Uzay Çağı'nın başlangıcından beri, insanlar uzaya girmek için kimyasal roketlere güveniyorlar. Bu yöntem kesinlikle etkili olmakla birlikte, aynı zamanda çok pahalıdır ve önemli miktarda kaynak gerektirir. Uzaya çıkmanın daha verimli yollarına baktığımızda, diğer gezegenlerdeki (koşulların farklı olacağı) benzer şekilde gelişmiş türlerin benzer yöntemlere güvenip güvenmeyeceğini merak etmeliyiz.
Harvard Profesörü Abraham Loeb ve Sonneberg Gözlemevi'ne bağlı bağımsız bir araştırmacı olan Michael Hippke, bu soruyu yakın zamanda yayımlanan iki makalede ele aldı. Profesör Loeb, dünya dışı kişilerin Proxima b'den roket fırlatmak zorunda kaldıkları zorluklara bakarken, Hippke bir Süper Dünya'da yaşayan uzaylıların uzaya girip giremeyeceklerini düşünüyor.
“Proxima b'den Yıldızlararası Kaçış Kimyasal Roketlerle Zorlukla Mümkün” ve “Süper Dünyalardan Uzay Uçuşu zordur” döşenmiş yazılar kısa süre önce internette göründü ve sırasıyla Prof. Loeb ve Hippke tarafından yazıldı. Loeb, Proxima b'den kaçan kimyasal roketlerin zorluklarına değinirken, Hippke aynı roketlerin kaçış hızına ulaşıp ulaşamayacağını değerlendirir.
Çalışması uğruna Loeb, uzay lansmanları için çok uygun bir gezegende yaşamak için yeterince şanslı olduğumuzu düşündü. Esasen, eğer bir roket Dünya'nın yüzeyinden kaçmak ve uzaya ulaşmaksa, 11.186 km / s (40.270 km / s; 25.020 mph) kaçış hızına ulaşması gerekir. Benzer şekilde, Dünya'nın Güneş çevresindeki yerinden uzaklaşması için gereken kaçış hızı yaklaşık 42 km / s'dir (151,200 km / s; 93,951 mph).
Profesör Loeb'in Space Magazine'e e-posta yoluyla söylediği gibi:
“Kimyasal tahrik, terminal hızıyla katlanarak büyüyen bir yakıt kütlesi gerektirir. Şanslı bir tesadüfle, Dünya'nın Güneş etrafındaki yörüngesinden kaçış hızı, kimyasal roketler ile ulaşılabilir hızın sınırındadır. Ancak sönük yıldızların etrafındaki yaşanabilir bölge daha yakın, bu da kimyasal roketlerin daha derin kütleçekim çukurundan kaçmasını çok daha zor hale getiriyor. ”
Loeb'in makalesinde belirttiği gibi, kaçış hızı yıldız kütlesinin yıldızdan uzaklığı üzerinde kare kökü olarak ölçeklenir, bu da yaşanabilir bölgeden kaçış hızının yıldız kütlesi ile bir çeyrek gücüne ters orantılı olduğunu gösterir. Güneş gibi bir G tipi (sarı cüce) yıldızın yaşanabilir bölgesi etrafında dönen Dünya gibi gezegenler için bu oldukça işe yarıyor.
Ne yazık ki, bu, daha düşük kütleli M tipi (kırmızı cüce) yıldızların etrafında dönen karasal gezegenler için iyi çalışmaz. Bu yıldızlar, yalnızca Samanyolu Gökadası'ndaki yıldızların% 75'ini oluşturan Evrendeki en yaygın türdür. Buna ek olarak, son güneşdışı gezegen araştırmaları, kırmızı cüce yıldız sistemlerinin etrafında dönen çok sayıda kayalık gezegen keşfetti ve bazı bilim adamları, potansiyel olarak yaşanabilir kayalık gezegenleri bulmak için en olası yer olduklarını düşünüyorlardı.
Bir örnek olarak kendimize en yakın yıldızı kullanan (Proxima Centauri), Loeb kimyasal itici kullanan bir roketin, yaşanabilir bölgesi içinde bulunan bir gezegenden kaçış hızına ulaşmak için nasıl daha zor zamanlar geçireceğini açıklıyor.
“Güneşe en yakın yıldız olan Proxima Centauri, Güneş kütlesinin sadece% 12'sine sahip zayıf bir yıldız için bir örnek” dedi. “Birkaç yıl önce, bu yıldızın, Dünya'nın Güneş'ten ayrılmasından 20 kat daha yakın olan, yaşanabilir bölgesinde, Dünya çapında bir gezegen olan Proxima b olduğu keşfedildi. Bu konumda, kaçış hızı Güneş'in etrafında Dünya yörüngesinden% 50 daha büyüktür. Proxima b'deki bir medeniyet, kimyasal roketlerle konumlarından yıldızlararası uzaya kaçmayı zor bulacaktır. ”
Hippke’nin makalesi ise, Dünya’nın Evrenimizdeki en yaşanabilir gezegen türü olmadığını düşünerek başlar. Örneğin, Dünya'dan daha masif olan gezegenler daha yüksek yüzey çekimine sahip olacaklardı, bu da zararlı kozmik ışınlara ve güneş radyasyonuna karşı daha fazla koruma sağlayacak daha kalın bir atmosfere tutunabilecekleri anlamına geliyor.
Ek olarak, daha yüksek yerçekimine sahip bir gezegen, kıtalar ve sığ okyanuslar yerine takımadalarla sonuçlanan daha düz bir topografyaya sahip olacaktı - biyoçeşitliliğin söz konusu olduğu ideal bir durum. Bununla birlikte, roket fırlatmalarına gelince, artan yüzey ağırlığı da daha yüksek bir kaçış hızı anlamına gelir. Hippke'nin çalışmasında belirttiği gibi:
“Roketler Tsiolkovsky (1903) denkleminden muzdarip: eğer bir roket kendi yakıtını taşıyorsa, toplam roket kütlesinin nihai hıza oranı, yüksek hızları (veya ağır yükleri) giderek daha pahalı hale getiren üstel bir işlevdir.”
Karşılaştırma için Hippke, 950 ışıkyılı uzaklıkta yer alan ve Dünya yarıçapının 1.6 katı ve kütlenin 9.7 katı olan bir Süper Dünya olan Kepler-20 b'yi kullanıyor. Dünya'dan kaçış hızı yaklaşık 11 km / s iken, Kepler-20 b'ye benzer bir Süper Dünya'yı terk etmeye çalışan bir roketin ~ 27.1 km / s'lik bir kaçış hızına ulaşması gerekecektir. Sonuç olarak, Kepler-20 b üzerindeki tek aşamalı bir roket, yörüngeye girmek için Dünya'da bir roketten 104 kat daha fazla yakıt yakmak zorunda kalacaktı.
Hippke bunu perspektife sokmak için Dünya'dan belirli yükleri başlattığını düşünüyor. “Kepler-20 b'deki James Webb Uzay Teleskobu için gerekli olan 6.2 tonluk daha faydalı bir yükü kaldırmak için yakıt kütlesi, en büyük okyanus zırhlılarının kütlesi hakkında 55.000 tona yükselecek” diye yazıyor. “Klasik bir Apollo moon görevi için (45 t), roketin oldukça büyük olması gerekiyordu, ~ 400.000 ton.”
Hippke’nin analizi, kimyasal roketlerin hala 10 Dünya kütlesine kadar Süper Dünyalarda kaçış hızlarına izin vereceği sonucuna varırken, ihtiyaç duyulan itici gaz miktarı bu yöntemi uygulanamaz hale getiriyor. Hippke'nin işaret ettiği gibi, bunun yabancı bir uygarlığın gelişimi üzerinde ciddi bir etkisi olabilir.
“İnsanlar olarak uzay uçuşu yapmak için hala makul derecede hafif olan bir gezegene ne kadar yakın olduğumuzu görünce şaşırdım” dedi. “Varsa diğer medeniyetler o kadar şanslı olmayabilir. Daha büyük gezegenlerde, uzay uçuşu katlanarak daha pahalı olurdu. Bu tür medeniyetlerde uydu TV, ay görevi veya Hubble Uzay Teleskobu bulunmazdı. Bu onların gelişim yollarını şimdi daha ayrıntılı analiz edebileceğimiz belirli şekillerde değiştirmelidir. ”
Bu makalelerin her ikisi de, dünya dışı istihbarat (SETI) arayışında bazı net sonuçlar vermektedir. Yeni başlayanlar için, kırmızı cüce yıldızların veya Süper Dünyaların yörüngesindeki gezegenlerdeki uygarlıkların uzay bulma olma olasılığı daha düşüktür, bu da onları tespit etmeyi daha zor hale getirir. Aynı zamanda, insanlığın itme türlerine gelince, azınlıkta olabileceğimizi de gösterir.
Loeb, “Yukarıdaki sonuçlar, kimyasal itişin sınırlı bir faydası olduğunu ima ettiğinden, özellikle cüce yıldızların yakınında, ışın kılıcı veya nükleer motorlarla ilişkili sinyalleri aramak mantıklı olacaktır. “Ancak kendi medeniyetimizin geleceği için de ilginç çıkarımlar var.”
“Makalenin bir sonucu uzay kolonizasyonu ve SETI için” diye ekledi Hippke. “Süper Dünyalardan gelen vatandaşların yıldızları keşfetme olasılığı daha düşük. Bunun yerine, kendi gezegenlerinde (bir dereceye kadar) “tutuklanacaklar” ve ör. problar veya uzay gemileri göndermek yerine yıldızlararası iletişim için lazerleri veya radyo teleskoplarını daha fazla kullanın. ”
Bununla birlikte, hem Loeb hem de Hippke, karasal dışı medeniyetlerin diğer itici güç yöntemlerini benimseyerek bu zorlukları çözebileceğini de belirtiyor. Sonunda, kimyasal itici güç, teknolojik olarak gelişmiş birkaç türün benimseyeceği bir şey olabilir, çünkü onlar için pratik değildir. Loeb'ın açıkladığı gibi:
“Gelişmiş bir dünya dışı uygarlık, nükleer motorlar veya deniz motorları gibi kimyasal tahrik ile aynı sınırlamalarla sınırlandırılmayan ve ışık hızının onda birine kadar hızlara ulaşabilen diğer tahrik yöntemlerini kullanabilir. Medeniyetimiz şu anda bu alternatif tahrik teknolojilerini geliştiriyor, ancak bu çabalar hala emekleme aşamasında. ”
Böyle bir örnek, şu anda Atılım Ödül Vakfı (Loeb Danışma Komitesi'nin başkanı olan) tarafından geliştirilen Breakthrough Starshot'tır. Bu girişim, bir nanocraft'ı ışık hızının% 20'sine kadar hızlandırmak için lazerle çalışan bir ışık pervanesi kullanmayı hedefliyor ve bu da Proxima Centauri'ye sadece 20 yıl içinde seyahat etmesini sağlayacak.
Hippke de benzer şekilde nükleer roketleri uygulanabilir bir olasılık olarak görüyor, çünkü artan yüzey ağırlığı aynı zamanda uzay asansörlerinin pratik olmadığı anlamına da geliyor. Loeb ayrıca, düşük kütleli yıldızların etrafındaki gezegenlerin getirdiği sınırlamaların, insanlar bilinen Evreni kolonileştirmeye çalıştıklarında yankılara neden olabileceğini belirtti:
“Güneş, dünyanın suyundan tüm suyu kaynatmaya yetecek kadar ısındığında, o zamana kadar yeni bir eve yerleşebiliriz. En çok arzu edilen destinasyonlardan bazıları, güneş kütlesinin% 9'unu oluşturan ve yedi Dünya boyutunda gezegene ev sahipliği yapan yakındaki cüce yıldız TRAPPIST-1 gibi düşük kütleli yıldızların etrafında birden fazla gezegen sistemi olacaktı. Ancak TRAPPIST-1'in yaşanabilir bölgesine vardığımızda kaçmak için acele olmazdı. Bu tür yıldızlar hidrojeni o kadar yavaş yakıyorlar ki, bizi on trilyon yıl boyunca, güneşin ömründen yaklaşık bin kat daha uzun süre sıcak tutabildiler. ”
Ancak bu arada, bize sadece hayatı değil, uzaya çıkma ve keşfetme yeteneğini veren sarı bir cüce yıldızın etrafında yaşanabilir bir gezegende yaşadığımız bilgisinde rahatlayabiliriz. Her zaman olduğu gibi, Evrenimizde dünya dışı yaşam belirtileri aramaya gelince, biz insanlar “düşük asılı meyve yaklaşımını” almak zorunda kalıyoruz.
Temel olarak, yaşamı destekleyen bildiğimiz tek gezegen Dünya'dır ve nasıl arayacağımızı bildiğimiz tek uzay keşif aracı kendimiz denediğimiz ve test ettiğimiz gezegenlerdir. Sonuç olarak, biyo-imzalar (yani sıvı su, oksijen ve azot atmosferine sahip gezegenler, vb.) Veya teknosignatlar (yani radyo yayınları, kimyasal roketler, vb.) Arama konusunda biraz sınırlıyız.
Hayatın hangi koşullar altında ortaya çıkabileceğine dair anlayışımız arttıkça ve kendi teknolojimiz ilerledikçe, daha çok dikkat etmemiz gerekecek. Ve umarım, karşılaşabileceği ek zorluklara rağmen, dünya dışı yaşam bizi arayacaktır!
Profesör Loeb’in makalesi yakın zamanda Scientific American'da da yayınlandı.
