להביא חללית לכוכב אחר הוא אתגר מונומנטלי. עם זאת, זה לא מונע מאנשים לעבוד על זה.
הקבוצות הנראות ביותר שעושות זאת כיום הן Breakthrough Starshot ו-Tau Zero Foundation, שתיהן מתמקדות בסוג מסוים מאוד של כוח קרן הנעה.
ניירמיו"ר מועצת המנהלים של טאו זירו, ג'פרי גריזון, וג'ריט ברוהאוג, פיזיקאי במעבדה הלאומית של לוס אלמוס המתמחה בפיזיקה של לייזר, בוחנים את הפיזיקה של טכנולוגיית קרן כזו - קרן אלקטרונים רלטיביסטית - כיצד ניתן להשתמש בה. לדחוף חללית לכוכב אחר.
יש הרבה שיקולים בעת תכנון סוג זה של משימה. אחד הגדולים שבהם (תרתי משמע) הוא כמה כבדה החללית.
פורצת הדרך Starshot מתמקדת בעיצוב זעיר עם "כנפיים" סולאריות ענקיות שיאפשרו להם לרכוב על אלומת אור אל אלפא קנטאורי. עם זאת, למטרות מעשיות, בדיקה כל כך קטנה תוכל לאסוף מעט מידע ממשי ברגע שהוא מגיע לשם - זה יותר הישג של הנדסה ולא משימה מדעית ממשית.
העיתון, לעומת זאת, מסתכל על גדלי בדיקה של עד כ-1,000 ק"ג - בערך בגודל של בדיקות וויאג'ר שנבנו בשנות ה-70. ברור שעם טכנולוגיה מתקדמת יותר, אפשר יהיה להתאים עליהם הרבה יותר חיישנים ובקרות ממה שהיו למערכות האלה.
אבל דחיפה של בדיקה כל כך גדולה עם קרן דורשת שיקול עיצובי נוסף - איזה סוג קרן?
פריצת הדרך Starshot מתכננת קרן לייזר, כנראה בספקטרום הנראה, שתדחוף ישירות על מפרשים קלים המחוברים לבדיקה. עם זאת, בהתחשב במצב הנוכחי של הטכנולוגיה האופטית, קרן זו יכולה לדחוף ביעילות על הגשושית רק במשך כ-0.1 AU של המסע שלה, שמסתכם ביותר מ-277,000 AU לאלפא קנטאורי.
אפילו פרק הזמן המועט הזה עשוי להספיק כדי להביא בדיקה למהירות בין-כוכבית מכובדת, אבל רק אם הוא זעיר וקרן הלייזר לא מטגנת אותו. לכל היותר, יהיה צורך להפעיל את הלייזר לפרק זמן קצר בלבד כדי להאיץ את הגשושית למהירות השיוט שלה.
עם זאת, מחברי המאמר נוקטים בגישה שונה. במקום לספק חשמל לפרק זמן קצר בלבד, מדוע לא לעשות זאת על פני תקופה ארוכה יותר? זה יאפשר להצטבר כוח רב יותר ולאפשר לבדיקה בשרנית הרבה יותר לנוע באחוז מכובד ממהירות האור.
יש הרבה אתגרים גם עם סוג כזה של עיצוב. ראשית תהיה פיזור קרן - במרחקים של יותר מפי 10 מהמרחק מהשמש לכדור הארץ, כיצד קרן כזו תהיה קוהרנטית מספיק כדי לספק כוח משמעותי כלשהו?
רוב המאמר מפרט על כך, תוך התמקדות בקרני אלקטרונים רלטיביסטיות. רעיון המשימה הזה, המכונה קרן שמש, ישתמש בדיוק בקרן כזו.
לניצול אלקטרונים הנעים במהירויות כה גבוהות יש כמה יתרונות. ראשית, קל יחסית להאיץ אלקטרונים עד למהירות האור - לפחות בהשוואה לחלקיקים אחרים. עם זאת, מכיוון שכולם חולקים את אותו מטען שלילי, סביר להניח שהם ידחו זה את זה, ויפחיתו את הדחיפה האפקטיבית של האלומה.
זה לא כל כך בעיה במהירויות רלטיביסטיות בגלל תופעה שהתגלתה במאיצי חלקיקים המכונה צביטה רלטיביסטית. בעיקרו של דבר, בשל התרחבות הזמן של נסיעה במהירויות יחסיות, אין מספיק זמן יחסי שחווים האלקטרונים כדי להתחיל לדחוף אחד את השני זה מזה במידה משמעותית כלשהי.
חישובים במאמר מראים שקרן כזו יכולה לספק כוח עד 100 או אפילו 1,000 AU, הרבה מעבר לנקודה שבה כל מערכת הנעה מוכרת אחרת תוכל להשפיע. זה גם מראה שבסוף תקופת הפעלת האלומה, בדיקה של 1,000 ק"ג עשויה לנוע במהירות של עד 10% ממהירות האור - מה שמאפשר לה להגיע אל אלפא קנטאורי תוך קצת יותר מ-40 שנה.
עם זאת, יש הרבה אתגרים שצריך להתגבר עליהם כדי שזה יקרה - אחד מהם הוא איך ליצור כוח רב כל כך לאורה מלכתחילה. ככל שגשושית רחוקה יותר ממקור הקרן, כך נדרש יותר כוח להעברת אותו כוח.
ההערכות נעות עד 19 ג'יגה-אלקטרון וולט עבור בדיקה בעוצמה של 100 AU, אלומת אנרגיה גבוהה למדי, אם כי בהישג יד של הטכנולוגיה שלנו, שכן מאיץ ההדרון הגדול יכול ליצור אלומות עם סדרי גודל יותר אנרגיה.
כדי ללכוד את האנרגיה בחלל, המחברים מציעים להשתמש בכלי שעדיין לא קיים, אבל לפחות בתיאוריה יכול - סטטיט שמש. פלטפורמה זו תשב מעל פני השמש, תוך שימוש בשילוב של כוח מדחיפת האור מהכוכב ושדה מגנטי שמשתמש בחלקיקים המגנטיים שהשמש פולטת כדי למנוע ממנה ליפול לתוך באר הכבידה של השמש.
הוא יישב קרוב כמו הגישה הקרובה ביותר של הגששת השמש של פרקר לשמש, מה שאומר שלפחות בתיאוריה, אנו יכולים לבנות חומרים שיעמדו בחום הזה.
האלומה שנוצרת בעצמה תתרחש מאחורי מגן שמש מסיבי, שיאפשר לה לפעול בסביבה קרירה ויציבה יחסית וגם להיות מסוגל להישאר על התחנה במשך הימים עד השבועות הנדרשים כדי לדחוף את הגשושית של 1,000 ק"ג החוצה עד אליו. ילך.
זו הסיבה לשימוש בחוק ולא במסלול - הוא יכול להישאר נייח ביחס לבדיקה ולא צריך לדאוג להיות חסום על ידי כדור הארץ או השמש.
כל זה עד כה עדיין בתחום המדע הבדיוני, וזו הסיבה שהכותבים נפגשו מלכתחילה - בשרת ToughSF Discord, שבו מתכנסים חובבי מדע בדיוני.
אבל, לפחות בתיאוריה, זה מראה שאפשר לדחוף בדיקה שימושית מדעית לאלפא קנטאורי בתוך חיי אדם עם התקדמות מינימלית לטכנולוגיה הקיימת.
מאמר זה פורסם במקור על ידיהיקום היום. קרא אתמאמר מקורי.
