JAV astrofizikas atsakė, ar tarpžvaigždinės kelionės yra įmanomos (Video)

Augant žmonijos technologinei pažangai gebame sukurti vis pažangesnius raketinius variklius ir patikimesnes raketas, vis protingesnius kosminius zondus. Tačiau išlieka neatsakytas klausimas: ar žmonija gali tikėtis kada nors kolonizuoti planetas prie kitų žvaigždžių? Ar, jei ši svajonė nėra realizuojama, bent jau galime tikėtis nusiųsti zondus, kurie ištirtų nežemiškas planetas ir perduotų mums informacijos apie tai, ką pamatė?

Į šiuos klausimus interneto svetainėje space.com pabandė atsakyti Ohajo valstijos universiteto (JAV) astrofizikas Paulas Sutteris.

Jei turėtumėte pakankamai kantrybės (ir laiko) laukti, tai galėtumėte konstatuoti faktą, jog žmonės jau pasiekė tarpžvaigždinių kelionių amžių. Jau turime ne vieną kosminį aparatą, judantį ištrūkimo iš Saulės sistemos trajektorijomis – tai reiškia, kad jie palieka Saulės sistemą ir niekada į ją nebegrįš. Tai yra NASA „Pioneer“, „Voyager“ ir „New Horizons“ misijų kosminiai aparatai, pradėję savo labai ilgą kelionę į tarpžvaigdinę erdvę. Oficialiai teigiama, kad du „Voyager“ zondai apskritai jau yra palikę Saulės sistemą – jie įveikė ribą, ties kuria nuo mūsų šviesulio sklindantys Saulės vėjai nebenustelbia bendro galaktinio dulkių ir dalelių fono.

Na gerai, vadinasi, jau dabar turime veikiančių tarpžvaigždinių zondų. Tik kad jie artimiausiu metu niekur nenuskris. Kiekvienas iš šių kantriųjų tarpžvaigždinių žvalgų skrenda dešimčių tūkstančių kilometrų per valandą greičiu – atrodo, kad tai yra milžiniškas greitis. Tačiau jie neskrenda link jokios konkrečios žvaigždės – jų pradinė užduotis buvo tyrinėti mūsų, Saulės sistemos, planetas. Ir net jeigu bent vienas iš šių zondų būtų nutaikytas į artimiausią Saulės kaimynę – Kentauro Proksimą, esančią vos už 4 šviesmečių – zondai žvaigždę pasiektų tik po maždaug 80 000 metų.

Vargu, ar galima tikėtis, kad NASA ar bet kuri kita pasaulio kosminė agentūra sugebėtų susiplanuoti savo biudžetą tokios trukmės kelionei. Maža to, iki to laiko, kai dabartiniai zondai sugebės pasiekti bent kažką įdomaus, jų branduolinės baterijos bus jau seniausiai išsekę – visi jie bus tiesiog negyvi metaliniai kiautai, skriejantys per kosminę tuštumą. Jau ir tai yra savotiška sėkmė: mūsų protėviai tikrai negalėjo pasigirti sugebėjimu išsviesti bent ką nors iš Žemės taip toli, kad tas išsviestas daiktas keliautų tarp žvaigždžių. Kita vertus, kai galvojame apie tarpžvaigždines kosmines keliones, tikriausiai įsivaizduojame visai ne tai.

Greičio!

Kad tarpžvaigždinės kelionės labiau atitiktų mūsų lūkesčius, kosminis aparatas turėtų lėkti labai, labai greitai. Mažų mažiausiai – dešimtadaliu šviesos greičio. Tokį greitį išvystęs zondas Kentauro Proksimą sugebėtų pasiekti per kelis dešimtmečius, o savo atostogų atvirukus namie likusiems žmonėms persiųstų per keturis metus – tokia kelionė jau telpa į vieno žmogaus gyvenimo trukmę. Juk būtų visai normalu žmogaus, kuris kosminę misiją pradėjo, paprašyti ją ir pabaigti?

Bet norint išvystyti tokį greitį reikia milžiniško energijos kiekio. Vienas iš variantų sukaupti tiek energijos pačiame zonde – saugoti ją degalų pavidalu. Tačiau tokiu atveju reikia turėti omenyje, kad kuras turi masę, o kuo daugiau masės, tuo sunkiau suteikti jai greičio. Esama kosminių laivų su atominiais varikliais eskizų ir prototipinių modelių, bet jei norime išvengti kosminio laivo klijavimo aplink tūkstančius atominių bombų, turėtume pradėti galvoti apie kitokias idėjas.

Galbūt perspektyviausia iš šių idėjų yra turėti fiksuotą kosminio erdvėlaivio energijos šaltinį ir tą energiją kažkokiu būdu perdavinėti jau keliaujančiam erdvėlaiviui. Tarkime, lazeriu. Elektromagnetiniai spinduliai yra pakankamai geras energijos transportavimo iš vienos vietos į kitą būdas, ypač kuomet kalbama apie milžiniškus – kosminius – atstumus. Šią energiją priėmęs kosminis erdvėlaivis galėtų ją išnaudoti savo greičiui didinti.

Tokia yra esminė „Breakthrough Starshot“ projekto idėja: jo tikslas yra sukurti erdvėlaivį, gebantį artimiausią žvaigždę pasiekti per kelis dešimtmečius. Labai paprastai kalbant, projekte numatoma gigantiško, šimtų gigavatų galios lazerio, kuris šaudo į Žemės orbitoje esantį erdvėlaivį, kūrimas. Toks erdvėlaivis turėtų turėti itin gerai šviesą atspindinčią, didžiulę kosminę burę. Lazerio spinduliui atsimušus nuo burės erdvėlaiviui būtų perduodamas judesio momentas. Bėda ta, kad 100 GW galios lazeris, anot astrofiziko, turi tik didelės kuprinės galią. Tai ne klaida: jeigu tokios galios lazerį ištisai pleškintume 10 minučių, tai tam, kad jo varomas erdvėlaivis pasiektų dešimtadalį šviesos greičio, jis turėtų sverti ne daugiau nei gramą. Tiek sveria popieriaus segtukas.

Erdvėlaivis skruzdėms

Štai čia ir prasideda praktinės kliūtys teoriniams pamąstymams. Pradžiai, šimtų gigavatų galios lazeris būtų galingesnis už bet kurį iki šiol žmonijos sukurtą lazerį – ir ne „šiek tiek“ galingesnis, o keliomis dydžio eilėmis. 100 GW galią generuoja visos iki vienos JAV atominės elektrinės. Kartu sudėjus.

O kosminis erdvėlaivis, kuris turėtų sverti ne daugiau už popieriaus segtuką, turėtų būti ir su kamera, ir su kompiuteriu, ir su galios šaltiniu, ir su elektros grandynu, ir su išoriniu kiautu, ir su ryšių antena, kuri gebėtų perduoti informacija į Žemę, ir su visa didžiule šviesos bure.

Be to, šviesos burės atspindėjimo savybės turėtų būti beveik idealios. Jei būtų absorbuojama bent nedidelė dalis priimamos lazerio spinduliuotės, ji būtų konvertuojama ne į judesio momentą, o į šilumą. Ir jei kalba eitų apie 100 GW galią, tuomet galima neabejoti, kad erdvėlaivis beveik akimirksniu išsilydytų. Paprastai toks likimas erdvėlaiviui nėra pageidautinas.

Tikroji kelionė prasidėtų pasiekus dešimtadalį šviesos greičio. 40 metų toks mažutis erdvėlaivis turėtų įveikinėti tarpžvaigždinės kelionės sunkumus. Jį neįtikėtinu greičiu bombarduotų kosminės dulkės. Ir nors tos dulkės būtų labai mažos, judant tokiu greičiu jų padaroma žala gali būti milžiniška. Jautrias elektros grandines gali paveikti ir kosminiai spinduliai – didelės energijos dalelės, kurias gali skleisti ir Saulė, ir tolimos supernovos. Tarpžvaigždinį klajūną tokie kosminiai spinduliai galėtų atakuoti nuo pat jo kelionės pradžios iki galo.

Tad ar įmanomas „Breakthrough Starshot“ projekto realizavimas? Teoriškai – taip. Bent jau jokie fizikos dėsniai tam neprieštarautų. Tačiau tai nereiškia, kad tai būtų lengva ar netgi įmanoma arba prasminga su mūsų technologinio išsivystymo lygiu. Ar sugebėtume pagaminti tokio mažumo ir lengvumo erdvėlaivį? Ar galėtume pastatyti tokios galios lazerį? Ar tokio pobūdžio misija sugebėtų atlaikyti tolimojo kosmoso išbandymus?

Atsakyti į šiuos klausimus negalima paprastais „taip“ arba „ne“. Mat tikrasis klausimas iš tiesų yra visai kitoks – ar žmonija yra pasirengusi skirti pakankamai lėšų, kad išsiaiškintų, ar tai yra įmanoma?