У последњој деценији хиљаде планета откривено је изван нашег Сунчевог система. То је имало за последицу обнављање интересовања за истраживање свемира, што укључује и могућност слања свемирског брода да истражи егзопланете. Имајући у виду изазове који су укључени, тренутно се истражује низ напредних концепата, попут заснован концепт лаког једра (као што је приказано у Бреактхроугх Старсхот и слични предлози).
Међутим, у последњим годинама научници су предложили потенцијално ефикаснији концепт познат као електрично једро, где једро састављено од жичане мреже ствара електричне наелектрисање да одбије честице соларног ветра, стварајући тако замах. У недавној студији, два научника са Харварда упоредили су и супротставили ове методе како би утврдили који би били повољнији за различите врсте мисија.
Студија, која се недавно појавила на мрежи и у рецензији је објављена од стране Ацта Астронаутица, спровели су Манасави Лингам и Абрахам Лоеб - доцент на Флоридском технолошком институту (ФИТ) и Франк Б. Баирд млађи професор науке на Харвард универзитету и директор Института за теорију и рачунање (ИТЦ), редом.
Концепт лаког једра је временски поштован, када свемирски брод опремљен великим листом рефлективног материјала користи зрачни притисак звезде (ака. Соларни ветар) да би се убрзао током времена. Главна предност ове технологије је у томе што јој није потребан свемирски брод за превоз сопственог снабдевања горивом, што обично чини већину масе свемирског брода.
Ово је посебно важно када је реч о међузвездном путовању, јер је количина реакционе масе потребна да се досегне чак и делић брзине светлости (ц) било би сјајно. А за разлику од концепата попут антиматеријског погона или концепата који се ослањају на физику која је и даље непроверена (или чак хипотетичка), једра са соларним светлима користе технологију и физику која су у овом тренутку потпуно доказана.
Друга предност је чињеница да се лагано једро може убрзати другим средствима осим сунчевог зрачења. Као што је Лингам објаснио Спаце Магазине путем е-поште:
„Лака једра се могу„ гурнути “било ласерским низовима, било соларним / звјезданим зрачењем. У оба случаја, главна предност лаганих једра је та што неко не мора да носи гориво на броду, за разлику од хемијских ракета. То увелико смањује масу свемирског брода с обзиром да је већина масе у хемијским ракетама због горива. Иста предност односи се и на електрична једра. "
Међутим, последњих година развиле су се варијације овог концепта, попут магнетног једра (ака. „Магсаилс“) које су предложиле Роберт Зубрин и Дана Андревс 1988. године, и електричног једра које је предложила Пекка Јанхунен 2006. године. први, суправодљива петља створио би електрично поље, док ће други магнетно поље стварати кроз једро малих жица - обе би одбијале соларни ветар.
Ови концепти имају неке значајне разлике у односу на конвенционална соларна или светлосна једра. Као што је Лингам објаснио:
„Електрична једра се ослањају на пренос замаха од напуњених честица сунчевог / звјезданог вјетра (протони у нашем примјеру) тако што их одбијају кроз електрична поља, док се свјетлосна једра ослањају на пријенос замаха из фотона које емитира звијезда. Тако ветар звезде покреће електрична једра, док електромагнетно зрачење које емитује звезда покреће лагана једра. "
Интересантно је да су неки истраживачи магнетна једра сматрали могућим средством за успоравање лаког једра док се приближава свом одредишту. Један такав појединац је проф. Цлаудиус Грос са Института за теоријску физику Универзитета Гоетхе у Франкфурту и Андреас Хеин и Келвин Ф. Лонг - главни истраживачи Пројектног змаја (концепт сличан концепту Бреактхроугх Старсхот).
Сва три концепта су у стању да претворе зрачење које емитују звезде у замах, али такође имају свој део недостатака. За почетак, електрична једра у великој мјери овисе о својствима њихових домаћина. С друге стране, лагана једра су у великој мери неучинковита када су у питању звезде М-типа (црвени патуљак), јер притисак зрачења није довољно висок да би створио довољну брзину да би побегао из система звезда.
Ово је прилично ограничавајуће питање с обзиром на то како патуљеви ултра-хладног типа М мале масе чине огромну већину звезда у Универзуму - чинећи 75% звезда у Млечном путу. Црвени патуљци су такође невероватно дуговјечни у поређењу с другим класама звијезда и могу остати у свом главном слиједу и до 10 билиона година. Стога би погонски систем који може користити црвене патуљасте системе био пожељнији у дужем временском размаку.
Због ових разматрања, Лингам и Лоеб су покушали да одреде која метода међузвезданог путовања би била пожељнија (лагана једра или електронска једра) у односу на различите класе звезда - тип Ф (бела), Г-тип (жута), К- типа (наранџасте) и звезде М-типа. Након што су узели у обзир својства зрачења сваке класе, они су узели у обзир вероватну масу свемирског брода - на основу параметара утврђених од Бреактхроугх Старсхот.
Открили су да свемирски брод упарен са електричним једром представља боље средство за покретање у близини већине врста звезда, а не само за свемирске летелице-грамове попут (за шта се тражи Старсхот). Међутим, Лингамова и Лоебова израчунавања такође су показала да ће требати знатно дуже да свемирски брод с електричним једром достигне врсте брзина које ће међузвездно путовање учинити практичним.
„Уместо тога, ако се узму у обзир лагана једра погоњена ласерским низовима (као што је Бреактхроугх Старсхот), тада је могуће директно постићи релативистичке брзине (нпр., 10% брзина светлости) путем светлосних једра; за разлику од тога, електрична једра погоњена звјезданим вјетровима постижу брзину од само 0,1% од брзине свјетлости “, рекао је Лингам.
Док електрично једро може постићи 0,1 ц на крају од опетованог постизања непосредне близине са звездама, проценили су да ће им ово требати 10.000 сусрета током милион година. Као што је Лингам рекао:
„[Е] лектрична једра представљају одрживо средство за путовање међузвездним путовањима. Међутим, свака технолошка врста која жели да користи ову методу морала би бити дуготрајна, јер ће за овај цео процес постизања релативистичке брзине бити потребно око милион година. Ако постоје такве дугоживе врсте, електрична једра представљају прилично прикладно и енергетски ефикасно средство за истраживање Млечног пута током дугог временског периода (милионима година).
Иако је милион година у космичком погледу мало више од трептаја ока, он је невероватно дугачак у погледу животног века цивилизација - бар за наше стандардима. Као врста, човечанство постоји око 200.000 година и бележи своју историју око 6000. Штавише, цивилизација је свемирских фарми у последњих 60 година.
Ерго, једро које је могуће убрзати ласерима остаје најпрактичније средство за истраживање егзопланета у нашем животу. Друга импликација ове студије је како би она могла да обавести потрагу за ванземаљским обавештајним подацима (СЕТИ). Када претражују Универзум ради знакова технолошке активности (ака. Техноносигнације), научници су приморани да траже знакове које ће препознати.
С обзиром на предности електричног једра, могуће је да би изванземаљска цивилизација могла да погодује овој технологији у односу на сличне. Као што је проф. Лоеб објаснио за Спаце Магазине путем е-маила:
„Наше калкулације имплицирају да ће напредне цивилизације вероватно давати предност коришћењу електричних једра преко лаких једра за погон који се заснива на природном изласку звезда у облику ветра или радијације. Међутим, ако технолошка цивилизација жели постићи брзину или лансирати велике товаре за које снага коју производи њихова домаћина звезда не може покренути, онда ће вјероватно погодовати свјетлосним једрима које гура умјетно произведен свјетлосни сноп, попут моћног ласер. Ситуација је слична разлици између једрилица које користе мајке које пружа бесплатан ветар, у поређењу са већим или бржим бродовима који се покрећу вештачким средствима, попут мотора.
Нажалост, како је додао Лоеб, електрична једра није лако открити на великим даљинама јер су састављена од електрифицираних жичаних мрежа и не емитују очигледне технознаке. „Стога", закључује он, „СЕТИ се првенствено треба усредсредити на потрагу за лаким једрима, која су видљива због цурења њихових светлосних снопова изван граница једра у близини места лансирања или због тога што одбијају сунчеву светлост када пролазе близу Сунце, баш као и астероиди или комете сличне величине. "
Међутим, Лингам и Лоеб такођер истичу да би електрична једра могла бити привлачна опција за изванземаљску цивилизацију из потпуно истог разлога. Осим што су енергетски ефикасне, електрична једра не подлијежу прелијевању и могу стога прелазити из једног звјезданог сустава у други без да се примијете. Могућа резолуција Ферми парадокса? Можда!
У сваком случају, ова студија указује да би се наши тренутни планови за истраживање суседних звезданих система требали фокусирати на концепте који наглашавају брзину преко дугог века. То не значи да је постављање електричних или магнетних једара (које би могло наставити да истражују Универзум еонсима) лоша идеја, али мисија која може да нам стигне у други звездански систем током нашег живота изгледа за сада преферирана опција.
