به همین دلیل، توجه زیادی را به خود جلب کرده است؛ از جمله چندین مأموریت که برای بازدید از آن و ارسال اطلاعات طراحی شدهاند. اما متأسفانه به دلیل محدودیتهای فناورانه و فاصلهی عظیم این سامانه، اغلب این مأموریتها بسیار سبک (در حد چند گرم) هستند و برای رسیدن به هدفشان نیاز به بادبانهای خورشیدی عظیم یا لیزرهای پیشران دارند.
اما چرا باید سطح فناوری امروز، تخیل ما را محدود کند؟ در حالیکه گزینههای نظری دیگری هم وجود دارد که امکان فرستادن مأموریتهای سنگینتر به نزدیکترین همسایهی بالقوهی قابلسکونت ما را فراهم میکنند. چنین ایدهای پشت پایاننامه کارشناسیارشد «آملی لوتز» در دانشگاه ویرجینیا تک قرار داشت. او امکان استفاده از پیشرانش همجوشی (Fusion Propulsion) را بررسی کرد تا یک کاوشگر چندصد کیلویی را به سامانهی پروکسیما ارسال کند؛ و حتی احتمال ورود آن به مدار این سیاره را نیز مطرح نمود.
با توجه به اینکه پروکسیما b احتمالاً زیستپذیر است، دانشمندان علاقه دارند مجموعهای از حسگرها را برای بررسی دقیقتر به آنجا بفرستند. لوتز در پایاننامهاش ۱۱ نوع حسگر را فهرست کرده که روی فضاپیما نصب میشوند؛ از طیفسنجها و مغناطیسسنجها گرفته تا سامانههای تصویربرداری و نفوذی که میتوانند زیر یخهای سطحی این سیاره (در صورت وجود) را بررسی کنند.
علاوه بر آن، یک آرایهی ارتباطی پرقدرت نیز در نظر گرفته شده است. هرچند ارسال سیگنال از یک ستارهی دیگر، کاری بسیار دشوار است. لوتز پیشنهاد میکند از «عدسی گرانشی خورشیدی» خود پروکسیما برای تقویت سیگنال استفاده شود، تا بتوان به پهنای باندی در حدود ۱۰ مگابیت بر ثانیه به ازای هر وات دست یافت.
نکتهی اصلی اما اینجاست: این فضاپیما برای نیروی پیشرانه و برق خود به یک ژنراتور همجوشی وابسته است. لوتز سه نوع مختلف از پیشرانهای همجوشی را بررسی کرده که هر یک از آنها قابلیت استفاده از چهار نوع سوخت متفاوت را دارند.
- موشک همجوشی (Fusion Driven Rocket): در این روش، انرژی حاصل از همجوشی بهصورت مستقیم و با بهرهگیری از فناوری «همجوشی مغناطیسی-اینرسی» به پیشرانه تبدیل میشود.
- موتور محدودکننده اینرسی-الکترواستاتیک (Inertial-Electrostatic Confinement): کوچک و سبک است، اما محدودیتهای فنی دارد که توان خروجی آن را محدود میکند.
- سامانهی ریزهمجوشی القاشده با پادماده (Antimatter Initiated Microfusion – AIM): کوچکترین گزینه است، اما نیاز به پادماده دارد؛ مادهای بسیار کمیاب و بسیار گرانقیمت.
چهار نوع سوخت بررسیشده نیز از رایجترین گزینههای مورد نظر برای همجوشی هستند:
- دوتریم-دوتریم (D-D): سادهترین واکنش همجوشی ولی با توان خروجی پایین.
- دوتریم-تریتیوم (D-T): انرژی بالاتری دارد اما نوترون زیادی تولید میکند که میتواند به سامانههای داخلی فضاپیما آسیب بزند.
- پروتون-بور ۱۱ (p-B11): ساختار اتمی رایجی دارد اما برای تولید انرژی، دمای بسیار بالا و بازدهی کم دارد.
- دوتریم-هلیم-۳ (D-He3): گزینهای آرمانی با انرژی زیاد، نوترون کم و دمای مورد نیاز منطقی؛ اما مشکل اصلی، کمیابی هلیم-۳ در زمین است، هرچند استخراج آن از ماه هماکنون مورد بررسی قرار گرفته است.
لوتز برای انتخاب بهترین ترکیب سوخت و پیشران، چند سناریوی مأموریت مختلف را بررسی کرده است:
- عبور سریع بدون کاهش سرعت: در این حالت فضاپیما با سرعتی حدود ۲۴,۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه از کنار سیاره عبور میکند، که زمان کافی برای تحقیقات علمی فراهم نمیکند.
- پرواز آهسته: فضاپیما در نیمهی دوم مسیرش کاهش سرعت میدهد و با سرعتی حدود ۲۵ کیلومتر بر ثانیه عبور میکند؛ این سرعت کمتر، امکان انجام بررسی علمی را فراهم میسازد.
- ورود به مدار: با کمی مانور بیشتر، امکان ورود فضاپیما به مدار اطراف پروکسیما b فراهم میشود که میتواند پروازهای متعدد و جمعآوری دادههای فراوان را ممکن کند. البته برای تحقق آن، نیاز به انرژی بالا، جرم پایین و تولید کم نوترون وجود دارد.
طبق محاسبات لوتز، بهترین گزینه، استفاده از موشک همجوشی با سوخت D-He3 است. این ترکیب میتواند یک فضاپیمای ۵۰۰ کیلویی را طی حدود ۵۷ سال به مدار پروکسیما b برساند. برای مأموریتی میانستارهای، این زمان چندان هم طولانی نیست.
البته باید توجه داشت که این مطالعه در حال حاضر کاملاً نظری است. هنوز هیچیک از انواع پیشرانههای همجوشی بررسیشده، بهطور عملی ساخته یا آزمایش نشدهاند و پرتاب چنین سامانهای نیازمند تلاشهای بزرگ فنی و سیاسی خواهد بود. اما شاید در طول دوران حرفهای «آملی لوتز»، این رؤیا به واقعیت تبدیل شود.
استفاده از پیشرانهای همجوشی هستهای بهعنوان راهکاری نظری ولی امیدوارکننده برای سفرهای میانستارهای، بهویژه به سیارات فراخورشیدی نزدیک مانند پروکسیما قنطورس b، مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در حالی که روشهای فعلی مانند بادبانهای خورشیدی یا لیزرهای پیشران به دلیل محدودیتهای وزنی و کارایی، توانایی حمل ابزارهای علمی پیشرفته یا ورود به مدار سیاره هدف را ندارند، پیشرانهای همجوشی میتوانند راهحلی برای ارسال فضاپیماهای سنگینتر با تجهیزات کامل باشند. پایاننامه آملی لوتز در این زمینه گامی مهم است که ضمن بررسی انواع پیشرانها و سوختها، ترکیب بهینهای از موشک همجوشی با سوخت دوتریم-هلیم ۳ را پیشنهاد میکند که قادر است یک فضاپیمای ۵۰۰ کیلویی را ظرف ۵۷ سال به مدار پروکسیما b برساند. این طرح هنوز کاملاً نظری است و نیاز به توسعه فناوریهای پیشرفته، از جمله همجوشی کنترلشده و منابع سوخت کمیاب، دارد؛ با این حال، چنین پژوهشهایی مسیر آیندهی سفرهای فضایی را ترسیم میکنند و نشان میدهند که تخیل علمی، حتی فراتر از محدودیتهای کنونی فناوری، میتواند راهگشای مأموریتهای میانستارهای باشد.