Új ötlet vetődött fel a csillagközi utazásra

Elektronnyalábokkal gyorsítaná relativisztikus sebességre a szomszédos csillagrendszert felderítő, első ember alkotta eszközöket két szakember javaslata. Az Acta Astronautica szaklapban megjelent cikk szerzői az egykor az első atombomba fejlesztésére alapított Los Alamos-i laboratórium részecskegyorsítókra szakosodott munkatársai, Gerrit Bruhaug és Jeffrey K. Greason, utóbbi a Tau Zero alapítvány vezetője. 

A Tau Zerót a NASA csillagközi utazás technikai lehetőségeivel kapcsolatos, 1996 és 2002 között futó, spekulatív tudományos programjának egykori vezetői alapították. A szervezet neve Poul Anderson Hugo-díjas hard sci-fi regényének címéből származik. A regény természetesen egy csillagközi utazás körül forog, és azért hard sci-fi, mert követi a tudományos tudásunkat, szereplői nem varázsolnak és kardoznak, és nincs földi gravitáció minden létező helyszínen.

Miután a Voyager űrszondák fél évszázados utazás után elhagyták a Naprendszert, túlzás lenne azt állítani, hogy egy csillagközi utazás meghaladja a technikai lehetőségeinket. A jelenleg használt technikával viszont hetvenezer év lenne elérni a szomszédos Alfa Centaurit, ami viszont már meghaladja türelmünket – pontosabban azt, amilyen időtávokon a civilizációnk előre gondolkodik.

Az alternatív megoldások közül a legismertebb a Jurij Milner, Stephen Hawking és Mark Zuckerberg által 2016-ban kitüntetett és pénzzel megtámogatott Breakthrough Starshot. Az alapkoncepció egy olyan fényvitorlás eszköz, amelyet lézerrel gyorsítanának, és egy centiméteres méretű, pár grammot nyomó szondát hordozna. A gyorsításról egy külső 100 gigawattos lézerrendszer gondoskodna. Mivel a lézer többször is használható, ezer ilyen StarChipnek nevezett egységből álló rajt tudna felgyorsítani, ami nagyban kompenzálná az eszközök apró méretét, és ütésálló lenne, ellenállóbb az egyes elemek meghibásodásával vagy megsemmisülésével szemben. Utóbbi különösen fontos, ha tudjuk, hogy relativisztikus sebességnél egy porszemmel való ütközés is potenciálisan végzetes.

A NASA hosszú idő után nemrég maga is belevágott a napvitorlával való kísérletezésbe. Tavaly őszi demonstrációs programjuk beleszaladt a különböző fényvitorláknál ismétlődő problémába, hogy egyelőre nem tudunk ezekkel az eszközökkel stabilan manőverezni.

Relativisztikus sugarak

A Tau Zero tavaly októberben publikált elképzelése Sunbeam névre hallgat, és sok szempontból hasonlít a Breakthrough Starshothoz, de több ponton is meghaladja azt. A kiindulási pont itt is egy mozgási energiát adagoló statikus gyorsító eszköz, ez azonban nem lézert lőne a szondára, hanem elektronokból álló részecskenyalábot.

A Breakthrough Starshot a tervek szerint mintegy 0,1 csillagászati egységen végezne gyorsítást. Mivel egy csillagászati egység a Föld–Nap-távolsággal azonos, ennek a tizede alatt gyorsítanák a StarChipeket a fénysebesség ötödére. A legközelebbi csillagot így húsz év alatt érnénk el.

Elektronokból álló részecskenyalábot könnyű előállítani, a benne utazó elektronok azonban taszítják egymást, ennek ellenére részecskegyorsítókban már megfigyelték, hogy a fénysebességhez közeli sebességük hatására az időeltolódás következtében nem érzékelhető a taszítás miatti szétszóródás. Egy elektronnyaláb ezért a lézernél jóval nagyobb távolságon használható lenne, akár 100 csillagászati egységig, majdnem a Naprendszer határáig. A szerzők azt sem zárják ki, hogy a nyaláb akár 1000 csillagászati egységig is működhet.

Az ötlet legnagyobb előnye mégsem ez, hanem hogy a Voyager szondákhoz hasonló kaliberű, 1000 kilogrammos szondákat lehetne ezzel a módszerrel gyorsítani. Ilyen méretű szerkezet már elegendő teret adna a műszereknek, amelyek egy komoly tudományos vizsgálódáshoz szükségesek. Egy ekkora szondát a fénysebesség tizedére lehetne gyorsítani, vagyis mintegy negyven év alatt elérhetné az Alfra Centauri hármas csillagrendszert.

A részecskenyaláb Bruhaug és Greason szerint nagyságrendekkel praktikusabb lenne a fényalapú gyorsításnál. Az előnyök mellett azonban van az ötletnek egy gyenge pontja is: a gigawattos nyalábot elindító rendszer. Bár a Nagy Hadronütköztetőnél kisebb teljesítményű rendszerről van szó, az emberiségnek így is egy 800 méter átmérőjű erőművet kellene építenie az űrben. Ez egy ponton lebegne a Nap közelében, olyan közel, mint amilyen távolságra nemrég a Parker napszonda elsuhant. A Nap mágneses mezeje és a belőle érkező fény nyomása megakadályozná, hogy a szerkezet a csillagba zuhanjon. Miközben azonban a Parker a leggyorsabb ember alkotta a tárgy, a gyorsítóállomásnak vagy annak részeinek tartósan el kellene viselniük a Nap közvetlen közelségét.

(Acta Astronautica, Universe Today)