Niemieccy naukowcy proponują 150-letnią misję do Alfa Centauri i Proximy b

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Przed niemal rokiem świat obiegła wiadomość, że grupa naukowców i przedsiębiorców chce wysłać pojazd do Alfa Centauri. W ramach Breakthrough Starshot na orbicie ziemskiej umieszczono by tysiące niezwykle lekkich żagli, do których miałyby zostać przyczepione niewielkie układy scalone zawierające kamery, czujniki, silniki odrzutowe i akumulatory. Następnie za pomocą potężnych naziemnych laserów każdy z pojazdów zostałby rozpędzony do 20% prędkości światła pomknąłby w stronę najbliższej nam gwiazdy poza Układem Słonecznym.

Jako, że początek misji zaplanowano na lata 40. bieżącego wieku, to pojazdy dotarłyby do gwiazdy w latach 60. Całość miałaby kosztować około 100 milionów dolarów. Szybko jednak okazało się, że koszty misji byłyby znacznie wyższe. Niewykluczone, że sięgnęłyby 10 miliardów USD. Kolejny problem stanowi prędkość pojazdów. Przy planowanej prędkości miałyby one jedynie kilka sekund, by wykonać zdjęcia Proximy b i ewentualnych innych planet znajdujących się w układzie Alfa Centauri.

Michael Hippke, niezależny badacz z Niemiec uważa, że Breakthrough Starshot to marnowanie pieniędzy. Bez sensu jest bowiem organizować misję, która do celu leciałaby kilkadziesiąt lat, a potem miałaby jedynie kilka sekund na zebranie użytecznych danych. Dlatego też wraz z Rene Hellerem, astrofizykiem z Instytutu Badań Układu Słonecznego im. Maksa Plancka w Göttingen Hippke opracował alternatywną koncepcję. Misję, która miałaby kosztować znacznie mniej, ale dostarczyć znacznie więcej danych naukowych.

Heller i Hippke proponują na łamach The Astrophysical Journal Letters, by zamiast budować kosztowny system laserowy do napędzenia pojazdów o niewielkich żaglach, stworzyć pojazd o znacznie większych żaglach, który będzie napędzany światłem gwiazd. Taki pojazd poruszałby się znacznie wolniej, mógłby za to odwiedzić wszystkie gwiazdy systemu Alfa Centauri i trafić na orbitę Proximy b.

Obaj badacze wyliczyli, że niezwykle lekki żagiel o powierzchni 100 000 metrów kwadratowych, który ważyłby około 100 gramów byłby w stanie napędzać pojazd dzięki światłu gwiazd oraz wykorzystać grawitację Alfa Centauri. W miarę zbliżania się do celu pojazd dostosowywałby pozycję swojego żagla tak, by jak najlepiej wykorzystać światło z Alfa Centauri.

Aby dotrzeć do planety Proxima b pojazd musiałby najpierw zbliżyć się do Alfa Centauri A i B. Tam zostałby wyhamowany przez światło gwiazd i dopiero wówczas udałby się w kierunku planety Proxima b. Jeśli Heller i Hippke nie pomylili się w obliczeniach, to pojazd nie może rozpędzić się do prędkości większej niż 4,6% prędkości światła. Jeśli będzie leciał szybciej, to nie zostanie wyhamowany i nie trafi na orbitę Proximy b. Naukowcy wyliczają, że jeśli wszystko poszłoby dobrze, to taki pojazd podróżowałby przez około 100 lat do Alfa Centauri A i B, a kolejne 50 lat zajęłoby mu dotarcie do planety i posadowienie się na jej orbicie. Podróż trwałaby około siedmiokrotnie dłużej niż w przypadku 20-letniej misji Starshot, jednak w zamian za to dane moglibyśmy zbierać przez lata lub nawet dekady, a nie przez sekundy - mówi Heller.

Pomysł Hellera i Hippke nie zostanie zrealizowany w najbliższym czasie. Naukowcy proponują bowiem, by wykorzystać zbiegnięcie się wszystkich trzech gwiazd systemu tak, że układają się one w płaszczyźnie przecinającej potencjalną trasę pojazdu wysłanego z Układu Słonecznego. Taka konfiguracja ma miejsce raz na 80 lat i następnym razem wystąpi ona w roku 2035. Jednak wówczas, jak zauważają naukowcy, ludzkość nie będzie dysponowała żaglem o odpowiednich właściwościach. Dlatego też stwierdzają, że najbardziej prawdopodobnym terminem rozpoczęcia proponowanej przez nich misji jest rok 2115.

Można oczywiście zapytać, po co wysyłać pojazd w kierunku Alfa Centauri, a potem kierować go na orbitę planety krążącej wokół Proxima Centauri. Może lepiej byłoby od razu wysłać go w kierunku Proxima Centauri? Obaj naukowcy wyliczyli jednak, że podróż w stronę znacznie słabiej świecącej Proxima Centauri, biorąc pod uwagę słabsze ciśnienie jej promieniowania i mniejsze możliwości wyhamowania pojazdu, trwałaby około 1000 lat.

Planowanie misji na kilka generacji naprzód może przynieść wiele korzyści. Co prawda my nie zobaczymy zdjęć z Proxima b, ale mogłyby obejrzeć je nasze wnuki i prawnuki. Warto też zauważyć, że wielka gwiazda Syriusz znajduje się z odległości jedynie nieco ponaddwukrotnie większej niż Alfa Centauri. Jako, że jest znacznie jaśniejsza od Słońca ma większe możliwości wyhamowania żagla, zatem lecący w jego kierunku pojazd mógłby poruszać się znacznie szybciej, zatem dotarcie do Syriusza w przewidywalnym czasie też jest realne.

Do koncepcji Hellera i Hippke nie jest przekonany Avi Loeb, astronom z Uniwersytetu Harvarda i przewodniczący Naukowego Komitetu Doradczego Breakthrough Starshot. Zauważa on, że wymagania dotyczące żagla są tak wyśrubowane, iż jego zbudowanie wcale nie musi być tańsze niż budowa potężnych naziemnych laserów. Nie wiadomo też, czy w ogóle można go zbudować. Ponadto, zauważa Loeb, Starshot planuje wysłanie tysiące pojazdów, z których każdy będzie miał kilka sekund na obserwacje, to w sumie mogą dostarczyć wielu danych. Nie można też pominąć aspektu psychologicznego – misja Starshot mogłaby rozpocząć się i zakończyć za naszego życia.

« powrót do artykułu

[Gość Astro]

 

 

Całość miałaby kosztować około 100 milionów dolarów. Szybko jednak okazało się, że koszty misji byłyby znacznie wyższe. Niewykluczone, że sięgnęłyby 10 miliardów USD.

 

Oj tam, drobne niedoszacowanie.

 

 

 

Do koncepcji Hellera i Hippke nie jest przekonany Avi Loeb […] wymagania dotyczące żagla są tak wyśrubowane, iż jego zbudowanie wcale nie musi być tańsze niż budowa potężnych naziemnych laserów. Nie wiadomo też, czy w ogóle można go zbudować.

 

Trudno dziwić się sceptykom, skoro:

 

 

wyliczyli, że niezwykle lekki żagiel o powierzchni 100 000 metrów kwadratowych, który ważyłby około 100 gramów

W jaki sposób niby chcą manewrować tym żaglem o wymiarach jakieś 300 na 300 metrów? Ultralekkimi i sztywnymi nanorurkami?

Poleciłbym autorom nieco więcej zacięcia w materii doświadczalnej. Może testowy skok na spadochronie o wymiarach 32 na 32 metry i masie 1 grama?

[nantaniel 59]

Oj tam, drobne niedoszacowanie.

 

Bo najważniejszy jest ten "aspekt psychologiczny"

[Ergo Sum 36]

O ewentualnym pomyśle hamowania żaglem pisałam już w pierwszym komentarzu pod pierwszym poście o pomyśle takiej podróży, zresztą nie ja jedna - więc naukowcy nic nie "wymyślili". Lepiej niech wymyślą jak w tak małym urządzeniu  zmieszczą urządzenie do obserwacji całego układu planetarnego i nadajnik dostarczający sygnał na 4 lata świetlne :DDDD

[thikim 119]

Teoretycznie można by wysłać flotę jeden za drugim i zrobić taki łańcuch przekazywania informacji. Zasadniczo tak pewnie będzie ale to daleka przyszłość.

Bo na razie to jest niemożliwe w taki sposób do realizacji. Taki mały statek nie ma możliwości odbioru i wzmocnienia bardzo małych sygnałów. Potrzeba by znacznie większych statków. A tych się tak nie rozpędzi.

Z czasem jednak pojawią się i większe statki. A im więcej ich będzie tym większego zasięgu sieć powstanie. Najpierw to będzie cały US ale potem myślę że wyjdzie ludzkość poza US.

[Gość Astro]

 

 

Teoretycznie można by wysłać flotę jeden za drugim i zrobić taki łańcuch przekazywania informacji

 

To już było. Gdyby tak jeden Chińczyk stanął na drugim, toby sięgnęli Księżyca. No i prawie sięgnęli.

[tempik 83]

Mając tak wielki żagiel można wykorzystać go jako wielką antenę, i tą samą powierzchnię można zagonić do produkcji prądu. Jeśli fotony mają pchać tą płachte przez świat to tym bardziej dadzą radę wytworzyć mnóstwo prądu.

[Flaku 26]

Obawiam się, że wtedy otrzymalibyśmy mniejszy ciąg. Z tego, co pamiętam, to absorpcja fotonu powoduje o połowę mniejszy wzrost pędu ciała absorbującego niż odbicie tego fotonu. W dodatku to zapewne zwiększyłoby masę(moment bezwładności?) żagla utrudniając manewrowanie

[tempik 83]

 

 

Obawiam się, że wtedy otrzymalibyśmy mniejszy ciąg

mają taka płachtę jaki problem zrobić trochę większą żeby były tez baterie?

 

 

 

W dodatku to zapewne zwiększyłoby masę(moment bezwładności?)

 

obecnie można już robić ogniwa nadrukowywane drukarką więc masę chyba można pominąć

 

 

 

żagla utrudniając manewrowanie

a może raczej pomagać w manewrowaniu, umieszczając taką pochłaniającą warstwę jako pas dookoła, otrzymamy efekt jak ściągnięcie linek w spadochronie  

[Gość Astro]

 

 

jaki problem zrobić trochę większą żeby były tez baterie

 

Przy płachcie 100 000 m² jeszcze "na podwórku" Układu Słonecznego (początek obłoku Oorta, jakieś 300 a.u.) zbierasz od Słoneczka tyle, co panel o powierzchni 1 m² na Ziemi. A do celu ponad 273 000 a.u. Nie chciałbym polemizować z autorami, ale wygląda mi zwyczajnie na "swoje 5 minut". Znasz problemy "z rozwijaniem" paneli słonecznych na orbicie? Trywialne testy jedynie postulowanego przez Ciebie ustrojtwa szacowałbym na G$. Sponsorujesz?

 

 

 

obecnie można już robić ogniwa nadrukowywane drukarką więc masę chyba można pominąć

 

Nie. Nie można.

 

 

 

a może raczej pomagać w manewrowaniu, umieszczając taką pochłaniającą warstwę jako pas dookoła, otrzymamy efekt jak ściągnięcie linek w spadochronie

 

Oszacowałeś masę "linek"?

[Jajcenty 314]

Przy płachcie 100 000 m2 jeszcze "na podwórku" Układu Słonecznego (początek obłoku Oorta, jakieś 300 a.u.) zbierasz od Słoneczka tyle, co panel o powierzchni 1 m2 na Ziemi. A do celu ponad 273 000 a.u.

Sądząc z powierzchni i masy żagla, założono użycie grafenu i to monoatomowej warstwy* . Trochę nie ma luzu konstrukcyjnego na nadruki w ramach założonej gęstości. Zastanawiam się jak taki zwiewny, efemeryczny wręcz żagiel, przetrwa przejście przez granicę heliosfery, za którą wiatry wieją w przeciwną stronę. Będzie halsować? No i na koniec: 2,73x10⁵ au * 1x10⁵ m² = 4x10²¹ m³ przemiecionej przestrzeni - ile śmiecia nazbiera żagiel w trakcie podróży? 

 

*szacunkowo. Mogę się mylić o warstwę lub dwie...

Edytowane 13 lutego 2017 przez Jajcenty

[Gość Astro]

 

 

Zastanawiam się jak taki zwiewny, efemeryczny wręcz żagiel, przetrwa przejście przez granicę heliosfery

 

Nie wgryzałem się w temat, ale "z czachy" sądzę, że autorzy w ogóle tego nie rozważali.

Nikt jeszcze żaglem kosmicznym się nie popisał w realu, sądzę zatem, że takim publikacjom coraz bliżej S-F.

Jako zajawka: badał ktoś wpływ rozbłysków słonecznych na takie "ultracienkie żagle"? Ktoś zastanawiał się nad trwałością konstrukcji przy pokonaniu choćby pasa między Marsem a Jowiszem? Pytań postawiłbym więcej, ale po co?

 

 

 

ile śmiecia nazbiera żagiel w trakcie podróży?

 

No właśnie, choć ująłbym to inaczej: ile tego śmiecia pozwoli na funkcjonalność owego żagla po jakimś roku?

 

 

Trochę nie ma luzu konstrukcyjnego na nadruki w ramach założonej gęstości.

Sprecyzuję: gęstości powierzchniowej.

[tempik 83]

wiadomo w "realu" swoich pieniędzy w taki projekt bym nie wsadził bo to prawie jak inwestycja w totka tak jak Astro pisał jest problem z podstawami czyli mechaniką klasyczną (rozkładanie takiego żagla to pewnie KOSMOS, jeśli z małymi sztywnymi panelami są problemy). 

 

co do heliosfery to chyba żagiel musieli by odrzucić na granicy. a jeszcze lepiej zwinąć i rozwinąć po dotarciu do Alfa Centauri w celu wyhamowania.

 

jak już mają być żaglówki to może jest realne wysłanie butli z płynnym polimerem i rozpylenie go przez dysze żeby powstała cienka membrana(żagiel), brak grawitacji jest do tego idealny tylko musiały by być  specjalne podgrzewane komory gdzie polimery wiązały by się. 

[darekp 80]

chyba żagiel musieli by odrzucić na granicy. a jeszcze lepiej zwinąć i rozwinąć po dotarciu do Alfa Centauri w celu wyhamowania.

 

Jeśli pojazd ma wyhamować po dotarciu do celu i usadowić się na orbicie planety, to raczej nie wchodzi w grę odrzucanie tego żagla, bo on będzie potrzebny jako rodzaj "spadochronu" do hamowania właśnie. To oznacza też dużo innych kłopotów, np. potrzebny byłby jakiś napęd do obracania całości o 180 stopni (żeby żagiel znalazł się za sondą). I coś co pozwoli wejść na orbitę planety, a więc jakieś silniczki (bądź elektryczne do manewrowania żaglem, bądź rakietowe/jonowe). I jakieś źródło energii do nich. Czyli dodatkowy sprzęt, dodatkowa masa.

 

Słowem, pierwotny pomysł był zdecydowanie lepszy. Wystrzeliwujemy w kosmos tylko to co jest absolutnie niezbędne (minimum kosztów). Stacjonarne lasery na Ziemi można wielokrotnie wykorzystywać do różnych misji kosmicznych, modernizować itp.

 

A te kilka sekund pewnie w zupełności wystarczy, żeby zrobić parę zdjęć z planety (choćby z daleka) i one wystarczą. Tam będzie planeta podoba do którejś z naszego Układu Słonecznego. Nie ma co sobie robić nadziei, że jest tam jakaś rozwinięta cywilizacja podobna do nas. Gdyby była, to pewnie byśmy ich już teraz jakoś "wyniuchali", albo oni nas.

Edytowane 13 lutego 2017 przez darekp

[radar 104]

 

 

A te kilka sekund pewnie w zupełności wystarczy, żeby zrobić parę zdjęć z planety (choćby z daleka) i one wystarczą.

Zakładając, że w ogóle trafią w ten układ słoneczny, a co dopiero w okolice planety

 

Zresztą, ja tam bym wysyłał te sondy "na wschód", tam musi być jakaś cywilizacja