Kemanusiaan mempunyai kaedah untuk melancarkan penyiasatan ke orbit di sekitar bintang yang berdekatan. Tetapi adakah kita mempunyai kesabaran yang diperlukan?
Perjalanan antara bintang, yang telah menjadi pokok fiksyen ilmiah selama bertahun-tahun, dapat menjadi kenyataan hari ini - jika hanya ada wang. Dengan harga hanya $ 100 juta atau lebih, seorang pelanggan sebenarnya dapat membeli roket komersial terbaru dan melakukan perjalanan ke luar sistem suria. Kesabaran adalah kunci di sini. Sekiranya roket seperti itu dilancarkan esok ke pelabuhan tujuan terdekat - exoplanet Proxima b yang berpotensi dapat dihuni, baru-baru ini ditemui dalam sistem bintang tiga Alpha Centauri pada jarak 4 tahun cahaya dari Bumi - penerbangan akan memakan masa 80,000 tahun.
Daripada membelanjakan $ 100 juta untuk pengangkutan yang perlahan, usahawan jutawan Yuri Milner mengatakan pada April lalu bahawa dia akan menghabiskan wang yang sama untuk mencari cara lain untuk masuk ke sistem Alpha Centauri dalam jangka waktu yang tidak melebihi had kehidupan manusia. Projek ini, yang disebut Breakthrough Starshot, berusaha untuk menjauhkan diri dari roket di seluruh dunia untuk memilih layar ringan - permukaan cermin paling tipis yang didorong oleh sinar laser untuk mempercepat ruang. Rancangan awal untuk projek ini memperuntukkan penggunaan roket konvensional, di mana, sejak awal 2040-an, ribuan layar ringan empat meter dengan berat hanya satu gram masing-masing dirancang untuk dipasang di orbit Bumi. Layar akan mengandungi cip sentimeter dengan kamera, sensor, mesin jet dan bateri terpasang. Setiap kapal angkasa ultralight akan diarahkan dari orbit Bumi ke arah sistem Alpha Centauri menggunakan laser tanah 100 gigawatt pada kelajuan cahaya 20 persen. Dalam kes ini, penerbangan antarbintang hanya memerlukan 20 tahun, dan siasatan akan sampai ke Alpha Centauri pada tahun 2060-an.
Tetapi kelajuan tinggi ini memerlukan banyak wang. Bahkan anggaran yang paling sederhana untuk projek Starshot jauh melebihi $ 100 juta awal Milner - projek itu mungkin memerlukan $ 10 bilion selama beberapa dekad, atau lebih, terutamanya disebabkan oleh kos yang besar untuk membina kemudahan laser darat. Kemungkinan besar, tidak mungkin dilakukan tanpa bantuan kerajaan dan kerjasama antarabangsa. Di samping itu, cahaya layar, yang akan bertahan dalam pelayaran 20 tahun, akan menyapu sistem Centauri dengan begitu pantas sehingga mereka hanya mempunyai beberapa saat untuk mendapatkan gambar makro dan data lain mengenai Proxima b dan planet lain yang berdekatan dengannya. Dan sementara probe menjauh ke kegelapan antarbintang, layar cahaya akan berusaha menghantar maklumat berharga ke Bumi menggunakan sinar laser,kekuatan yang tidak melebihi kekuatan isyarat telefon bimbit konvensional.
Perjalanan perlahan ke bintang
Sebilangan pengkritik menganggap usaha mengejar Alpha Centauri ini sebagai pelaburan yang buruk. "Setelah mengetahui mengenai projek Starshot, kami merasa boros membelanjakan wang sebanyak itu dalam misi flyby yang akan memakan masa beberapa dekad dan mengambil masa beberapa saat untuk mengambil gambar," kata penyelidik bebas Michael Hippke dari Jerman. Bekerja dengan Rene Heller, ahli astrofizik di Institut Penyelidikan Sistem Suria Max Planck di Göttingen, Hippke mengembangkan program penerbangan alternatif yang katanya akan membawa lebih banyak faedah saintifik dan kosnya lebih rendah. Daripada membina sistem laser bernilai berbilion dolar untuk mempercepat layar cahaya kecil ke kelajuan cahaya hampir dan terbang sekali, Heller dan Hippke mengusulkan untuk menggunakan cahaya bintang sahaja untuk menghantar layar yang lebih besar dengan kelajuan yang lebih rendah ke ketiga-tiga bintang dalam sistem Alpha Centauri dengan kemampuan untuk "meletak kereta" di orbit. Penemuan mereka akan diterbitkan dalam edisi 1 Februari dari Astrophysical Journal Letters.
Inti dari cadangan mereka adalah menggunakan bukan hanya cahaya matahari untuk mempercepat pelayaran cahaya yang meninggalkan sistem kita, tetapi juga cahaya dan graviti tiga bintang sistem Alpha Centauri pada akhir penerbangan. Heller dan Hippke mengira bahawa perjalanan seperti itu dapat dilakukan dengan belayar berkepadatan rendah yang mengejutkan, seberat kira-kira 100 gram dan meliputi kawasan seluas 100 ribu meter persegi (iaitu sekitar 15 padang bola!). Reka bentuk layar ini nampaknya dapat dilaksanakan memandangkan perkembangan sains bahan yang pesat. Dengan menyesuaikan sudut secara beransur-ansur ketika mendekati bintang untuk menangkap lebih banyak tekanan dari yang terakhir, layar seperti itu dapat mengembangkan kecepatan yang cukup untuk berlabuh di orbit mana pun dalam sistem.
Video promosi:
Untuk mencapai planet Proxima b yang berpotensi dapat dihuni, sistem "photogravitational" seperti ini, cukup aneh, memerlukan pengiriman pelayaran cahaya terlebih dahulu ke bintang-bintang seperti sinar matahari yang terang, Alpha Centauri A dan Alpha Centauri B, walaupun fakta bahawa mereka berada dua trilion kilometer lebih jauh jauh dari kita daripada bintang induk yang lebih kecil dan lemah dari planet ini Proxima b - Proxima Centauri. Ini disebabkan oleh perlambatan yang disebabkan oleh tekanan sinaran tinggi bintang Alpha Centauri A dan B, dan, oleh itu, pendekatan yang lebih pantas untuk sistem layar ringan dengan ukuran apa pun. Tetapi radiasi dari bintang kembar mempunyai had; jika layar besar Heller dan Hippke mencapai kelajuan yang lebih tinggi daripada 4.6 peratus kelajuan cahaya, ia hanya akan melewati sistem. Mereka menganggarkan bahawa penerbangan ke Alpha Centauri A dan B akan memakan masa hampir satu abad.diikuti dengan 50 tahun perjalanan ke destinasi terakhirnya - orbit stabil di sekitar Proxima.
"Perjalanan anda akan memakan masa 7 kali lebih lama daripada misi Starshot 20 tahun, tetapi anda boleh menghabiskan bertahun-tahun dan bahkan berpuluh-puluh tahun untuk melakukan penyelidikan menyeluruh, tidak beberapa saat," kata Heller. Membandingkan nisbah masa penyelidikan dengan waktu perjalanan dalam kedua kes tersebut, Heller menambahkan, "Starshot hanya dapat menggunakan seratus juta dari keseluruhan misi untuk penyelidikan di tempat, dan kita dapat menggunakan sekitar seratus, atau satu juta kali lebih banyak." Di samping itu, dengan menggunakan cahaya matahari untuk melancarkan layar, pilihan ini menghilangkan keperluan untuk membina unit laser bernilai berbilion dolar.
Namun, perjalanan 150 tahun yang dicadangkan mereka tidak dapat dimulakan esok. Cadangan Heller dan Hippke, antara lain, menyediakan konfigurasi bintang yang jarang berlaku dalam sistem Alpha Centauri, yang berlaku hanya sekali setiap 80 tahun, ketika semua orbit mereka berada dalam satah yang sama, melintasi lintasan sebarang siasatan dari sistem suria kita. Kali berikutnya ia akan berlaku pada tahun 2035, tetapi dalam waktu yang singkat, tidak ada layar yang dapat mendekati sistem. Heller dan Hippke mencadangkan menunggu "penjajaran" seterusnya pada tahun 2115.
Menghantar layar mereka terus ke Proxima Centauri memerlukan halaju kosmik yang jauh lebih rendah kerana tekanan radiasi yang lemah dan daya berhenti yang lebih kecil dari dua bintang, kata Heller, menjadikan jumlah masa penerbangan menjadi milenium penuh.
Sabarlah
Hippke melihat misi multi-generasi dengan titik akhir di orbit sekitar Alpha Centauri yang patut ditunggu, walaupun dia tidak pernah melihatnya kembali. "Anak-anak dan cucu-cucu kita akan menerima gambar yang luar biasa dari ruang penyelidikan ini. Bayangkan saja sungai asing, gunung berapi, dan mungkin juga kehidupan eksotik! " Memilih misi selama satu abad membuka peluang untuk mempelajari bintang-bintang terang yang lain juga, kata Hippke. Bintang besar Sirius, misalnya, hanya dua kali lebih jauh dari Alpha Centauri - tetapi kerana ia bersinar sekitar 25 kali lebih terang dari Matahari, kesan penghambatannya dari tekanan radiasi lebih kuat, dan ini akan memastikan pendekatan cahaya yang lebih cepat ke arahnya. Bagaimana pun,Keupayaan untuk menghantar layar ringan ke orbit di sekitar banyak bintang yang berdekatan menunjukkan kesimpulan semula jadi oleh generasi akan datang dalam jangka panjang untuk tujuan langsung misi Starshot.
Di sebalik semua kelebihan ini, Avi Loeb, ahli astronomi di Universiti Harvard dan ketua jawatankuasa penasihat saintifik untuk projek Breakthrough Starshot, tidak yakin bahawa cadangan alternatif ini menawarkan kelebihan sebenar berbanding rancangan Starshot untuk menggunakan laser kelas gigawatt untuk menghantar layar kecil ke bintang. … "Layar yang sangat tipis diperlukan untuk mencapai kecepatan cahaya dekat dengan cahaya bintang," kata Loeb, mencatat bahawa semakin rendah tekanan dari sinar matahari, semakin rendah ketumpatan layar ringan. Hippke dan Heller mengatakan bahawa, secara teori, layar mereka dapat dibuat dari bahan ultra ringan dan berkekuatan tinggi seperti graphene, tetapi Loeb meragui bahawa membuat lembaran graphene tebal beberapa atom dan 100 di kawasan untuk penyelidikan antarbintang.000 meter persegi akan lebih mudah daripada membina kemudahan laser yang besar. "Permukaan seperti itu adalah susunan magnitud yang lebih tipis daripada panjang gelombang cahaya yang harus dipantulkannya, dan oleh itu pantulannya akan rendah," kata Loeb. "Tidak mustahil untuk mengurangkan berat badan dengan beberapa susunan magnitud sambil mengekalkan kekakuan dan pekali pantulan bahan layar." Dengan kata lain, layar graphene berukuran 100,000 meter persegi mungkin terlalu tipis untuk perjalanan angkasa sebenar. Di samping itu, rancangan projek Starshot termasuk melancarkan bukan satu, tetapi ribuan layar, dan walaupun setiap penyelidikan yang berjaya melintasi ruang antarbintang hanya menerima beberapa saat untuk gambar panorama, jumlahnya akan melebihi apa yang dapat diperoleh selama beberapa penerbangan berturut-turut."Permukaan seperti itu adalah susunan magnitud yang lebih tipis daripada panjang gelombang cahaya yang harus dipantulkannya, dan oleh itu pantulannya akan rendah," kata Loeb. "Tidak mungkin untuk menurunkan berat badan dengan beberapa susunan magnitud sambil mengekalkan kekakuan dan pekali pantulan bahan layar." Dengan kata lain, layar graphene berukuran 100,000 meter persegi mungkin terlalu tipis untuk perjalanan angkasa sebenar. Di samping itu, rancangan projek Starshot termasuk melancarkan bukan satu, tetapi ribuan layar, dan walaupun setiap penyelidikan yang berjaya melintasi ruang antarbintang hanya menerima beberapa saat untuk gambar panorama, jumlahnya akan melebihi apa yang dapat diperoleh selama beberapa penerbangan berturut-turut."Permukaan seperti itu adalah susunan magnitud yang lebih tipis daripada panjang gelombang cahaya yang harus dipantulkannya, dan oleh itu pantulannya akan rendah," kata Loeb. "Tidak mungkin untuk menurunkan berat badan dengan beberapa susunan magnitud sambil mengekalkan kekakuan dan pekali pantulan bahan layar." Dengan kata lain, layar graphene berukuran 100,000 meter persegi mungkin terlalu tipis untuk perjalanan angkasa sebenar. Di samping itu, rancangan projek Starshot termasuk melancarkan bukan satu, tetapi ribuan layar, dan bahkan jika setiap siasatan yang berjaya melintasi ruang antarbintang hanya menerima beberapa saat untuk gambar panorama, jumlahnya akan melebihi apa yang dapat diperoleh selama beberapa penerbangan berturut-turut.dan oleh itu daya kilasnya rendah,”kata Loeb. "Tidak mustahil untuk mengurangkan berat badan dengan beberapa susunan magnitud sambil mengekalkan kekakuan dan pekali pantulan bahan layar." Dengan kata lain, layar graphene berukuran 100,000 meter persegi mungkin terlalu tipis untuk perjalanan angkasa sebenar. Di samping itu, rancangan projek Starshot termasuk melancarkan bukan satu, tetapi ribuan layar, dan bahkan jika setiap siasatan yang berjaya melintasi ruang antarbintang hanya menerima beberapa saat untuk gambar panorama, jumlahnya akan melebihi apa yang dapat diperoleh selama beberapa penerbangan berturut-turut.dan oleh itu daya kilasnya rendah,”kata Loeb. "Tidak mungkin untuk menurunkan berat badan dengan beberapa susunan magnitud sambil mengekalkan kekakuan dan pekali pantulan bahan layar." Dengan kata lain, layar graphene berukuran 100,000 meter persegi mungkin terlalu tipis untuk perjalanan angkasa sebenar. Di samping itu, rancangan projek Starshot termasuk melancarkan bukan satu, tetapi ribuan layar, dan bahkan jika setiap siasatan yang berjaya melintasi ruang antarbintang hanya menerima beberapa saat untuk gambar panorama, jumlahnya akan melebihi apa yang dapat diperoleh selama beberapa penerbangan berturut-turut.000 meter persegi mungkin terlalu tipis untuk perjalanan angkasa sebenar. Di samping itu, rancangan projek Starshot termasuk melancarkan bukan satu, tetapi ribuan layar, dan bahkan jika setiap siasatan yang berjaya melintasi ruang antarbintang hanya menerima beberapa saat untuk gambar panorama, jumlahnya akan melebihi apa yang dapat diperoleh selama beberapa penerbangan berturut-turut.000 meter persegi mungkin terlalu tipis untuk perjalanan angkasa sebenar. Di samping itu, rancangan projek Starshot termasuk melancarkan bukan satu, tetapi ribuan layar, dan bahkan jika setiap siasatan yang berjaya melintasi ruang antarbintang hanya menerima beberapa saat untuk gambar panorama, jumlahnya akan melebihi apa yang dapat diperoleh selama beberapa penerbangan berturut-turut.
Cabaran terbesar, menurut Loeb, adalah apakah rancangan projek pelbagai generasi yang bercita-cita tinggi akan bertahan daripada pertemuan yang tidak dapat dielakkan dengan kelemahan kehidupan manusia. "Sekiranya anda mengabaikan panjang perjalanan, anda selalu dapat menggunakan roket konvensional dan sampai ke sistem Alpha Centauri dengan kerugian rendah dalam 80,000 tahun," katanya. "Tetapi orang yang mengusahakan projek Starshot lebih bercita-cita tinggi. Kami mahu ke sana sepanjang hayat kami."
Lee Billings
