Volgens een artikel gepubliceerd in het Astrophysical Journal hadden Duitse astronomen het over de mogelijkheid om in slechts 140 jaar naar Alpha Centauri te vliegen, de ster die het dichtst bij ons staat, en in ongeveer dezelfde tijd terug te keren met een gigantisch licht zeil met een oppervlakte van twee piramides van Cheops.
“Dit zeil kan gemaakt worden van grafeen - een extreem dunne, lichtgewicht en toch zeer sterke koolstoffilm. Het moet nog worden gemaakt en bedekt met reflecterend materiaal, maar veel van de grootste prestaties in de menselijke geschiedenis zijn mogelijk gemaakt door onoverkomelijke obstakels te overwinnen. In de nabije toekomst kunnen we een tijdperk ingaan waarin de mensheid haar sterrenstelsel zal verlaten en exoplaneten zal gaan bestuderen met behulp van dergelijke sondes,”zei Rene Heller van het Instituut voor de studie van het zonnestelsel in Göttingen, Duitsland.
Star Cloak vs. Star Sling
In april 2016 spraken de beroemde Britse kosmoloog Stephen Hawking en de Russische miljardair Yuri Milner over hun volgende "ruimte" -initiatief binnen de serie Breakthrough Initiatives - Breakthrough Starshot. Als onderdeel hiervan heeft de oligarch $ 100 miljoen toegewezen om een ruimtevaartuig te maken op basis van een idee dat vorig jaar werd geschetst door Californische natuurkundigen onder leiding van Philip Lubin.
De essentie is om geen klassieke ruimteschepen naar verre planeten te sturen, maar extreem lichte en platte structuren gemaakt van reflecterend materiaal, die worden versneld tot bijna-lichtsnelheden met behulp van een krachtige orbitale laser.
Zo'n interstellair "zeilschip" zal, volgens de berekeningen van Amerikaanse natuurkundigen, Alpha Centauri over 20 jaar kunnen bereiken, en zal binnen drie dagen zonder lading tussen Mars en de aarde vliegen en in een maand met een lading van 10 ton. Het grootste probleem in beide gevallen is de vertraging van de sonde - terwijl het team dat het bedacht geen idee heeft hoe de stop van de laser "zeilboot" veilig kan worden gemaakt.
Om deze reden zijn de deelnemers aan het Breakthrough Starshot-project van plan om deze missie op dezelfde manier uit te voeren als de nadering van de New Horizons-sonde met Pluto: een vloot van microscopisch kleine ster "zeilboten" gelanceerd door lasers zal gewoon langs Alpha Centauri vliegen en proberen zijn foto's naar de aarde te sturen.
Promotie video:
Duits alternatief
Twee beroemde Duitse astronomen, Heller en Michael Hippke, bieden een alternatieve reisoptie naar Alpha Centauri, die langer duurt, maar 10 keer meer vracht zal sturen, dit drievoudige sterrensysteem in een baan om de aarde zal brengen en, indien gewenst, ga terug naar de aarde.
De sleutel tot deze taak is een gigantisch zonnezeil met een oppervlakte van ongeveer 100 duizend vierkante meter, gemaakt van ultralicht materiaal - grafeen, nanobuisvezels of andere "platte" stoffen. Volgens de berekeningen van Hippke en Heller kan een dergelijke structuur, in oppervlakte gelijk aan twee Cheops-piramides of een dozijn voetbalstadions, een microsonde van 10 gram versnellen tot een snelheid van ongeveer 20% van de lichtsnelheid.
Zo'n zeil zou Alpha Centauri in ongeveer 90 jaar kunnen bereiken en Alpha Centauri A, de grootste ster in het systeem, naderen op een afstand van ongeveer 4,4 miljoen kilometer. Zoals wetenschappers uitleggen, moet de sonde op dit moment zijn bewegingssnelheid verminderen tot 4,6% van de lichtsnelheid, anders vliegt hij langs de ster en kan hij zijn aantrekkingskracht en licht niet gebruiken om zijn beweging te vertragen en naar de andere twee bewoners van het systeem te keren.
Hoe een dergelijke remming implementeren? Om dit te doen, hoef je alleen maar het zonnezeil zo te draaien dat het niet wordt ingedrukt door het licht van de zon, maar van de Alpha Centauri. Nadat de manoeuvre is voltooid, zijn de wetenschappers van plan het zeil in te zetten en het licht van Alpha Centauri B te gebruiken om naar Proxima b te reizen, de planeet nabij Proxima Centauri. Volgens berekeningen van wetenschappers zal dit proces nog ongeveer 46 jaar duren, en 140 jaar na de lancering vanaf de aarde zal de sonde de baan van de planeet ingaan.
De belangrijkste vraag van ruimte
Waarom is dit allemaal nodig, gezien de superlange reistijden van dergelijke "zeilschepen"? Zoals Hippke opmerkt, zijn dergelijke missieperioden in feite niet iets bijzonder lang en atypisch voor aardse ruimtevaart - zo brachten Voyager-sondes in totaal slechts de helft van de tijd van deze expeditie naar Alpha Centauri door in de ruimte.
In tegenstelling tot Breakthrough Starshot, zullen deze sondes van 10 gram veel meer wetenschappelijke instrumenten bevatten en een veel grotere kans op succes hebben dan een zwerm met laser gelanceerde nanosondes, zei hij. Daarom stellen Duitse wetenschappers voor om hun project te beschouwen als een terugval of "aanvulling" op de missie van Hawking en Milner, als het mislukt of, omgekeerd, buitengewoon interessante resultaten oplevert.
Vandaag onderhandelen Hippke en Heller, volgens de Universiteit van Puerto Rico in Arecibo, met vertegenwoordigers van Breakthrough Starshot over de mogelijke integratie van hun project in de langetermijnplannen van de Milner Foundation. Als alternatief stellen ze voor om Doorbraak Starshot-nanosondes te versnellen met behulp van de zon, door ze op korte afstand van de ster de ruimte in te lanceren, in plaats van een dure en potentieel gevaarlijke gefaseerde laser voor sondes te gebruiken.
