Jak dolecieć do Proxima Centauri? Naukowcy badają koncepcje

Odległość, jaka dzieli nas od Proximy Centauri to ok. 4,2 roku świetlnego. Pokonanie tego dystansu z użyciem technologii jakie obecnie wykorzystują bezzałogowe statki kosmiczne musiałoby potrwać minimum 60 tys. lat. Czy  jednak dałoby się tą podróż przyspieszyć?

Czytaj więcej: Ocean na najbliższej planecie pozasłonecznej?

W 2015 r. rosyjski miliarder Jurij Milner założył fundację Breakthrough Initiatives. Jednym z celów wspieranej przez Stephena Hawkinga i Marka Zuckerberga organizacji jest wysłanie w kierunku Proximy Centauri sondy kosmicznej, która dotarłaby tam w 20 lat. Przedsięwzięcie nosi tytuł Project Starshot. W założeniu, ma ono obejmować malutki, bardzo lekki statek kosmiczny, napędzany żaglem świetlnym. Ciśnienie światła napierającego na żagiel miałoby pochodzić z ustawionych na ziemi supermocnych laserów. Sonda miałaby dzięki nim rozwinąć szybkość rzędu 20% prędkości światła.

Podstawowe pytania na jakie trzeba sobie odpowiedzieć przygotowując tę ambitną międzygwiezdną misję, to:

• jaki kształt żagla zastosować?

• jakiego rodzaju laser wykorzystać?

Powyższym problemom przyjrzał się niedawno w swoim badaniu międzynarodowy zespół ekspertów w składzie: Elena Popova z moskiewskiego Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, Messoud Efendiev z Institute of Computational Biology (ICB) w niemieckim Research Center for Environmental Health (GmbH) oraz Ildar Gabitov ze Skoltech Center for Photonics and Quantum Materials w Moskwie.

Badacze przyjęli założenie, iż sama sonda będzie ciałem sztywnym, świetlny żagiel będzie okrągły, a jego powierzchnia będzie odbijać światło lasera. Eksperymentowali przy tym z trzema kształtami owego żagla – zupełnie płaskim oraz dwoma wypukłymi – sferycznym i w formie stożka. Sprawdzali też oddziaływanie na żagiel dwóch typów lasera: obdarzonego wiązką o jednakowej mocy na całej powierzchni jej przekroju oraz lasera o tzw. wiązce Gaussa, który jest najmocniejszy pośrodku, a istotnie słabszy przy krawędziach wiązki.

Eksperymenty wykazały, że zupełnie płaski żagiel spowoduje, iż lot sondy będzie wyjątkowo niestabilny. Największą stabilność lotu daje żagiel sferyczny, zaś nieznacznie gorzej sprawdza się mocno spłaszczony stożek. Czynnikiem gwarantującym lepszą stabilność sondy będzie też umieszczenie jej zasadniczej części w dużej odległości od żagla, tak, żeby urządzenie znajdowało się od powierzchni sferycznego żagla dalej niż wynosi promień krzywizny tegoż. To ostatnie może być jednak trudne do zrealizowania ze względów konstrukcyjnych.

Jeśli chodzi o typ lasera do zastosowania w przyszłej misji, badacze zdecydowanie zalecają wykorzystanie wiązki o jednolitej mocy na całej powierzchni przekroju. Użycie niewłaściwego lasera mogłoby doprowadzić do niestabilności statku, a w konsekwencji nawet do jego wyrzucenia ze ścieżki, w granicach której na żagiel oddziałuje promień lasera.

Do pokonania jest jeszcze wiele trudności – na przykład groźba zderzeń międzygwiazdowej sondy z meteoroidami. Jednym z proponowanych rozwiązań jest w tym przypadku zastosowanie wierzchniej, osłonowej warstwy żagla, która miałaby przyjmować na siebie tego rodzaju uderzenia i absorbować ich energię. Jeśli wszystkie problemy uda się inżynierom rozwiązać w najbliższych latach, wówczas jest szansa, iż misja Project Starshot pozwoli nam zobaczyć zdjęcia Proximy b z bliska już w drugiej połowie XXI wieku.

Czytaj więcej: W 20 lat do Alfa Centauri? Śmiała koncepcja sław nauki i biznesu