Szalony pomysł na podróż międzygwiezdną. Dynamiczne szybowanie na granicy Układu Słonecznego
Naukowcy z Kanady przekonani są, że możemy dostać się do najbliższej gwiazdy w ciągu zaledwie 200 lat. Musimy tylko w tym celu skopiować metodę lotu od albatrosów i szybowników.
Sondy Pioneer 10 i 11 oraz Voyager 1 i 2, które rozpoczęły swoją podróż kosmiczną ponad cztery dekady temu już lata temu opuściły Układ Słoneczny i rozpoczęły swoją podróż międzygwiezdną. Jak definiuje się granice naszego układu planetarnego, która znajduje się znacznie dalej niż orbita ostatniej planety. Mówiąc najprościej Układ Słoneczny to obszar wokół Słońca zdominowany przez oddziaływanie Słońca.
Nasza gwiazda dzienna bezustannie emituje strumień wysokoenergetycznych cząstek, tzw. wiatr słoneczny. Granica Układu Słonecznego znajduje się tam, gdzie gęstość strumienia wiatru słonecznego spada niemal do zera, a otoczenie zaczyna być dominowane przez promieniowanie kosmiczne. Naukowcy z Uniwersytetu McGill w Kanadzie wpadli na pomysł, że właśnie tę granicę można wykorzystać do rozpędzenia statku międzygwiezdnego do ogromnych prędkości pozwalających na podróże międzygwiezdne.
Co się dzieje na granicy Układu Słonecznego?
Strumień wiatru słonecznego przemierzający cały Układ Słoneczny porusza się z prędkościami rzędu 650 km/s i dociera na odległość około 13 mld km od Słońca. W miejscu zderzenia z promieniowaniem kosmicznym, na powierzchni zwanej szokiem końcowym prędkość wiatru słonecznego nagle spada do 200 km/s.
Hipotetyczna sonda czy statek kosmiczny musiałaby zostać wyposażona w silne cewki, które mogłyby wokół niej wytwarzać pole magnetyczne o średnicy kilkuset kilometrów. Owo pole magnetyczne mogłoby stanowić swoisty żagiel, na którym sonda mogłaby na przemian przekraczać opisaną wyżej granicę nabierając za każdym razem nieco więcej prędkości.
Wbrew pozorom zasada działania takiego żagla nie jest niczym nowym ani fantastycznym. Z dokładnie takiej samej fizyki korzystają chociażby albatrosy, które potrafią długimi godzinami utrzymywać się w powietrzu praktycznie bez jakiegokolwiek wysiłku energetycznego jedynie przekraczając granicę między dwiema masami powietrza, w których wieją wiatry o różnym natężeniu.
Dynamiczne szybowanie
Wyobraźmy sobie dolinę, w której panuje pogoda bezwietrzna. Tuż nad granicami doliny znajduje się strefa stosunkowo silnego wiatru. Wyobraźmy sobie też szybowiec poruszający się w bezwietrznej masie powietrza tuż pod opisaną wyżej granicą.
Załóżmy, że szybownik świadomie wlatuje pod prąd w strefę zdominowaną przez wiatr, obraca się o 180 stopni i przyspiesza (względem Ziemi) dzięki wiatrowi wiejącemu mu w ogon. Następnie, z wyższą prędkością z powrotem wlatuje w strefę bezwietrzną, zawraca i znów wlatuje w strefę wiatru. Za każdym wykonaniem takiego okrążenia prędkość szybowca będzie coraz większa. Doskonale mechanizm ten pokazuje poniższe nagranie, na którym zdalnie sterowany szybowiec manewrujący między takimi dwiema masami powietrza osiągnął prędkość ponad 900 km/h.
Wróćmy do naszego statku kosmicznego na granicy Układu Słonecznego. Wlatując w strefę zdominowaną przez wiatr słoneczny, statek nabiera prędkości, wylatuje z Układu Słonecznego, gdzie wiatr słoneczny ma niższą prędkość, po czym wlatuje ponownie, aby nabrać jeszcze większej prędkości.
Badacze z Kanady przekonują, że dwa lata takiego przyspieszania pozwoliłyby osiągnąć prędkość rzędu 1-2 proc. prędkości światła, co oznaczałoby możliwość dolecenia do najbliższej gwiazdy, do Proximy Centauri w ciągu około 200 lat. Dużo? Tak. Możliwe dla statku międzypokoleniowego? Tak. Czy jest to znacznie szybciej niż jakikolwiek inny dostępny obecnie pomysł? Zdecydowanie. Tradycyjnymi metodami moglibyśmy dolecieć do Proximy Centauri w jakieś 60 000 lat, więc zredukowanie tego czasu do „zaledwie” 200 lat wydaje się kolosalnym osiągnięciem.
