צוות של פיזיקאים התווה דרך אפשרית לשלוח בדיקות לעומק החלל הבין-כוכבי בטווח זמן סביר, באמצעות קרני אלקטרונים רלטיביסטיות.
החלל הוא השילוב המעצבן הזה של "ממש מגניב" ו"ממש גדול". אנחנו יכולים לראות דברים ממש מדהימים שקורים שם בחוץ, אבל אם לא נמציא דרכים לשפר משמעותית את שיטות ההנעה שלנו, לא נסתכל עליהן בזמן הקרוב.
נסיעה במהירות של וויאג'ר, ייקח יותר מ-73,000 שנים להגיע לכוכב הקרוב ביותר שלנו, פרוקסימה קנטאורי. גם אם היו לנו ראיות מוצקות לחיים- כוכב הלכת שהתגלה באזור המגורים של פרוקסימה קנטאורי - יהיה קשה לשכנע מישהו לחייב את אבותיו לנסוע בחלל על ספינת דור במשך זמן רב יותר ממה שלקח לאנושות לצאת מ-כמה אלפי אנשיםל-7.674 מיליארד.
בשנת 2016, הפרויקט ארוך הטווחפורצת דרך של Starshotהוקם כדי למצוא דרך שבה נוכל לעשות את הדבר הטוב הבא; לשלוח בדיקה למערכת אלפא קנטאורי, אולי כדי לצלם אותה לפני החזרה לכדור הארץ.
תכנונים מוקדמים, המסתמכים על רכיבים קטנים וקלים מספיק כדי להניע בקלות יחסית, הציעו שמדענים יוכלו להניע את כלי השיט הקטנה באמצעות מפרש קל ולייזר מכוון, בעוד שהצעות מאוחרות יותר כללו ירי של חלקיקים יסודיים או גלי מיקרו לעבר הגשושית. הבעיה עם הרעיונות הללו, לפי העיתון החדש, היא שעלות הפעלת אלומת המקור גבוהה מאוד, וקשה למנוע מהקרן להתפשט, מה שהופך אותה ללא יעילה. מעצבנת לא פחות היא העובדה שככל שמתרחקים מקורת המקור, כך ניתן להעביר אליה פחות כוח.
"פרויקט נוכחי, Breakthrough Starshot, צופה טווחי אלומה בסדר גודל של 0.1 AU ממערך לייזר גדול מאוד שדוחף ישירות על מפרשים קלים. שימוש באנרגיה של האלומה כדי לגרש מסת תגובה מהרכב דורש פחות כוח עבור דחף נתון. מאשר להשתמש בתנופת האלומה ישירות למשימות שבהן השינוי הכולל של המהירות הוא הרבה פחות ממהירות האלומה", מסביר הצוות במאמרם. "עם זאת, אף אחד מאמצעי הפעולה לא משנה מהותית את דרישות הפשרה לקורות".
בניסיון לעקוף בעיה זו, הצוות הציע שיטות חלופיות להאצת מלאכות באמצעות מפרש שמש באמצעות אלקטרונים המואצים למהירויות יחסיות. במהירויות אלה הם יכולים לחוות "צביטה יחסי", השפעה שנלמדת היטב בפיזיקה של מאיץ החלקיקים והקרן, שהצוות מאמין שיעזור לעצור את בעיית ההתפשטות.
"במסגרת ההתייחסות הנעה יחד עם אלומת האלקטרונים, ניתן לחשוב על זה כהרחבת זמן רלטיביסטית; אין מספיק זמן במסגרת האלומה למטען החלל להפיץ את האלומה רחוק מאוד", מסביר הצוות. "או, במסגרת ייחוס במנוחה ביחס לשמש, אפשר לחשוב על אלה כעליות רלטיביסטיות בתנע האלקטרונים המפחיתות למעשה את יחס המטען למסה של האלקטרונים, ומאטה שוב את התפשטות האלומה."
האצת האלומה עד למהירויות רלטיביסטיות, ושמירה עליה מכוונת אל בדיקת המטרה, תהיה אתגר מסוים, ועדיין לא משהו שיתרחש בזמן הקרוב. הצוות מציע שהרעיון המבטיח ביותר הוא "סטייט שמש", או כלי שיט היפותטי שמשתמש במפרש שמש משלה כדי לשנות את מסלול השמש. עם יכולת תמרון זו, הוא יכול לקבל תצוגה רציפה של הגשש שאליו הוא מכוון את הקרן. באמצעות שיטה זו, נוכל להפחית את זמן הנסיעה לעשרות שנים, ולא לאלפי שנים.
למרות שזה עשוי להפוך את הפרויקט לביצוע ללא יותר מדי התקדמות, חלקם עדיין יהיו נחוצים לפני שנוכל לשלוח בדיקה לכוכבים הקרובים ביותר שלנו, ולכוכבי הלכת הניתנים למגורים.
"על ידי שימוש בהמרה תרמו-אלקטרית בסטייט כמעט סולארי, תשתית קרן גדולה בדרגת GW יכולה להיות משוגרת בטווח הקרוב מבלי לחכות לתיעוש של מרחב קרוב לכדור הארץ", מסכם הצוות. "עם זאת, התועלת של גישה זו תלויה בגילוי של אמצעי קליטה והמרה בעל עוצמה גבוהה של אותה אנרגיה, או כתנע מקרן או כדי להוציא מסת תגובה או לדחוף על המדיום הבין-פלנטרי כמסת תגובה."
המחקר פורסם בכתב העתאקטה אסטרונאוטיקה.
