14 lipca 2015 r Nowe Horyzonty misja przeszła do historii, gdy stała się pierwszym robotycznym statkiem kosmicznym, który przeprowadził przelot Plutona. 31 grudnia 2018 r. Ponownie przeszedł do historii, będąc pierwszym statkiem kosmicznym, który spotkał się z obiektem Kuiper Belt Object (KBO) - Ultima Thule (2014 MU69). Ponadto Voyager 2 sonda niedawno dołączyła do swojej siostrzanej sondy (Voyager 1) w przestrzeni międzygwiezdnej.
Biorąc pod uwagę te osiągnięcia, zrozumiałe jest, że ponownie rozważane są propozycje misji międzygwiezdnych. Ale co pociągałoby za sobą taka misja i czy w ogóle jest tego warta? Kelvin F. Long, współzałożyciel Initiative for Interstellar Studies (i4iS) i główny orędownik lotu międzygwiezdnego, niedawno opublikował artykuł, który popiera pomysł wysłania robotycznych misji do pobliskich układów gwiezdnych w celu przeprowadzenia rozpoznania na miejscu.
Artykuł zatytułowany „Sondy międzygwiezdne: korzyści dla astronomii i astrofizyki” ukazał się niedawno w Internecie. Artykuł podsumowuje materiał, który Long zaprezentuje na 47. Sympozjum IAA na temat przyszłych misji kosmicznych i misji naukowych w zakresie Układu Słonecznego - które jest częścią 70. Międzynarodowego Kongresu Astronautycznego - 10 października 2019 r .; w szczególności sesja poświęcona strategiom i planom agencji kosmicznej.
Na początek Long opisuje, w jaki sposób astronomia / astrofizyka (szczególnie tam, gdzie zaangażowane są teleskopy kosmiczne) i eksploracja kosmosu za pomocą sond zrobotyzowanych wywarły głęboki wpływ na nasz gatunek. Jak wyjaśnił Space Magazine za pośrednictwem poczty elektronicznej:
„Astronomiczne przedsięwzięcie otworzyło nasze horyzonty wiedzy na temat pochodzenia i ewolucji Układu Słonecznego, galaktyki i szerszego Wszechświata. Jest to czynność, którą ludzie prowadzili prawdopodobnie przez dziesiątki tysięcy lat, kiedy patrzyliśmy w kierunku gwiazd, a oni pobudzali naszą ciekawość. Nigdy nie mogliśmy dotknąć gwiazd, ale mogliśmy na nie patrzeć, a oprzyrządowanie dało nam potencjał, aby przyjrzeć się im jeszcze bliżej. Następnie odkrycie spektrum elektromagnetycznego pomogło nam zrozumieć Wszechświat w sposób, jakiego nigdy wcześniej nie robiliśmy. ”
Obecnie wysiłki ludzkości zmierzające do badania planet i ciał niebieskich zostały całkowicie ograniczone do Układu Słonecznego. Podróżowały najdalsze misje robotyczne ( Voyager 1 i 2 sondy kosmiczne) znajdowały się na zewnętrznej krawędzi heliopauzy, granicy między naszym Układem Słonecznym a ośrodkiem międzygwiezdnym.
Wszystkie te misje nauczyły nas wiele o tworzeniu planet, historii i ewolucji naszego Układu Słonecznego oraz o samej planecie Ziemia. A w ostatnich dziesięcioleciach misje takie jak Hubble, Spitzer, Chandra, Kepler, i Tranzytowa satelita do badań Exoplanet (TESS) ujawniły tysiące planet poza naszym Układem Słonecznym.
Naturalnie doprowadziło to do ponownego zainteresowania wznoszeniem misji, które byłyby w stanie bezpośrednio badać planety pozasłoneczne. W taki sam sposób jak misje POSŁANIEC, Juno, Świt, i Nowe Horyzonty badając odpowiednio Merkurego, Jowisza, Ceresa i Westę oraz Plutona, misje te byłyby odpowiedzialne za wypełnienie podziału międzygwiezdnego i przesłanie obrazów i danych odległych planet.
„[S] o chodzi o to, czy zadowalamy się tylko spojrzeniem na nich z daleka, czy chcielibyśmy tam pojechać?” powiedział Long. „Sondy kosmiczne mają wyraźną przewagę nad teledetekcją na duże odległości, co stanowi potencjał do bezpośrednich badań naukowych na miejscu z orbity, a nawet na powierzchni. We wszechświecie, w którym Ziemia, a nawet nasz Układ Słoneczny jest sprowadzona do bladoniebieskiej kropki pośród pustki, szaleńczo byśmy nie spróbowali pewnego dnia. ”
Ale oczywiście perspektywa eksploracji innych układów słonecznych wiąże się z pewnymi poważnymi trudnościami, z których najważniejszą są koszty. Mówiąc z perspektywy czasu, program Apollo kosztował około 25,4 miliarda USD, co daje 143,7 miliarda USD po uwzględnieniu inflacji. Wysłanie statku do innej gwiazdy jest więc jak wpadnięcie na tryliony.
Ale jak wyjaśnił Long, wszystkie te wyzwania można streścić w dwóch kategoriach. Pierwszy dotyczy tego, że brakuje nam niezbędnej dojrzałości technologicznej:
„Podobnie jak wszystkie statki kosmiczne, międzygwiezdna sonda kosmiczna potrzebowałaby mocy, napędu i innych systemów, aby osiągnąć swoją misję i skutecznie osiągnąć swój cel oraz uzyskać dane. Budowa statku kosmicznego, który może odbyć się wystarczająco szybko, aby odbyć podróż do najbliższych gwiazd w rozsądnym czasie życia człowieka, a także zasilać te układy napędowe, nie jest łatwa i przewyższa wydajność jakiejkolwiek technologii, jaką kiedykolwiek wypuszczaliśmy do kosmosu o kilka zamówień wielkości. Jednak podstawowe zasady działania tych maszyn, z punktu widzenia fizyki i inżynierii, są dobrze zrozumiane. Wymaga to tylko ukierunkowanego programu wysiłków, aby było to możliwe. ”
Jak już wspomnieliśmy w poprzednim poście, zajęłoby niewiarygodnie dużo czasu, aby dotrzeć do najbliższej gwiazdy. Przy użyciu istniejącej technologii dotarcie statku kosmicznego w dowolne miejsce od 19 000 do 81 000 lat zajęłoby Alpha Centauri. Nawet przy użyciu napędu jądrowego (wykonalnej, ale jeszcze nie przetestowanej technologii) dotarcie tam zajęłoby 1000 lat.
Drugim ważnym problemem, według Longa, jest brak woli politycznej. Obecnie planeta Ziemia boryka się z wieloma problemami, z których największymi są przeludnienie, ubóstwo i zmiany klimatu. Te problemy łącznie oznaczają, że ludzkość będzie musiała zadbać o potrzeby miliardów ludzi, jednocześnie zajmując się malejącymi zasobami.
„Biorąc pod uwagę konkurencyjne problemy na Ziemi, wydaje się, że nie ma dzisiaj uzasadnienia dla zatwierdzenia wydatków na takie misje”, powiedział Long. „Oczywiście odkrycie egzoplanety o potencjalnie interesującej biologii może to zmienić. Sektor prywatny ma potencjał podjęcia takich misji, ale są one prawdopodobne w przyszłości, ponieważ większość działań prywatnych koncentruje się na Księżycu i Marsie. ”
Long wyjaśnia, że jedynym wyjątkiem od tego są Przełomowe Inicjatywy Projekt Starshot, którego celem jest wysłanie sondy w skali gramatycznej do Proxima Centauri w ciągu zaledwie 20 lat. Byłoby to możliwe dzięki zastosowaniu lekkiego żagla, który byłby przyspieszany przez lasery do prędkości relatywistycznych do 60 000 km / s (37 282 m / s) lub 20% prędkości światła.
Podobna koncepcja misji znana jest jako Projekt Dragonfly, koncepcja opracowana przez międzynarodowy zespół naukowców przez Tobiasa Häfnera. Co ciekawe, ta propozycja zrodziła się z tego samego studium projektu koncepcyjnego, które zainspirowało Starshot- którego gospodarzem była Initiative for Interstellar Studies (i4iS) w 2013 r.
Lubić Starshot, Ważka koncepcja wymaga laserowego żagla lekkiego, który holowałby statek kosmiczny do prędkości relatywistycznych. Jednak, Ważka statek kosmiczny byłby znacznie cięższy niż sonda w skali gramowej, co pozwoliłoby na włączenie większej liczby instrumentów naukowych. Statek kosmiczny zostałby spowolniony przez magnetyczny żagiel po przybyciu.
Podczas gdy misje takie jak te prawdopodobnie będą kosztować około 100 miliardów dolarów na rozwój, Long z pewnością uważa, że jest to opłacalne, biorąc pod uwagę potencjalne korzyści. Mówiąc o wypłatach, misja międzygwiezdna miałaby mnóstwo, z których wszystkie byłyby pouczające i ekscytujące. Jak powiedział Long:
„Możliwość prowadzenia obserwacji z bliska innych układów gwiezdnych dałaby nam znacznie lepsze zrozumienie tego, jak ukształtował się nasz Układ Słoneczny, a także natura gwiazd, galaktyk i egzotycznych zjawisk, takich jak czarne dziury, ciemna materia i ciemna energia. Mogłoby to również dać nam lepsze prognozy dotyczące potencjału systemów ewolucji życia. ”
Istnieje również możliwość, że sondy kosmiczne prowadzące podróże międzygwiezdne z relatywistycznymi prędkościami odkryją nową fizykę. Obecnie naukowcy rozumieją Wszechświat w kategoriach mechaniki kwantowej (zachowanie materii na poziomie subatomowym) i ogólnej teorii względności (materia w największej skali - układy gwiazd, galaktyki, supergromady itp.).
Do tej pory wszystkie próby znalezienia teorii Grand Unified Theory (GUT) - aka. Teoria wszystkiego (TOE) - która połączyłaby te dwie szkoły myślenia, zawiodła. Długi twierdzi, że misje naukowe do innych układów gwiezdnych mogłyby równie dobrze zapewnić nową syntezę, która pomogłaby nam dowiedzieć się znacznie więcej o tym, jak wszechświat funkcjonuje jako całość.
Ale oczywiście żadna rozmowa o wypłatach nie byłaby kompletna bez wspominania o najważniejszym ze wszystkich: znajdowaniu życia! Nawet gdyby była to tylko kolonia drobnoustrojów, implikacje naukowe byłyby ogromne. Jeśli chodzi o implikacje znalezienia inteligentnego gatunku, implikacje byłyby niezmierzone. Rozwiązałoby to również ponadczasowe pytanie, czy ludzkość jest sama we Wszechświecie.
„Znalezienie inteligentnego życia zmieniłoby grę, ponieważ jeśli nawiążemy kontakt z takim gatunkiem i podzielimy się naszą wiedzą, będzie to miało głęboki wpływ na naszą naukę, ale także na naszą filozofię osobistą” - powiedział Long. „Jest to ważne, biorąc pod uwagę odwieczne pytanie o ludzkim pochodzeniu”.
Ale oczywiście wiele musi się wydarzyć, zanim będzie można rozważyć takie misje. Po pierwsze, wymagania technologiczne, nawet dla technicznie wykonalnej koncepcji takiej jak Starshotnależy się zająć z dużym wyprzedzeniem. Podobnie jak wszystkie potencjalne zagrożenia związane z lotem międzygwiezdnym przy prędkościach relatywistycznych.
Ale przede wszystkim będziemy musieli z wyprzedzeniem wiedzieć, gdzie wysłać te misje, aby zmaksymalizować naukowy zwrot z naszej inwestycji. To tutaj tradycyjną astronomię i astrofizykę odegrają dużą rolę. Jak wyjaśnił Long:
Zanim jakiekolwiek misje zostaną uruchomione w innych systemach gwiezdnych, konieczne będzie najpierw scharakteryzowanie naukowej wartości wcześniejszego odwiedzenia tych systemów, co będzie wymagało platform obserwacyjnych astronomicznych dalekiego zasięgu. Następnie, po uruchomieniu sondy, pomogą one również skalibrować nasze pomiary kosmicznej skali odległości, co również pomoże ulepszyć nasze instrumenty astronomiczne. Jest zatem jasne, że każdy gatunek, który dąży do oświecenia o Wszechświecie i jego miejscu w nim, powinien objąć obie formy dociekania, ponieważ wzajemnie się wzmacniają.
Może minąć wiele dekad, zanim ludzkość będzie gotowa poświęcić czas, energię i zasoby na misję międzygwiezdną. Lub może to być kwestia lat, zanim istniejące propozycje rozwiążą wszystkie kwestie techniczne i logistyczne. Tak czy inaczej, gdy zostanie zorganizowana misja międzygwiezdna, będzie to ważne i niezwykle historyczne wydarzenie.
A kiedy zacznie wysyłać dane z najbliższych układów gwiezdnych, będzie to wydarzenie niespotykane w historii. Oprócz niezbędnych postępów technologicznych potrzebna jest jedynie wola dokonania kluczowych inwestycji.
