14 lipca 2015 roku misja Nowe Horyzonty przeszła do historii, kiedy stała się pierwszym zrobotyzowanym statkiem kosmicznym, który przeprowadził przelot Plutona. 31 grudnia 2018 ponownie przeszedł do historii, będąc pierwszym statkiem kosmicznym, który spotkał się z obiektem Pasa Kuipera (KBO) – Ultima Thule (2014 MU69). Ponadto sonda Voyager 2 dołączyła do siostrzanej sondy (Voyager 1) w przestrzeni międzygwiezdnej.
biorąc pod uwagę te osiągnięcia, zrozumiałe jest, że propozycje misji międzygwiezdnych są ponownie rozważane. Ale na czym polegałaby taka misja i czy w ogóle jest tego warta? Kelvin F. Long, współzałożyciel Initiative for Interstellar Studies (i4iS) i główny zwolennik lotów międzygwiezdnych, opublikował niedawno artykuł, który popiera pomysł wysyłania robotycznych misji do pobliskich systemów gwiezdnych w celu przeprowadzenia rozpoznania in-situ.
niedawno w sieci pojawił się artykuł zatytułowany „sondy międzygwiezdne: korzyści dla Astronomii i Astrofizyki”. W artykule podsumowano materiał, który długo będzie prezentowany podczas 47.Sympozjum IAA na temat przyszłej Astronomii kosmicznej i misji naukowych Układu Słonecznego-które jest częścią 70. Międzynarodowego Kongresu Astronautycznego – w październiku. 10th, 2019; w szczególności sesja poświęcona strategiom i planom agencji kosmicznych.
na początek, Long przedstawia, w jaki sposób astronomia/astrofizyka (szczególnie w przypadku teleskopów kosmicznych) i eksploracja kosmosu za pomocą zrobotyzowanych sond miały głęboki wpływ na nasz gatunek. Jak wyjaśnił dzisiaj Universe poprzez e-mail:
„przedsięwzięcie astronomiczne otworzyło nasze horyzonty wiedzy na temat powstania i ewolucji Układu Słonecznego, galaktyki i szerszego wszechświata. Jest to aktywność, którą ludzie prowadzili od dziesiątek tysięcy lat, kiedy patrzyliśmy w stronę gwiazd, a oni zachęcali nas do ciekawości. Nigdy nie mogliśmy dotknąć gwiazd, ale mogliśmy na nie patrzeć, a oprzyrządowanie dało nam możliwość przyjrzenia się im jeszcze bliżej. Następnie odkrycie widma elektromagnetycznego pomogło nam zrozumieć wszechświat w sposób, jakiego nigdy wcześniej nie robiliśmy.”
obecnie wysiłki ludzkości mające na celu bezpośrednie badanie planet i ciał niebieskich zostały całkowicie ograniczone do Układu Słonecznego. Najdalsze misje robotów (sondy kosmiczne Voyager 1 i 2) były na zewnętrznej krawędzi heliopauzy, granicy między naszym Układem Słonecznym a medium międzygwiezdnym.
wszystkie te misje nauczyły nas wiele o powstawaniu Planet, historii i ewolucji naszego Układu Słonecznego oraz o samej planecie Ziemia. W ostatnich dziesięcioleciach misje takie jak Hubble, Spitzer, Chandra, Kepler i Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) ujawniły tysiące planet poza naszym Układem Słonecznym.
oczywiście doprowadziło to do ponownego zainteresowania montażem misji, które mogłyby bezpośrednio badać planety pozasłoneczne. W ten sam sposób, w jaki misje takie jak MESSENGER, Juno, Dawn i New Horizons badały odpowiednio Merkury, Jowisza, Ceres i Westę oraz Pluton, misje te były odpowiedzialne za niwelowanie międzygwiezdnych podziałów i przesyłanie obrazów i danych odległych planet.
” pytanie brzmi, czy zadowalamy się tylko patrzeniem na nie z daleka, czy też chcielibyśmy tam pojechać?”powiedział Long. „Sondy kosmiczne oferują wyraźną przewagę nad teledetekcją dalekiego zasięgu, która polega na możliwości bezpośrednich badań naukowych in-situ z orbity, a nawet na powierzchni. We wszechświecie, gdzie ziemia, a nawet nasz układ słoneczny jest zredukowany do zaledwie bladoniebieskiej kropki wśród pustki, bylibyśmy szaleni, aby nie spróbować jednego dnia.”
ale oczywiście perspektywa zbadania innych systemów słonecznych stwarza pewne poważne trudności, z których nie najmniej jest koszt. Aby ująć to w perspektywie, program Apollo kosztował szacunkowo $ 25.4 mld USD, co wychodzi na $143.7 mld po skorygowaniu o inflację. Wysłanie statku do innej gwiazdy jest więc podobne do wpadania w tryliony.
ale jak długo wyjaśniono, wszystkie te wyzwania można podsumować w dwóch kategoriach. Pierwszy odnosi się do faktu, że brakuje nam niezbędnej dojrzałości technologicznej:
” podobnie jak wszystkie statki kosmiczne, międzygwiezdna sonda kosmiczna potrzebuje mocy, napędu i innych systemów, aby osiągnąć swoją misję i skutecznie osiągnąć swój cel i zdobyć swoje dane. Zbudowanie statku kosmicznego, który może poruszać się wystarczająco szybko, aby osiągnąć podróż do najbliższych gwiazd w rozsądnym czasie ludzkiego życia, a także zasilanie tych systemów napędowych, nie jest łatwe i przewyższa wydajność jakiejkolwiek technologii, jaką kiedykolwiek wysłaliśmy w kosmos do tej pory o kilka rzędów wielkości. Jednak podstawowe zasady działania tych maszyn, z punktu widzenia fizyki i inżynierii, są dobrze zrozumiane. Wymaga to jedynie ukierunkowanego programu wysiłku, aby było to możliwe.”
jak wspominaliśmy w poprzednim poście, podróż do najbliższej gwiazdy zajęłaby niewiarygodnie dużo czasu. Wykorzystując istniejącą technologię, sonda kosmiczna mogłaby dotrzeć do Alfa Centauri od 19 000 do 81 000 lat. Nawet użycie napędu jądrowego (wykonalnej, ale jeszcze nie przetestowanej technologii), zajęłoby 1000 lat, aby się tam dostać.
drugą ważną kwestią, według Longa, jest brak woli politycznej. Obecnie planeta Ziemia boryka się z wieloma problemami, z których największe to przeludnienie, ubóstwo i zmiana klimatu. Te problemy, łącznie, zasadniczo oznaczają, że ludzkość będzie musiała zaspokoić potrzeby kolejnych miliardów ludzi, jednocześnie radząc sobie z malejącymi zasobami.
„biorąc pod uwagę konkurencyjne problemy na ziemi, uważa się, że nie ma dziś uzasadnienia do zatwierdzania wydatków na takie misje” – powiedział Long. „Oczywiście odkrycie egzoplanety o potencjalnie interesującej biologii może to zmienić. Istnieje potencjał, aby sektor prywatny podejmował takie misje, ale są one prawdopodobnie w przyszłości, ponieważ większość prywatnych wysiłków koncentruje się na Księżycu i Marsie.”
jedynym wyjątkiem od tego, jak wyjaśnia Long, jest przełomowy projekt Starshot, który ma na celu wysłanie sondy w skali gramowej do Proximy Centauri w ciągu zaledwie 20 lat. Byłoby to możliwe dzięki zastosowaniu żagla lekkiego, który byłby przyspieszany przez lasery do prędkości relatywistycznych do 60 000 km/s (37 282 mps), czyli 20% prędkości światła.
podobna koncepcja misji jest znana jako projekt Dragonfly, koncepcja opracowana przez międzynarodowy zespół naukowców pod kierownictwem Tobiasa Häfnera. Co ciekawe, ta propozycja zrodziła się z tego samego badania koncepcyjnego, które zainspirowało Starshot – które zostało zorganizowane przez Initiative for Interstellar Studies (i4iS) w 2013 roku.
podobnie jak Starshot, koncepcja Dragonfly wymaga napędzanego laserem żagla lekkiego, który holowałby statek kosmiczny do relatywistycznych prędkości. Jednakże Sonda Dragonfly byłaby znacznie cięższa od sondy w skali grama, co pozwoliłoby na włączenie większej liczby instrumentów naukowych. Sonda zostałaby również spowolniona przez magnetyczny żagiel po przylocie.
podczas gdy takie misje mogą kosztować około 100 miliardów dolarów na rozwój, Long z pewnością uważa, że jest to w sferze przystępności, biorąc pod uwagę potencjalne wypłaty. Mówiąc o łapówkach, misja międzygwiezdna mogłaby mieć mnóstwo, a wszystko to byłoby Pouczające i ekscytujące. Jak długo powiedział:
” możliwość prowadzenia obserwacji z bliska innych systemów gwiezdnych dałaby nam znacznie lepsze zrozumienie tego, jak powstał nasz własny układ słoneczny, a także natury gwiazd, galaktyk i egzotycznych zjawisk, takich jak czarne dziury, ciemna materia i ciemna energia. Może również dać nam lepsze prognozy dotyczące potencjału ewoluujących systemów życia.”
istnieje również możliwość, że sondy kosmiczne wykonujące podróże międzygwiezdne z prędkościami relatywistycznymi odkryją nową fizykę. Obecnie naukowcy rozumieją Wszechświat pod względem mechaniki kwantowej (zachowanie materii na poziomie subatomowym) i ogólnej teorii względności (materia w największej ze skal – układy gwiazd, galaktyki, supergromady itp.).
do tej pory wszystkie próby znalezienia Wielkiej teorii Unified (GUT) – aka. Teoria wszystkiego (TOE) – która połączyłaby te dwie szkoły myślenia zawiodły. Long twierdzi, że misje naukowe do innych systemów gwiezdnych mogłyby bardzo dobrze dostarczyć nowej syntezy, która pomogłaby nam dowiedzieć się znacznie więcej o funkcjonowaniu Wszechświata jako całości.
ale oczywiście żadna rozmowa o wypłatach nie byłaby kompletna bez wspominania o największym ze wszystkich: znalezieniu życia! Nawet gdyby była to tylko Kolonia mikrobów, implikacje naukowe byłyby ogromne. Jeśli chodzi o implikacje znalezienia inteligentnego gatunku, implikacje byłyby niezmierzone. Rozwiązałoby to również ponadczasowe pytanie, czy ludzkość jest sama we wszechświecie.
„znalezienie inteligentnego życia zmieniłoby grę, ponieważ gdybyśmy mieli nawiązać kontakt z takim gatunkiem i dzielić się ze sobą naszą wiedzą, będzie to miało głęboki wpływ na nasze nauki, ale także na nasze osobiste filozofie” – powiedział Long. „Jest to ważne przy rozważaniu odwiecznej kwestii ludzkiego pochodzenia.”
ale oczywiście, wiele musi się wydarzyć, zanim takie misje będą mogły być rozważane. Na początek, wymagania technologiczne, nawet w przypadku technicznie wykonalnej koncepcji, takiej jak Starshot, muszą zostać uwzględnione z dużym wyprzedzeniem. Podobnie jak wszystkie potencjalne zagrożenia związane z lotem międzygwiezdnym z relatywistycznymi prędkościami.
ale przede wszystkim musimy wiedzieć z wyprzedzeniem, gdzie wysłać te misje, aby zmaksymalizować naukowy zwrot z naszej inwestycji. Tutaj dużą rolę odegra tradycyjna Astronomia i Astrofizyka. Jak długo wyjaśniono:
zanim jakiekolwiek misje zostaną uruchomione w innych systemach gwiazdowych, konieczne będzie najpierw scharakteryzowanie naukowej wartości odwiedzania tych systemów przed ręką, co będzie wymagało platform obserwacji astronomicznych dalekiego zasięgu. Następnie, po wystrzeleniu sond, pomogą one również skalibrować nasze pomiary kosmicznej skali odległości, co pomoże również ulepszyć nasze instrumenty astronomiczne. Jasne jest zatem, że każdy gatunek, który aspiruje do oświecenia o Wszechświecie i jego miejscu w nim, powinien objąć obie formy dociekliwości, ponieważ wzajemnie się wzmacniają.
może minąć wiele dekad zanim ludzkość będzie gotowa poświęcić czas, energię i zasoby na misję międzygwiezdną. Może też upłynąć kilka lat, zanim istniejące propozycje rozwiążą wszystkie kwestie techniczne i logistyczne. Tak czy inaczej, kiedy misja międzygwiezdna zostanie wykonana, będzie to doniosłe i niezwykle historyczne wydarzenie.
i kiedy zacznie wysyłać dane z najbliższych systemów gwiezdnych, będzie to wydarzenie niespotykane w historii. Poza niezbędnym postępem technologicznym, wszystko, co jest potrzebne, to chęć realizacji kluczowych inwestycji.
Czytaj dalej: arXiv