Didžiausia dabarties problema
Nuo to laiko, kai pirmasis varikliu varomas skraidantis aparatas atsiplėšė nuo Žemės, iki pirmojo žmogaus žingsnio Mėnulyje praėjo 66 metai. Jei tikėsime NASA preliminariu grafiku, nuo pirmojo žingsnio Mėnulyje iki pirmojo žingsnio Marse taip pat turėtų praeiti 66 metai. Na, laukti liko nebe daug – 2035 m. ne taip toli.
Tačiau kiek laiko turi praeiti tarp pasivaikščiojimo Marse ir kelionės iki artimiausių žvaigždžių, niekas nedrįso net svajoti – šiuolaikinės raketų technologijos tam tiesiog visiškai netinka, reikia sukurti kažką iš principo naujo.
Didžiausia šių dienų kosminių variklių bėda – kad raketa kažkur skristų, ji turi stumtis į priekį kiek galima didesniu greičiu išspjaudama su savimi gabenamą kurą. O tai, deja, reiškia, kad norint skristi toliau, reikia kuro daugiau. O kai kuro daugiau, daugiau ir masės, kurią reikia stumti, reiškia, kuro reikia dar daugiau ir taip be galo.
Jau šiuo metu 90 proc. startuojančio kosminio laivo masės sudaro kuras, tad tai tikrai labai neefektyvu. Negana to, ši technologija tobulėja labai lėtai.
Beveik prieš 40 metų paleistas zondas „Voyager 1“ – kol kas vienintelis žmogaus rankų kūrinys, pasiekęs tarpžvaigždinę erdvę. Ir jis nuo Žemės tenutolo 10 šviesos valandų atstumu, o artimiausią žvaigždę pasieks (jei pataikys) po 40 tūkstančių metų.
Tai liūdina. Dar labiau liūdina, kad paleistas šiandien toks zondas skrietų tik 3-4 kartus greičiau negu tas senukas. Kalbant trumpai – raketiniai kosminių laivų varikliai pasiekė savo efektyvumo lubas, tad į žvaigždes skristi teks kažkaip kitaip.
Lazerio pučiamos burės
Astrofizikas profesorius Philipas Lubinas, vadovaujantis NASA remiamo projekto DEEP-IN (Directed Energy Propulsion for Interstellar Exploration) tyrėjų grupei Kalifornijos universitete Santa Barbaroje, tvirtina, kad naujausi technologiniai pasiekimai leis žmonijai pasiekti žvaigždes jau po kelių dešimtmečių.
Tiesiog į žvaigždes reikia vykti be jokio kuro – zondą turi įgreitinti išorinis šaltinis. Kaip burinį laivą.
Kažką panašaus jau siūlė Saulės vėjo burės kūrėjai – didelis lengvas veidrodis gaudytų iš Saulės lekiančius fotonus ir per kelerius metus tokios burės varomas laivas pasiektų neprastą greitį.
Tačiau Philipas Lubinas nesiūlo pasitikėti natūraliu energijos šaltiniu. Jo idėja – pūsti tokio laivelio burę galingais Žemės orbitoje įrengtais lazeriais. Lazerio spindulys kur kas labiau koncentruotas, todėl gali sukurti iki 100 tūkst. galingesnį srautą negu Saulė ir tai padėtų nedideliam įrenginiui pasiekti neregėtą greitį.
Tiesa, dar visai neseniai idėja Žemės orbitoje sumontuoti pakankamai galingą lazerį atrodė perdėm fantastiška, tačiau šioje srityje technologijos vystosi gerokai greičiau negu raketų mokslas.
Fantastika virto realybe
Pagrindine prielaida tokiai technologijai atsirado sukūrus keleto nedidelės galios lazerių sistemas, kurios veikia kaip vienas itin galingas lazeris. Neseniai šią technologiją naujos kartos ginkluotei pritaikė kompanija „Lockheed Martin“. Praėjusių metų kovą ji pademonstravo 30 kW galios lazerinį ginklą, o jau spalį jo galią padvigubino ir pasiūlė metodą, kaip iš kelių modulių pagaminti 120 kW galios lazerinį ginklą.
Ph.Lubino komanda savo sukurtą lazerinių modulių sistemą vadina DE-STAR (Directed Energy System for Targeting of Asteroids and ExploRation), prie santraupos pridėdama koeficientą, kuris reiškia lazerių masyvo plotą.
Numatyta mažiausios galios sistema būtų 100 kv. m ploto ir jos galia siektų naujausio „Lockheed“ ginklo galią. O galingiausia sistema – DE-STAR-4 – būtų 100 kv. km ploto ir jos galia siektų 70 gigavatų.
„Sistemos dydį lemia fizikos dėsnių reikalavimai, jei renkamės 1 mikrono bangos ilgio lazerius ir norime įgreitinti mažą zondą iki ketvirtadalio šviesos greičio“, – aiškina astrofizikas.
Kadangi žemės atmosfera smarkiai trukdytų sistemos darbui, ją reikėtų surinkti orbitoje. Ph.Lubino teigimu net pati mažiausia sistema leistų efektyviai pasiųsti mažuosius palydovus už Žemės orbitos ribų. O galingiausia numatyta sistema mažytį zondą iki Marso nuskraidintų per 8 val. Arba 10 tonų sveriantį kosminį laivą – per mėnesį.
„Nėra jokių objektyvių priežasčių, kurios mums neleistų to padaryti. Tereikia tik noro. Visos technologijos jau yra, sudėtingiausia reikiamus elementus nugabenti į orbitą. Bendra lazerių masyvo masė bus 100 kartų didesnė negu Tarptautinė kosminė stotis. Tai didelis darbas, tačiau per kelis dešimtmečius jį atlikti visai įmanoma“, – sako mokslininkas.
Artėti prie šviesos greičio
Norint nusiųsti nanopalydovą į Marsą per 8 val. pakanka pasiekti 2 proc. šviesos greičio. Šiuolaikiniai kosminei technikai ir tai absoliučiai nepasiekiama, tačiau keliaujant tokiu greičiu skrydis iki Kentauro Alfos truktų kokius 200 metų. O jei norime kažką nusiųsti greičiau, reikia visiškai kitokios aparato konstrukcijos.
Philipo Lubino tikslas – sukurti miniatiūrinius, tik kelis gramus sveriančius kosminius zondus, kurie vietoj variklių turėtų mažas bures ir didelio nuotolio ryšių įrangą.
„Fotoninis greitinimas gali būti taikomas bet kokios masės objektui, tačiau mažesnė masė reiškia didesnį greitį“, – aiškino mokslininkas portalo „Gizmag“ žurnalistui.
Toks miniatiūrinis laivelis su įrengtu ryšio lazeriu, 1 W galios generatoriumi, mažyčiais varikliukais krypties koregavimui ir aprūpintas vieno metro diametro bure, 70 GW galios lazerių gali būti įgreitintas iki 26 proc. šviesos greičio ir Kentauro Alfą pasiekti per 15 metų.
Savo burę naudodamas kaip stiprintuvą toks zondukas netgi galėtų siųsti nedidelės raiškos nuotraukas, tam naudodamas sugeneruotą energiją.
Sužavėti savo idėjos mokslininkai jau spėjo suskaičiuoti, kad 20 šviesmečių nuo Žemės atstumu yra 150 žvaigždžių ir 17 žinomų planetų sistemų, iš kurių 14 gali būti tinkamos gyvybei. Taigi, keliauti yra kur.
Tiesa, prieš tai reikėtų kur kas geriau išžvalgyti artimesnę erdvę. O dar anksčiau reikėtų rasti kosmines sumas, kurios reikalingos tokio masto projektui įgyvendinti. Ir net jei žmonija tam ryžtųsi, nėra jokių garantijų, kad neiškils neišsprendžiamų inžinerinių problemų ar iššūkių, kurie palaidotų šį keistą ir drąsų projektą.
Tačiau svarbiausia šiandien net ne tai, ar jis bus įgyvendintas. O tai, kad pati idėja, jog į žvaigždes galima nukeliauti greičiau negu po tūkstantmečių, gali paskatinti daugybę talentingų naujos kartos mokslininkų ir inžinierių imtis spręsti šį uždavinį. Ir tai garantuotai priartintų žmoniją prie ligi šiol per tolimų žvaigždžių.
Panašiai, kaip kadaise milžinišką postūmį mokslui davė paprasčiausia žmogaus Mėnulyje nuotrauka.
Straipsnis parengtas pagal gizmag.com publikaciją.
