آیا روزی به آلفا قنطورس، نزدیک‌ترین منظومه ستاره‌ای همسایه‌مان خواهیم رسید؟

جاه طلبی های ما برای اکتشاف فضایی، انسان ها را به ماه، مریخ نوردها به مریخ و فضاپیماها را به سمت بیرونی منظومه شمسی برده است. اما آیا انسان ها یا فضاپیماها می توانند به آلفا قنطورس، نزدیک ترین منظومه ستاره ای به سیاره ما برسند؟

آلفا قنطورس حدود ۴.۴ سال نوری (تقریباً ۲۵ تریلیون مایل یا ۴۰ تریلیون کیلومتر) از زمین فاصله دارد و خانه سه ستاره جداگانه است. نزدیکترین ستاره، پروکسیما قنطورس، همچنین میزبان یک سیاره فراخورشیدی است که دانشمندان معتقدند می تواند شرایط لازم برای حیات را داشته باشد.

اما رسیدن به این منظومه ستاره ای کار کوچکی نیست. ناسا تخمین می زند که با استفاده از یک شاتل فضایی مانند دیسکاوری ۱۲۲ فوتی (۳۸ متری) که اکنون بازنشسته شده است، نزدیک به ۱۵۰۰۰۰ سال طول می کشد تا به آلفا قنطورس برسد.

اگر انسان ها می توانستند با سرعت نور حرکت کنند، می توانستیم در عرض چهار سال به آلفا قنطورس برسیم. با این حال، قوانین فیزیک حکم می کند که تنها ذرات نور بدون جرم به نام فوتون می توانند به این حد سرعت کیهانی برسند. بنابراین، در حالی که احتمالاً انسان‌ها هرگز به آلفا قنطورس نخواهند رسید، اما این امکان وجود دارد که فضاپیماهایی که برای سرعت کمتری از نور طراحی شده‌اند، در طول عمر انسان به این ستاره‌ها برسند. حتی برای امید به رسیدن یک فضاپیما به حداکثر سرعت، دانشمندان به چیزی بسیار کوچکتر از دیسکاوری نیاز دارند.

Marshall Eubanks، مدیرعامل استارتاپ Space Initiatives Inc و یکی از همکاران در NASA Innovative Advanced Concepts، در حال تحقیق در مورد روش های راه دور برای بازدید از پروکسیما قنطورس با استفاده از انبوهی از فضاپیماهای اندازه پیکومتر است. (پیکومتر یک تریلیونم متر است.)

Eubanks در ایمیلی به Live Science گفت: ما در بحبوحه یک انقلاب واقعی در پروازهای فضایی و اکتشافات فضایی با سیستم‌های بسیار کوچک هستیم. در حالی که یک فضاپیمای کوچک به اندازه یک فضاپیمای بزرگتر مانند وویجرز توانایی ندارد، زمان توسعه آنها بسیار کوتاهتر است؛ آنها نسبتاً ارزان هستند.

فضاپیماهای کوچک نیز به نیروی کمتری برای به حرکت درآوردن آنها نیاز دارند که می تواند یک مزیت کلیدی در افزایش سرعت آنها باشد.

Eubanks تنها کسی نیست که این نوع تحقیقات را دنبال می کند. Breakthrough Initiatives پروژه Starshot خود را در سال ۲۰۱۶ برای ترکیب فضاپیماهای نانومتری با بادبان های سبک آغاز کرد و در سال ۲۰۱۷، ناسا بودجه پروژه خود را با هدف پرتاب یک ماموریت به آلفا قنطورس تا سال ۲۰۶۹، ۱۰۰ سال پس از آپولو ۱۱، آغاز کرد.

در حالی که شتاب فضاپیماهای کوچک آسانتر از کاوشگرهای بزرگتر است، منابع سوخت سنتی به تنهایی به اندازه کافی قدرتمند یا فراوان نیستند که این فضاپیماها را به سرعت نزدیک به نور سوق دهند. در عوض، فیلیپ لوبین، استاد فیزیک در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا، که ایده‌هایش برای سفر بین ستاره‌ای الهام‌بخش تیم استارشات بود، به Live Science گفت که این فضاپیما احتمالاً به جای آن بر نور تکیه خواهد کرد.

انرژی خورشیدی

برای حرکت سریع در فضا، کوچک بودن و جرم کم کمک می کند. لوبین گفت که یکی از مزایای اصلی پیشرانه های سبک این است که جرم ندارند. سوخت سنتی موشک، در مقابل، با تبدیل سوخت سنگین به انرژی با سوزاندن آن، نیروی محرکه ایجاد می کند. استفاده از بادبان خورشیدی که توسط نور خورشید به حرکت در می‌آید یا بادبان فوتونیکی که توسط نور لیزر به حرکت در می‌آید، تمام قدرت را بدون هیچ وزنی به شما می‌دهد.

لوبین گفت شما می توانید آن را مانند پرتاب توپ به سمت یک تکه کاغذ در نظر بگیرید. هنگامی که توپی به کاغذ برخورد می کند، نیرویی وارد می کند و باعث پس زدن یا دور شدن کاغذ می شود. به طور مشابه، تکانه حمل شده توسط نور به فضاپیما منتقل می شود که باعث عقب نشینی و شتاب آن می شود.

لوبین گفت: ‘این سیستم اساساً یک چراغ قوه غول پیکر است – یک آرایه لیزری غول پیکر [روی زمین].’ اگر فضاپیماها قایق بادبانی هستند، پس نور لیزر باد در بادبان آنها است.

فناوری برای ایجاد و آزمایش این صنایع دستی، مانند تجهیزات ارتباطی به اندازه کافی کوچک که بر روی آنها قرار گیرد، هنوز در حال توسعه است. لوبین گفت، اما هیچ دلیل فیزیکی وجود ندارد که باور کنیم چنین فضاپیما نمی تواند یک ماموریت پروازی از آلفا قنطورس را انجام دهد.

این ماموریت می تواند بسیار شبیه کاوشگرهای وویجر ۱ و ۲ عمل کند و تصاویری با وضوح بالا از منظومه ستاره ای را به زمین ارسال کند، که برخی از آنها ممکن است شامل اولین نگاه ما به سیاره بالقوه قابل سکونت پروکسیما قنطورس باشد.

در حالی که لوبین تاکید کرد که سفر به آلفا قنطورس یک تلاش طولانی مدت خواهد بود، یوبانکس گفت که او مطمئن است که پیشرفت های بزرگی در این قرن می تواند حاصل شود.

Eubanks گفت: ‘من فکر می کنم که با کاوشگرهای کوچکی که در دهه ۲۰۴۰ پرتاب می شوند و در نتیجه به دهه ۲۰۶۰ می رسند، به سیستم آلفا قنطورس خواهیم رسید.’ کاوشگرهای بسیار بزرگتر باید تا پایان قرن امکان پذیر شود، اما بدون پیشرفت های غیرمنتظره در فیزیک پیشرانه، فکر می کنم که ماموریت های خدمه وظیفه ای برای قرن آینده خواهد بود.