július 14-én, 2015, A New Horizons misszió történelmet, amikor ez lett az első robot űrhajó, hogy végezzen egy flyby a Plútó. 31. December 2018-án ismét történelmet írt azzal, hogy az első űrhajó találkozott a Kuiper öv objektum (KBO) – Ultima Thule (2014 MU69). Ezenkívül a Voyager 2 szonda nemrégiben csatlakozott testvérszondájához (Voyager 1) a csillagközi térben.
ezen eredmények alapján érthető, hogy a csillagközi missziókra vonatkozó javaslatokat ismét megfontolják. De mit jelentene egy ilyen küldetés, sőt megéri? Kelvin F. Long, az Initiative for Interstellar Studies (i4iS) társalapítója és a csillagközi repülés egyik fő támogatója nemrégiben publikált egy tanulmányt, amely támogatja azt az elképzelést, hogy robotos küldetéseket küldjenek a közeli csillagrendszerekbe, hogy helyszíni felderítést végezzenek.
az “Interstellar Probes: the Benefits to Astronomy and Astrophysics” című tanulmány nemrég jelent meg az interneten. A tanulmány összefoglalja azokat az anyagokat, amelyeket Long az IAA 47. szimpóziumán fog bemutatni a jövő Űrcsillagászatról és a Naprendszer Tudományos Misszióiról-amely a 70. Nemzetközi Asztronautikai Kongresszus része – októberben. 10th, 2019; konkrétan az űrügynökség stratégiáival és terveivel foglalkozó ülés.
először is, Long felvázolja, hogy a csillagászat/asztrofizika (különösen az űrteleszkópok esetében) és a robotszondákkal végzett űrkutatás milyen mély hatást gyakorolt fajunkra. Ahogy elmagyarázta a Universe Today-nek e-mailben:
“a csillagászati törekvés megnyitotta a naprendszer, a galaxis és a tágabb univerzum eredetére és fejlődésére vonatkozó tudásunkat. Ez egy olyan tevékenység, amelyet az emberek vitathatatlanul több tízezer éve folytatnak, amikor a csillagok felé néztünk, és ösztönözték a kíváncsiságunkat. A csillagokat soha nem tudtuk megérinteni, de meg tudtuk nézni őket, és a műszerek lehetőséget adtak arra, hogy még közelebbről is megnézzük őket. Ezután az elektromágneses spektrum felfedezése segített megérteni az univerzumot olyan módon, amit még soha nem tettünk meg.”
jelenleg az emberiség erőfeszítései a bolygók és égitestek közvetlen tanulmányozására teljes egészében a naprendszerre korlátozódtak. A legtávolabbi robotmissziók (a Voyager 1 és 2 űrszondák) a heliopauza külső peremére, a Naprendszerünk és a csillagközi közeg közötti határra mentek.
mindezek a küldetések sokat tanítottak nekünk a bolygók kialakulásáról, a Naprendszerünk történetéről és fejlődéséről, valamint magáról a Föld bolygóról. Az elmúlt évtizedekben az olyan küldetések, mint a Hubble, a Spitzer, a Chandra, a Kepler és a Transiting Exoplanet Survey Satellite (Tess) több ezer bolygót fedeztek fel a Naprendszerünkön kívül.
természetesen ez vezetett a megújult érdeklődés szerelési küldetések, amelyek képesek lennének felfedezni Naprendszeren kívüli bolygók közvetlenül. Ugyanúgy, ahogy a MESSENGER, a Juno, a Dawn és a New Horizons missziók a Merkúrt, a Jupitert, a Cerest és a Vesta-t, illetve a Plútót fedezték fel, ezek a küldetések felelősek lennének a csillagközi szakadék áthidalásáért és a távoli bolygók képeinek és adatainak visszasugárzásáért.
“a kérdés az, hogy elégedettek vagyunk-e azzal, hogy csak messziről nézzük őket, vagy oda akarunk menni?”mondta Hosszú. “Az űrszondák egyértelmű előnyt kínálnak a nagy hatótávolságú távérzékeléssel szemben, amely közvetlen in situ tudományos vizsgálatok lehetősége a pályáról vagy akár a felszínről. Egy olyan univerzumban, ahol a Föld, sőt a naprendszerünk is csupán halványkék pontra redukálódik az üresség között, őrültek lennénk, ha egy nap nem próbálnánk meg.”
de természetesen más naprendszerek felfedezésének lehetősége komoly nehézségeket okoz, nem utolsósorban a költségeket. Az Apollo program becslések szerint 25,4 milliárd dollárba került, ami az inflációhoz igazítva 143,7 milliárd dollárba kerül. Ezért egy hajó küldése egy másik csillagnak olyan, mint a trilliók.
de amint azt régóta kifejtettük, ezeket a kihívásokat két kategóriába lehet összefoglalni. Az első azzal foglalkozik, hogy hiányzik a szükséges technológiai érettség:
“mint minden űrhajónak, a csillagközi űrszondának is szüksége lenne energiára, meghajtásra és más rendszerekre, hogy elérje küldetését, sikeresen elérje célját és megszerezze adatait. Nem könnyű olyan űrhajókat építeni, amelyek elég gyorsak ahhoz, hogy ésszerű emberi élettartam alatt elérjék a legközelebbi csillagokat, és meghajtják ezeket a meghajtórendszereket, és több nagyságrenddel meghaladják az eddig az űrbe indított technológiák teljesítményét. Mégis, azok az alapelvek, amelyek alapján ezek a gépek működnének, fizika és mérnöki szempontból, jól ismertek. Csak egy koncentrált programra van szükség ahhoz, hogy ez lehetséges legyen.”
ahogy egy korábbi bejegyzésben foglalkoztunk, hihetetlenül hosszú időbe telik, hogy még a legközelebbi csillaghoz is merészkedjünk. A meglévő technológiát használva egy űrhajónak 19 000-81 000 évbe telne, hogy elérje az Alfa Centaurit. Még a nukleáris meghajtás (egy megvalósítható, de még nem tesztelt technológia) használatával is 1000 évbe telik, hogy odaérjen.
Long szerint a második fő kérdés a politikai akarat hiánya. Jelenleg a Föld bolygó számos problémával néz szembe, amelyek közül a legnagyobb a túlnépesedés, a szegénység és az éghajlatváltozás. Ezek a problémák együttesen lényegében azt jelentik, hogy az emberiségnek több milliárd ember szükségleteit kell kielégítenie, miközben a csökkenő erőforrásokkal kell foglalkoznia.
“tekintettel a földi versengő problémákra, úgy érezzük, hogy ma nincs indoklás az ilyen missziók kiadásainak jóváhagyására” – mondta Long. “Nyilvánvaló, hogy egy potenciálisan érdekes biológiával rendelkező exoplanet felfedezése megváltoztathatja ezt. A magánszektornak lehetősége van ilyen missziók megkísérlésére, de ezek valószínűleg a jövőben lesznek, mivel a legtöbb magán erőfeszítés a Holdra és a Marsra összpontosul.”
az egyetlen kivétel ez alól-magyarázza Long-A Breakthrough Initiatives projektje, a Starshot, amelynek célja egy gram-skála szonda küldése a Proxima Centauri-ba mindössze 20 év alatt. Ez egy könnyű vitorla használatával lenne lehetséges, amelyet a lézerek 60 000 km/s (37 282 mps) relativisztikus sebességre, vagyis a fénysebesség 20% – ára gyorsítanának fel.
egy hasonló küldetés koncepció néven ismert szitakötő projekt, egy koncepció, amelyet Tobias H. D. Fner vezetésével egy nemzetközi tudóscsoport dolgozott ki. Érdekes módon ez a javaslat ugyanabból a koncepcionális tervezési tanulmányból született, amely inspirálta a Starshotot – amelyet az Initiative for Interstellar Studies (i4iS) adott otthont 2013-ban.
a Starshothoz hasonlóan a Dragonfly koncepció egy lézervezérelt fényvitorlát igényel, amely relativisztikus sebességig vontatná az űrhajót. A Dragonfly űrhajó azonban lényegesen nehezebb lenne, mint egy gram-skála szonda, ami lehetővé tenné több tudományos eszköz beépítését. Az űrhajót érkezéskor egy mágneses vitorla is lelassítja.
míg az ilyen küldetések valószínűleg 100 milliárd dollárba kerülnek a fejlesztéshez, Long minden bizonnyal úgy érzi, hogy ez a megfizethetőség területén, tekintettel a lehetséges kifizetésekre. Ha már a kifizetésekről beszélünk, egy csillagközi küldetésnek rengeteg lenne, amelyek mindegyike tanulságos és izgalmas lenne.
“más csillagrendszerek közeli megfigyeléseinek lehetősége sokkal jobban megértené, hogyan alakult ki saját Naprendszerünk, valamint a csillagok, a galaxisok és az olyan egzotikus jelenségek természetét, mint a fekete lyukak, a sötét anyag és a sötét energia. Ez jobb előrejelzéseket adhat nekünk az élet fejlődő rendszereinek lehetőségeiről is.”
az is lehetséges, hogy a relativisztikus sebességgel csillagközi utakat végző űrszondák új fizikát fedeznek fel. Jelenleg a tudósok megértik az univerzumot a kvantummechanika (az anyag szubatomi szintű viselkedése) és az általános relativitáselmélet (az anyag a legnagyobb skálán – csillagrendszerek, galaxisok, szuperklaszterek stb.).
a mai napig minden kísérlet egy nagy egységes elmélet (GUT) megtalálására – más néven. A mindenség elmélete (TOE) – amely egyesítené ezt a két gondolkodási iskolát, kudarcot vallott. Long azt állítja, hogy a más csillagrendszerekbe irányuló tudományos küldetések nagyon jól adhatnak új szintézist, amely sokkal többet megtudhat az univerzum egészének működéséről.
de természetesen nem beszélhetünk a kifizetésekről anélkül, hogy megemlítenénk a legnagyobbat: az élet megtalálását! Még ha csak mikrobák kolóniája is lenne, a tudományos következmények hatalmasak lennének. Ami az intelligens faj megtalálásának következményeit illeti, a következmények mérhetetlenek lennének. Ez megoldaná azt az időtlen kérdést is, hogy az emberiség egyedül van-e az univerzumban.
“az intelligens élet megtalálása megváltoztatná a játékot, mivel ha kapcsolatba lépnénk egy ilyen fajjal, és megosztanánk egymással tudásunkat, ez mély hatást gyakorolna tudományainkra, de személyes filozófiáinkra is” – mondta Long. “Ez fontos, ha figyelembe vesszük az emberi eredet ősrégi kérdését.”
de természetesen sok mindennek meg kell történnie, mielőtt bármilyen ilyen küldetést meg lehetne fontolni. Először is, a technológiai követelményeket, még egy olyan technikailag megvalósítható koncepció esetében is, mint a Starshot, jó előre meg kell oldani. Csakúgy, mint a relativisztikus sebességgel történő csillagközi repüléshez kapcsolódó összes lehetséges kockázat.
de mindenekelőtt előre meg kell tudnunk, hová küldjük ezeket a küldetéseket, hogy befektetésünk tudományos megtérülését maximalizáljuk. Ez az, ahol a hagyományos csillagászat és asztrofizika nagy szerepet fog játszani. Amíg magyarázható:
mielőtt bármilyen küldetést elindítanának más csillagrendszerekben, először meg kell jellemezni a rendszerek látogatásának tudományos értékét, ami megköveteli a hosszú távú csillagászati megfigyelő platformokat. Ezután, miután elindították a szondákat, segítenek a kozmikus távolság skála méréseinek kalibrálásában is, ami szintén segít a csillagászati eszközök fejlesztésében. Világos tehát, hogy minden fajnak, amely arra törekszik, hogy megvilágosodjon az univerzumról és annak helyéről abban, fel kell ölelnie a kutatás mindkét formáját, mivel ezek fokozzák egymást.
sok évtizednek kell eltelnie, amíg az emberiség készen áll arra, hogy időt, energiát és erőforrásokat szenteljen egy csillagközi küldetésnek. Vagy egyszerűen csak évekbe telik, mire a meglévő javaslatok kidolgozzák az összes technikai és logisztikai kérdést. Akárhogy is, amikor egy csillagközi küldetés megvalósul, az egy jelentős és rendkívül történelmi esemény lesz.
és amikor elkezd adatokat küldeni a legközelebbi csillagrendszerekből, a történelemben páratlan esemény lesz. Eltekintve a szükséges technológiai fejlődés, minden, ami szükséges az akarat, hogy a döntő beruházások történni.
További olvasmány: arXiv