Людство мріє сфотографувати планети інших зірок, але щоб зробити такі фотографії з нашої системи, треба було б побудувати телескоп у 300 км розміром.
Дізнайся більше про оригінальне рішення для подолання зоряного безмежжя — про сонячні вітрила для космічних зондів, про міцні лазерні установки, які здатні створювати ці вітрила, про новий грант NASA.
У минулому з’являлось достатньо багато проєктів космічних кораблів і безпілотних апаратів-зондів. Одним не вистачало швидкості й сили, щоб подолати міжзоряну безодню. Інші були занадто амбітними, і навряд чи спрацювали б.
Але просто у наш час існує проєкт, що може створити пристрій достатньо швидкий, щоб долетіти, і начебто достатньо адекватний, щоб очікувати на нього менш ніж чотириста років.
Ім’я йому — Breakthrough Starshot.
Ініціатива прориву
У 2016 році, у річницю польоту людини у космос, на нью-йоркській конференції, яку модерував Стівен Хокінг, був представлений «Breakthrough Starshot». Він був частиною «Breakthrough Initiatives» — більшого проєкту, що ставив собі ціллю досягти прориву у пошуку позаземного життя. Окрім «Starshot» він містив в собі «Listen» і «Message» — проєкти про слухання космосу і створенню послання зіркам від людства.
Однак повернемося до «Starshot». Досі при створенні зорельотів розраховували, щоб вони несли у собі людей, або хоча б велику корисну вагу з приладів. Навіть «Дедал», який розрахований бути безпілотним, був достатньо важким.
Але доставляти вантажі у космос — насправді дуже дорого: чим більше корабель, тим він важче, і тим більше палива потребує.
«Breakthrough Starshot» обрав зовсім інший підхід. Щоб прорватися крізь безодню, зонд використовує сили ззовні.
Зонди мали бути надзвичайно облегшеними — важити лише кілька грамів. Кожен з них мав бути обладнаний сонячним вітрилом — спеціальним пристроєм, що вловлював світло, наче вітрило, що вловлює вітер. Тисяча зондів мала бути виведена на орбіту, після чого в дію мала бути приведена наземна установка.
У нічне небо дивиться надзвичайно міцний лазер. Він прицілюється і починає випускати потік світла у вітрила зонда. Після кількох хвилин розгін має закінчитися і зонд продовжить свій рух по інерції. У космосі мало що може його сповільнити.
Постріл у безмежжя
Сонячна система величезна. Важко навіть уявити, наскільки. У книжках її зазвичай зображають як набір шарів, розділених лініями космосу. Але насправді планети — пилинки в океані безмежної пустоти. Є сайт, де відстані між зоряними тілами представлені у натуральну величину. Поки погортаєш хоча б до Меркурія — вже втомишся, а Плутон розміром в один пік сель видається взагалі недосяжним.
Але ще важче уявити, наскільки безмежні міжзоряні відстані.
Щоб дістатися до ще хоч якогось значного небесного тіла, треба подолати відстань у 6 777 разів більше, ніж наша сонячна система.
Наш міжзоряний зонд — Вояджер-2, що давно вилетів за межі Сонячної Системи, дрейфує зі швидкістю у 55346 кілометрів на годину. Міжзоряні зонди «Breakthrough Initiatives» теж мали б де-факто дрейфувати — але у двадцять тисяч разів швидше, зі швидкістю у 20% від швидкості світла. Таким чином вони досягли б Проксими Центавра, найближчої до нас зорі — за двадцять років.
Зондами можливо прицілитися на відстань до 1 астрономічної одиниці (150 мільйонів кілометрів). Проксима Центавра має планету, схожу на Землю за розміром і масою, і зонди могли б її сфотографувати. Таких фотографій не отримати з нашої системи — для достатнього розширення треба було б побудувати телескоп у 300 км.
Але чи не звучить це занадто гарно? Як побудувати такий міцний лазер? Чи не розсіється він в атмосфері? Чи не розплавиться зонд?..
Осічка?
На проєкт навалилася лавина наукової критики.
По-перше, апарати мали бути неймовірно легкими. Як умістити всю апаратуру — камери, передавачі у крихітний апарат, та ще й зробити його достатньо міцним, щоби він не розбився о міжзоряні пилинки?
З чого зробити парус, щоб він не порвався при контакті з міжзоряним пилом? Що буде, якщо зонд відхилиться від курсу?
Але це не головна проблема. Лазерні установки у наш час далекі від тих, що можна побачити у фантастиці. Лазери створюють малу тягу: гіга ватний лазер видасть лише 7 ньютонів. А установка, що відповідала б вимогам проєкту «Breakthrough», потребувала б стільки енергії, скільки дають 60 Дніпровських ГЕС. Автори пропонували створити сітку з лазерів, але поки що в нас все ще немає достатньо міцних випромінювачів.
І останнє – як ми почуємо зонди?
Вони мають передати нам фотографії. Але сигнал, що передають передавачі вагою у грам, досить слабкий — особливо на фоні величезного радіошуму, що створює зірка. Це гірше, ніж намагатися почути комара на сцені стадіонного рок-концерту. Для цього потрібна була б приймальна система розміром у квадратні кілометри (автори пропонували перебудувати лазерну сітку). Але така приймальна система могла б побачити планети інших зірок і без зондів.
Автори сказали, що можна додати до зондів спектрографи…
Після 2017 проєкт заглух. Про нього не чути. На сайті досі висить величезний лист невирішених проблем: мініатюрні камери, процесори, захист… Поки що «Breakthrough Starshot» залишається неможливим.
Але він дав ґрунт для подальших роздумів. Цього року NASA видало грант на розробку нового двигуна, побудованого на схожих принципах. Однак замість світла у приймач на кораблі мають біти розігнані лазером згустки плазми.
Наука стоїть на невдалих спробах і спростованих гіпотезах. Вони показують, де були гарні, а де погані рішення, і що треба покращити. Тож хто знає, яка техніка очікує на нас у майбутньому?..
Іван Синенко
