14 июля 2015 года Новые горизонты Миссия вошла в историю, когда она стала первым роботизированным космическим кораблем, совершившим облет Плутона. 31 декабря 2018 года он снова вошел в историю, став первым космическим кораблем, встретившимся с Объектом пояса Койпера (KBO) - Ultima Thule (2014 MU69). В дополнение Вояджер 2 Зонд недавно присоединился к своей сестре зонд (Вояджер 1в межзвездном пространстве.
Учитывая эти достижения, понятно, что предложения о межзвездных миссиях вновь рассматриваются. Но что влечет за собой такая миссия, и стоит ли она того? Кельвин Ф. Лонг, соучредитель Инициативы по межзвездным исследованиям (i4iS) и один из главных сторонников межзвездного полета, недавно опубликовал статью, в которой поддерживается идея отправки роботизированных миссий в соседние звездные системы для проведения разведки на месте.
Документ, озаглавленный «Межзвездные зонды: преимущества астрономии и астрофизики», недавно появился в Интернете. В документе кратко изложены материалы, которые Лонг представит на 47-м симпозиуме МАА по будущим космическим астрономическим и солнечным системам, который является частью 70-го Международного астронавтического конгресса - 10 октября 2019 года; в частности, сессия, посвященная стратегиям и планам космического агентства.
Прежде всего, Лонг описывает, как астрономия / астрофизика (особенно там, где были задействованы космические телескопы) и исследование космоса с использованием роботизированных зондов оказали глубокое влияние на наш вид. Как он объяснил журналу Space по электронной почте:
«Астрономические усилия открыли нам горизонты знаний о происхождении и эволюции Солнечной системы, галактики и более широкой Вселенной. Это деятельность, которую люди проводили, вероятно, десятки тысяч лет, когда мы смотрели на звезды, и они поощряли наше любопытство. Мы никогда не могли дотронуться до звезд, но мы могли смотреть на них, и инструменты давали нам возможность смотреть на них еще ближе. Затем открытие электромагнитного спектра помогло нам понять Вселенную так, как мы никогда не делали раньше ».
В настоящее время усилия человечества по непосредственному изучению планет и небесных тел полностью ограничены Солнечной системой. Самые дальние миссии роботов прошли Вояджер 1 а также 2 космические зонды) были к внешнему краю гелиопаузы, границе между нашей Солнечной системой и межзвездной средой.
Все эти миссии многому научили нас о формировании планет, истории и развитии нашей Солнечной системы, а также о самой планете Земля. И в последние десятилетия развертывание таких миссий, как Хаббл, Спитцер, Чандра, Кеплер, и Транзитный спутник Exoplanet Survey (TESS) открыли тысячи планет за пределами нашей Солнечной системы.
Естественно, это привело к возобновлению интереса к нарастающим миссиям, которые смогут непосредственно исследовать внесолнечные планеты. Точно так же, как миссии MESSENGER, Юнона, рассвет, а также Новые горизонты изучив Меркурий, Юпитер, Цереру и Весту и Плутон, соответственно, эти миссии будут отвечать за преодоление межзвездного разрыва и передачу обратно изображений и данных далеких планет.
«Вопрос в том, довольны ли мы тем, что просто взглянем на них издалека, или мы хотели бы поехать туда?» сказал Лонг. «Космические зонды дают явное преимущество по сравнению с дистанционным зондированием на большие расстояния, что дает возможность для прямых научных исследований на месте с орбиты или даже на поверхности. Во вселенной, где Земля и даже наша солнечная система превращаются в пустую голубую точку среди пустоты, мы были бы сумасшедшими, если бы не однажды попробовали ».
Но, конечно же, перспектива изучения других солнечных систем представляет некоторые серьезные трудности, не последним из которых является стоимость. Для сравнения: стоимость программы Apollo оценивается в 25,4 млрд долларов США, что с учетом инфляции составляет 143,7 млрд долларов. Поэтому отправить корабль другой звезде - все равно, что столкнуться с триллионами.
Но, как объяснил Лонг, все эти проблемы можно объединить в две категории. Первый касается того факта, что нам не хватает необходимой технологической зрелости:
«Как и всем космическим кораблям, межзвездному космическому зонду потребовались бы энергия, двигатели и другие системы, чтобы выполнить свою миссию, успешно достичь цели и получить данные. Строить космические корабли, которые могут лететь достаточно быстро, чтобы совершить путешествие к ближайшим звездам за разумное время человеческой жизни, а также приводить в действие эти двигательные установки, нелегко и на несколько порядков превосходит производительность любой технологии, которую мы когда-либо запускали в космос на сегодняшний день величины. Тем не менее, основные принципы, на которых будут работать эти машины, с точки зрения физики и техники, хорошо поняты. Это просто требует целенаправленной программы усилий, чтобы сделать это возможным ».
Как мы уже говорили в предыдущем посте, потребуется невероятно много времени, чтобы рискнуть даже до ближайшей звезды. Используя существующую технологию, космическому кораблю понадобится от 19 000 до 81 000 лет, чтобы достичь Альфы Центавра. Даже используя ядерные двигатели (осуществимая, но еще не испытанная технология), все равно потребуется 1000 лет, чтобы добраться туда.
По словам Лонга, второй серьезной проблемой является отсутствие политической воли. В настоящее время планета Земля сталкивается с множеством проблем, крупнейшими из которых являются перенаселение, бедность и изменение климата. В совокупности эти проблемы означают, что человечество должно будет заботиться о нуждах миллиардов людей, одновременно занимаясь сокращением ресурсов.
«Учитывая конкурирующие проблемы на Земле, сегодня считается, что нет никаких оснований утверждать расходы на такие миссии», - сказал Лонг. «Очевидно, что открытие экзопланеты с потенциально интересной биологией может изменить это. У частного сектора есть возможность предпринять такие миссии, но, скорее всего, это произойдет в будущем, поскольку большинство частных усилий сосредоточено на Луне и Марсе ».
Лонг объясняет, что единственным исключением является прорывная инициатива. Проект СтаршотЦель которого - отправить проксимату Центавру всего за 20 лет. Это было бы возможно при использовании легкого паруса, который лазеры ускоряли бы до релятивистских скоростей до 60 000 км / с (37 282 м / с) или 20% скорости света.
Подобная концепция миссии известна как Проект Стрекозаконцепция, разработанная международной группой ученых Тобиасом Хафнером. Интересно, что это предложение родилось из того же концептуального исследования дизайна, которое вдохновило Starshot- которая была организована Инициативой межзвездных исследований (i4iS) в 2013 году.
подобно Starshot, Стрекоза концептуальный призыв к лазерному парусу, который мог бы буксировать космический корабль до релятивистских скоростей. Однако, Стрекоза Космический корабль будет значительно тяжелее, чем зонд в граммовом масштабе, что позволит включить больше научных приборов. Корабль также будет замедлен магнитным парусом по прибытии.
В то время как подобные миссии, вероятно, будут стоить около 100 миллиардов долларов на разработку, Лонг, безусловно, считает, что это в сфере доступности, учитывая потенциальные выгоды. Говоря о вознаграждениях, у межзвездной миссии будет много, и все это будет поучительно и увлекательно. Как сказал Лонг:
«Возможность проводить тщательные наблюдения за другими звездными системами даст нам гораздо лучшее понимание того, как сформировалась наша Солнечная система, а также о природе звезд, галактик и таких экзотических явлений, как черные дыры, темная материя и темная энергия. Это также может дать нам более точные прогнозы относительно потенциала систем, способных развиваться ».
Существует также возможность того, что космические зонды, проводящие межзвездные путешествия на релятивистских скоростях, откроют новую физику. В настоящее время ученые понимают Вселенную с точки зрения квантовой механики (поведение вещества на субатомном уровне) и общей теории относительности (материя на самом большом из масштабов - звездных систем, галактик, сверхскоплений и т. Д.).
На сегодняшний день все попытки нахождения Великой Единой Теории (ГУТ) - ака. Теория Всего (TOE) - которая объединила бы эти две школы мысли, потерпели неудачу. Лонг утверждает, что научные миссии в другие звездные системы вполне могли бы обеспечить новый синтез, который помог бы нам многое узнать о том, как функционирует Вселенная в целом.
Но, конечно, ни один разговор о выплатах не будет полным без упоминания самого большого из них: найти жизнь! Даже если бы это была просто колония микробов, научные последствия были бы огромными. Что касается последствий поиска разумного вида, последствия будут неизмеримы. Это также решило бы вечный вопрос о том, одиноко ли человечество во Вселенной.
«Поиск разумной жизни изменил бы игру, поскольку, если бы мы вступили в контакт с таким видом и поделились своими знаниями друг с другом, это оказало бы глубокое влияние на наши науки, а также на нашу личную философию», - сказал Лонг. «Это важно при рассмотрении векового вопроса о происхождении человека».
Но, конечно, многое должно произойти, прежде чем любые такие миссии могут быть рассмотрены. Для начала, технологические требования, даже для технически осуществимой концепции, такой как Starshot, нужно решать заранее. Как и все возможные риски, связанные с межзвездным полетом на релятивистских скоростях.
Но, прежде всего, нам нужно заранее знать, куда направить эти миссии, чтобы максимизировать научную отдачу от наших инвестиций. Именно здесь традиционная астрономия и астрофизика будут играть большую роль. Как объяснил Лонг:
Прежде чем запускать какие-либо миссии в системах других звезд, необходимо сначала охарактеризовать научную ценность посещения этих систем заранее, для чего потребуются платформы астрономических наблюдений большой дальности. Затем, после запуска зондов, они также помогут откалибровать наши измерения шкалы космических расстояний, что также поможет улучшить наши астрономические инструменты. Поэтому ясно, что любой вид, который стремится быть осведомленным о Вселенной и ее месте в ней, должен охватывать обе формы исследования, поскольку они усиливают друг друга.
Может пройти много десятилетий, прежде чем человечество будет готово посвятить время, энергию и ресурсы межзвездной миссии. Или это может быть просто вопрос лет, прежде чем существующие предложения решат все технические и логистические проблемы. В любом случае, когда будет установлена межзвездная миссия, это будет знаменательное и чрезвычайно историческое событие.
И когда он начнет отправлять данные из ближайших звездных систем, это будет событие, не имеющее аналогов в истории. Помимо необходимого прогресса в технологии, все, что нужно, - это воля, чтобы осуществить важные инвестиции.
