Jeśli dziś wyślemy ją w kosmos, za 20 lat będzie w innym układzie. Tak działa żaglówka napędzana laserami

Jeszcze nie tak dawno naukowcy przyznawali, że odległości międzygwiezdne są na tyle duże, że przy obecnej wiedzy fizycznej nie jesteśmy w stanie pokonać odległości dzielącej nas od chociażby najbliższej gwiazdy, Proximy Centauri.

Skąd taki brak wiary w nasze umiejętności? Przyjrzyjmy się na chwilę odległościom w kosmosie. Ziemia znajduje się 150 mln km od Słońca. Kiedy ludzie lecieli na Księżyc pół wieku temu, podróż (380 000 km) zajmowała im kilka dni. Sondy lecące w kierunku Marsa, które muszą pokonać około 100 mln km muszą liczyć, że podróż zajmie im około 8 miesięcy lotu. Kiedy wysłano sondę New Horizons w stronę Plutona, przy pełnej mocy silników trzeba było czekać okrągłą dekadę na dolot do celu odległego od nas o 5 mld km.

Problem w tym, że odległość do najbliższej gwiazdy jest dużo, dużo większa od odległości do Plutona. Choć na pierwszy rzut oka odległość 4,2441 lat świetlnych nie wydaje się duża, to w rzeczywistości, gdy przeliczymy ją na kilometry, poznamy pełną skalę problemu.

Powyższa odległość oznacza jedynie, że światło poruszające się w próżni z prędkością ok. 300 000 km/s potrzebuje ponad czterech lat na pokonanie odległości dzielącej gwiazdę od nas. Ile to zatem kilometrów?

1 godzina: 300 000 km x 3600 = 1 080 000 000 km
1 dzień: 1 080 000 000 km x 24 = 25 920 000 000 km
1 rok: 25 920 000 000 km x 365,25 = 9 467 280 000 000 km
4,2441 lat: 9 467 280 000 000 km x 4,2441 = 40 180 083 048 000 km

Odległość do najbliższej nam gwiazdy to obłędne czterdzieści bilionów sto osiemdziesiąt miliardów kilometrów. To aż 8036 razy dalej niż Pluton. Jeżeli zatem podróż do Plutona zajęła sondzie dziesięć lat, to od razu widać, że nie ma sensu takiej sondy wysyłać do najbliższej gwiazdy, bowiem zanim doleci ona do celu, to na Ziemi minie 80 000 lat, ludzie zapewne już znikną, przyjdą jeszcze dwie epoki lodowcowe itp. itd. Trzeba zatem wymyślić coś zupełnie innego.

Od kilku lat naukowcy zebrani przez Yuriego Milnera, rosyjskiego fizyka i miliardera, wokół projektu Breakthrough Starshot pracują nad projektem sondy kosmicznej, która mogłaby dolecieć do Proximy Centauri jeszcze za naszego życia. Aby było to możliwe sonda musi charakteryzować się niezwykle niską masą, a naukowcy muszą posiadać niezwykle silne źródło energii.

Naukowcy proponują tutaj wykorzystanie lekkiej sondy kosmicznej przymocowanej do dużego, cienkiego żagla słonecznego, który byłby napędzany/odpychany od Ziemi w kierunku Proximy Centauri za pomocą emitowanej z Ziemi wiązki laserowej skierowanej na całą powierzchnię żagla.

O ile sama idea żagla słonecznego została już przetestowana (amerykańska misja LightSail2, czy też polska misja satelity PW-Sat2), o tyle stworzenie odpowiednich nadajników laserowych to wciąż duże wyzwanie. Badacze prognozują, że do rozpędzenia sondy do odpowiedniej prędkości potrzeba będzie lasera o mocy 100 GW, czyli niemal sto razy większej od tej, którą generuje najsilniejszy obecnie laser na Ziemi. Aby osiągnąć tę moc, naukowcy planują zatem wykorzystać…

Naukowcy uważają, że na orbicie okołoziemskiej musiałby się znaleźć satelita, który kumulowałby energię z milionów nadajników na Ziemi, a następnie skolimowaną wiązkę kierowałby precyzyjnie w stronę żagla słonecznego sondy kosmicznej. Naukowcy z Australijskiego Uniwersytetu Narodowego planują właśnie stworzyć pierwsze sieci laserowe, które skupiałyby wiązkę w jednym odbiorniku/nadajniku oraz odpowiednie algorytmy, które miałyby na celu korygować zaburzenia wprowadzane przez atmosferę w poszczególne składowe wiązki laserowe. To dopiero jeden z pierwszych kroków na drodze do opracowania potężnego systemu, który napędzi sondę, która poleci w stronę Proxima Centauri, aby podczas niezwykle szybkiego przelotu sfotografować gwiazdę i jej planety z bliska, a następnie przesłać te zdjęcia z powrotem na Ziemię.

Na start misji będziemy musieli zatem jeszcze trochę poczekać, wszak oprócz laserów trzeba opracować jeszcze sam żagiel i mikroskopijną sondę, wyposażoną w niewielki, ale niezwykle sprawny aparat i wystarczające na lata źródło zasilania. Gdy już w końcu do tego etapu dojdziemy za 5, 10 czy 20 lat, będziemy mogli wygodnie rozsiąść się w fotelach i czekać na pierwsze zdjęcia. Będziemy chwilę siedzieć, wszak dolot do gwiazdy zajmie sondzie kolejne 20 lat, a przesłanie zdjęć na Ziemię dodatkowe cztery lata.

W tym momencie człowiek zaczyna żałować, że nie ma obecnie z powrotem 15 lat, bo jednak tego czekania trochę będzie.