Flyg till alpha Centauri: drömmar och verklighet

Under förra året, den berömde fysikern Stephen Hawking och ryska miljardären Yuri Milner meddelade en ambitiös plan för att starta en liten rymdfarkost till alpha Centauri systemet. Naturligtvis, en så ambitiös plan kräver ingen mindre ambitiösa lösningar. Till exempel, en olöst problem är hur man rör sig med en femtedel ljusets hastighet, rymdfarkoster kommer att kunna sluta när du når din destination. Kommer han ens klarar av en sådan manöver?

Ett Par av Europeiska forskare som verkar ha hittat rätt svar på denna fråga. I en artikel publicerad i tidskriften the Astrophysical Journal Letters, fysiker rené Heller av max Planck-Institutet och dator specialist Michael Hippke prata om hur långsamt en rymdfarkost för att användning av strålning och gravitation av stjärnorna i alfa Centauri-systemet. Enligt forskarna, istället för att bara zip av, den lilla farkosten utrustade med ett ljus segel, kommer att kunna sakta ner tillräckligt för att i detalj studera triple star system, och kanske till och med nära en av stjärnorna i detta system planet som liknar jorden Proxima b.

Påminna om att projektet Genombrott Initiativ Starshot Milner planerar att investera 100 miljoner dollar på att utveckla ultralätta Autonoma rymdfarkoster med en ljus segel, som kommer att kunna nå 1/5 ljusets hastighet (ca 60 000 km/h). Tack vare denna robot sond kommer att kunna nå alfa Centauri – närmast Jorden en stjärna på bara 20 år, inte 100,000, som i fallet med användning av traditionella kemiska acceleratorer.

Enligt den ursprungliga planen av Milner och Hawking, en liten sond kommer att vara ansluten till kompakt storlek på ett par meter, ljus segel, som kontrolleras av en phased array av lasrar. Energi som produceras genom dessa lasrar är teoretiskt räcka med att påskynda en liten sond till mycket högre hastigheter än vad som är kapabel att visa den snabbaste just nu rymdfarkoster.

Gör den teknik som föreslås ljus segel

Detta är Dock inte den enda föreslagna ordningen för genomförandet av detta projekt. Enligt en inkarnation Heller och Hippke användning av större "foton" segel skulle eliminera behovet av att använda laser nätet. I detta fall sonden är i sig själv storlek på endast ett par centimeter och väger bara några gram. För att påskynda och avsluta i den interstellära rymden enheten kommer att vara utrustade med flera stora, men samtidigt mycket lätta, tunna och hållbara segel. Den föreslagna Europeiska forskare scenario i riktning mot alpha Centauri sond kommer att driva strålningen från Solen. När du når den önskade graden av tröghet, kommer maskinen att lägga ner seglen och fortsätta din resa mot den närliggande stjärnsystem.

Forskare tror att i det här fallet sonden kan användas för att utveckla 4,6 procent av ljusets hastighet, och ungefär 95 år för att nå alfa Centauri. Ja, det är nästan fem gånger längre än de ursprungliga villkoren för Milner och Hawking, men i teorin är det på allvar kommer att göra det lättare att stoppa sond på rätt plats.

"det Interstellära resan till alpha Centauri förväntas ske i hastigheter för att minska resa mindre än en av tusen, och är idealiskt för mindre än hundra år. Vid denna hastighet rymdfarkoster kommer att kräva en otroligt stor mängd energi för att sakta ner och avsluta på önskad bana", — sa Heller.

"Användning av någon typ av bränsle kommer att hindra projektet som helhet. Om fartyget skulle kräva bränsle Ombord, att han i detta fall kommer att vara för tung, vilket i sin tur ytterligare ökar behovet av mer bränsle".

Med Tanke på dessa begränsningar och brist på för närvarande hållbar lösning föreslår forskarna att sonden i det här fallet, bara passera alpha Centauri, som det var med rymdfarkosten New horizons, som flög i tid till Pluto. Men sedan igen, om vi anser att skillnaden i hastighet sond, i motsats till den "Nya perspektiv" kommer inte att kunna ge åtminstone några mer eller mindre exakt mätning av den här stjärnan systemet. Lyckligtvis, två forskare, det är ett alternativ som i teorin kommer inte bara att bromsa farkosten till en acceptabel hastighet vid önskad tidpunkt, men även att genomföra en detaljerad undersökning av det system av alpha Centauri.

"Vi hittade en metod som gör att du kan bromsa farkosten med energi från stjärnan själv. Att långsamt ljus-seglar du kan använda lätta partiklar. I detta fall, förekomsten av ytterligare bränsle Ombord är inte nödvändig. Ja, och planen i Övrigt passar in i den övergripande begrepp som föreslås av action group Starshot Genombrott Initiativ".

Animering "photogravitational capture" - stjärnan alfa Centauri A

För att lyckas måste genomföras för att komma fram till ett sätt som den apparat som kan re-lös ditt segel vid ankomsten till systemet. I det här fallet, kommer från den strålning som kommer systemet att skapa det nödvändiga trycket, som kommer att sakta ner sonden. Tack vare datorn modeller av Heller och Hippke beräknas som vikten av sonden i 100 gram av seglet kommer att vara cirka 100 000 kvadratmeter (cirka 14 fotbollsplaner). Vid ankomsten till systemet genom att den bromsande kraftstrålning från alpha Centauri, som agerar på seglet ökar. Datormodeller visar att de krafter som skulle vara tillräckligt för att effektivt bromsa maskinen. Med andra ord, samma fysik, som kommer att vara ansvarig för att driva sonden mot angränsande system kommer också sakta ner enheten vid sin ankomst till rätt ställe.

Under manövern, retardation av sonden måste vara närmare till alpha Centauri En på ett avstånd av fem stellar radier (som är på ett avstånd som motsvarar fem gånger radien av star), eller cirka 4 miljoner mil för att vara fångad i sin omloppsbana. Från denna punkt rymdfarkosten kommer att börja sjunka till cirka 2,5 procent av ljusets hastighet. Det är dock viktigt att notera att i händelse av fel på retardation från maximal hastighet (4,6 procent av ljusets hastighet), sonden kommer att matas ut tillbaka till den interstellära rymden.

Varje lyckad resa börjar med skapandet av kartan. I detta fall, visar alla manövrar av Autonoma utrymme neaparat i hans resa till alpha Centauri, som är sökvägen till alpha Centauri B är endast fyra dagar. Det yttersta målet för sonden kan vara en 46-årig resa till stjärnan Proxima Centauri är hemadressen av jord-liknande planeter av Proxima b

När de Nådde alfa Centauri A, rymdsonden kommer att fångas av dess gravitation vars kraft kan användas för ytterligare manövrer. Liknande manövrar, till exempel, används för att påskynda probe "Voyager-1 och Voyager-2", när de fortfarande var inne i solsystemet. Teoretiskt Autonoma sonden kan ange bana alpha Centauri A och söka efter möjliga exoplaneter. Heller och Heppke också utvecklat en plan för att lansera sonder till andra stjärnor – alfa Centauri B som den stjärna alfa Centauri A) och Proxima Centauri (den tredje avlägsna stjärnsystem som ligger på en 0.22 ljusår, eller 1,2 biljoner kilometer) från den gemensamma centra i massor av stjärnor, A och B. Enligt denna plan, för en flygning till alpha Centauri kommer att ta ungefär Ett sekel, sedan ytterligare 4 dagar kommer att krävas för en flygning till alpha Centauri B, sedan 46 år för att resa till Proxima Centauri.

Och ännu mer tid, enligt forskarna kommer att kunna betala i sin helhet. En av de mest minnesvärda upptäckter av 2016 var upptäckten av astronomer samplemodel planet nära stjärnan Proxima Centauri. I slutändan förmågan till "nära" att utforska denna planet kan vara en av de (om inte den mest väsentliga händelser i modern astronomi. Sändning av data som samlas in om planeten, med tanke på avståndet till Jorden är drygt 4 år. Men även om detta bara är en dröm, eftersom vi har för närvarande inget system som var tillräckligt kompakt för att passa på nano-sonder, och på samma gång besatt tillräckligt med ström för att sända signaler på ett sådant avstånd.

Det Saknas en passande sändare är inte det enda problemet i att på alla kostnader som måste lösas innan för att skicka en sond till närliggande stjärnsystem. Lika viktigt är att hitta lösningar och utveckling av lämplig power system för sonden. Men forskarna har inte för avsikt att gå ner i optimism, eftersom vetenskap inte står stilla. Till exempel, kan inte annat än glädjas över det faktum att de laboratorier som redan utvecklat några ultralätta material som kommer att krävas för detta projekt.

"Om inrättandet av en sådan interstellära sol segel kunde ta en eller två decennier", — säger Heller.

Den Vetenskapsman som också tillägger att ytan av segel måste göras på ett sådant sätt att de speglar de vågor av blått och rött intervall av det synliga spektrat, och eventuellt längre.

"denna teknik har ännu inte, men återigen, under de senaste åren forskningslaboratorier har gjort stora framsteg, och forskare har hittat material som kan spegla upp till 99,9% av volymen av världen."

Heller och Hippke kommer att presentera en detaljerad koncept styrgrupp Starshot Genombrott Initiativ på kommande möte för att Diskutera Genombrott, som kommer att hållas i den amerikanska staden Palo Alto i April i år.

"Vi vill verkligen att få deras feedback och höra deras åsikter om våra förslag, som i denna grupp, bland andra saker, världen är experter på att utveckla den forskning som frågor av interstellära resor, med ljus segel", — sa Heller.