Tahun lalu, ahli fizik teori terkenal Stephen Hawking dan jutawan Rusia Yuri Milner mengumumkan rancangan yang bercita-cita tinggi untuk melancarkan kapal angkasa kecil ke sistem Alpha Centauri. Sudah tentu, rancangan bercita-cita tinggi ini memerlukan pencarian jalan keluar yang tidak kurang bercita-cita tinggi. Sebagai contoh, salah satu masalah yang tidak dapat diselesaikan berkaitan dengan bagaimana kapal angkasa yang bergerak pada seperlima kelajuan cahaya dapat berhenti setelah sampai ke tempat tujuannya. Adakah dia mampu melakukan manuver seperti itu?
Sepasang saintis Eropah nampaknya telah menemui jawapan yang tepat untuk soalan ini. Dalam makalah yang diterbitkan dalam The Astrophysical Journal Letters, ahli fizik Rene Heller dari Institut Max Planck dan saintis komputer Michael Hippke membincangkan bagaimana radiasi dan graviti bintang Alpha Centauri dapat digunakan untuk memperlambat kapal angkasa. Menurut saintis, bukannya hanya meluncur, kapal angkasa kecil yang dilengkapi dengan layar ringan dapat melambatkan cukup untuk mempelajari secara terperinci sistem bintang tiga dan, mungkin, bahkan planet seperti Bumi Proxima b yang terletak berdekatan dengan salah satu bintang dari sistem ini.
Ingatlah bahawa dalam rangka Breakthrough Starshot Initiative, Milner merancang untuk melabur $ 100 juta dalam pembangunan kapal angkasa autonomi ultra ringan dengan layar ringan, yang akan dapat mempercepat hingga 1/5 kelajuan cahaya (kira-kira 60,000 km / s). Berkat ini, probe robot akan dapat mencapai Alpha Centauri - sistem bintang yang paling dekat dengan Bumi - hanya dalam 20 tahun, dan tidak pada 100,000, seperti halnya pemecut kimia tradisional.
Menurut rancangan asal Milner dan Hawking, probe kecil itu akan dilekatkan pada kompak, berukuran beberapa meter, layar cahaya yang dikendalikan oleh array laser bertahap. Tenaga yang dihasilkan oleh laser ini secara teorinya akan cukup untuk mempercepat probe kecil dengan kecepatan lebih tinggi daripada yang ditunjukkan oleh kapal angkasa terpantas hari ini.
Memberi cadangan teknologi pelayaran ringan yang dicadangkan
Namun, ini bukan satu-satunya skema untuk melaksanakan projek ini yang dicadangkan. Menurut versi Heller dan Hippke, menggunakan layar "foton" yang lebih besar akan menghilangkan keperluan untuk menggunakan tatasusunan laser. Dalam kes ini, probe itu sendiri hanya berukuran beberapa sentimeter dan beratnya hanya beberapa gram. Untuk mempercepat dan memasuki ruang antara bintang, kapal itu akan dilengkapi dengan beberapa kapal layar yang besar, tetapi pada masa yang sama sangat ringan, nipis dan kuat. Menurut senario yang dikemukakan oleh saintis Eropah, probe akan mendorong sinaran Matahari kita ke arah Alpha Centauri. Setelah mencapai tahap inersia yang diperlukan, alat akan melipat layarnya dan meneruskan perjalanan menuju sistem bintang yang berdekatan.
Para saintis percaya bahawa dalam kes ini, probe akan dapat mengembangkan 4.6 peratus kelajuan cahaya dan dalam sekitar 95 tahun akan mencapai Alpha Centauri. Ya, ini hampir lima kali lebih lama daripada rancangan asal Milner dan Hawking, tetapi secara teori ia akan memudahkan tugas menghentikan siasatan di tempat yang betul.
Video promosi:
“Perjalanan antarbintang ke sistem Alpha Centauri mungkin akan berlangsung dengan kelajuan yang akan mengurangkan masa perjalanan menjadi kurang dari seribu, dan idealnya kurang dari seratus tahun. Pada kelajuan ini, kapal angkasa memerlukan sejumlah besar tenaga untuk melambatkan dan mencapai orbit yang diinginkan,”kata Heller.
"Menggunakan bahan bakar apa pun hanya akan menyulitkan projek secara keseluruhan. Sekiranya kapal memerlukan bahan bakar di dalam kapal, maka kapal itu sendiri akan terlalu berat, yang pada gilirannya hanya akan meningkatkan keperluan bekalan bahan bakar yang lebih besar."
Memandangkan keterbatasan ini, serta kekurangan solusi yang sesuai pada masa ini, para saintis menyarankan bahawa penyelidikan dalam kes ini hanya akan melepasi Alpha Centauri, seperti yang terjadi pada kapal angkasa New Horizons, yang terbang melewati Pluto. Tetapi sekali lagi, jika kita mengambil kira perbezaan kelajuan, penyiasat, tidak seperti "New Horizons", tidak akan dapat memberikan sekurang-kurangnya beberapa ukuran yang lebih tepat atau kurang tepat dari sistem bintang ini. Nasib baik, menurut kedua saintis itu, ada pilihan yang, secara teori, tidak hanya akan membiarkan kapal angkasa melambat ke kelajuan yang dapat diterima pada titik yang diinginkan, tetapi juga melakukan kajian terperinci mengenai sistem Alpha Centauri.
"Kami telah menemui kaedah untuk melambatkan kapal angkasa dengan menggunakan tenaga bintang itu sendiri. Zarah-zarah cahaya dapat digunakan untuk memperlambat layar cahaya. Dalam kes ini, tidak diperlukan bahan bakar tambahan di atas kapal. Dan rancangan itu sendiri secara keseluruhan sesuai dengan konsep umum yang diusulkan oleh Breakthrough Starshot Initiative."
Animasi "tangkapan photogravitational" oleh bintang Alpha Centauri A
Untuk kejayaan pelaksanaannya, perlu menemukan cara di mana alat dapat membuka layar ketika tiba di sistem. Dalam kes ini, sinaran yang keluar dari sistem akan membuat tekanan yang diperlukan, yang akan memperlambat probe. Berkat simulasi komputer, Heller dan Hippke mengira bahawa dengan seberat seberat 100 gram, luas layar adalah kira-kira 100,000 meter persegi (sekitar 14 padang bola). Apabila tiba di sistem, daya brek sinaran dari Alpha Centauri di layar akan meningkat. Simulasi komputer menunjukkan bahawa akan ada kekuatan yang cukup untuk melambatkan kapal dengan berkesan. Dengan kata lain, fizik yang sama yang akan mendorong pendorong ke arah sistem tetangga juga akan memperlahankan kenderaan ketika tiba di lokasi yang diinginkan.
Semasa manuver perlambatan, probe perlu mendekati Alpha Centauri A dengan jarak lima radius bintang (iaitu, jarak yang setara dengan lima jari bintang ini), atau sekitar 4 juta kilometer, agar terkunci ke orbitnya. Pada ketika ini, kapal angkasa akan mulai melambat hingga kira-kira 2.5 peratus kelajuan cahaya. Walau bagaimanapun, penting untuk diperhatikan di sini bahawa jika perlambatan gagal pada kelajuan maksimum (4.6 peratus kelajuan cahaya), probe akan dilemparkan kembali ke ruang antarbintang.
Setiap perjalanan yang berjaya dimulakan dengan membuat peta. Dalam kes ini, semua manuver kapal angkasa nano autonomi ditunjukkan dalam perjalanannya ke Alpha Centauri A, dari mana jalan menuju Alpha Centauri B hanya memerlukan empat hari. Misi utama penyelidikan boleh menjadi perjalanan 46 tahun ke bintang Proxima Centauri, alamat rumah planet mirip bumi Proxima b
Setelah mencapai Alpha Centauri A, probe ruang akan ditangkap oleh graviti, yang kekuatannya dapat digunakan untuk manuver lebih lanjut. Manuver serupa, misalnya, digunakan untuk mempercepat probe Voyager 1 dan Voyager 2 ketika mereka masih berada di dalam tata surya. Secara teori, siasatan autonomi dapat memasuki orbit Alpha Centauri A dan mencari kemungkinan eksoplanet. Heller dan Hippke juga menyusun rancangan untuk melancarkan siasatan ke sistem bintang lain - Alpha Centauri B (bintang pendamping Alpha Centauri A) dan Proxima Centauri (bintang ketiga yang jauh dari sistem ini, terletak 0,22 tahun cahaya, atau 1,2 trilion kilometer) dari pusat jisim bintang A dan B. yang diterima umum. Menurut rancangan ini, penerbangan ke Alpha Centauri A akan memakan masa sekitar satu abad, dan akan memakan masa 4 hari lagi untuk terbang ke Alpha Centauri B,dan kemudian 46 tahun dalam perjalanan ke Proxima Centauri.
Namun, masa tambahan yang dikeluarkan, menurut saintis, dapat melunaskan sepenuhnya. Salah satu penemuan yang paling tidak dapat dilupakan pada tahun 2016 adalah penemuan oleh ahli astronomi planet seperti bumi berhampiran bintang Proxima Centauri. Pada akhirnya, peluang untuk "menutup" untuk menjelajahi planet ini mungkin menjadi salah satu peristiwa penting (jika bukan yang paling banyak) dalam astronomi moden. Menghantar data yang dikumpulkan mengenai planet ini, memandangkan jarak ke Bumi, akan memakan masa sedikit lebih dari 4 tahun. Namun, sejauh ini hanya mimpi, kerana pada masa ini kita tidak mempunyai sistem yang serentak cukup padat untuk dipasang pada nanoprobe, dan pada masa yang sama mempunyai kekuatan yang cukup untuk menghantar isyarat pada jarak seperti itu.
Kekurangan pemancar yang sesuai jauh dari satu-satunya masalah yang mesti diselesaikan dengan segala cara sebelum menghantar siasatan ke arah sistem bintang yang berdekatan. Sama pentingnya ialah mencari penyelesaian dan merancang sistem kuasa yang sesuai untuk penyiasat. Walaupun begitu, para penyelidik tidak akan kehilangan optimisme, kerana sains tidak berhenti. Sebagai contoh, adalah berita baik bahawa makmal telah mengembangkan beberapa bahan ultralight yang diperlukan untuk melaksanakan projek ini.
"Mungkin diperlukan satu hingga dua dekad untuk membangun layar solar antar bintang," komen Heller.
Saintis juga menambah bahawa permukaan layar harus dirancang sedemikian rupa untuk mencerminkan gelombang julat biru dan merah spektrum yang dapat dilihat, dan mungkin lebih jauh di luarnya.
"Kami belum mempunyai teknologi, tetapi sekali lagi, selama beberapa tahun kebelakangan ini, makmal sains telah mencapai kemajuan yang sangat baik, dan para penyelidik telah menemui bahan yang dapat memantulkan hingga 99.9% jumlah cahaya."
Heller dan Hippke akan menyampaikan visi terperinci mereka kepada pasukan kepemimpinan Breakthrough Starshot Initiative di Breakthrough Discuss yang akan datang yang akan diadakan di Palo Alto, Amerika April ini.
"Kami sangat ingin mendengar dari mereka dan mendengar pandangan mereka mengenai cadangan kami, kerana kumpulan ini termasuk, antara lain, pakar dunia dalam bidang penyelidikan perjalanan antarbintang yang muncul dengan menggunakan sistem layar ringan," kata Heller.
NIKOLAY KHIZHNYAK
