14. července 2015 se mise New Horizons zapsala do historie, když se stala první robotickou kosmickou lodí, která provedla průlet Pluta. 31. prosince 2018 se znovu zapsala do historie tím, že byla první kosmickou lodí, která se setkala s objektem Kuiperova pásu (KBO) – Ultima Thule (2014 MU69). Kromě toho se sonda Voyager 2 nedávno připojila ke své sesterské sondě (Voyager 1) v mezihvězdném prostoru.
vzhledem k těmto úspěchům je pochopitelné, že se opět zvažují návrhy na mezihvězdné mise. Ale co by taková mise znamenala a stojí to za to? Kelvin F. Long, spoluzakladatel iniciativy pro mezihvězdná studia (i4iS) a hlavní zastánce mezihvězdného letu, nedávno publikoval článek, který podporuje myšlenku vyslání robotických misí do blízkých hvězdných systémů k provádění průzkumu in-situ.
článek s názvem „mezihvězdné sondy: přínosy pro astronomii a astrofyziku“ se nedávno objevil na internetu. Příspěvek shrnuje materiál, který Long představí na 47. sympoziu IAA o budoucích vesmírných astronomických a solárních vědeckých misích-které jsou součástí 70. mezinárodního Astronautického kongresu-v říjnu. 10., 2019; konkrétně relace zabývající se strategiemi a plány kosmické agentury.
Chcete-li začít, dlouhé nastiňuje, jak astronomie/astrofyzika (zejména tam, kde byly zapojeny kosmické dalekohledy) a průzkum vesmíru pomocí robotických sond měly hluboký dopad na náš druh. Jak vysvětlil vesmíru dnes prostřednictvím e-mailu:
„astronomické úsilí otevřelo naše obzory znalostí o původu a vývoji sluneční soustavy, galaxie a širšího vesmíru. Je to činnost, kterou lidé prováděli pravděpodobně desítky tisíc let, když jsme se dívali ke hvězdám, a povzbudili naši zvědavost. Nikdy jsme se nemohli dotknout hvězd, ale mohli jsme se na ně podívat a instrumentace nám dala potenciál podívat se na ně ještě blíže. Objev elektromagnetického spektra nám pak pomohl pochopit vesmír způsobem, který jsme nikdy předtím neudělali.“
v současné době se úsilí lidstva o studium planet a nebeských těles přímo omezilo výhradně na sluneční soustavu. Nejvzdálenější robotické mise cestovaly (kosmické sondy Voyager 1 a 2) byly na vnějším okraji heliopauzy, hranice mezi naší Sluneční soustavou a mezihvězdným médiem.
všechny tyto mise nás hodně naučily o planetární formaci, historii a vývoji naší sluneční soustavy a o samotné planetě Zemi. A v posledních desetiletích rozmístění misí jako Hubble, Spitzer, Chandra, Kepler a Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) odhalilo tisíce planet mimo naši sluneční soustavu.
přirozeně to vedlo k obnovenému zájmu o montážní mise, které by mohly přímo prozkoumat extrasolární planety. Stejně jako mise jako MESSENGER, Juno, Dawn a New Horizons prozkoumaly Merkur, Jupiter, Ceres a Vesta a Pluto, tyto mise by byly zodpovědné za překlenutí mezihvězdné propasti a vyzařování zpětných obrazů a dat vzdálených planet.
“ o otázkou je, zda se na ně spokojíme jen z dálky, nebo bychom tam chtěli jít?“řekl dlouhý. „Vesmírné sondy nabízejí jasnou výhodu oproti dálkovému dálkovému průzkumu, což je potenciál pro přímé vědecké výzkumy in situ z oběžné dráhy nebo dokonce na povrchu. Ve vesmíru, kde je země a dokonce i naše sluneční soustava redukována na pouhou bledě modrou tečku mezi prázdnotou, bychom byli blázni, kdybychom to jednoho dne nezkusili.“
ale samozřejmě, vyhlídka na zkoumání dalších solárních systémů představuje některé velké potíže, v neposlední řadě jsou náklady. Abychom to uvedli v perspektivě, program Apollo stál odhadem 25,4 miliardy USD, což po očištění o inflaci vyjde na 143,7 miliardy USD. Poslat loď jiné hvězdě je tedy jako narazit na biliony.
ale jak je vysvětleno, všechny tyto výzvy lze shrnout do dvou kategorií. První se zabývá skutečností, že nám chybí nezbytná technologická vyspělost:
“ stejně jako všechny kosmické lodě by mezihvězdná kosmická sonda potřebovala sílu,pohon a další systémy, aby dosáhla svého poslání a úspěšně dosáhla svého cíle a získala svá data. Postavit kosmickou loď, která dokáže jet dostatečně rychle, aby v přiměřené době lidského života dosáhla cesty k nejbližším hvězdám a také pohánět tyto pohonné systémy, není snadné a o několik řádů převyšuje výkon jakékoli technologie, kterou jsme kdy vypustili do vesmíru. Dosud, základní principy, na kterých by tyto stroje fungovaly, z hlediska fyziky a inženýrství, jsou dobře pochopeny. Vyžaduje to pouze soustředěný program úsilí, aby to bylo možné.“
jak jsme se zabývali v předchozím příspěvku, trvalo by neuvěřitelně dlouho, než bychom se pustili do nejbližší hvězdy. S využitím stávající technologie by trvalo kosmické lodi od 19 000 do 81 000 let, než by dosáhla Alfa Centauri. I při použití jaderného pohonu (proveditelná, ale dosud netestovaná technologie) by to trvalo 1000 let.
druhým zásadním problémem je podle dlouhého nedostatek politické vůle. V současné době se planeta Země potýká s mnoha problémy, z nichž největší jsou přelidnění, chudoba a změna klimatu. Tyto problémy, kombinované, v podstatě znamenají, že lidstvo bude muset dohlížet na potřeby dalších miliard lidí a zároveň se vypořádat se snižujícími se zdroji.
„vzhledem k konkurenčním problémům na Zemi se zdá, že dnes není důvod schvalovat výdaje na takové mise,“ řekl Long. „Je zřejmé, že objev exoplanety s potenciálně zajímavou biologií to může změnit. Existuje potenciál pro soukromý sektor, aby se pokusil o takové mise, ale ty jsou pravděpodobně v budoucnu, protože většina soukromého úsilí je zaměřena na Měsíc a Mars.“
jedinou výjimkou z toho, vysvětluje Long, je projekt průlomových iniciativ Starshot, jehož cílem je vyslat gramovou sondu do Proxima Centauri za pouhých 20 let. To by bylo možné pomocí lehké plachty, která by byla urychlena lasery na relativistické rychlosti až 60 000 km / s (37 282 mps) nebo 20% rychlosti světla.
podobný koncept mise je známý jako projekt Dragonfly, koncept vyvinutý mezinárodním týmem vědců pod vedením Tobiase Häfnera. Zajímavé je, že tento návrh se zrodil ze stejné studie konceptuálního designu, která inspirovala Starshot-kterou v roce 2013 hostila iniciativa pro mezihvězdná studia (i4iS).
stejně jako Starshot, koncept Dragonfly vyžaduje laserem řízenou lehkou plachtu, která by táhla kosmickou loď až do relativistických rychlostí. Kosmická loď Dragonfly by však byla výrazně těžší než sonda v gramovém měřítku, což by umožnilo zahrnout více vědeckých přístrojů. Kosmická loď by po příletu byla také zpomalena magnetickou plachtou.
zatímco mise, jako jsou tyto, budou pravděpodobně stát v blízkosti 100 miliard dolarů na vývoj, Long určitě cítí, že to v oblasti cenové dostupnosti vzhledem k potenciálním výnosům. Když už mluvíme o výplatách, mezihvězdná mise by měla spoustu, to vše by bylo poučné a vzrušující. Jak dlouho řekl:
„příležitost provést zblízka pozorování jiných hvězdných systémů by nám poskytla mnohem lepší pochopení toho, jak se formovala naše vlastní Sluneční soustava, a také povaha hvězd, galaxií a exotických jevů, jako jsou černé díry, temná hmota a temná energie. Mohlo by nám to také poskytnout lepší předpovědi potenciálu pro systémy vyvíjející se život.“
existuje také možnost, že kosmické sondy provádějící mezihvězdné plavby relativistickými rychlostmi objeví novou fyziku. V současné době vědci chápou vesmír z hlediska kvantové mechaniky (chování hmoty na subatomární úrovni) a obecné Relativity (hmota na největší stupnici – hvězdné systémy, galaxie, superklusty atd.).
k dnešnímu dni všechny pokusy o nalezení velké sjednocené teorie (GUT) – aka. Teorie všeho (TOE) – která by spojila tyto dvě myšlenkové školy, selhala. Long tvrdí, že vědecké mise do jiných hvězdných systémů by mohly velmi dobře poskytnout novou syntézu, která by nám pomohla dozvědět se mnohem více o tom, jak vesmír funguje jako celek.
ale samozřejmě, žádná řeč o výplatách by nebyla úplná, aniž bychom zmínili největší ze všech: hledání života! I kdyby to byla jen kolonie mikrobů, vědecké důsledky by byly obrovské. Pokud jde o důsledky nalezení inteligentního druhu, důsledky by byly nezměrné. Také by to vyřešilo nadčasovou otázku, zda je lidstvo ve vesmíru samo.
„nalezení inteligentního života by bylo změnou hry, protože pokud bychom měli navázat kontakt s takovým druhem a sdílet naše znalosti mezi sebou, bude to mít hluboký dopad na naše vědy, ale také na naše osobní filozofie,“ řekl Long. „To je důležité při zvažování věkové otázky lidského původu.“
ale samozřejmě, musí se toho hodně stát, než by bylo možné uvažovat o takových misích. Pro začátek je třeba technologické požadavky, a to i pro technicky proveditelný koncept, jako je Starshot, řešit s dostatečným předstihem. Stejně jako všechna potenciální rizika spojená s mezihvězdným letem relativistickými rychlostmi.
ale především budeme muset předem vědět, kam tyto mise poslat, abychom maximalizovali vědeckou návratnost našich investic. Zde bude hrát velkou roli tradiční astronomie a astrofyzika. Jak dlouho vysvětlil:
před zahájením jakýchkoli misí na jiných hvězdných systémech bude nutné nejprve charakterizovat vědeckou hodnotu návštěvy těchto systémů před rukou, což bude vyžadovat astronomické pozorovací platformy s dlouhým dosahem. Poté, jakmile budou sondy spuštěny, pomohou také kalibrovat naše měření stupnice kosmické vzdálenosti, což také pomůže zlepšit naše astronomické nástroje. Je tedy jasné, že každý druh, který usiluje o osvícení vesmíru a jeho místa v něm, by měl přijmout obě formy dotazování, protože se navzájem vylepšují.
může trvat mnoho desetiletí, než bude lidstvo připraveno věnovat čas, energii a zdroje mezihvězdné misi. Nebo to může být jednoduše otázka let, než stávající návrhy budou mít všechny technické a logistické problémy vyřešeny. Ať tak či onak, když je namontována mezihvězdná mise, bude to významná a nesmírně historická událost.
a když začne posílat zpět data z nejbližších hvězdných systémů, bude to událost, která nemá v historii obdoby. Kromě nezbytného pokroku v technologii, vše, co je potřeba, je vůle uskutečnit zásadní investice.
další čtení: arXiv