Breakthrough Starshot“: Nusitaikant į žvaigždes. UFO Page. Lithuanian

Kosminės eros pradžios entuziazmas jau ėmė blėsti – tapo aišku, kad žvaigždės nuo mūsų vis taip pat toli. Ir tada rusų milijardierius J. Milneris^*) ir anglų astrofizikas S. Hokingas pasiūlė tarpžvaigždinio minizondo idėją, kuri yra dar tik viena iš nedaugelio tapusių patraukliomis 21-me amžiuje.

Robertas Forwardas^**) dar 1985 m. pasiūlė mikrobangomis varomą superlengvą zondą „Starwisp“ (žvaigždžių vapsvą) – 100 m skersmens ir sveriantį tik 1 kg. Tokį zondą pagaminti būtų iššūkis, nes reiktų tobulesnių nanotechnologijų. Jis išvystytų 20% šviesos greičio ir jį stumtų Žemės orbitoje skriejančio didelio palydovo spinduliuojamos mikrobangos, kurios koncentruojamos didelio dydžio Fresnelio lęšiu, kurio skersmuo per 500 m. didžiausią greitį jis pasiekia per mėnesį – o tada mikrobangų šaltinis išjungiamas. Kentauro Alfą pasiektų po 21 m.
Svarstyta ir apie gerokai didesnę burę – 1000 km skersmens. 10 mln. GW galios zondas svertų 1000 t, jame būtų vietos įgulai, o kelionė iki artimiausios žvaigždės sutrumpėtų iki 10 m. Tik bėda – tokiam zondui varyti reiktų tūkstantį kartų daugiau energijos negu įmanoma išgauti per parą visame Žemės rutulyje.

2016 m. balandžio 12 d. jie pristatė „Breakthrough Starshot“ iniciatyvą. Anksčiau valstybės ir visuomeninės organizacijos jau bandė sukurti aparatą, tarpžvaigždinius atstumus įveikiantį per žmogaus gyvenimą. Vienu ankstyviausių buvo „Oriono“ projektas, kurio laivą turėjo stumti branduoliniai sprogimai. Tas laivas svertų 100 tūkst. tonų, įsibėgėtų iki 3% šviesos greičio ir iki Kentauro Alfos nusigautų per 133 metus.

20 a. 9-me dešimtm. pasiūlė nepilotuojamo aparato „Longshot“ idėją, kuris naudotų du reaktorius: branduolinį (vidaus energijai) ir termobranduolinį. Kuro kapsules sprogdintų lazerio spindulys. Jo svoris tesiektų „tik“ 400 tonų, o artimiausią žvaigždę pasiektų maždaug po 100 m.

8-me dešimtm. britų visuomenė plėtojo „Daedalus“ idėją, varomą (kaip tikėtasi jau greit įvaldyta) termobranduoline energija. žvaigždėlaivis būtų nepilotuojamas, 54 tūkst. t (su kuru) svorio. Jis būtų dvipakopis: pirmoji pakopa suteikia jam 7% šviesos greičio, o antroji – 12%. Jis iki Barnardo žvaigždės (6 švm.) skristų 46 m. Stabdymas nebuvo numatytas, tad praskrisdamas jis išsiųstų zondų spiečių. Tik štai termobranduolinė energija iki šiol liko neįvaldyta.

NASA vysto projektą HERTS, kuris naudotų „elektrines bures“ – atsistumiant nuo „saulės vėjo“ ir taip įgaunant papildomus kelis šimtus kilometrų per sekundę. Tačiau tai tinka tik tarpplanetiniams ir lengviems zondams. Tačiau 2015 m. grupė iš Egipto, Vokietijos, JAV ir Rusijos mokslininkų pasiūlė „Dragonfly“ (Laumžirgio) koncepciją – leisti nedidelius kelių kilogramų svorio mikrozondus. Sėkmei padidinti nekelti zondo patikimumo, o siųsti jų visą spiečių, tikintis, kad bent vienas pasieks tikslą. Stumiami jie būtų lazerio spinduliu iš Žemės.

„Dragonfly“ idėjos vystymą perėmė „Breakthrough Starshot“ – siūloma siųsti „Starchip“ žvaigždėčipius, kurie būtų pašto ženklo dydžio ir tesvertų 1-2 g. Juos irgi stumtų lazeriu. Tam reiktų 10x10 plotą apstatyti kilovatiniais lazeriais, kad žvaigždėčipiams būtų galima suteikti planuojamą 20% šviesos greitį (kad Kentauro Alfa būtų pasiekta per 20 m.). Projektą įgyvendinti irgi tikimasi per 20 m., o jo finansavimui skiriama 100 mln. dolerių. Skaitykite apie žvaigždėčipio prototipo bandymus.

Atstumai tarp žvaigždžių ne vienintelė problema susiruošus į žvaigždes. Bus skrendama per tarpžvaigždinius dujų ir dulkių debesis, apie kurių koncentraciją dabar dar nieko nežinoma. Elektronikai teks atlaikyti aukštos energijos daleles, nuo kurių neapsaugos jokie ekranai. Mažiems aparatams praktiškai neišspendžiama duomenų perdavimo problema. Net ir mažiausiai energijos reikalaujančiam „Breakthrough Starshot“ projektui būtina 100 km² aikštelė lazeriams, kurių maitinimui prireiktų tiek energijos, kiek suvartoja JAV.

Be to, lazerio burių varomas nanolaivas, išsiųstas į Kentauro Alfą, nuo kurso gali nukrypti net 20%, kaip mano korėjiečių ir Harvardo un-to mokslininkai. To priežastimi gali būti jo susidūrimai su įkrautomis dalelėmis tarpžvaigždinėje erdvėje. Dėl jų jo paviršius gali įsielektrinti ir įvykti antrinė elektronų emisija, verčianti zondą suktis. Be to zondas gali pradėti suktis ir patekęs į magnetinį lauką – su 30-60 min. sukimosi periodu.

Stabdymas irgi burėmis?

Tačiau nekantri mokslinė mintis nesnaudžia – ir štai du jauni Getingeno un-to astrofizikai R. Heleris ir M. Chipkė „Astrophysical Journal Letters“ 2017 m. vasario mėn. straipsnyje paskaičiavo manevrą, panaudojant Kentauro Alfos ir Proksimos trauką tuo atveju, jei 100 g laivų burės apie 330x330 m, o jų greitis yra 5% šviesos greičio. Laivai imtų suktis orbitaapie šias žvaigždes, o kadangi toji žvaigždžių sistema dvinarė, tai bures galima išdėstyti taip, kad jie pereitų į orbitą vien apie Kentauro Proksimą, o toliau, pakoregavus bures, juos priartinti ir priversti suktis apie planetą.

Minėtomis sąlygomis visas skrydis iš Žemės truktų 140 m. ir kiek skirtųsi nuo „Starshot“: pradžioje laiviukai būtų paleisti link Saulės, o priartėję iki jos per atstumą lygų 5 Saulės skersmenims, įgautų pakankamą pagreitį skrydžiui iki Kentauro Proksimos... Mokslininkai jau kalbasi apie tai su J. Milnerio komanda.

^*) Jurijus Milneris (g. 1961 m.) – rusų verslininkas, fizikas, investuotojas į technologines inovacijas, tame tarpe į internetines kompanijas (Facebook, Twitter, Alibaba, WhatsApp ir t.t.). Verslą pradėjo pardavinėdamas DOS kompiuterius. 1990 m. išvažiavo į JAV, kur dirbo Pasaulio banke. Prieš 2000-uosius, perskaitęs M. Stanley apžvalgą, nusprendė įkurti verslo internete kompaniją – tai buvo „NetBridge“, kuri vėliau jungėsi su mail.ru. 2005 m. paliko rusiškus interneto projektus ir įkūrė DST, 2010 m. pakeitusią pavadinimą į „Mail.ru Group“. 2012 m. palieka šios kompanijos tarybos pirmininko postą, matyt, norėdamas pilnai koncentruotis į nerusiškus projektus.

2012 m. įsteigia „Breakthrough“ premiją už fundamentalius pasiekimus fizikoje, o vėllau (kartu su kitai) ir premijas medicinoje bei matematikoje. Kiekvienos jų premijinis fondą sudaro 3 mln. dolerių (2,5 karto daugiau už Nobelio premiją).

2015 m. J. Milneris paskelbė apie „Breakthrough Initiatives“ programą, finansuojančią tyrimus gyvybės Visatoje klausimais. Jos projektas „Breakthrough Listen“ skirtas nežemiškos gyvybės paieškoms. 2018 m. spalio pradžioje „Breakthrough Listen“ pradėjo naują programą, panaudojant „MeerKAT” radijo teleskopą Pietų Afrikoje, kuriuo išklausys apie milijoną žvaigždžių – tyliausioje radijo spektro dalyje. Ji generuos 4 terabitų per sekundę duomenų srautą.
O „Breakthrough Starshot“ – tarpžvaigždinių minilaivų, varomų lazerio „burėmis“, sukūrimui. Antrojo darbų eigoje planuojama atlikti ir kitų naudingų veiklų – tirti Saulės sistemą, apsaugoti nuo asteroidų ir pan. Jo vadovu yra P. Worden‘as. Abu minėtus projektus palaiko ir S. Hokingas.

^**) Robertas Forvardas (Robert Lull Forward, 1932-2002) - amerikiečių fizikas ir mokslinės fantastikos rašytojas, kurio kūriniai pasižymi moksliniu pagrįstumu i rkuriuose panaudojo idėjas, kilusias dirbant aerokosmonautikos inžinieriumi. Po universiteto, dirbdamas „Hughes Aircraft Co“, tęsė gravitacijos tyrimus, gavo 18 patentų. Anksti išėjo į pensiją (1987), kad galėtų dėmesį sutelkti į rašytojo ir NASA konsultanto darbą. 1994 m. buvo vienas „Tethers Unlimited, Inc“ steigėjų ir vadovavo jai.
Tyrimus atliko teorinės fizikos srityje, tačiau su intencija, kad rezultatai bus panaudoti. Užsiėmė kosminių variklių projektais: kosminio fontano, kosminio lyno, Saulės burių, antimaterijos ir pan. Gavo patentą statitui (hipotetiniam palydovui su burėmis, pakibusiam virš Žemės polių). Užsiėmė ir labiau mistiniais dalykais: kelionėmis laiku ar neigiama materija. Gravitacinių bangų srityje jis išrado kryžiaus formos gravitacinį gradiometrą (Forvardo masės detektorių) mėnesinio maskono matavimui.
Parašė 11 fantastinių romanų. Pirmuoju buvo „Drakono kiaušinis“ (1980) apie gyvenimą neutroninėje žvaigždėje. „Rošė pasaulis“ (1982) vaizduoja lazerių stumiamo burinio laivo tarpžvaigždinę kelionę į dvilypę planetą, turinčia bendrą atmosferą ir vandenyną. Vėliau buvo 4-i jo tęsiniai.