Breakthrough Starshot: Nusitaikant į žvaigždes. UFO Page. Lithuanian

Kosminės eros pradžios entuziazmas jau ėmė blėsti – tapo aišku, kad žvaigždės nuo mūsų vis taip pat toli. Ir tada rusų milijardierius J. Milneris^*) ir anglų astrofizikas S. Hokingas pasiūlė tarpžvaigždinio minizondo idėją, kuri yra dar tik viena iš nedaugelio tapusių patraukliomis 21-me amžiuje.

Robertas Forwardas^**) dar 1985 m. pasiūlė mikrobangomis varomą superlengvą zondą „Starwisp“ (žvaigždžių vapsvą) – 100 m skersmens ir sveriantį tik 1 kg. Tokį zondą pagaminti būtų iššūkis, nes reiktų tobulesnių nanotechnologijų. Jis išvystytų 20% šviesos greičio ir jį stumtų Žemės orbitoje skriejančio didelio palydovo spinduliuojamos mikrobangos, kurios koncentruojamos didelio dydžio Fresnelio lęšiu, kurio skersmuo per 500 m. Didžiausią greitį jis pasiekia per mėnesį – o tada mikrobangų šaltinis išjungiamas. Kentauro Alfą pasiektų po 21 m.
Svarstyta ir apie gerokai didesnę burę – 1000 km skersmens. 10 mln. GW galios zondas svertų 1000 t, jame būtų vietos įgulai, o kelionė iki artimiausios žvaigždės sutrumpėtų iki 10 m. Tik bėda – tokiam zondui varyti reiktų tūkstantį kartų daugiau energijos negu įmanoma išgauti per parą visame Žemės rutulyje.

2016 m. balandžio 12 d. jie pristatė „Breakthrough Starshot“ iniciatyvą. Anksčiau valstybės ir visuomeninės organizacijos jau bandė sukurti aparatą, tarpžvaigždinius atstumus įveikiantį per žmogaus gyvenimą. Vienu ankstyviausių buvo „Oriono“ projektas, kurio laivą turėjo stumti branduoliniai sprogimai. Tas laivas svertų 100 tūkst. tonų, įsibėgėtų iki 3% šviesos greičio ir iki Kentauro Alfos nusigautų per 133 metus.

20 a. 9-me dešimtm. pasiūlė nepilotuojamo aparato „Longshot“ idėją, kuris naudotų du reaktorius: branduolinį (vidaus energijai) ir termobranduolinį. Kuro kapsules sprogdintų lazerio spindulys. Jo svoris tesiektų „tik“ 400 tonų, o artimiausią žvaigždę pasiektų maždaug po 100 m.

8-me dešimtm. britų visuomenė plėtojo „Daedalus“ idėją, varomą (kaip tikėtasi jau greit įvaldyta) termobranduoline energija. žvaigždėlaivis būtų nepilotuojamas, 54 tūkst. t (su kuru) svorio. Jis būtų dvipakopis: pirmoji pakopa suteikia jam 7% šviesos greičio, o antroji – 12%. Jis iki Barnardo žvaigždės (6 švm.) skristų 46 m. Stabdymas nebuvo numatytas, tad praskrisdamas jis išsiųstų zondų spiečių. Tik štai termobranduolinė energija iki šiol liko neįvaldyta.

NASA vysto projektą HERTS, kuris naudotų „elektrines bures“ – atsistumiant nuo „saulės vėjo“ ir taip įgaunant papildomus kelis šimtus kilometrų per sekundę. Tačiau tai tinka tik tarpplanetiniams ir lengviems zondams. Tačiau 2015 m. grupė iš Egipto, Vokietijos, JAV ir Rusijos mokslininkų pasiūlė „Dragonfly“ (Laumžirgio) koncepciją – leisti nedidelius kelių kilogramų svorio mikrozondus. Sėkmei padidinti nekelti zondo patikimumo, o siųsti jų visą spiečių, tikintis, kad bent vienas pasieks tikslą. Stumiami jie būtų lazerio spinduliu iš Žemės.

„Dragonfly“ idėjos vystymą perėmė „Breakthrough Starshot“ – siūloma siųsti „Starchip“ žvaigždėčipius, kurie būtų pašto ženklo dydžio ir tesvertų 1-2 g. Juos irgi stumtų lazeriu. Tam reiktų 10x10 plotą apstatyti kilovatiniais lazeriais, kad žvaigždėčipiams būtų galima suteikti planuojamą 20% šviesos greitį (kad Kentauro Alfa būtų pasiekta per 20 m.). Projektą įgyvendinti irgi tikimasi per 20 m., o jo finansavimui skiriama 100 mln. dolerių. Skaitykite apie žvaigždėčipio prototipo bandymus.

Atstumai tarp žvaigždžių ne vienintelė problema susiruošus į žvaigždes. Bus skrendama per tarpžvaigždinius dujų ir dulkių debesis, apie kurių koncentraciją dabar dar nieko nežinoma. Elektronikai teks atlaikyti aukštos energijos daleles, nuo kurių neapsaugos jokie ekranai. Mažiems aparatams praktiškai neišspendžiama duomenų perdavimo problema. Net ir mažiausiai energijos reikalaujančiam „Breakthrough Starshot“ projektui būtina 100 km² aikštelė lazeriams, kurių maitinimui prireiktų tiek energijos, kiek suvartoja JAV. Taip pat yra ir daugiau neaiškių klausimų, pvz., ar žemiškos medžiagos atlaikys artimą šviesai greitį? Ar nebus tada visos projektui skirtos lėšos tik „pinigais ant vėjo“?

Be to, lazeriu varomas burinis nanolaivas, išsiųstas į Kentauro Alfą, nuo kurso gali nukrypti net 20%, kaip mano korėjiečių ir Harvardo un-to mokslininkai. To priežastimi gali būti jo susidūrimai su įkrautomis dalelėmis tarpžvaigždinėje erdvėje. Dėl jų jo paviršius gali įsielektrinti ir įvykti antrinė elektronų emisija, verčianti zondą suktis. Be to zondas gali pradėti suktis ir patekęs į magnetinį lauką – su 30-60 min. sukimosi periodu.

Stabdymas irgi burėmis?

Tačiau nekantri mokslinė mintis nesnaudžia – ir štai du jauni Getingeno un-to astrofizikai R. Heleris^***) ir M. Hipkė „Astrophysical Journal Letters“ 2017 m. vasario mėn. straipsnyje paskaičiavo manevrą, panaudojant Kentauro Alfos ir Proksimos trauką tuo atveju, jei 100 g laivų burės apie 330x330 m, o jų greitis yra 5% šviesos greičio. Laivai imtų suktis orbitaapie šias žvaigždes, o kadangi toji žvaigždžių sistema dvinarė, tai bures galima išdėstyti taip, kad jie pereitų į orbitą vien apie Kentauro Proksimą, o toliau, pakoregavus bures, juos priartinti ir priversti suktis apie planetą.

Minėtomis sąlygomis visas skrydis iš Žemės truktų 140 m. ir kiek skirtųsi nuo „Starshot“: pradžioje laiviukai būtų paleisti link Saulės, o priartėję iki jos per atstumą lygų 5 Saulės skersmenims, įgautų pakankamą pagreitį skrydžiui iki Kentauro Proksimos... Mokslininkai jau kalbasi apie tai su J. Milnerio komanda.

Inžinierių komanda vysto 58 km skersmens erdvėlaivio „Chrysalis“, gabensiančio iki 2400 keleivių („su bilietu į vieną pusę”) į artimiausią mums Kentauro Alfos žvaigždžių sistemą, projektą. Laivas būtų pastatomas per 20-25 m. ir kelionė juo truktų apie 400 m. Ši ambicinga vizija 2025 m. vasarą laimėjo pagrindinį „Hyperion“ projekto konkurso, paskelbto 2024 m., 5000 dolerių prizą. „Chrysalis“ pristatoma kaip buveinė, kuri, nuolat sukdamasi aplink savo ašį, kuria Žemės tipo gravitaciją. Keli svogūną primenantys sluoksniai apima gyvenamąsias patalpas, sodus, sandėlius, maisto gamybą ir ekosistemas bei bendruomenines erdves. Kiekvieną tų apvalkalų Crysalis

maitina branduolinės sintezės reaktoriai – o tai, reikia pažymėti, yra technologija, kurios dar niekas Žemėje nepanaudojo praktiškai. „Chrysalis“ sudaro kelios pakopos, kurių kiekviena yra visiškai autonominė ir visavertė buveinė.

Arčiausiai centro esantis sluoksnis skirtas augalams, mikrobams, gyvuliams ir kitiems maisto gamybos mechanizmams: įvairios aplinkos, įskaitant atogrąžų ir borealinius miškus, leidžia išlaikyti biologinę įvairovę. Antrame sluoksnyje yra bendrosios erdvės, o trečiame – 3D spausdintuvu atspausdinti gyvenamieji moduliai. Sekantis sluoksnis – darbinis, o išorinis apvalkalas naudojamas kaip sandėlis mašinoms, įrangai ir kitų rūšių ištekliams. Galiausiai 127 m aukščio ir 363 m skersmens „Kosmoso kupolas“ užtikrina kontroliuojamą, nulinės gravitacijos aplinką, taip pat šilumos izoliaciją ir apsaugą nuo tolimojo kosmoso spinduliuotės. Jame, per permatomas plokštes, laivo keleiviai gali stebėti išorę, laisvai ir saugiai plūduriuodami nesvarumo būsenoje...

Kadangi „Chrysalis“ yra kartų erdvėlaivis, jo tikslas – suteikti 3 m. laikotarpį 28-31 m. amžiaus tiek vyrams, tiek moterims daugintis. Kiekvienam asmeniui nustatyta dviejų vaikų riba (bet nebūtinai su tuo pačiu partneriu), tam, kad būtų išlaikyta „stabilią maždaug 1500 individų populiacija“ per tris kartas (skaitykite Seksas kosmose). Visos socialinės sistemos atsparumą, geresnį žinių perdavimą tarp skirtingų kartų gyventojų ir gilesnį bendros „Chrysalis“ erdvėlaivio komplekso dinamikos matymą užtikrintų dirbtinis intelektas.

Kad ir kaip tai atrodytų įdomiai, vizija išlieka mokslinės fantastikos srityje. Tokios dešimčių kilometrų ilgio konstrukcijos nulinės gravitacijos būsenoje pastatymas gerokai pranoksta viską, ką žmonija iki šiol pasiekė, o dirbtinės gravitacijos sukūrimas dar iki galo neišnagrinėtas. Tačiau tai nereiškia, kad neturėtume nagrinėti tokių koncepcijų – niekad nežinai, kokios nelaimės gali užklupti Žemę (žr. Bėgimas į kosmosą ir Jei žūtų Žemė?.. bei Išsigelbėjimo arkos).

^*) Jurijus Milneris (g. 1961 m.) – rusų verslininkas, fizikas, investuotojas į technologines inovacijas, tame tarpe į internetines kompanijas (Facebook, Twitter, Alibaba, WhatsApp ir t.t.). Verslą pradėjo pardavinėdamas DOS kompiuterius. 1990 m. išvažiavo į JAV, kur dirbo Pasaulio banke. Prieš 2000-uosius, perskaitęs M. Stanley apžvalgą, nusprendė įkurti verslo internete kompaniją – tai buvo „NetBridge“, kuri vėliau jungėsi su mail.ru. 2005 m. paliko rusiškus interneto projektus ir įkūrė DST, 2010 m. pakeitusią pavadinimą į „Mail.ru Group“. 2012 m. palieka šios kompanijos tarybos pirmininko postą, matyt, norėdamas pilnai koncentruotis į nerusiškus projektus.

2012 m. įsteigia „Breakthrough“ premiją už fundamentalius pasiekimus fizikoje, o vėllau (kartu su kitai) ir premijas medicinoje bei matematikoje. Kiekvienos jų premijinis fondą sudaro 3 mln. dolerių (2,5 karto daugiau už Nobelio premiją).
2019 m. lapkritį „Proveržio“ fondas įsteigė ir matematinę M. Mirzakhani vardo premiją, kuri bus įteikiama moterims, žr. >>>>>.

2015 m. J. Milneris paskelbė apie „Breakthrough Initiatives“ programą, finansuojančią tyrimus gyvybės Visatoje klausimais. Jos projektas „Breakthrough Listen“ skirtas nežemiškos gyvybės paieškoms. 2018 m. spalio pradžioje „Breakthrough Listen“ pradėjo naują programą, panaudojant „MeerKAT” radijo teleskopą Pietų Afrikoje, kuriuo išklausys apie milijoną žvaigždžių – tyliausioje radijo spektro dalyje. Ji generuos 4 terabitų per sekundę duomenų srautą.
O „Breakthrough Starshot“ – tarpžvaigždinių minilaivų, varomų lazerio „burėmis“, sukūrimui. Antrojo darbų eigoje planuojama atlikti ir kitų naudingų veiklų – tirti Saulės sistemą, apsaugoti nuo asteroidų ir pan. Jo vadovu yra P. Worden‘as. Abu minėtus projektus palaiko ir S. Hokingas.

^**) Robertas Forvardas (Robert Lull Forward, 1932-2002) - amerikiečių fizikas ir mokslinės fantastikos rašytojas, kurio kūriniai pasižymi moksliniu pagrįstumu i rkuriuose panaudojo idėjas, kilusias dirbant aerokosmonautikos inžinieriumi. Po universiteto, dirbdamas „Hughes Aircraft Co“, tęsė gravitacijos tyrimus, gavo 18 patentų. Anksti išėjo į pensiją (1987), kad galėtų dėmesį sutelkti į rašytojo ir NASA konsultanto darbą. 1994 m. buvo vienas „Tethers Unlimited, Inc“ steigėjų ir vadovavo jai.
Tyrimus atliko teorinės fizikos srityje, tačiau su intencija, kad rezultatai bus panaudoti. Užsiėmė kosminių variklių projektais: kosminio fontano, kosminio lyno, Saulės burių, antimaterijos ir pan. Gavo patentą statitui (hipotetiniam palydovui su burėmis, pakibusiam virš Žemės polių). Užsiėmė ir labiau mistiniais dalykais: kelionėmis laiku ar neigiama materija. Gravitacinių bangų srityje jis išrado kryžiaus formos gravitacinį gradiometrą (Forvardo masės detektorių) mėnesinio maskono matavimui.
Parašė 11 fantastinių romanų. Pirmuoju buvo „Drakono kiaušinis“ (1980) apie gyvenimą neutroninėje žvaigždėje. „Rošė pasaulis“ (1982) vaizduoja lazerių stumiamo burinio laivo tarpžvaigždinę kelionę į dvilypę planetą, turinčia bendrą atmosferą ir vandenyną. Vėliau buvo 4-i jo tęsiniai.

^***) Renė Heleris (René Heller) – vokiečių astrofizikas, dirbantis M. Planko vardo Saulės sistemos tyrimų institute Getingene ir dėstytojas universitete. Jo tyrimų dėmesys skirtas planetų (už Saulės sistemos ribų) susiformavimui, orbitų evoliucijai, aptikimui ir tinkamumui gyventi. 2019 m. sukūrė naują programinę įrangą, kurios pagalba atrado 18-a naujų planetų. Vokietijoje laikomas geriausiu ryžių pudingo gamintoju pasaulyje.