Sondy z pianki węglowej mogłyby dolecieć do Alfa Centauri. Zajęłoby im to zaledwie 185 lat
W najnowszym artykule naukowym astrofizycy przekonują, że sondy kosmiczne zbudowane z pianki węglowej przynajmniej w teorii mogą dotrzeć z Ziemi do układu Alfa Centauri w zaledwie 185 lat i to zakładając jedynie napędzanie promieniowaniem słonecznym. Rój takich sond mógłby także pomóc w odkryciu i zbadaniu tajemniczej Planety 9 (jeżeli ona w ogóle istnieje).
Konwencjonalne rakiety napędzane są reakcjami chemicznymi, które póki co stanowią główne źródło napędu pojazdów kosmicznych. Niestety też nie są one na tyle wydajne, aby dotrzeć do innej gwiazdy w trakcie jednego życia ludzkiego.
Alfa Centauri, najbliższy układ gwiazd, oddalony jest od nas o 4,37 lat świetlnych, czyli około 41 bln km od Ziemi. Gdyby sonda Voyager 1 leciała prosto w jego kierunku, to potrzebowałaby na pokonanie tej odległości 75 000 lat.
Na żaglu do gwiazd
Zasadniczo cały problem z konwencjonalnie napędzanymi sondami sprowadza się do faktu, że wykorzystywane przez nie paliwo ma swoją masę. Długie podróże wymagają dużej ilości paliwa, przez co sonda musi być cięższa, co z kolei sprawia, że wymaga ona jeszcze więcej paliwa, itd. Im większa sonda, tym problem poważniejszy.
Jakiś czas temu badacze zasugerowali, że optymalnym, a być może jedynym rozwiązaniem jest żeglowanie na promieniowaniu świetlnym. Choć samo ciśnienie promieniowania słonecznego nie jest wysokie, to w dłuższym okresie może wystarczyć ono do rozpędzenia sondy kosmicznej.
W ramach inicjatywy Breakthrough Starshot ogłoszonej w 2016 r. badacze próbują opracować technologię pozwalającą wysłać rój miniaturowych sond w kierunku układu Alfa Centauri. Każda zaledwie kilkugramowa sonda ma być wyposażona w niewiarygodnie cienki i odblaskowy żagiel. Sondy rozpędzone do prędkości rzędu 20 proc. prędkości światła mogłaby dotrzeć do celu w ciągu około 20 lat.
W tym przypadku problemem jest rozpędzenie sondy do planowanej prędkości. Według wstępnych koncepcji badacze musieliby zbudować najsilniejszy laser na Ziemi, który swoją wiązką skierowaną w stronę tych żagli, mógłby je rozpędzić do 20 proc. prędkości światła. Koszt realizacji takiego projektu zmieściłby się w kwocie 10 mld dol.
Sfery aerografenowe zasilane Słońcem
W najnowszym artykule astrofizycy zaproponowali nieco tańszą opcję, według której sondy będą wykonane z pianki węglowej. Takie sondy mogłyby przemierzać odległości międzygwiezdne z prędkością większą niż jakakolwiek rakieta, a przy tym zasilane byłyby wyłącznie promieniowaniem słonecznym, bez potrzeby budowy specjalistycznego lasera.
W celu opracowania nowatorskiego napędu dla sond międzygwiezdnych badacze zaczęli szukać wytrzymałych i przede wszystkim lekkich materiałów. Swoją uwagę skupili na aerograficie, piance węglowej 15 000 razy lżejszej od aluminium.
Naukowcy obliczyli, że pusta sfera aerografitowa o średnicy 1 metra i grubości 1 mikrona miałaby masę zaledwie 2,3 mg.
Te liczby wyglądają dobrze
Gdyby taką sondę wyposażoną w ładunek o masie 1 g wypuścić z odległości 1 jednostki astronomicznej (AU) od Słońca, promieniowanie słoneczne rozpędziłoby ją do prędkości 183 600 km/h czyli trzy razy większej od prędkości Voyagera 1. Taka sonda byłaby w stanie dotrzeć do Plutona w niecałe 4 lata (dla porównania sonda New Horizons potrzebowała na to 10 lat).
Gdyby jednak taką sondę wypuścić z odległości 0,04 AU od Słońca, czyli z odległości, na którą zbliży się do Słońca sonda Parker Solar Probe, bardziej intensywne promieniowanie słoneczne mogłoby przyspieszyć sondę do prędkości 25 mln km/h. Przy takiej prędkości sonda mogłaby pokonać odległość z Ziemi do Proximy Centauri w ciągu zaledwie 185 lat. Co do zasady, im większa sfera, tym szybciej mogłaby lecieć lub tym większy ładunek mogłaby ze sobą zabrać.
To zdumiewające, że nasze Słońce może stanowić napęd dla sondy międzygwiezdnej, która mogłaby w ten sposób dotrzeć do innej gwiazdy bez potrzeby korzystania z jakiegokolwiek innego napędu
- mówi Rene Heller, astrofizyk z Instytutu Maxa Plancka w Getyndze.
Badacze przyznają, że kilka gramów elektroniki to znaczące ograniczenie co do masy ładunku. Z drugiej strony to wciąż 10 razy więcej od masy samej sondy, podczas gdy ładunek na rakietach zasilanych chemiczne stanowiłby zaledwie tysięczną część masy rakiety.
Według naukowców opracowanie prototypu sondy aerografenowej będzie kosztowało około 1 mln dol. Każdy kolejny statek będzie można zbudować za mniej niż 1000 dol. Jeżeli dołożymy do tego koszt rakiety, którą zostaną one wyniesione w przestrzeń, koszt wyniesie około 10 mln dol.
Problem jednak w tym, że jak na razie nikt nie zbudował struktury aerografenowej większej niż kilka centymetrów, a tutaj potrzeba sfery o średnicy kilku metrów
- dodaje Heller.
Oprócz tego, aby myśleć o takich sondach na poważnie, trzeba pomyśleć, w jaki sposób będzie można korygować trajektorię lotu takiej sondy. Jeżeli także i ten problem zostanie rozwiązany, to teoretycznie możliwe będzie transportowanie niewielkich ładunków - 1 do 100 g - między Marsem a Ziemią w ciągu zaledwie kilku tygodni.
Nie przegap nowych tekstów. Obserwuj Spider's Web w Google News.
