят добри научни резултати след пристигането си. Това би наложило провеждането на спирачни маневри след пристигането му, за да може космическият кораб да не прескочи системата в миг на око. Както заявяват в своето проучване:
„Въпреки че подобна междузвездна сонда може да достигне до Proxima 20 години след изстрелването, без гориво да я забави, тя ще премине системата в рамките на часове. Тук демонстрираме как звездното фотонно налягане на звездното тройно Alpha Cen A, B и C (Proxima) може да се използва заедно с гравитацията, подпомагаща забавянето на входящите слънчеви платна от Земята. "
За сметка на своите изчисления Хелер и Хипке изчислиха, че корабът ще тежи по-малко от 100 грама (3,5 унции) и ще бъде монтиран върху платно с размери 100 000 м² (1,076,391 квадратни фута) в повърхностна площ. След като те приключиха, Хипке ги адаптира в серия от компютърни симулации. Въз основа на своите резултати те предложиха изцяло нова концепция на мисията, която премахва изцяло нуждата от лазери.
По същество тяхната преработена концепция изискваше кораб за автономно активно платно (AAS), който би осигурил собствено задвижване и спирателна сила. Този кораб ще разгърне своето платно, докато е в Слънчевата система и ще използва слънчевия слънчев вятър, за да го ускори до високи скорости. След като стигне до системата Алфа Кентавър, тя ще пренасочи своето платно, така че постъпващата радиация от Алфа Кентавър А и В ще има ефект на забавянето му.
Допълнителен бонус от тази предложена маневра е, че корабът, след като е намалял до степен, че може ефективно да изследва системата Алфа Кентавър, може да използва гравитационна помощ от тези звезди, за да се пренасочи към Проксима Центавър. Веднъж там може да проведе първото отблизо проучване на Проксима b - най-близката до Земята екзопланета и да определи какви са нейните атмосферни и повърхностни условия.
Тъй като съществуването на тази планета беше обявено за първи път от Европейската южна обсерватория през август 2016 г., имаше много спекулации дали тя може да бъде обитаема или не. Наличието на мисия, която би могла да я проучи, за да провери дали маркерите за предаване - жизнеспособна атмосфера, магнитосфера и течна вода на повърхността - със сигурност ще разрешат този дебат.
Както Хелер обясни в съобщение за пресата от Института „Макс Планк“, тази концепция представя доста предимства, но идва с дела си на разпродажби - не най-малкото от това е времето, което ще отнеме, за да стигнете до Алфа Кентавър. „Новата ни концепция на мисията може да даде висока научна възвръщаемост, но само внуците на нашите внуци ще я получат“, каза той. „Starshot, от друга страна, работи в период от десетилетия и може да бъде реализиран в едно поколение. Така че може би сме определили дългосрочна, последваща концепция за Starshot. "
В момента Хелър и Хипке обсъждат концепцията си с Breakthrough Starshot, за да видят дали тя би била жизнеспособна. Един човек, който е разгледал работата им, е професор Ави Льоб, Франк Б. Беърд-младши, професор по наука в Харвардския университет и председател на Консултативния съвет на Фондацията за пробив. Както той каза пред Space Magazine по имейл, концепцията, представена от Хелър и Хипке, е достойна за разглеждане, но има своите ограничения:
„Ако е възможно да се забави космическият кораб чрез звездна светлина (и гравитационна помощ), тогава е възможно също така да го стартирате на първо място от същите сили… Ако е така, защо наскоро обявеният проект„ Пробив звездни снимки “с помощта на лазер и не слънчева светлина за задвижване на космическия ни кораб? Отговорът е, че предвиденият от нас лазерен масив може да натисне платното с енергиен поток, който е милион пъти по-голям от местния слънчев поток.
„Когато използвате звездна светлина за достигане на релативистични скорости, човек трябва да използва изключително тънко платно. В новата книга Хелър и Хипке разглеждат примера на милиграм, вместо на грамово платно. За платно с площ десет квадратни метра (както е предвидено в нашето проучване на концепцията на Starshot) дебелината на тяхното платно трябва да бъде само няколко атома. Такава повърхност е с порядък по-тънка от дължината на вълната на светлината, която тя цели да отразява, и затова нейната отражателна способност би била ниска. Не изглежда възможно да се намали теглото с толкова порядъци и въпреки това да се поддържа твърдостта и отразяващата способност на материала на платно.
„Основното ограничение при определянето на концепцията на Starshot беше да посетим Алфа Кентавър в рамките на нашия живот. Удължаването на времето за пътуване след живота на човека, както се препоръчва в този документ, би направило по-малко привлекателното за хората, които участват в него. Също така трябва да се има предвид, че платното трябва да бъде придружено от електроника, която значително ще увеличи теглото му. "
Накратко, ако времето не е фактор, можем да предвидим, че първите ни опити да достигнем друга Слънчева система може наистина да включват AAS да бъде задвижван и забавен от слънчевия вятър. Но ако сме готови да чакаме векове, за да бъде завършена подобна мисия, може да помислим и за изпращане на ракети с конвенционални двигатели (вероятно дори и екипажи) до Алфа Кентавър.
Но ако възнамеряваме да стигнем до там в рамките на собствения си живот, тогава лазерното платно или нещо подобно ще бъде пътя. Човечеството е прекарало повече от половин век в проучване на това, което е в собствения ни двор, а някои от нас са нетърпеливи да видят какво е следващото!
