Якщо ви збираєтеся запустити через всю галактику фотонний ультракомпактний космічний апарат, здатний розвинути 1/5 швидкості світла, то, зрозуміло, вам слід подумати і про те, як цей апарат можна буде зупинити, коли він досягне визначеного пункту призначення. Приблизно такі думки зараз крутяться в найсвітліших умах сучасної астрофізики. Вчені розмірковують над тим, як можна було б здійснити анонсований в минулому році Юрієм Мільнером та Стівеном Хокінгом проект Breakthrough Starshot.
Якщо ви забули, то коротко нагадаємо: російський мільярдер Мільнер і американський фізик-теоретик пропонують відправити до найближчої до нас зоряній системі Альфи Центавра, розташованої в 4,37 світлового року від Землі, крихітний космічний апарат розміром із звичайну марку. Запуск пропонується здійснити з допомогою потужного пучка лазера, який розжене апарат до 1/5 швидкості світла.
Однак астрофізик Рене Хеллер з німецького Інституту по дослідженню Сонячної системи Макса Планка вважає, що незважаючи на те, що Альфа Центавра є найближчою до нас зоряною системою, зовсім не обов’язково, що подорож буде найшвидшою. Хеллер і його колеги пропонують замість Альфи Центавра відвідати Сіріус – яскраву зірку на нічному небі – і кажуть, що насправді політ туди буде набагато швидшим, навіть незважаючи на те, що Сіріус знаходиться майже в два рази далі від нас (близько 8,6 світлового року), ніж Альфа Центавра.
Але як такий політ може бути швидше, якщо Сіріус знаходиться далі? Відповідь криється у різних гіпотезах про те, як надати прискорення, а потім уповільнити швидкість цього крихітного (і як і раніше поки тільки гіпотетичного) космічного апарату.
В рамках проекту Breakthrough Starshot в бік Альфи Центавра зі швидкістю до 20 відсотків від швидкості світла планується відправити мініатюрний космічний зонд. У теорії така швидкість дозволить досягти потрібного місця призначення всього за 20 років. Однак основна проблеми у всьому цьому вкрай амбітному проекті полягає в тому, що при такій шаленій швидкості можливість зупинити апарат бачиться вкрай малоймовірною. Іншими словами, зараз місія до Альфа Центавра розглядається виключно як «пролітна», з відсутністю можливості провести які-небудь дійсно важливі з наукової точки зору дослідження цієї системи.
Хеллер і його колеги раніше в цьому році запропонували альтернативний варіант для місії до Альфи Центавра, заявивши, що замість лазерів, які будуть розганяти космічний апарат до потрібної швидкості, краще використовувати інший тип космічного апарату. Дослідники запропонували звернути увагу на концепт їх космічного апарату, що використовує сонячне вітрило. Розганятися такий космічний зонд у бік Альфи Центавра буде енергією сонячного світла.
По досягненні точки призначення, парус дозволить загальмувати апарат, використовуючи випромінювання зірок Альфи Центавра. Ідея насправді дуже цікава, проте в ній є один серйозний недолік – швидкість. При використанні сонячного вітрила жодним чином не вдасться розігнати апарат до 1/5 швидкості світла, і тому загальний час його польоту до потрібної зірки збільшиться в кілька разів. За попередніми підрахунками, політ і вихід на орбіту зірки Проксима Центавра (рідна зірка планети Проксіма b) займе близько 140 років. Звучить, погодьтеся, менш вражаюче на тлі обіцяних спочатку 20 років.
«Одним з найважливіших мотиваторів проекту Starshot є те, що відвідування Альфи Центавра буде можливо протягом нашого життя», — прокоментував у лютому цього року Аві Лоєб, астрофізик Гарвардського університету та головний науковий консультант концепту Breakthrough Starshot.
Однак команда Хеллера переглянула свою початкову гіпотезу і тепер каже, що «оптимізація» місії здатна істотно підвищити ефективність прискорення і зниження швидкості при використанні сонячного вітрила. Правда, з Альфою Центавра ця ідея не спрацює, зате на приціл можна взяти більш яскраву зірку Сіріус — вона в 16 разів яскравіше Альфи Центавра – і в кінцевому підсумку, згідно з їх розрахунками, скоротити час подорожі приблизно до 69 років. Нова ідея групи Хеллера ще не публікувалася для критичного розбору, проте той же Лоєб вважає її «дуже інноваційною та цікавою», при цьому зазначивши, що для реалізації цього плану доведеться серйозно переглянути технології сонячного вітрила.
«Для роботи, тобто для досягнення потрібних швидкостей, цей концепт потребує використання дуже тонкого вітрила», — прокоментував Лоєб.
Хеллер і його команда погоджуються з цією думкою, але при цьому пояснюють, що якщо вченим вдасться знайти спосіб створити потрібний варіант величезного, але при цьому надтонкого вітрила, то людство зможе увійти в еру міжзоряних перельотів.
«Нам потрібен дуже легкий, дуже міцний, стійкий до екстремальних температур і дуже рефлективний матеріал для виробництва вітрила, яке зможе розкриватися на площі в кілька сотень квадратних метрів», — пояснює Хеллер.
«Якщо ми знайдемо такої, людство стане міжзоряним видом».