Son on yılda, Güneş Sistemimizin ötesinde binlerce gezegen keşfedildi. Bunun, dış gezegenleri keşfetmek için uzay aracı gönderme olasılığını içeren uzay araştırmalarına olan ilgiyi yenileme etkisi oldu. Söz konusu zorluklar göz önüne alındığında, hafif yelken zamanının onurlu kavramı (örnek olarak gösterildiği gibi) şu anda araştırılmaktadır. Atılım Starshot ve benzer teklifler).
Bununla birlikte, daha son yıllarda, bilim adamları, elektrikli yelken olarak bilinen, tel örgüden oluşan bir yelkenin güneş rüzgar parçacıklarını saptırmak için elektrik yükleri ürettiği ve böylece momentum ürettiği potansiyel olarak daha etkili bir konsept önermişlerdir. Son zamanlarda yapılan bir çalışmada, iki Harvardlı bilim adamı, farklı görev türleri için hangisinin daha avantajlı olacağını belirlemek için bu yöntemleri karşılaştırdı ve karşılaştırdı.
Son zamanlarda çevrimiçi görünen ve yayınlanmak üzere incelenen çalışma Acta AstronauticaFlorida Teknoloji Enstitüsü'nde (FIT) yardımcı doçent olan Manasavi Lingam ve Abraham Loeb ile Harvard Üniversitesi'nde Bilim Profesörü ve Teori ve Hesaplama Enstitüsü (ITC) Direktörü Frank B. Baird Jr. sırasıyla.
Hafif yelken kavramı, büyük bir yansıtıcı malzeme tabakasıyla donatılmış bir uzay aracının zaman içinde hızlandırmak için bir yıldızın (yani güneş rüzgarı) radyasyon basıncını kullandığı zaman onurlu bir kavramdır. Bu teknolojinin en büyük avantajı, tipik olarak bir uzay aracının kütlesinin çoğunluğunu oluşturan kendi yakıt tedarikini taşımak için bir uzay aracının gerektirmemesidir.
Yıldızlararası seyahat söz konusu olduğunda bu özellikle önemlidir, çünkü ışık hızının bir kısmına bile ulaşmak için gereken reaksiyon kütlesi miktarı (c) muazzam olurdu. Ve antimadde itme gibi kavramların veya hala test edilmemiş (hatta varsayımsal olan) fiziğe dayanan kavramların aksine, güneş / ışık yelkenleri bu noktada tamamen kanıtlanmış teknoloji ve fiziği kullanır.
Diğer bir avantaj, güneş ışığından başka araçlar kullanılarak hafif bir yelkenin hızlandırılabilmesidir. Lingam'ın Space Magazine'e e-posta ile açıkladığı gibi:
“Işık yelkenleri ya lazer dizileri ya da güneş / yıldız radyasyonu ile“ itilebilir ”. Her iki durumda da, hafif yelkenlerin ana avantajı, kimyasal roketlerden farklı olarak yakıtı gemide taşımasına gerek olmamasıdır. Kimyasal roketlerdeki kütlenin çoğunluğu yakıttan kaynaklandığı için bu, uzay aracının kütlesini büyük ölçüde azaltır. Aynı avantaj elektrikli yelkenler için de geçerlidir. ”
Bununla birlikte, son yıllarda, 1988'de Robert Zubrin ve Dana Andrews tarafından önerilen manyetik yelken (diğer adıyla “magsails”) ve 2006'da Pekka Janhunen tarafından önerilen elektrikli yelken gibi bu kavramdaki varyasyonlar geliştirilmiştir. birincisi, süper iletken bir döngü bir elektrik alanı üretirken, ikincisi her ikisi de güneş rüzgârını iten küçük tellerden oluşan bir yelkenle manyetik bir alan oluşturacaktır.
Bu kavramlar, geleneksel güneş veya hafif yelkenlerden bazı önemli farklılıklara sahiptir. Lingam'ın açıkladığı gibi:
“Elektrikli yelkenler, yüklü güneş / yıldız rüzgar parçacıklarından (örneğimizdeki protonlar) momentumların elektrik alanlarından saptırılmasıyla aktarılırken, hafif yelkenler yıldız tarafından yayılan fotonlardan momentum transferine dayanır. Bu nedenle, yıldızın rüzgarı elektrikli yelkenleri yönlendirirken, yıldız tarafından yayılan elektromanyetik radyasyon hafif yelkenleri yönlendirir. ”
İlginç bir şekilde, manyetik yelkenler, bazı araştırmacılar tarafından, hedefine yaklaştıkça bir ışık yelkenini yavaşlatmanın olası bir yolu olarak düşünülmüştür. Böyle bir kişi Goethe Üniversitesi Frankfurt Teorik Fizik Enstitüsü'nden Prof. Claudius Gros ve Dragonfly Projesi Baş Müfettişleri Andreas Hein ve Kelvin F. Long'dur ( Atılım Starshot).
Her üç kavram da yıldızların yaydığı radyasyonu momentuma dönüştürebilir, ancak dezavantajlarından da pay alırlar. Yeni başlayanlar için, elektrikli yelkenler ev sahibi yıldızlarının özelliklerine çok bağlıdır. Işık yelkenleri, M tipi (kırmızı cüce) yıldızlara gelince büyük ölçüde etkisiz hale gelir, çünkü radyasyon basıncı bir yıldız sisteminden kaçmak için yeterli hız üretecek kadar yüksek değildir.
Bu, düşük kütleli, aşırı soğutmalı M tipi cücelerin Evrendeki yıldızların büyük çoğunluğunu nasıl açıkladığını görmek için oldukça sınırlayıcı bir konudur - Samanyolu'ndaki yıldızların% 75'ini oluşturmaktadır. Kırmızı cüceler, diğer yıldız sınıflarına kıyasla inanılmaz derecede uzun ömürlüdür ve 10 trilyon yıla kadar ana sıralarında kalabilirler. Bu nedenle, kırmızı cüce sistemlerini kullanabilen bir sevk sistemi, daha uzun zaman aralıklarında tercih edilebilir.
Bu düşünceler nedeniyle, Lingam ve Loeb, farklı yıldız sınıflarına (F tipi (beyaz), G tipi (sarı), K-) göre hangi yıldızlararası seyahat yönteminin tercih edileceğini (hafif yelkenler veya elektronik yelkenler) belirlemeye çalıştı. tipi (turuncu) ve M tipi yıldızlar. Her sınıfın radyasyon özelliklerini dikkate aldıktan sonra, uzay aracının olası kütlesinde - tarafından belirlenen parametrelere dayanarak Atılım Starshot.
Buldukları şey, bir elektrikli yelkenle eşleştirilmiş bir uzay aracının, sadece gram ölçekli uzay aracı için değil, çoğu yıldız türüne yakın bir yerde daha iyi bir itme aracını temsil ettiği idi ( Starshot). Bununla birlikte, Lingam ve Loeb'in hesaplamaları, bir elektrikli yelken uzay aracının yıldızlararası seyahatin pratik olmasını sağlayacak hızlara ulaşmasının çok daha uzun süreceğini buldu.
“Bunun yerine, eğer lazer dizileri (Breakthrough Starshot gibi) tarafından desteklenen ışık yelkenleri göz önüne alınırsa, ışık yelkenleri aracılığıyla göreceli hızlara (örneğin, ışık hızının% 10'u) doğrudan ulaşmak mümkündür; bunun aksine, yıldız rüzgarları ile çalışan elektrikli yelkenler, ışık hızının sadece% 0.1'ine ulaşıyor ”dedi.
Elektrikli bir yelken 0.1 c nihayetinde yıldızlarla tekrar tekrar yakınlaşmaktan, bunun bir milyon yıl boyunca 10.000 karşılaşma alacağını tahmin ettiler. Lingam'ın söylediği gibi:
“[E] lektrik yelkenler yıldızlararası seyahat etmenin geçerli bir yolunu temsil ediyor. Bununla birlikte, bu yöntemi kullanmak isteyen herhangi bir teknolojik türün uzun ömürlü olması gerekecektir, çünkü bu göreceli hızlara ulaşma sürecinin tamamı yaklaşık 1 milyon yıl gerektirecektir. Böyle uzun ömürlü türler mevcutsa, elektrikli yelkenler Samanyolu'nu uzun zaman dilimleri (milyonlarca yıl) üzerinde keşfetmenin oldukça uygun ve enerji tasarruflu bir yolunu temsil eder.
1 milyon yıl, kozmik açıdan bir göz açıp kapayıncaya kadar biraz daha fazla olsa da, medeniyetlerin ömrü açısından inanılmaz derecede uzun - en azından bizim standartları. Bir tür olarak, insanlık yaklaşık 200.000 yıldır var olmuştur ve tarihini sadece 6000 yıldır kaydetmektedir. Daha da önemlisi, sadece son 60 yıldır uzay gezen bir medeniyet olduk.
Lazerler tarafından hızlandırılabilen bir yelken olan Ergo, yaşamımızdaki gezegenleri keşfetmek için en pratik araç olmaya devam ediyor. Bu çalışma için başka bir çıkarım, karasal zeka (SETI) araştırmasını nasıl bilgilendirebileceğidir. Evrende teknolojik aktivite belirtileri ararken (diğer bir deyişle teknik işaretler), bilim adamları tanıyacakları işaretleri aramaya zorlanırlar.
Elektrikli bir yelkenin faydaları göz önüne alındığında, dünya dışı bir uygarlığın bu teknolojiyi benzerlerinden daha fazla tercih edebilmesi mümkündür. Profesör Loeb'in Space Magazine'e e-posta ile açıkladığı gibi:
“Hesaplamalarımız, gelişmiş uygarlıkların rüzgar veya radyasyon şeklinde yıldızların doğal çıktısına dayanan tahrik için hafif yelkenlerde elektrikli yelkenlerin kullanılmasını destekleyebileceğini gösteriyor. Bununla birlikte, bir teknolojik medeniyet, ev sahibi yıldızlarının ürettiği güç tarafından itilemeyen hızlara ulaşmak veya büyük kargolar başlatmak istiyorsa, güçlü bir şekilde, suni olarak üretilen ışık demetinin ittiği hafif yelkenleri tercih etmesi muhtemeldir. lazer. Bu durum, doğa gibi özgürce sağlanan rüzgarı kullanan yelkenli tekneler ile motor gibi yapay yollarla ilerleyen daha büyük veya daha hızlı tekneler arasındaki farka benziyor. ”
Ne yazık ki, Loeb'in eklediği gibi, elektrikli yelkenler elektrikli tel ağlardan oluştukları ve belirgin bir teknik imza yaymadıkları için büyük mesafelerde kolayca tespit edilemezler. “Bu nedenle,” şu sonuca varıyor: “SETI öncelikle, ışık ışınlarının denize açılma alanlarının yakınındaki yelken sınırlarının ötesine sızması nedeniyle veya güneş ışığının Güneş, tıpkı benzer büyüklükteki asteroitler veya kuyruklu yıldızlar gibi. ”
Bununla birlikte, Lingam ve Loeb, elektrikli yelkenlerin tam da aynı nedenden ötürü dünya dışı bir medeniyet için çekici bir seçenek olabileceğini vurgulamaktadır. Enerji tasarruflu olmasının yanı sıra, elektrikli yelkenler yayılmaya maruz kalmaz ve bu nedenle fark edilmeden bir yıldız sisteminden diğerine seyahat edebilir. Fermi Paradoksuna olası bir çözüm? Belki!
Her durumda, bu çalışma, komşu yıldız sistemlerini keşfetmeye yönelik mevcut planlarımızın, uzun ömürlü hızı vurgulayan kavramlara odaklanması gerektiğini göstermektedir. Bu, elektrikli veya manyetik yelkenlerin (Evreni eonlar için keşfetmeye devam edebilecek) konuşlandırmanın kötü bir fikir olduğu anlamına gelir, ancak yaşamlarımızda başka bir yıldız sistemine ulaşabilen bir görev şimdilik tercih edilen seçenek gibi görünüyor.
