Flug nach Alpha Centauri: Träume und Realität

Im letzten Jahr der berühmte Physiker Stephen Hawking und der russische Milliardär Yuri Milner angekündigt, einem ehrgeizigen Plan zum starten der kleinen Raumsonde zum System Alpha Centauri. Natürlich, so der ehrgeizige Plan erfordert die Suche nicht weniger ambitionierte Lösungen. Zum Beispiel ist eines der ungelösten Probleme im Zusammenhang mit der Tatsache, in welcher Weise lässt sich von einem Fünftel der Lichtgeschwindigkeit das Raumschiff in der Lage zu bleiben, nachdem der Punkt erreicht sein Ziel. Ob er überhaupt in der Lage, ein solches Manöver?

Ein Paar Europäische Wissenschaftler gefunden zu haben scheint, die richtige Antwort auf diese Frage. In der Arbeit, veröffentlicht in der Zeitschrift The Astrophysical Journal Letters, Physiker René heller Institut der max-Planck-und Computer-Spezialist Michael Хиппке erzählen, wie für die Verlangsamung des Raumschiffs verwendet werden können, die Strahlung und die Gravitation Sterne-System Alpha Centauri. Nach Ansicht der Wissenschaftler, anstatt nur Zip, eine kleine Raumsonde, ausgestattet mit Licht-Segel, in der Lage, genug verlangsamen, um im Detail zu studieren dreifach-Sternensystem und vielleicht sogar sich in der Nähe einer der stars dieses Systems землеподобную Planeten Proxima b.

Wir werden daran Erinnern, dass das Projekt Breakthrough Starshot Initiative Milner plant Investitionen von 100 Millionen US-Dollar in die Entwicklung der superleichten autonomen Raumfahrzeug mit Beleuchtung Segel, die in der Lage zu beschleunigen, bis zu 1/5 der Geschwindigkeit des Lichtes (rund 60 000 km/h). Dank dieser Roboter-Sonde zu Alpha Centauri zu erreichen – die nächste Sternensystem zur Erde – in nur 20 Jahren, nicht 100 000, wie im Falle der Verwendung von herkömmlichen chemischen Beschleuniger.

Gemäß dem ursprünglichen Plan Мильнера und Hawking, zu einem winzigen Sonde befestigt wird kompakt, in der Größe von mehreren Metern, Licht-Segel, verwaltet mit Hilfe von Phased-array Laser. Energie, erzeugten diesen Lasern, theoretisch genug, um zu beschleunigen winzige Sonde bis zu Geschwindigkeiten viel höher als die in der Lage sind, zeigen die schnellsten im Moment Raumfahrzeuge.

Render vorgeschlagenen Technologie Licht-Segel

Dies ist Jedoch nicht die einzige der vorgeschlagenen Schema der Realisierung dieses Projektes. Nach Variante Hellers und Хиппке, die Verwendung von größeren «Photonen» Segel erlaubt aufgeben Notwendigkeit zu erschließen, Laser-Gitter. Dabei die Sonde selbst wird Messen nur wenige Zentimeter und wiegt nur ein paar Gramm. Zur Beschleunigung und Ausgang in den interplanetarischen Raum der Apparat wird mit mehreren großen, aber zur gleichen Zeit sehr leicht, Dünn und stabil Segeln. Nach dem vorgeschlagenen europäischen Wissenschaftlern Szenario in Richtung Alpha Centauri Sonde schieben die Strahlung unserer Sonne. Beim erreichen der gewünschten Ebene Trägheit, das Gerät faltet die Segel und setzen Ihre Reise in Richtung der benachbarten Sternensystem.

Wissenschaftler glauben, dass in diesem Fall die Sonde entwickeln kann, 4,6 Prozent der Lichtgeschwindigkeit und in etwa 95 Jahren erreicht Alpha Centauri. Ja, es ist fast fünf mal länger, als im ursprünglichen Plan Мильнера und Hawking, aber in der Theorie ist es ernst vereinfacht die Aufgabe, nach einem halt der Sonde in der richtigen Position.

«Interstellare Reise zum System Alpha Centauri wird vermutlich passieren bei Geschwindigkeiten, mit denen dieser Reise die Zeit zu verkürzen bis mindestens tausend, und im Idealfall – bis zu weniger als ein hundert Jahre. Bei solchen kosmischen Geschwindigkeiten dem Gerät müssen eine unglaublich große Menge an Energie für die Verzögerung und die Ausgabe auf die Umlaufbahn», — sagt heller.

«Verwenden was auch immer Kraftstoff nur erschweren das Projekt als ganzes. Wenn das Schiff erfordert Kraftstoff an Bord, dann hat er in diesem Fall wird zu schwer, was wiederum nur stärker erhöhen die Notwendigkeit, in der Gegenwart sogar mehr Kraftstoffzufuhr».

Angesichts dieser Einschränkungen, sowie das fehlen im Moment die richtige Lösung, die Wissenschaftler vermuten, dass die Sonde in diesem Fall wird man hört einfach vorbei Alpha Centauri, wie es war mit der Raumsonde «New Horizons», пролетевшим im Laufe der Zeit Pluto vorbei. Aber dann wieder, wenn man die Differenz der Sonde, im Gegensatz zu «Neue Horizonte», nicht in der Lage, bieten zumindest einige mehr oder weniger genaue Messungen dieser Sternensystem. Zum Glück, nach Meinung der beiden Wissenschaftler gibt es eine Option, die in der Theorie ermöglicht es nicht nur verlangsamen das Raumschiff auf akzeptable Geschwindigkeiten an der gewünschten Stelle, sondern auch eine ausführliche Untersuchung des Systems Alpha Centauri.

«Wir fanden eine Methode, die Sie verlangsamen das Raumschiff mit Hilfe der Energie der Sterne. Für die Verlangsamung von Licht-Segel können die Lichtteilchen. In diesem Fall ist die Anwesenheit eines zusätzlichen Kraftstoff an Bord ist nicht erforderlich. Ja, und der Plan insgesamt passt in das Gesamtkonzept, die vorgeschlagene Initiativgruppe Breakthrough Starshot Initiative».

Animation «фотогравитационного Capture» Stern Alpha Centauri A

Für den Erfolg der Umsetzung müssen sich mit einem Weg, bei dem das Gerät in der Lage, wieder aufzulösen und Ihre Segel nach der Ankunft im System. In diesem Fall ausgehende Strahlung vom System erzeugt den nötigen Druck, die Sonde verlangsamen. Dank Computer-Modellen heller und Хиппке berechneten, dass bei einem Gewicht der Sonde in 100 Gramm Segelfläche beträgt etwa 100 000 Quadratmetern (etwa 14 Fußballfelder). Nach der Ankunft im System ZugkraftStrahlung von Alpha Centauri, also auf das Segel zu erhöhen. Computermodelle zeigen, dass die Kräfte ausreichen, um effektiv verlangsamen das Gerät. Mit anderen Worten, dieselbe Physik, die die Verantwortung für Kugelstoßen Sonde in Richtung der benachbarten System, wird auch verlangsamen das Gerät bei seiner Ankunft an die richtige Stelle.

Während des Manövers Verzögerung wird es notwendig sein, die Sonde näher an Alpha Centauri A über eine Entfernung von fünf Sterne-Radien (D. H. auf die Distanz Gegenwert von fünf Radien dieser Sterne-Kategorie, oder etwa 4 Millionen Kilometer, greifen auf Ihre Umlaufbahn. Ab diesem Zeitpunkt Raumsonde Verlangsamung beginnt etwa auf das Niveau von 2,5 Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Allerdings ist es wichtig zu beachten, dass im Falle des Scheiterns der Verzögerung mit maximaler Geschwindigkeit (4,6 Prozent der Lichtgeschwindigkeit) die Sonde wird zurück geworfen in den interplanetarischen Raum.

Jede erfolgreiche Reise beginnt mit der Erstellung der Karten. In diesem Fall werden alle Manöver eigenständigen kosmischen наноаппарата auf seiner Reise nach Alpha Centauri A, von dem Weg zum Alpha Centauri B beträgt nur vier Tage. Die ultimative Herausforderung Messsonde kann der 46-jährige Reise zum Stern Proxima Centauri – Heimatadresse землеподобной Planeten Проксимы b

Als Alpha Centauri A, die Raumsonde wird erfasst durch seine Schwerkraft, dessen Kraft kann für weitere Manöver. Ähnliche Manöver, zum Beispiel, wurden zur Beschleunigung der Sonden «Voyager-1» und «Voyager-2», wenn die waren noch innerhalb des Sonnensystems. Theoretisch offline-Sonde kann in eine Umlaufbahn von Alpha Centauri A und suchen Sie nach möglichen Exoplaneten. Heller und Хиппке schmiedeten einen Plan für den Start der Sonde zu den anderen Sternen – Alpha Centauri B (Stern-Begleiter, Alpha Centauri A) und Проксиме Centauri (entfernten Dritten Stern des Systems befindet sich in 0,22 Licht-Jahre, oder 1,2 Billionen Kilometer) von der anerkannten Zentren die Massen der Sterne A und B. Nach diesem Plan, für den Flug nach Alpha Centauri A wird etwa ein Jahrhundert, dann noch 4 Tage benötigen Sie für den Flug nach Alpha Centauri B, und dann 46 Jahren auf die Reise zum Проксиме Centauri.

Und noch zusätzlich aufgewendete Zeit, nach Ansicht der Wissenschaftler, in der Lage, voll und ganz auszahlen. Einer der denkwürdigsten Entdeckungen 2016 Astronomen war die Entdeckung земплеподобной Planeten in der Nähe der Stern Proxima Centauri. Schließlich die Möglichkeit, «in der Nähe» ist die Erforschung dieses Planeten kann es eine der (wenn nicht der) wichtigsten Ereignisse in der modernen Astronomie. Der Versand der gesammelten Daten über den Planeten, angesichts der Distanz zur Erde in etwas mehr als 4 Jahre. Aber solange es nur ein Traum, denn im Moment haben wir keine Systeme, die gleichzeitig kompakt genug, um passen auf нанозонде, und zur gleichen Zeit verfügten über genügend Leistung für die übertragung von Signalen auf eine solche Distanz.

Der Mangel an geeigneten Sender ist bei weitem nicht das einzige Problem, das um jeden Preis gelöst werden muss vor dem Versand der Sonde in Richtung der benachbarten Sternensystem. Nicht weniger wichtig sind die Suche nach Lösungen und die Entwicklung des geeigneten Systems Netzteil für die Sonde. Allerdings können die Forscher nicht dabei optimistisch zu bleiben, da die Wissenschaft steht nicht still. Zum Beispiel, kann nicht umhin, zu erfreuen, was in den Labors bereits entwickelt einige ultraleichte Materialien, die erforderlich sind, um die Realisierung dieses Projekts.

«Auf die Gründung eines solchen interstellaren Solar-Segel kann ein Weg-zwei Dutzend Jahre», — kommentiert Höller.

Wissenschaftler fügt hinzu, dass die Oberfläche des Segels sollte so gestaltet, um die Wellen von blauen und roten Bereichen des sichtbaren Spektrums, und vielleicht auch weiter außerhalb.

«eine Solche Technologie bei uns noch nicht, aber auch hier in den letzten Jahren die wissenschaftlichen Labore haben sehr große Fortschritte gemacht, und die Forscher fanden die Materialien, die fähig sind, während bis zu 99,9% des Lichts».

Heller und Хиппке gehen, um Ihre detaillierte Konzept der Lenkungsgruppe Breakthrough Starshot Initiative auf dem bevorstehenden treffen der Breakthrough Discuss, das wird in der amerikanischen Stadt Palo Alto im April dieses Jahres.

«Wir wollen von Ihnen eine Antwort hören und Ihre Meinung über unsere Angebote, so wie in dieser Gruppe, die unter anderem vorhanden sind die weltweiten Experten in dem sich entwickelnden Bereich der Forschung Fragen interstellaren Reisen mit Hilfe von Licht-Systeme Segel», — sagt heller.