14. heinäkuuta 2015 New Horizons-luotain teki historiaa, kun siitä tuli ensimmäinen Pluton ohilennon tehnyt robottiluotain. 31. joulukuuta 2018 se teki jälleen historiaa olemalla ensimmäinen avaruusalus, joka kohtasi Kuiperin vyöhykkeen kohteen (KBO) – Ultima Thule (2014 MU69). Lisäksi Voyager 2-luotain liittyi hiljattain sisarluotaimeensa (Voyager 1) tähtienvälisessä avaruudessa.
näiden saavutusten valossa on ymmärrettävää, että ehdotuksia tähtienvälisistä lennoista harkitaan jälleen. Mutta mitä tällainen tehtävä sisältäisi, ja onko se edes sen arvoista? Kelvin F. Long, toinen tähtienvälisen tutkimuksen (I4is) perustajista ja tähtienvälisen lennon merkittävä kannattaja, julkaisi äskettäin paperin, joka tukee ajatusta robottilentojen lähettämisestä läheisiin tähtijärjestelmiin paikan päällä tehtävää tiedustelua varten.
lehti nimeltä ”Interstellar Probes: the Benefits to Astronomy and Astrophysics” ilmestyi hiljattain verkossa. Paperi tiivistää materiaalia, että Long esittelee 47. IAA Symposium tulevaisuuden avaruustähtitieteen ja aurinkokunnan tieteen tehtäviä – joka on osa 70. Kansainvälinen Astronautical Congress – Lokakuu. 10th, 2019; erityisesti, istunto käsittelee avaruusjärjestön strategioita ja suunnitelmia.
aluksi, pitkä hahmotellaan, miten tähtitiede/astrofysiikka (erityisesti kun avaruusteleskoopit ovat olleet mukana) ja avaruustutkimus käyttäen robottiluotaimia on ollut syvällinen vaikutus lajimme. Kuten hän selitti Universe Today sähköpostitse:
” the astronomical endeavor has opened up our horizons of knowledge on the origin and evolution of the Solar System, galaxy and the wider Universe. Se on toimintaa, jota ihmiset ovat harjoittaneet luultavasti kymmeniätuhansia vuosia, kun katsoimme tähtiin, ja ne kannustivat uteliaisuuttamme. Emme voineet koskea tähtiin, mutta pystyimme katsomaan niitä, ja instrumentointi antoi meille mahdollisuuden katsoa niitä vielä lähempää. Sitten sähkömagneettisen spektrin löytyminen auttoi meitä ymmärtämään maailmankaikkeutta tavalla, jota emme olleet koskaan aikaisemmin tehneet.”
tällä hetkellä ihmiskunnan pyrkimykset tutkia planeettoja ja taivaankappaleita suoraan ovat rajoittuneet kokonaan aurinkokuntaan. Kaukaisimmat robottilennot (Voyager 1 ja 2-avaruusluotaimet) ovat olleet heliopaussin ulkoreunalla, joka on aurinkokuntamme ja tähtienvälisen väliaineen välinen raja.
kaikki nämä tehtävät ovat opettaneet meille paljon planeettojen muodostumisesta, aurinkokuntamme historiasta ja kehityksestä sekä itse planeetta maasta. Viime vuosikymmeninä Hubblen, Spitzerin, Chandran, Keplerin ja Transiting Exoplanet Survey satelliitin (Tess) kaltaiset tehtävät ovat paljastaneet tuhansia planeettoja aurinkokuntamme ulkopuolelta.
luonnollisesti, tämä on johtanut uuteen kiinnostukseen asentaa tehtäviä, jotka voisivat tutkia extrasolar planeettoja suoraan. Samalla tavalla kuin MESSENGER, Juno, Dawn ja New Horizons ovat tutkineet Merkuriusta, Jupiteria, Cerestä ja Vestaa sekä Plutoa, nämä tehtävät olisivat vastuussa tähtienvälisen kuilun kuromisesta umpeen ja kaukaisten planeettojen kuvien ja tietojen siirtämisestä taaksepäin.
” O kysymys kuuluu, tyydymmekö vain katsomaan niitä kaukaa vai haluammeko mennä sinne?”sanoi Long. ”Avaruusluotaimet tarjoavat selkeän edun kaukokartoitukseen verrattuna, mikä on mahdollisuus suoriin in situ-tieteellisiin tutkimuksiin kiertoradalta tai jopa pinnalta. Maailmankaikkeudessa, jossa Maa ja jopa aurinkokuntamme on pelkistetty pelkäksi vaaleansiniseksi pisteeksi tyhjyyden keskellä, olisimme hulluja, jos emme jonain päivänä yrittäisi.”
mutta tietenkin mahdollisuus tutkia muita aurinkokuntia aiheuttaa joitakin suuria vaikeuksia, joista vähäisin ei ole kustannus. Perspektiiviin sanottuna Apollo-ohjelma maksoi arviolta 25,4 miljardia dollaria, joka inflaatiokorjattuna on 143,7 miljardia dollaria. Aluksen lähettäminen toiselle tähdelle on siis kuin törmäisi biljooniin.
mutta kuten jo pitkään selitettiin, kaikki nämä haasteet voidaan tiivistää kahteen kategoriaan. Ensimmäinen käsittelee sitä, että meiltä puuttuu tarvittava tekninen kypsyys:
” kuten kaikki avaruusalukset, myös tähtienvälinen avaruusluotain tarvitsisi voimaa, työntövoimaa ja muita järjestelmiä tehtäväänsä ja onnistuakseen saavuttamaan kohteensa ja hankkimaan tietonsa. Avaruusaluksen rakentaminen, joka voi mennä tarpeeksi nopeasti suorittamaan matkan lähimpiin tähtiin Kohtuullisessa ihmiselämän ajassa ja myös virroittaa näitä työntövoimajärjestelmiä, ei ole helppoa, ja ylittää minkä tahansa teknologian suorituskyvyn, jonka olemme koskaan laukaisseet avaruuteen tähän mennessä useita suuruusluokkia. Kuitenkin ne perusperiaatteet, joiden mukaan nämä koneet toimisivat fysiikan ja tekniikan näkökulmasta, ymmärretään hyvin. Se vaatii vain keskittynyttä ponnisteluohjelmaa, jotta tämä olisi mahdollista.”
kuten edellisessä kirjoituksessa puhuimme, kestäisi uskomattoman kauan uskaltautua edes lähimmälle tähdelle. Nykyisellä teknologialla avaruusalukselta kestäisi 19 000-81 000 vuotta päästä Alfa Centauriin. Jopa käyttämällä ydinpolttoainetta (mahdollista, mutta vielä testaamatonta teknologiaa), se veisi silti 1000 vuotta päästä sinne.
toinen suuri kysymys on Longin mukaan poliittisen tahdon puute. Tällä hetkellä Maapallo kohtaa useita ongelmia, joista suurimmat ovat ylikansoitus, köyhyys ja ilmastonmuutos. Nämä ongelmat yhdessä merkitsevät pohjimmiltaan sitä, että ihmiskunnan on huolehdittava miljardien ihmisten tarpeista ja samalla käsiteltävä väheneviä luonnonvaroja.
”ottaen huomioon kilpailevat ongelmat maapallolla, katsotaan, että nykyään ei ole mitään perusteita hyväksyä tällaisten operaatioiden menoja”, Long sanoi. ”Ilmeisesti eksoplaneetan löytyminen, jolla on mahdollisesti mielenkiintoinen biologia, voi muuttaa tämän. Yksityisellä sektorilla on mahdollisuus yrittää tällaisia tehtäviä, mutta ne ovat todennäköisiä tulevaisuudessa, koska suurin osa yksityisistä ponnisteluista keskittyy Kuuhun ja Marsiin.”
ainoa poikkeus tähän, Long kertoo, on Breakthrough Initiativesin projekti Starshot, jonka tavoitteena on lähettää gram-mittakaavan luotain Proxima Centauriin vain 20 vuodessa. Tämä olisi mahdollista käyttämällä valopurjetta, joka kiihdytettäisiin lasereilla jopa 60 000 km/s (37 282 mps) relativistisiin nopeuksiin eli 20% valonnopeuteen.
vastaavanlainen tehtäväkonsepti tunnetaan nimellä Project Dragonfly, jota kehittää Tobias Häfnerin johtama kansainvälinen tutkijaryhmä. Mielenkiintoista kyllä, tämä ehdotus syntyi samasta konseptisuunnittelututkimuksesta, joka inspiroi Starshotia-jota isännöi Initiative for Interstellar Studies (i4iS) vuonna 2013.
Starshotin tapaan sudenkorento-käsite vaatii laservetoista valopurjetta, joka hinaisi avaruusaluksen relativistisiin nopeuksiin. Dragonfly-luotain olisi kuitenkin huomattavasti raskaampi kuin gram-mittakaavan luotain, mikä mahdollistaisi tieteellisempien instrumenttien ottamisen mukaan. Avaruusalusta hidastaisi saapuessaan myös magneettinen purje.
vaikka tällaisten tehtävien kehittäminen todennäköisesti maksaa noin 100 miljardia dollaria, Long on varmasti sitä mieltä, että tämä on edullisuuden alueella, kun otetaan huomioon mahdolliset lahjukset. Lahjuksista puheen ollen, tähtienvälisellä lennolla olisi paljon, mikä kaikki olisi valaisevaa ja jännittävää. Kuten Long sanoi:
” mahdollisuus tehdä lähihavaintoja muista tähtijärjestelmistä antaisi meille paljon paremman käsityksen oman aurinkokuntamme muodostumisesta ja myös tähtien, galaksien ja Eksoottisten ilmiöiden, kuten mustien aukkojen, pimeän aineen ja pimeän energian luonteesta. Se voisi myös antaa meille parempia ennusteita elämää kehittävien järjestelmien mahdollisuuksista.”
on myös mahdollista, että relativistisilla nopeuksilla tähtienvälisiä matkoja suorittavat avaruusluotaimet löytävät uutta fysiikkaa. Tällä hetkellä tiedemiehet ymmärtävät maailmankaikkeutta kvanttimekaniikan (aineen käyttäytyminen subatomisella tasolla) ja yleisen suhteellisuusteorian (aine suurimmassa asteikossa – tähtijärjestelmät, galaksit, superklusterit jne.).
tähän mennessä kaikki yritykset löytää suuri yhtenäinen teoria (GUT) – aka. teoria kaikesta (TOE) – joka yhdistäisi nämä kaksi koulukuntaa ovat epäonnistuneet. Long väittää, että tieteelliset tehtävät muihin tähtijärjestelmiin voisivat hyvinkin tarjota uuden synteesin, joka auttaisi meitä oppimaan paljon enemmän siitä, miten maailmankaikkeus toimii kokonaisuutena.
mutta ei tietenkään puhettakaan lahjuksista, ellei mainita kaikkein suurinta: elämän löytämistä! Vaikka kyseessä olisi pelkkä mikrobiyhdyskunta, tieteelliset vaikutukset olisivat valtavat. Älykkään lajin löytämisen seuraukset olisivat mittaamattomat. Se ratkaisisi myös ajattoman kysymyksen siitä, onko ihmiskunta yksin maailmankaikkeudessa.
”älyllisen elämän löytäminen olisi käänteentekevää, sillä jos saisimme yhteyden tällaiseen lajiin ja jakaisimme tietojamme toisillemme, sillä olisi syvällinen vaikutus tieteisiimme mutta myös henkilökohtaisiin filosofioihimme”, Long sanoi. ”Tämä on tärkeää, kun pohditaan ikivanhaa kysymystä ihmisen alkuperästä.”
mutta tietenkin, paljon on tapahduttava ennen kuin mitään tällaisia tehtäviä voitaisiin harkita. Starshotin kaltaisen teknisesti toteuttamiskelpoisenkin konseptin teknisiin vaatimuksiin on ensinnäkin puututtava hyvissä ajoin. Kuten kaikki mahdolliset riskit, jotka liittyvät tähtienväliseen lentoon relativistisilla nopeuksilla.
mutta ennen kaikkea meidän on tiedettävä etukäteen, minne lähetämme nämä tehtävät maksimoidaksemme tieteellisen tuoton sijoituksellemme. Tässä perinteisellä tähtitieteellä ja astrofysiikalla on suuri merkitys. Niin kauan selitetty:
ennen kuin muihin tähtijärjestelmiin ryhdytään suorittamaan tehtäviä, on ensin kartoitettava, mikä tieteellinen arvo näissä järjestelmissä käymisellä on, mikä edellyttää pitkän kantaman tähtitieteellisiä havaintoalustoja. Sitten, kun luotaimet on laukaistu, ne auttavat myös kalibroimaan mittauksiamme kosmisen etäisyyden asteikolla, mikä auttaa myös parantamaan tähtitieteellisiä mittalaitteitamme. On siis selvää, että jokaisen lajin, joka haluaa valaistua maailmankaikkeudesta ja sen paikasta siinä, pitäisi omaksua molemmat tiedustelun muodot, koska ne parantavat toisiaan.
voi kulua monta vuosikymmentä, ennen kuin ihmiskunta on valmis sitomaan ajan, energian ja resurssit tähtienväliseen tehtävään. Tai sitten voi kulua vain vuosia, ennen kuin kaikki tekniset ja logistiset kysymykset saadaan ratkaistua nykyisissä ehdotuksissa. Joka tapauksessa, kun tähtienvälinen tehtävä suoritetaan, se on merkittävä ja äärimmäisen historiallinen tapahtuma.
ja kun se alkaa lähettää takatietoja lähimmistä tähtijärjestelmistä, kyseessä on ennennäkemätön tapahtuma historiassa. Tarvittavan teknologisen edistyksen lisäksi tarvitaan vain tahtoa toteuttaa ratkaisevat investoinnit.
lisätietoja: arXiv