Чи зможе людство коли-небудь досягнути хоча б найближчої зорі?

Вперед, до зірок

Система Альфа Центавра знаходиться на відстані близько 4,4 світлового року від Землі (приблизно 40 трильйонів кілометрів). Вона є домом для трьох окремих зірок. Найближча, Проксима Центавра, містить екзопланету, яка, на думку вчених, може мати умови, необхідні для життя.

Але досягти цієї зоряної системи буде нелегким завданням. За оцінками вчених, щоб добратися туди на космічному кораблі, подібному до тих, якими сьогодні володіє людство, знадобилося б близько 150 000 років. Якби люди могли подорожувати зі швидкістю світла, ми могли б досягти Альфи Центавра за чотири роки. Однак закони фізики диктують, що лише безмасові частинки світла, які називаються фотонами, можуть досягти цієї космічної межі швидкості.

Отже, хоча люди, ймовірно, ніколи не досягнуть Альфи Центавра, цілком можливо, що космічні апарати, спроєктовані на максимально можливу для наших технологій швидкість, могли б досягти цих зірок хоч і не за 4 роки, але й не за 150 тисяч років. Ба більше, це можна було б зробити в рамках життя однієї людини. Але щоб розігнати щось до потрібної швидкості, вченим знадобиться щось набагато менше звичайні космічні кораблі.

Маршалл Юбенкс, генеральний директор стартапу Space Initiatives і науковий співробітник NASA Innovative Advanced Concepts, досліджує дистанційні методи відвідування Проксими Центавра за допомогою рою космічних апаратів розміром з пікометр, тобто одна трильйонна частина метра.

Ми перебуваємо в розпалі справжньої революції в космічних польотах і дослідженні космосу за допомогою надзвичайно малих систем. Хоча окремий малий космічний апарат не буде настільки ж потужним, як більші космічні апарати, на кшталт "Вояджерів", час їхньої розробки набагато коротший, і вони відносно недорогі,
– каже Юбенкс.

Крихітні космічні апарати також потребують менше енергії для приведення їх у рух, що може стати ключовою перевагою у збільшенні їхньої швидкості.

Юбенкс не єдиний, хто займається подібними дослідженнями. Breakthrough Initiatives розпочала свій проєкт Starshot у 2016 році, щоб поєднати космічні апарати нанометрового розміру з легкими вітрилами, а в 2017 році NASA почала фінансувати ще один проєкт, спрямований на запуск місії до системи Альфи Центавра у 2069 році, через 100 років після Аполлона-11.

Хоча малі космічні апарати легше розігнати, ніж більші зонди, традиційні джерела палива самі по собі недостатньо потужні, щоб розігнати їх до швидкості, близької до швидкості світла. Натомість Філіп Лубін, професор фізики Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі, чиї ідеї міжзоряних подорожей надихнули команду Starshot, каже, що ці апарати, швидше за все, покладатимуться на світло.

Сонячна енергія для космічної подорожі

Щоб швидко рухатися в космосі, потрібно бути маленьким і мати малу масу. За словами Любіна, одна з головних переваг рушійної сили на світлі полягає в тому, що таке "паливо" не має маси. Апарат потребуватиме лише сонячного вітрила, яке приводитиметься в лазерним світлом – воно дає енергію без жодної ваги. Натомість ракетне паливо, яке приводить об'єкт у рух завдяки спалюванню, дає додаткову вагу й рано чи пізно вичерпується.

Апарати на сонячних вітрилах працюватимуть наче аркуш паперу, в який кинули м'яч: коли він вдаряється в папір, то змушує його відштовхнутися. Аналогічно, імпульс, який несе світло, передається космічному апарату, що змушує його відштовхуватися і прискорюватися у космічному вакуумі, де немає опору повітря, яке б його сповільнювало.

Технологій для створення і випробування таких кораблів, наприклад, комунікаційного обладнання, достатньо малого, щоб поміститися на них, все ще не існує, але немає жодних фізичних причин вважати, що такий космічний апарат не зміг би здійснити місію до сусідньої зорі, облетіти її, а потім навіть повернутися на Землю.

Ця місія може працювати подібно до зондів "Вояджер", передаючи нам інформацію про навколишній космічний простір, а потім про показники всередині зоряної системи Альфа Центавра. Крім того, ми змогли б отримати перший погляд на потенційно придатну для життя планету Проксима Центавра.

Коли

Хай там як, але подорож до точки призначення буде довготривалою. Але вчені впевнені, що великі успіхи можуть бути досягнуті вже в цьому столітті. Юбенкс, наприклад, вважає, що ми досягнемо сусідньої системи, запустивши невеликі зонди десь у 2040 роках, а прибудемо туди у 2060-х. Більші зонди стануть можливими до кінця століття, але нам доведеться зробити прорив у фізиці двигунів.