Aldebaran bulletin

Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie.
Vydavatel: AGA & Štefánikova hvězdárna v Praze
Číslo 16 (vyšlo 22. dubna, ročník 14 (2016)
© Copyright Aldebaran Group for Astrophysics
Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno.
ISSN: 1214-1674,
Email: bulletin@aldebaran.cz

Hledej

Stephen Hawking: Breakthrough Starshot

Radek Beňo

„Ten projekt byl v plenkách, když jsem opustil Sluneční soustavu. Lodi nulové hmotnosti i objemu, schopné proletět nadsvětelnou rychlostí jako tachyony,
třeba červími děrami, řízené velmi inteligentními hologramy.“
„A unesli Rimmera? Ten mezi ně zapadne perfektně!“
„Teď už chápu, proč se s námi nechtějí spojit. Holoposádky jsou pověstné arogancí. Opovrhují hloupostí, kdekoli ji vidí, a vidí ji úplně všude.“

Čtenáři dnešního bulletinu jistě neměli problém s rozpoznáním citátu z britského komediálního seriálu Červený trpaslík. Ačkoliv byla zmíněná hololoď vymyšlena pro čistě humorné účely, dnešnímu serióznímu tématu se v některých aspektech velmi podobá. Jeden z nejpopulárnějších světových fyziků, anglický teoretik Stephen Hawking, spolu s ruským miliardářem Yurim Milnerem totiž při 55. výročí prvního letu Jurije Gagarina oznámili v New Yorku průlomový projekt v oblasti vesmírného cestování.

Hololoď z Červeného trpaslíka

Hololoď z Červeného trpaslíka

Sluneční plachetnice – kosmická loď, která ke svému pohonu využívá tlaku elektromagnetického záření Slunce případně tlaku laserového svazku. Po řadě nezdarů bylo první takové plavidlo (plachetnice IKAROS) otestováno japonskou kosmickou agenturou JAXA v polovině roku 2010.

Voyager – dvojice sond NASA, která startovala v roce 1977 pomocí nosných raket Titan/Centaur. V roce 1979 proletěly obě sondy kolem Jupiteru, v roce 1980 (Voyager 1) a 1981 (Voyager 2) kolem Saturnu. Voyager 2 pokračoval dále k Uranu (1986) a Neptunu (1989). Obě sondy se zásadním způsobem zasloužily o poznání sluneční soustavy a dnes jsou nejvzdálenějšími objekty, které lidstvo vyslalo do vesmíru.

LASER – Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, zesílení světla pomocí stimulované emise záření. Roku 1958 ukázal C. Townes spolu s A. L. Schawlowem, že je možné zkonstruovat podobné zařízení jako již existující MASER (pracuje v mikrovlnné oblasti) také pro světlo. První laser zkonstruoval T. H. Maiman v roce 1960. Jako aktivní prostředí posloužily ionty chrómu v syntetickém rubínovém krystalu.

Zemi nejvzdálenějším objektem, na který „sáhla lidská ruka“, je bezesporu americká vesmírná sonda Voyager 1Voyager – dvojice sond NASA, která startovala v roce 1977 pomocí nosných raket Titan/Centaur. V roce 1979 proletěly obě sondy kolem Jupiteru, v roce 1980 (Voyager 1) a 1981 (Voyager 2) kolem Saturnu. Voyager 2 pokračoval dále k Uranu (1986) a Neptunu (1989). Obě sondy se zásadním způsobem zasloužily o poznání sluneční soustavy a dnes jsou nejvzdálenějšími objekty, které lidstvo vyslalo do vesmíru., která byla vypuštěna dne 5. 9. 1977. Od tohoto data je stále (tedy již 39 let) plně funkční a v současné době je vzdálena od Země něco přes 134 astronomických jednotekAU – astronomická jednotka (Astronomical Unit), původně střední vzdálenost Země od Slunce, v roce 2012 ji IAU definovala jako 149 597 870 700 m přesně a změnila zkratku z AU na au. Astronomická jednotka se používá především pro určování vzdáleností ve sluneční soustavě, pro přibližné odhady postačí hodnota 150 milionů kilometrů. (20 miliard kilometrů). Nyní se zdá, že všechny rekordy sondy Voyager 1 mohou být poměrně rychle přemazány.

Hawkingův a Milerův projekt Breakthrough Starshot představuje velmi malou solární plachetnici, která by byla po konvenčním vypuštění na oběžné dráze urychlena během několika minut pomocí skupiny velmi výkonných laserů přibližně na rychlost pětiny rychlosti světla. Uprostřed plachetnice by se měla nacházet nanoloď – jen několik milimetrů veliká a několik gramů vážící kapsle, která by měla obsahovat palubní počítač, dokumentační zařízení (fotoaparát/kameru), komunikátor a plutoniový zdroj napájení. Jako cíl své cesty si otcové této myšlenky vybrali naší Sluneční soustavě nejbližší solární systém – hvězdu Alfa Centauri, která je od Země vzdálena 4,37 světelných rokůl.y. – light year, světelný rok. Jde o vzdálenost, kterou ulétne světlo za rok: 9,46×1012 km. (tedy 4 134 miliard kilometrů). Primárním cílem projektu je průzkum vzdáleného vesmíru a hledání života v něm. Nejdříve je však potřeba ověřit celkovou správnost tohoto zatím teoretického konceptu.

Stephen Hawking

Stephen Hawking při uvedení projektu Starship. Zdroj: Futurism.

Solární plachetnice nejsou na poli vesmírného cestování nic neobvyklého (viz například: AB 43/2010). Stephen Hawking a Yuri Milner však přišli s konceptem malé plachetničky, kterou lze v budoucnu vyrábět sériově, dle jejich slov za cenu několika stovek dolarů, a po vypuštění tisíce těchto nanolodí na oběžnou dráhu je vyslat na cesty do hlubokého vesmíru.

Solární plachetnice Starshot urychlovaná laserovým paprskem

Solární plachetnice Starshot urychlovaná laserovým paprskem. Zdroj: Wired UK.

Plachetnice by přitom měla být pomocí laserů urychlena až na rychlosti 15 až 20 procent rychlosti světla (162 až 216 milionů kilometrů za hodinu), což jsou rychlosti, se kterými má lidstvo zkušenosti pouze v částicové fyzice, a to pouze s jednotlivými atomy. Pomocí současné raketové techniky je uychlování na takovou rychlost nemožné, byť by šlo o velmi málo hmotné objekty. Z Ciolkovského rovnice totiž jasně vyplývá, že taková raketa s klasickým chemickým motorem by musela mít hmotnost mnohonásobně větší, než je současná známá hmotnost viditelného vesmíru. K urychlení by se podle projektu mělo používat několika stogigawattových laserů fokusovaných na plachetnici. Při dosažené rychlosti pětiny rychlosti světla by tak plachetnici trvalo doletět ke hvězdě Alfa Centauri přibližně 22 let. Jenom pro srovnání – při použití současné raketové techniky by nám tento let trval asi 30 000 let.

Krásná teorie, která přináší spoustu problémů

Jak již bylo zmíněno výše, projekt Breakthrough Starshot má za cíl především ověřit možnost tohoto druhu mezihvězdného cestování. Problémů a technických výzev je však více než dost. Mezi nejvýznamnější patří především dva – samotná konstrukce nanolodě a problémy spojené s laserovým urychlováním.

Stavba nanolodě

Celá nanoloď včetně solární plachty musí být schopna odolat extrémnímu urychlování a musí přežít v hlubokém vesmíru – tedy ve velmi nízkých teplotách, ve vakuu a pod vlivem velmi vysokých dávek kosmického záření. I když je samotný vesmír vně naší Sluneční soustavy velmi řídký, nanoloď musí být imunní i vůči vesmírnému prachu.

Laserové urychlování

Zde se projekt pohybuje opět zatím pouze v teoretické rovině. K urychlování plachetnic je potřeba postavit pole laserů, z nichž každý bude mít výkon přibližně sto gigawattů (jen pro srovnání – atomové elektrárny mají výkon v jednotkách gigawattů). Nezapomeňme ale, že bude tento výkon potřeba jen po velmi krátkou dobu. Problémem tak bude nejenom samotná konstrukce několika takových zařízení a přesná fokusace laserového paprsku, ale především nashromáždění a uchování energie, aby mohly lasery urychlovat plachetnici ve stejném časovém intervalu. S tím souvisí i samotná konstrukce plachty, jež musí přežít extrémní přísun energie ve formě tlaku fotonů.

Futuristické vyobrazení laserového pole pro urychlování solárních plachetnic

Futuristické vyobrazení laserového pole pro urychlování solárních plachetnic.
Zdroj: Popsci.

Závěrem

Počáteční investice projektu činí 100 milionů amerických dolarů, které mu věnoval sám Milner, přičemž jeho odhady na celkovou cenu vývoje a následné cesty se pohybují v rozmezí 5 až 10 miliard dolarů. Zajímavostí může být, že dalším členem správní rady se stal Mark Zuckerberg, zakladatel a generální ředitel sociální sítě Facebook, a ve vrcholném managementu projektu najdeme taková jména, jako například Pete Worden (bývalý ředitel výzkumného centra NASA – současný ředitel projektu) nebo Avi Loeb (teoretický fyzik, vedoucí katedry astronomie na Harvardské univerzitě). Dočkáme se tedy za dvacet let slíbených mezihvězdných letů?

Krátké propagační video projektu.

Odkazy

Valid HTML 5 Valid CSS!

Aldebaran Homepage