14. heinäkuuta 2015 Uusia näköaloja operaatio teki historiaa, kun siitä tuli ensimmäinen robotti avaruusalusta, joka johti Pluton lentosuunnassa. 31. joulukuuta 2018 se teki historiaa jälleen olemalla ensimmäinen avaruusalus, joka tapasi Kuiper Belt Object (KBO) - Ultima Thule (2014 MU69) -sovelluksen. Lisäksi Voyager 2 koetin liittyi äskettäin siskoanturiinsa (Voyager 1) tähtienvälisessä tilassa.
Nämä saavutukset huomioon ottaen on ymmärrettävää, että tähtienvälisiä virkamatkoja koskevia ehdotuksia harkitaan jälleen. Mutta mitä tällainen tehtävä merkitsisi, ja onko se jopa sen arvoista? Kelvin F. Long, tähtienvälisten tutkimusten aloitteen (i4iS) perustaja ja tärkeä tähtienvälisen lennon kannattaja, julkaisi äskettäin tutkimuksen, joka tukee ajatusta lähettää robottioperaatioita läheisiin tähtijärjestelmiin tutkimaan paikan päällä in situ.
Paperi, jonka otsikko on ”Tähtien väliset koettimet: Tähtitieteen ja astrofysiikan edut”, ilmestyi äskettäin verkossa. Artikkelissa esitetään tiivistelmä materiaalista, jonka Long esittelee IA: n 47. symposiumissa tulevaisuuden avaruusastronomian ja aurinkokunnan tiedetehtävistä - joka on osa 70. kansainvälistä tähtitieteellistä kongressia - 10. lokakuuta 2019; erityisesti istunto, joka käsittelee avaruusjärjestön strategioita ja suunnitelmia.
Aluksi, Long hahmottelee, kuinka tähtitiedellä / astrofysiikalla (etenkin kun koskien teleskooppeja on tapahtunut) ja avaruustutkimuksella, jossa käytetään robotti-koettimia, on ollut syvällinen vaikutus lajeihimme. Kuten hän selitti Space Magazinelle sähköpostitse:
”Tähtitieteellinen yritys on avannut tietämyshorisontin aurinkokunnan, galaksin ja laajemman maailmankaikkeuden alkuperästä ja kehityksestä. Se on toiminta, jonka ihmiset ovat suorittaneet kymmenien tuhansien vuosien ajan katsoessamme tähtiä ja he kannustivat uteliaisuuttamme. Emme voineet koskaan koskettaa tähtiä, mutta voimme katsoa niitä, ja instrumentointi antoi meille mahdollisuuden tarkastella niitä vielä lähempänä. Sitten sähkömagneettisen spektrin löytäminen auttoi meitä ymmärtämään maailmankaikkeuden tavalla, jota emme ole koskaan aikaisemmin tehneet. ”
Tällä hetkellä ihmiskunnan pyrkimykset tutkia suoraan planeettoja ja taivaankappaleita ovat rajoittuneet kokonaan aurinkokuntaan. Kaukaisimmat robottioperaatiot ovat matkustaneet ( Voyager 1 ja 2 avaruuskoettimet) ovat olleet heliopauksen ulkoreunalla, aurinkokunnan ja rakojenvälisen väliaineen välisellä radalla.
Kaikki nämä tehtävät ovat opettaneet meille paljon planeettojen muodostumisesta, aurinkokunnan järjestelmämme historiasta ja kehityksestä sekä itse planeetasta Maapallolla. Ja viime vuosikymmeninä operaatioiden lähettäminen kuten Hubble, Spitzer, Chandra, Kepler, ja Exoplanet Survey-satelliitin kauttakulku (TESS) on paljastanut tuhansia planeettoja aurinkokunnan ulkopuolella.
Tämä on luonnollisesti johtanut uusiin mielenkiintoihin lähetystyöhön, joka pystyisi tutkimaan ekstrasolaarisia planeettoja suoraan. Samalla tavalla kuin virkamatkat SANANSAATTAJA, Juno, valjetaja Uusia näköaloja ovat tutkineet Merkuriumia, Jupiteria, Ceresiä ja Vestaa ja vastaavasti Plutoa, nämä tehtävät olisivat vastuussa tähtien välisen jaon ylittämisestä ja etäisten planeettojen taustakuvien ja -tietojen säteilyttämisestä.
"[S] o kysymys on, olemmeko tyytyväisiä vain katsomaan niitä kaukaa vai haluaisimmeko mennä sinne?" sanoi Long. ”Avaruusanturit tarjoavat selkeän etunopeuden etäkaukokartoitukseen verrattuna, mikä on potentiaali suorille in situ-tieteellisille tutkimuksille kiertoradalta tai jopa pinnalta. Maailmankaikkeudessa, jossa maapallo ja jopa aurinkokuntamme on pelkistetty pelkästään vaaleansiniseksi pisteeksi tyhjän alueen sisällä, olisimme hulluja, etteivät yhtä päivää yrittäisi. "
Mutta tietenkin mahdollisuus tutustua muihin aurinkokunnan järjestelmiin aiheuttaa joitain suuria vaikeuksia, joista vähiten kustannukset ovat. Tarkemmin sanottuna Apollo-ohjelma maksoi arviolta 25,4 miljardia dollaria, mikä on 143,7 miljardia dollaria inflaatioon mukautettuna. Laivan lähettäminen toiselle tähdelle on siis kuin juosta triljooniin.
Mutta kuten Long selitti, kaikki nämä haasteet voidaan tiivistää kahteen luokkaan. Ensimmäinen koskee sitä, että meillä ei ole tarvittavaa teknologista kypsyyttä:
”Kuten kaikki avaruusalukset, tähtienvälinen avaruuskoetin tarvitsee voimaa, työntövoimaa ja muita järjestelmiä saavuttaakseen tehtävänsä ja saavuttaakseen menestyksekkäästi tavoitteensa ja hankkiakseen tiedot. Avaruusaluksen rakentaminen, joka voi mennä tarpeeksi nopeasti saavuttaakseen matkan lähimpään tähtiin kohtuullisessa ihmisen elinajassa, ja myös näiden propulsiojärjestelmien virrankäyttö, ei ole helppoa ja ylittää minkä tahansa tekniikan suorituskyvyn, jonka olemme koskaan toistaiseksi avaruuteen lähettäneet useilla tilauksilla. suuruusluokkaa. Perusperiaatteet, joiden mukaisesti nämä koneet toimivat, fysiikan ja tekniikan näkökulmasta, ovat kuitenkin hyvin ymmärrettäviä. Se vaatii vain keskitetyn työohjelman tämän mahdollistamiseksi. "
Kuten puhuimme edellisessä viestissä, vie uskomaton aika, jotta uskaltaisiin lähimpään tähtiin. Olemassa olevaa tekniikkaa käyttämällä Alpha Centauriin pääseminen vaatii avaruusaluksen 19 000 - 81 000 vuotta. Jopa ydinvoiman käytön (toteutettavissa olevan, mutta vielä testaamattoman tekniikan) käyttäminen vie siihen vielä 1000 vuotta.
Toinen tärkeä kysymys on Longin mukaan poliittisen tahdon puute. Maapallolla on tällä hetkellä monien ongelmien edessä, joista suurimpia ovat ylitarjonta, köyhyys ja ilmastonmuutos. Nämä ongelmat yhdessä merkitsevät pohjimmiltaan sitä, että ihmiskunnan on huolehdittava miljardien ihmisten tarpeista ja samalla hoidettava resurssien vähentämistä.
"Kun otetaan huomioon maapallolla kilpailevat ongelmat, vaikuttaa siltä, ettei tänään ole perusteltua hyväksyä tällaisten operaatioiden menoja", sanoi Long. ”On selvää, että mahdollisesti mielenkiintoisen biologian omaavan eksoplaneetan löytäminen voi muuttaa tätä. Yksityisellä sektorilla on potentiaalia yrittää tällaisia tehtäviä, mutta nämä ovat todennäköisiä tulevaisuudessa, koska suurin osa yksityisistä ponnisteluista on kohdistettu Kuulle ja Marsille. "
Ainoa poikkeus tähän, Long selittää, on Läpimurto-aloitteiden ” Projekti Starshot, jonka tarkoituksena on lähettää grammakaavainen koetin Proxima Centaurille vain 20 vuodessa. Tämä olisi mahdollista käyttämällä kevyt purje, jota laserit kiihdyttävät relativistiseen nopeuteen, joka on jopa 60 000 km / s (37 282 mps) tai 20% valon nopeudesta.
Samanlainen tehtäväkonsepti tunnetaan nimellä Projekti sudenkorento, konseptin, jonka on kehittänyt kansainvälinen tutkijaryhmä Tobias Häfner. Mielenkiintoista kyllä, tämä ehdotus syntyi samasta käsitteellisestä suunnittelututkimuksesta, joka inspiroi Starshot- jota isännöi Interstellar Studies -aloite (i4iS) vuonna 2013.
Kuten Starshot, Sudenkorento konsepti vaatii laservetoista kevyt purjehtia, joka hinaisi avaruusalusta relativistisiin nopeuksiin saakka. Kuitenkin, Sudenkorento avaruusalukset olisivat huomattavasti raskaampia kuin gramman mittapää, mikä mahdollistaisi enemmän tieteellisiä välineitä. Avaruusalusta hidastaa myös magneettinen purje saapuessaan.
Vaikka tällaisten tehtävien kehittäminen todennäköisesti maksaa 100 miljardin dollarin läheisyydessä, Long varmasti katsoo, että tämä on kohtuuhintaisuutta ottaen huomioon mahdolliset voitot. Palkkioista puhuttaessa, tähtienvälisellä tehtävällä olisi runsaasti, kaikki nämä olisivat valaisevia ja jännittäviä. Kuten Long sanoi:
"Mahdollisuus suorittaa lähikuvahavaintoja muista tähtijärjestelmistä antaisi meille paljon paremman käsityksen oman aurinkokunnan muodostumisesta ja myös tähtijen, galaksien ja eksoottisten ilmiöiden, kuten mustien reikien, tumman aineen ja pimeän energian luonteesta. Se voisi myös antaa meille parempia ennusteita elämään kehittyvien järjestelmien mahdollisuuksista. ”
On myös mahdollista, että avaruuskoettimet, jotka suorittavat tähtienvälisiä matkoja relativistisella nopeudella, löytävät uuden fysiikan. Tällä hetkellä tutkijat ymmärtävät maailmankaikkeuden kvantimekaniikan (aineen käyttäytyminen subatomisella tasolla) ja yleisen suhteellisuuden suhteen (mittakaavassa suurimmalla - ainejärjestelmät, galaksit, superklusterit jne.).
Tähän päivään mennessä kaikki yritykset löytää Grand Unified Theory (GUT) - alias. Kaikkien teoria (TOE) - joka yhdistäisi nämä kaksi ajattelukuntaa, ovat epäonnistuneet. Pitkä väittää, että tieteelliset tehtävät muihin tähtijärjestelmiin voisivat hyvinkin tarjota uuden synteesin, joka auttaisi meitä oppimaan paljon enemmän siitä, kuinka maailmankaikkeus toimii kokonaisuutena.
Mutta tietysti, mikään puhetta palkkioista ei olisi täydellistä mainitsematta kaikkein suurinta: elämän löytäminen! Vaikka se olisi vain mikrobikolonnia, tieteelliset vaikutukset olisivat valtavat. Älykkään lajin löytämisen vaikutukset olisivat mittaamattomat. Se ratkaisisi myös ajatonta kysymystä siitä, onko ihmiskunta yksin universumissa.
"Älykkään elämän löytäminen olisi pelinmuuttaja, koska jos otamme yhteyttä tällaisiin lajeihin ja jaamme tietomme toistensa kanssa, tällä on syvällinen vaikutus tieteemme ja myös henkilökohtaiseen filosofiaan", Long sanoi. "Tämä on tärkeää, kun tarkastellaan ikää vanhaa kysymystä ihmisen alkuperästä."
Mutta tietenkin, paljon on tapahduttava, ennen kuin tällaisia tehtäviä voidaan harkita. Ensinnäkin teknologiset vaatimukset, jopa teknisesti toteutettavissa oleville konsepteille Starshot, on puututtava hyvissä ajoin. Kuten kaikki mahdolliset vaarat, jotka liittyvät tähtienväliseen lentoon relativistisilla nopeuksilla.
Mutta ennen kaikkea meidän on tiedettävä etukäteen, mihin nämä operaatiot lähetetään, jotta maksimoimme sijoituksemme tieteellinen tuotto. Täällä perinteinen tähtitiede ja astrofysiikka pelaavat suurta roolia. Kuten Long selitti:
Ennen kuin mihin tahansa operaatioon ryhdytään muissa tähtijärjestelmissä, on ensin luonnehdittava kyseisten järjestelmien vierailun tieteellinen arvo ennakolta, mikä vaatii pitkän kantaman tähtitieteellisiä havaintoalustoja. Sitten, kun anturit on käynnistetty, ne auttavat myös kalibroimaan kosmisen etäisyysasteikon mittauksemme, mikä auttaa myös parantamaan tähtitieteellisiä instrumenttejamme. Siksi on selvää, että kaikkien lajien, jotka haluavat valaista maailmankaikkeudesta ja sen sijainnista siinä, olisi omaksuttava molemmat tiedustelumuodot, koska ne parantavat toisiaan.
Voi kulua useita vuosikymmeniä ennen kuin ihmiskunta on valmis sitoutumaan aikaan, energiaan ja resursseihin tähtienväliseen tehtävään. Tai voi olla vain vuosien kysymys, ennen kuin nykyisillä ehdotuksilla on kaikki tekniset ja logistiset kysymykset. Joka tapauksessa, kun tähtienvälinen operaatio asennetaan, se on merkittävä ja erittäin historiallinen tapahtuma.
Ja kun se alkaa lähettää tietoja lähimmistä tähtijärjestelmistä, se on historiassa vertaansa vailla oleva tapahtuma. Tarvittavan tekniikan edistymisen lisäksi tarvitaan vain tahto saada aikaan tärkeät investoinnit.
