Tarpžvaigždinės kelionės gali tapti įmanomos: mokslininkai jau kuria ateities technologijas

LHS 1140b skrieja aplink savo žvaigždę – raudonąją nykštukę – gyvybei tinkamoje zonoje, maždaug 48 šviesmečių atstumu nuo Žemės.

Gyvybei tinkama zona – tai sritis aplink žvaigždę, kurioje temperatūra gali būti tinkama skystam vandeniui išlikti planetos paviršiuje. Astronomai LHS 1140b viršutiniuose atmosferos sluoksniuose aptiko išsiskiriantį helį. Tačiau žemiau gali būti išlikę sunkesnių cheminių junginių, įskaitant vandenį – vieną svarbiausių gyvybei reikalingų medžiagų.

Tolimų egzoplanetų stebėjimas teleskopais atveria naujas galimybes mokslui. Tačiau kyla klausimas: ar kada nors galėsime nukeliauti į šiuos pasaulius ir juos ištirti iš arti?

Iki šiol tokia galimybė dažniausiai buvo laikoma mokslinės fantastikos dalimi. Tačiau naujos technologijos leidžia įsivaizduoti ateitį, kurioje tokios misijos galėtų tapti įmanomos.

Mažyčiai kosminiai aparatai – kelias į kitas žvaigždes

Ypač daug dėmesio skiriama miniatiūriniams kosminiams aparatams, skirtiems tarpžvaigždinėms kelionėms.

Pagrindinė priežastis paprasta – mažą kosminį aparatą įgreitinti ir nusiųsti į kitą žvaigždžių sistemą būtų daug lengviau ir pigiau nei didžiulį erdvėlaivį. Be to, mažas zondas teoriškai galėtų pasiekti tikslą per vieno žmogaus gyvenimo laikotarpį.

Didelė pažanga pasiekta ir mažinant įvairių jutiklių bei elektronikos dydį. Puikus pavyzdys – išmanieji telefonai, kuriuose naudojamos itin mažos, tačiau galingos kameros ir kiti jutikliai.

Mokslininkai netgi sukūrė vadinamąsias „išmaniąsias dulkes“ – vos kelių milimetrų ar dar mažesnius jutiklius, galinčius aptikti šviesą, temperatūrą ir įvairias chemines medžiagas.

Pats kosminis zondas turėtų turėti varomąją sistemą, kuri leistų jį įgreitinti iki maždaug 10–20 proc. šviesos greičio.

Po daugelį dešimtmečių trunkančios kelionės zondas pralėktų pro tikslinę žvaigždžių sistemą nestabdydamas. Tuo metu jo jutikliai rinktų informaciją apie planetas ir aplinką, o surinktus duomenis labai lėtai perduotų į Žemę.

Tai dar ne „Žvaigždžių kelio“ lygio kelionės, tačiau teoriškai tokia technologija galėtų suteikti galimybę iš arti tyrinėti kaimynines žvaigždes ir jų planetas.

„Breakthrough Starshot“ – kelionės į žvaigždes idėja

Tokio pobūdžio idėjas aktyviai tyrinėjo filantropų finansuojamas projektas „Breakthrough Starshot“. Jo tikslas – išsiaiškinti, kokių technologijų reikėtų norint pasiųsti mažyčius kosminius zondus į kitą žvaigždžių sistemą.

Viena perspektyviausių varomųjų sistemų tokioms misijoms laikomos šviesos burės.

Kaip sufleruoja pavadinimas, tai labai plonos ir lengvos atspindinčios membranos.

Kaip veikia šviesos burės?

Tarpžvaigždinėms kelionėms šviesos burę būtų galima stumti galingu lazerio spinduliu.

Šviesą sudarančios dalelės – fotonai – turi ne tik energiją, bet ir judesio kiekį. Todėl šviesai atsispindint nuo veidrodinio paviršiaus susidaro nedidelis slėgis.

Įprastomis sąlygomis šis slėgis yra toks mažas, kad jo nepastebime. Tačiau naudojant itin galingą šviesos spindulį ir ypač lengvą atspindinčią membraną, šviesos slėgis gali tapti kosminio aparato varomąja jėga.

Norint šviesos burę įgreitinti iki santykinistinio greičio, reikėtų milžiniškos lazerių sistemos, kurios efektyvioji galia siektų dešimtis gigavatų.

Tai nebūtų vienas milžiniškas lazeris. Tikėtina, kad sistemą sudarytų daugybė atskirų lazerių, sinchronizuotų taip, kad kartu sukurtų vieną itin galingą ir kryptingą šviesos spindulį.

Įgreitinimas iki žvaigždžių

Vos kelių metrų pločio atspindinčią šviesos burę toks lazeris teoriškai galėtų įgreitinti iki kelioninio greičio vos per kelias minutes.

Didžiausias tokios sistemos privalumas – lazerių įranga lieka Žemėje, o į žvaigždes įgreitinamas tik nedidelis ir labai lengvas kosminis aparatas.

Įprastos raketos turi gabenti savo kurą. Tai tampa didžiuliu trūkumu, kai kalbame apie itin daug energijos reikalaujančias tarpžvaigždines misijas.

Tačiau lazeriais varoma sistema turi ir trūkumą – zondas negalėtų lengvai sustoti. Todėl pasiekęs tikslinę žvaigždžių sistemą jis galėtų ją pralėkti vos per kelias dienas.

O gal ateities zondus valdys dirbtinis intelektas?

Nors kelių dešimčių gigavatų lazerių sistema šiandien atrodo kaip milžiniškas ir sunkiai įgyvendinamas projektas, sparčiai tobulėjančios miniatiūrizacijos technologijos gali padėti sukurti mažyčius išmanius jutiklius, kurie taptų pirmaisiais žmonijos pasiuntiniais į kitas žvaigždes.

Galbūt pirmoji žmonijos „kelionė“ į žvaigždes atrodytų gana neįprastai: dešimtmečius kosmose keliautų zondas su dirbtiniu intelektu, o pasiekęs tikslą jis trumpam „pabustų“ ir vos per kelias dienas atliktų daugybę tyrimų.

Tokie aparatai galėtų tapti mūsų „mechaniniais pasiuntiniais“, pirmą kartą iš arti pažvelgsiančiais į tolimus nežemiškus pasaulius.

Saulės burės – technologija, kuri jau naudojama

Šviesos burės, varomos galingais lazeriais, kol kas priklauso ateities technologijoms. Tačiau saulės burės jau egzistuoja.

Jas taip pat sudaro atspindinčios membranos, tačiau jų judėjimui naudojamas Saulės šviesos slėgis.

Keletas nedidelių saulės burių jau buvo iškeltos į Žemės orbitą technologijoms išbandyti. Ateityje didesnės saulės burės galėtų tapti nauju įrankiu tolimesnėms Saulės sistemos tyrimų misijoms.

Tokios burės turi svarbų pranašumą – joms nereikia gabenti kuro. Todėl jos galėtų vykdyti ilgai trunkančias ir daug energijos reikalaujančias misijas, kurioms įprasti kosminiai aparatai būtų mažiau tinkami.

Pavyzdžiui, pasiekti ilgaperiodę kometą, skriejančią labai ištęsta arba stipriai pasvirusia orbita aplink Saulę, įprastam kosminiam aparatui būtų itin sudėtinga.

Dar sudėtingesnė užduotis būtų paimti kometos paviršiaus mėginį ir pargabenti jį į Žemę. Įprastas erdvėlaivis turėtų gabenti kurą visai kelionei pirmyn ir atgal.

Saulės burei grįžimas į Žemę būtų ne ką sudėtingesnis nei pats pasiekimas iki kometos.

Keisdama pasvirimo kampą, saulės burė gali keisti savo judėjimą. Ji gali „kabintis“ už Saulės šviesos, kad įgautų pagreitį ir tolstų nuo Saulės, arba pakeisti padėtį ir prarasti dalį impulso, taip pradėdama judėti atgal Saulės link.

Naujos galimybės kosmoso tyrimams

Saulės burės gali judėti ir neįprastomis orbitomis, naudojant šviesos slėgį gravitacijai kompensuoti.

Pavyzdžiui, ateityje tokia technologija galėtų leisti saulės burei išlikti beveik nejudant virš Žemės ašigalių.

Saulės ir šviesos burės gali tapti svarbiu tiltu tarp dabarties ir ateities – nuo mūsų Saulės sistemos tyrinėjimo iki pirmųjų bandymų pasiekti tolimas žvaigždes.

Galbūt vieną dieną žmonijos sukurtas šviesos burėmis varomas zondas iš tiesų pasieks egzoplanetą LHS 1140b.

Tai dar labai tolima ateitis, tačiau šiandien mokslininkai jau kuria technologijas, kurios kada nors galėtų priartinti žmoniją prie kitų žvaigždžių.