رحلة إلى ألفا قنطورس: الأحلام والواقع

في العام الماضي ، الفيزيائي الشهير ستيفن هوكينغ و الملياردير الروسي يوري ميلنر أعلنت خطة طموحة لإطلاق مركبة فضائية صغيرة ألفا قنطورس. طبعا هذه خطة طموحة لا يتطلب أي أقل طموحا الحلول. على سبيل المثال, واحدة لم تحل القلق هو كيف تتحرك مع خمس سرعة الضوء المركبة الفضائية سوف تكون قادرة على وقف بعد الوصول إلى وجهتك. وقال انه حتى تكون قادرة على مثل هذه المناورة ؟

زوج من العلماء الأوروبيين يبدو أن وجدت الجواب الصحيح على هذا السؤال. في ورقة نشرت في مجلة المجلة الفيزيائية الفلكية الحروف الفيزيائي رينيه هيلر من معهد ماكس بلانك و الكمبيوتر المتخصصة مايكل Hippke نتحدث عن كيفية إبطاء المركبة الفضائية إلى استخدام الإشعاع و الجاذبية من النجوم في نظام ألفا قنطورس. وفقا للعلماء بدلا من الرمز البريدي ، صغيرة مركبة فضائية مجهزة ضوء الشراع, سوف تكون قادرة على إبطاء بما فيه الكفاية في تفاصيل دراسة نجمة ثلاثية النظام ، وربما حتى قرب أحد نجوم هذا النظام كوكب يشبه الأرض بروكسيما ب.

يذكر أن مشروع اختراق المبادرة Starshot ميلنر تخطط لاستثمار 100 مليون دولار في تطوير خفيفة المستقلة الفضائية مع ضوء الشراع ، والتي سوف تكون قادرة على الوصول إلى 1/5 سرعة الضوء (حوالي 60 000 كم/ساعة). بفضل هذا المسبار الآلي سوف تكون قادرة على الوصول إلى ألفا قنطورس – أقرب إلى الأرض نظام نجوم في 20 عاما فقط ، ليس من 100 ، 000 ، كما في حالة استخدام الكيميائية التقليدية مسرعات.

ووفقا للخطة الأصلية من ميلنر و هوكينغ ، مسبار صغير سوف تعلق المدمجة حجم بضعة أمتار ، ضوء الشراع ، التي تسيطر عليها مجموعة مراحل من أشعة الليزر. الطاقة التي تنتجها هذه الليزر نظريا كافية لتسريع صغيرة التحقيق إلى سرعات أعلى بكثير مما هو قادر على إظهار أسرع في لحظة الفضائية.

تقديم التكنولوجيا المقترحة في ضوء أشرعة

ومع ذلك ، ليس هذا فقط المخطط المقترح تنفيذ هذا المشروع. وفقا تجسيد هيلر و Hippke ، واستخدام أكبر "الفوتون" أشرعة من شأنه القضاء على الحاجة إلى استخدام الليزر الشبكة. في هذه الحالة تحقيق ذاته هو حجم سوى بضعة سنتيمترات وتزن بضعة غرامات. لتسريع خروج في الفضاء بين النجوم الوحدة سوف تكون مجهزة مع عدة كبيرة ، ولكن في نفس الوقت خفيفة جدا, رقيقة ودائم الأشرعة. على المقترح الأوروبي العلماء السيناريو في اتجاه ألفا قنطورس التحقيق دفع الإشعاع من الشمس. عندما تصل إلى المستوى المطلوب من الجمود ، الجهاز سوف تضع الأشرعة مواصلة الرحلة نحو المجاورة.

ويعتقد العلماء أنه في هذه الحالة التحقيق سوف تكون قادرة على تطوير 4.6 في المئة من سرعة الضوء و عن 95 عاما للوصول إلى ألفا قنطورس. نعم, هذا هو ما يقرب من خمس مرات أطول من الأصلي حيث ميلنر و هوكينغ ، ولكن من الناحية النظرية على محمل الجد تجعل من السهل لوقف التحقيق في المكان الصحيح.

"رحلة بين النجوم ألفا قنطورس من المتوقع أن تحدث في السرعات التي تقلل من الرحلة إلى أقل من ألف ، من الناحية المثالية إلى أقل من مائة سنة. في هذا سرعة المركبة الفضائية سوف تتطلب بشكل لا يصدق كمية كبيرة من الطاقة إلى إبطاء والخروج على المطلوب المدار" ، — قال هيلر.

"استخدام أي نوع من الوقود سوف تعرقل المشروع ككل. إذا السفينة يتطلب الوقود على متن الطائرة ، أنه في هذه الحالة سوف تكون ثقيلة جدا ، والذي أدى بدوره إلى زيادة الحاجة إلى المزيد من الوقود".

وفي ضوء هذه القيود وعدم حاليا حل الباحثون تشير إلى أن التحقيق في هذه القضية فقط تمرير ألفا قنطورس ، كما كان مع المركبة الفضائية New horizons, الذي وصل في ذلك الوقت إلى بلوتو. ولكن بعد ذلك مرة أخرى ، إذا أخذنا في الاعتبار الفرق في سرعة التحقيق في المقابل إلى "آفاق جديدة" لن تكون قادرة على توفير ما لا يقل عن بعض أكثر أو أقل دقة القياس من هذا النجم. لحسن الحظ, اثنين من العلماء ، هناك خيار في نظرية ليس فقط في إبطاء المركبة الفضائية إلى سرعة مقبولة عند النقطة المطلوبة ، ولكن أيضا لإجراء دراسة مفصلة عن نظام ألفا قنطورس.

"لقد وجدت الطريقة التي تسمح لك إبطاء المركبة مع الطاقة من النجوم نفسها. إلى إبطاء الضوء الشراع يمكنك استخدام جزيئات الضوء. في هذه الحالة وجود وقود إضافية على متن الطائرة غير مطلوب. نعم الخطة العامة تنسجم مع المفهوم العام المقترحة من قبل فريق العمل Starshot اختراق المبادرة".

الرسوم المتحركة "photogravitational القبض على" نجم ألفا قنطورس A

من أجل نجاح تنفيذ يحتاج إلى الخروج مع وسيلة في الجهاز يمكن إعادة حل الأشرعة الخاصة بك عند الوصول إلى النظام. في هذه الحالة يأتي من الإشعاع النظام سيخلق الضغط اللازم ، والتي سوف تبطئ التحقيق. بفضل الكمبيوتر نماذج من هيلر و Hippke يحسب أنه مع وزن المسبار في 100 غرام من منطقة الشراع سوف تكون حوالي 100 ، 000 متر مربع (حوالي 14 ملاعب كرة القدم). عند الوصول إلى النظام عن طريق القوة محبطاالإشعاع من ألفا قنطورس ، بناء على الشراع سوف تزيد. نماذج الكمبيوتر تظهر أن القوات ستكون كافية بشكل فعال في إبطاء الجهاز. وبعبارة أخرى, نفس الفيزياء, والتي سوف تكون مسؤولة عن دفع المسبار نحو المجاورة نظم أيضا تبطئ الجهاز عند وصوله إلى المكان الصحيح.

خلال المناورة ، التباطؤ في التحقيق يجب أن يكون أقرب إلى ألفا قنطورس A على مسافة خمسة ممتاز الاقطار (على مسافة تعادل خمسة أضعاف نصف قطر النجم) ، أو ما يقرب من 4 مليون ميل أن يكون القبض في المدار. من هذه النقطة المركبة الفضائية سوف تبدأ في التباطؤ إلى حوالي 2.5 في المئة من سرعة الضوء. ومع ذلك ، فمن المهم أن نلاحظ أنه في حال فشل التباطؤ من السرعة القصوى (4.6 في المئة من سرعة الضوء) ، التحقيق سيتم إخراجه مرة أخرى إلى الفضاء بين النجوم.

كل رحلة ناجحة تبدأ مع إنشاء الخريطة. في هذه الحالة يظهر كل المناورات مستقلة مساحة neaparat في رحلته إلى ألفا قنطورس A, وهو الطريق إلى ألفا قنطورس ب أربعة أيام فقط. الهدف النهائي المتمثل في التحقيق يمكن أن تكون أخطاء 46 عاما رحلة إلى النجم بروكسيما سنتوري هو عنوان المنزل من كواكب شبيهة بالأرض من بروكسيما ب

عندما وصلت ألفا قنطورس A ، مسبار الفضاء سوف يتم القبض من قبل الجاذبية القوة التي يمكن استخدامها لمزيد من المناورات. المناورات مماثلة ، على سبيل المثال ، كان يستخدم لتسريع مسبار "فوياجر-1 و فوياجر-2" ، عندما كانت لا تزال داخل النظام الشمسي. نظريا مستقلة التحقيق يمكن أن تدخل في مدار ألفا قنطورس A و البحث عن الممكن الكواكب الخارجية. هيلر و Heppke كما وضعت خطة لإطلاق تحقيقات إلى أنظمة أخرى من النجوم ألفا قنطورس ب (الرفيق نجم ألفا قنطورس أ) و بروكسيما سنتوري (الثالثة بعد نظام النجوم تقع على 0.22 سنة ضوئية ، أو 1.2 تريليون كيلومتر) من المشترك مراكز الجماهير من النجوم. في إطار هذه الخطة ، رحلة إلى ألفا سنتوري سوف يستغرق حوالي قرن ، ثم آخر 4 أيام ستكون مطلوبة من أجل رحلة إلى ألفا قنطورس ب ، ثم 46 عاما من السفر إلى بروكسيما سنتوري.

و بعد وقت إضافي ، وفقا للعلماء ، سوف تكون قادرة على تؤتي ثمارها كاملة. واحدة من الأكثر تميزا الاكتشافات 2016 تم اكتشاف علماء الفلك samplemodel الكوكب بالقرب من النجم بروكسيما سنتوري. في نهاية المطاف القدرة على "إغلاق" لاستكشاف هذا الكوكب قد تكون واحدة من (إن لم يكن أكثر) الأحداث الهامة في علم الفلك الحديث. شحنة البيانات التي تم جمعها حول هذا الكوكب ، بالنظر إلى المسافة على الأرض, هو فقط أكثر من 4 سنوات. ومع ذلك ، في حين أن هذا هو مجرد حلم, لأنه في هذه اللحظة لا توجد لدينا أنظمة المدمجة بما يكفي لتناسب على نانو تحقيقات ، و في نفس الوقت يمتلك القوة الكافية لنقل الإشارات في هذه المسافات.

عدم وجود مناسبة الارسال ليس هو المشكلة الوحيدة في ذلك في جميع التكاليف يجب أن تحل قبل إرسال مسبار نحو المجاورة. نفس القدر من الأهمية إيجاد الحلول وتطوير مناسبة نظام الطاقة التحقيق. ومع ذلك ، فإن الباحثين لا تنوي تفقد التفاؤل لأن العلم لا يقف ساكنا. على سبيل المثال, لا يمكن إلا أن نفرح حقيقة أن المختبرات وضعت بالفعل بعض خفيفة المواد التي سوف تكون مطلوبة من أجل هذا المشروع.

"على إنشاء مثل هذه النجوم الشراع الشمسي يمكن أن تتخذ واحد أو عقدين من الزمن", — يقول هيلر.

عالم يضيف أيضا أن سطح الأشرعة يجب القيام به في مثل هذه الطريقة تعكس موجات الأزرق و الأحمر نطاقات من الطيف المرئي ، وربما المزيد من بعده.

"هذه التكنولوجيات ليس بعد, ولكن مرة أخرى, على مدى السنوات القليلة الماضية مختبرات الأبحاث قد خطت خطوات كبيرة ، وقد وجد الباحثون المواد التي يمكن أن تعكس ما يصل إلى 99.9% من حجم العالم".

هيلر و Hippke الذهاب إلى عرض مفصل مفهوم الفريق التوجيهي Starshot اختراق المبادرة في الاجتماع المقبل مناقشة اختراق, الذي سيعقد في مدينة بالو ألتو في نيسان / أبريل من هذا العام.

"نحن حقا ترغب في الحصول على آرائهم وسماع آرائهم حول مقترحاتنا ، كما في هذه المجموعة ، من بين أمور أخرى ، خبراء العالم في وضع أسئلة البحث من السفر بين النجوم ، مع ضوء أشرعة", — قال هيلر.