Başka bir yıldız sistemine seyahat etme ve hatta oradaki nüfuslu dünyaları bulma hayali, birçok kuşak için insanlığı meşgul eden bir hayal. Ancak uzay araştırmaları çağına kadar bilim adamları yıldızlararası bir yolculuk yapmak için çeşitli yöntemleri araştıramadılar. Yıllar boyunca birçok teorik tasarım önerilmiş olmakla birlikte, son zamanlarda lazerle çalışan yıldızlararası problara çok dikkat edilmiştir.
Project Dragonfly olarak bilinen ilk kavramsal tasarım çalışması, 2013 yılında Yıldızlararası Çalışmalar Girişimi (i4iS) tarafından düzenlendi. Konsept, hafif bir yelken ve uzay aracını ışık hızının% 5'ine hızlandırmak için lazerlerin kullanılmasını ve böylece Alfa'ya ulaşmasını istedi. Yaklaşık bir asırda Centauri. Yakın tarihli bir makalede, tasarım yarışmasında yer alan takımlardan biri, bir deniz feneri ve manyetik yelken önerilerinin fizibilitesini değerlendirdi.
“Dragonfly Projesi: Yıldızlara Yelken Açma” başlıklı bildiri yakın zamanda bilimsel dergide yayınlandı Astra Astronautica. Çalışma, Paul Sabatier (UPS) Toulouse Üniversitesi mezunu ve Open Cosmos Ltd'de mevcut sistem mühendisi Tobias Häfner tarafından yönetildi. Oxford Space Systems, İleri Araştırmalar Enstitüsü (SOKENDAI) üyeleri ve AKKA Teknolojileri.
Yıldızlararası görev konseptleri söz konusu olduğunda, en büyük engellerden biri her zaman ilgili seyahat süresi olmuştur. Önceki bir makalede gösterdiğimiz gibi, Alpha Centauri'ye ulaşmak için mevcut teknolojiyi kullanmak 1.000 ila 81.000 yıl sürecek. Daha kısa seyahat süreleri sunabilecek çeşitli teorik yöntemler mevcut olmakla birlikte, bunlar henüz kanıtlanmamış fizik içerir veya aşırı derecede pahalı olacaktır.
Bu nedenle, daha küçük ve daha az pahalı bir uzay aracı oluşturmak için minyatürleşmedeki son gelişmelerden yararlanan bir deniz fenerinin cazibesi. Başka bir avantaj, en azından teorik olarak, böyle bir uzay aracının ışık hızının bir kısmına hızlandırılabilmesi ve bu nedenle Güneş Sistemimiz ile en yakın yıldız arasındaki geniş mesafeyi birkaç on yıl veya tek bir yüzyılda kapsayabilmesidir. .
Daha önce belirtildiği gibi, yakın gelecekte yıldızlararası uzay yolculuğunu gerçeğe dönüştürmeye adanmış gönüllü bir kuruluş olan i4iS, 2013 yılında deniz fenerleri için ilk kavramsal tasarım çalışmasını başlattı. Bunu 2014 yılında bir uzay aracı tasarlama yarışması izledi. Mevcut veya kısa vadeli teknolojileri kullanarak Alpha Centauri'ye 100 yıl içinde ulaşabilecek.
Dört finalist tasarımlarını Temmuz 2015'te British Interplanetary Society'de düzenlenen bir atölyede sundular. Münih Teknik Üniversitesi ekibi tarafından sunulan konsept, daha sonra tasarımları için para toplamak amacıyla bir Kickstarter kampanyası başlattı. Kaliforniya Üniversitesi San Diego'dan gelen ekip tarafından sunulan tasarım, daha sonra Atılım Girişimlerinin Atılım Yıldızları için tasarım haline geldi.
Baş yazar Hafner ve meslektaşları, İngiltere'deki Cranfield Üniversitesi'nden mühendisler ve bilim adamları, Rusya'daki Skolkovo Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (Skoltech) ve Fransa'daki UPS'den oluşan CranSEDS ekibinin bir parçasıydı. Bu son çalışmada, kendisi ve eski ekip üyelerinden bazıları fizibilite çalışmasının bir parçası olarak görev kavramlarını sundular.
Bu çalışma uğruna, bir deniz fenerinin misyon mimarisinin her yönünü ele aldılar. Bu, yelkenin boyutu, onu inşa etmek için kullanılan malzemeler, lazer açıklığının boyutu, lazerin konumlandırılması, uzay aracının ağırlığı ve uzay aracının hedefine yaklaştığında yavaşlamak için kullandığı yöntem arasındaydı.
Sonunda, geldikleri görev mimarisi, 2750 kg (~ 6000 lbs) bir uzay aracını ışık hızının% 5'ine hızlandırmak için 100 GW'lık lazer gücünün kullanılması çağrısını yaptı ve bu da yaklaşık bir asırlık bir seyahat süresine neden oldu. Alpha Centauri. Yelken, 29.4 km çapında (18.26 mi) bir grafen tek tabakasından oluşacak ve bu nedenle 29.4 km (18.26 mi) çapında bir açıklığa sahip bir lazer gerektirecektir.
Bu lazer Güneş'in yakınına (Dünya-Güneş L1 Lagrange Noktasına veya Cislunar yörüngesine) yerleştirilecek ve büyük güneş panelleri ile güçlendirilecektir. Yavaşlamak için uzay aracı hafif yelkeni fırlatacak ve metal tellerden oluşan manyetik bir yelken açacaktı. Bu yelken, yaklaşık 35 km (22 mi) çapında ve 1000 kg (2200 lbs) ağırlığında ilmekli bir yapı oluşturacaktır.
Bir kez konuşlandırıldığında, manyetik yelken, sisteme yavaşlamak ve sisteme girmek için yıldızlararası ortamdan plazmayı ve Alpha Centauri'den gelen güneş rüzgârını keserdi. Sonuçta bu mimarlık, kütle ve hız arasında bir denge kuracak, misyonun 100 yıldan biraz daha kısa bir sürede Alpha Centauri'ye ulaşmasını sağlayacak ve varışta bilim operasyonlarını yürütmesine izin verecek.
Çalışmalarında belirttikleri gibi, bu tür görev mimarisi birçok avantaj sunmuyor, en az değil, daha büyük bir uzay aracının bir alet ölçeğinde daha fazla taşıyabileceği ve gram ölçekli bir uzay aracından daha fazla bilimsel veri toplayabileceği gerçeği (Atılım Starshot'ınki gibi StarChip). Sonuç olarak:
“Hem [lazer hem de manyetik yelkenler] hiçbir itici gazın uzay aracında taşınmasına gerek olmaması avantajına sahiptir ... Misyon şu anda mevcut veya geliştirilmekte olan teknolojilere dayanmaktadır, ancak gerekli alan altyapısını oluşturmak için kapsamlı iyileştirmelere ihtiyaç duymaktadır… Çok uzaylı bir görev temel çizgisi olan lazer sistemi makul bir süre boyunca kullanılır. İlk uzay aracından öğrenilen dersler ve toplanan veriler, aşağıdakileri geliştirmek için kullanılabilir. ”
Ayrıca, uzayda kilometre boyutlu yapılara olan ihtiyacı da içeren böyle bir misyonun getireceği zorlukları da kabul ediyorlar. Bu tür yapıların yörüngeye inşa edilmesi gerekecektir, bu da önce yörünge üretim tesislerinin geliştirilmesini gerektirecektir. Ve elbette, lazer ve diğer önemli sistemler daha fazla iyileştirme ve geliştirmeye ihtiyaç duyacaktır. Bununla birlikte, çalışmalarına göre, konsept uygulanabilir ve teknik olarak sağlamdır.
Ancak bazılarının şüpheleri var. Örneğin, Frankfurt Goethe Üniversitesi Teorik Fizik Enstitüsü'nden teorik fizikçi Dr. Claudius Gros var. Gros, yıldızlararası bir uzay aracı inşa etmek için lazer yelken teknolojisini kullanan uzun zamandır bir savunucudur ve böyle bir uzay aracını yavaşlatmak için manyetik yelkenlerin kullanımı üzerine teorik çalışmalar yapmıştır.
Aynı zamanda, gen fabrikaları veya kriyojenik kapsüller ile donatılmış lazer yelken güdümlü uzay aracı olan ve diğer yıldız sistemlerine, geçici olarak yaşanabilir dış gezegenlere, yani yaşamı destekleyebilen gezegenlere dağıtacakları, ancak kendi başına ortaya çıkması muhtemel değildir. Space Magazine'e e-posta ile ifade ettiği gibi:
“Manyetik alandaki yavaşlama ile ilgili olarak, varsayılan parametreler içinde bu mümkün değildir. Geminin ışık hızının% 5'inde seyretmesi ve mevcut gazetede varsayıldığı gibi 20 yıl içinde durması gerektiğinde bu işi yapmak için birkaç yüz ton ağırlığında manyetik bir yelken gerekir. Böyle ağır bir aracı hızlandırmak için çok daha güçlü fırlatma sistemleri gerekli olacak. ”
Yıldızlararası görevler için lazer veya güneş yelkenleri kullanma kavramının derin kökleri vardır. Bununla birlikte, sadece son yıllarda böyle bir uzay aracını yaratma çabaları gerçekten bir araya geldi. Şu anda, farklı görev mimarileri sunan, hepsi de zorluklardan ve avantajlardan paylarına sahip olan birçok kavram var.
Haefner ve meslektaşının önerisini içeren, şu anda geliştirilmekte olan çok sayıda teklifle, ii4S’nin Dragonfly konsepti ve Atılım Starshot - önümüzdeki yıllarda mevcut fener konseptlerinden hangisinin (varsa) Alpha Centauri'ye yolculuk yapmaya çalışacağını görmek çok ilginç olacak.
Yaşamlarımız boyunca oraya ulaşacak mı yoksa bilimsel verilerle daha fazlasını geri gönderebilecek biri mi olacak? Yoksa bu ikisinin bir kombinasyonu olabilir mi, bir tür kısa vadeli / uzun vadeli bir anlaşma? Söylemesi zor. Mesele şu ki, yıldızlararası bir görev kurma rüyası çok daha uzun bir süre rüya olarak kalmayabilir.
