Czy ludzkość może wysłać sondę do najbliższego układu gwiezdnego bez budowania technologii rodem z science fiction? Prywatny zespół Fermi Explorer chce sprawdzić, czy odpowiedź brzmi „tak”. Plan zakłada wykorzystanie istniejących technologii i budowę niewielkiej sondy, która mogłaby rozpocząć podróż do Alpha Centauri już w 2029 roku.
Pomysł wysłania statku do Alpha Centauri nie jest jednak całkiem nowy. Na łamach PortalTechnologiczny.pl pisaliśmy już np. o koncepcji Chrysalis – gigantycznego statku kosmicznego, który miałby zabrać około 1500 osób w wielopokoleniową podróż do najbliższego nam układu gwiezdnego. W tamtym przypadku mowa była o około 400 latach podróży.
Fermi Explorer reprezentuje zupełnie inne podejście. Zamiast budować kosmiczne miasto zdolne do podtrzymywania życia przez stulecia, jego twórcy chcą wysłać niewielką, bezzałogową sondę z zaledwie około kilogramem aparatury naukowej.
Jest tylko jeden problem. Nawet ta minimalistyczna misja miałaby dotrzeć do Alpha Centauri dopiero po około 77 tys. lat.
Sonda za 15 mln dolarów
Za projektem stoi między innymi brytyjski matematyk i fizyk Philip Johnston, współzałożyciel firmy Starcloud rozwijającej koncepcję centrów danych na orbicie.
Johnston i jego współpracownicy chcą zebrać około 15 mln dolarów na budowę niewielkiego statku kosmicznego. Sonda miałaby zabrać zaledwie około 1 kg aparatury naukowej.
Zespół nie zamierza jednak opracowywać zupełnie nowego napędu. Fermi Explorer ma korzystać z technologii dostępnych już obecnie, w tym z napędu elektrycznego zasilanego energią słoneczną.
Statek miałby zostać wyniesiony na orbitę okołoziemską podczas wspólnego startu z innymi ładunkami. Następnie rozpocząłby wieloletnią serię manewrów, których celem byłoby stopniowe zbliżanie sondy do Słońca.
To właśnie w pobliżu naszej gwiazdy znajduje się klucz do całego pomysłu.
Słońce ma rozpędzić sondę
W odległości około 0,42 jednostki astronomicznej od Słońca sonda znalazłaby się znacznie bliżej gwiazdy niż Ziemia. Oznacza to dostęp do zdecydowanie większego strumienia energii słonecznej.
Fermi Explorer chce wykorzystać również efekt Obertha, dzięki któremu odpalenie silnika podczas szybkiego przelotu w pobliżu masywnego ciała może znacznie zwiększyć efektywność manewru.
Zespół określa planowane manewry mianem „perihelion pump”. Sonda miałaby przez lata wielokrotnie zmieniać swoją orbitę, wykorzystując kolejne zbliżenia do Słońca do zwiększania prędkości.
Według obecnych założeń po około 12 latach statek powinien osiągnąć trajektorię ucieczkową z Układu Słonecznego. Jego prędkość wynosiłaby około 25 km/s, czyli mniej więcej 90 tys. km/h.
To ogromna prędkość jak na statek kosmiczny, ale w skali międzygwiezdnej nadal bardzo niewielka.
77 tysięcy lat podróży do Alpha Centauri
Alpha Centauri znajduje się około 4,37 roku świetlnego od Ziemi. Przy prędkości planowanej dla Fermi Explorer podróż do tego układu zajęłaby około 77 tys. lat.
Sonda przez większość tej podróży praktycznie nie wykonywałaby aktywnych manewrów. Po opuszczeniu Układu Słonecznego kontynuowałaby lot po trajektorii balistycznej.
To pokazuje, jak ogromnym wyzwaniem pozostaje prawdziwa podróż międzygwiezdna.
Dla porównania: nawet najbardziej odległe sondy wysłane przez ludzkość, takie jak Voyager 1 i Voyager 2, pozostają bardzo blisko w kosmicznej skali. Dotarcie do innej gwiazdy przy wykorzystaniu konwencjonalnych technologii wymagałoby czasu liczonego nie w latach czy stuleciach, ale w dziesiątkach tysięcy lat.
Sztuczna inteligencja pomogła znaleźć rozwiązanie
Jednym z ciekawszych elementów projektu jest udział sztucznej inteligencji w opracowaniu koncepcji misji.
Johnston współpracował z fizykiem Alexem Wissner-Grossem, założycielem firmy Physical Superintelligence. Parametry planowanej misji zostały przekazane systemowi AI, który przygotował 18-stronicową analizę wykonalności technicznej.
Wyniki miały pomóc znaleźć sposób na połączenie napędu elektrycznego, odpowiedniej trajektorii oraz bliskich przelotów w pobliżu Słońca.
Nie oznacza to oczywiście, że AI rozwiązała problem podróży międzygwiezdnych. Projekt wciąż pozostaje koncepcją, a jego rzeczywista realizacja wymagałaby rozwiązania wielu problemów technicznych.
Jeżeli jednak zespół rzeczywiście doprowadziłby do startu, byłby to interesujący eksperyment pokazujący, jak wiele można osiągnąć bez budowania całkowicie nowego systemu napędowego.
Fermi Explorer ma sprawdzić coś więcej niż możliwości techniczne
Nazwa projektu nie jest przypadkowa. Fermi Explorer odnosi się do paradoksu Fermiego, czyli pytania, dlaczego w ogromnym Wszechświecie nie obserwujemy jednoznacznych śladów istnienia zaawansowanych cywilizacji pozaziemskich.
Jeżeli planet nadających się do powstania życia są miliardy, a nawet znacznie więcej, dlaczego nie widzimy śladów cywilizacji, które powinny mieć wystarczająco dużo czasu, aby rozprzestrzenić się po galaktyce?
Jedną z możliwych odpowiedzi jest tak zwany Wielki Filtr. Może istnieć etap rozwoju cywilizacji, którego większość z nich nie jest w stanie pokonać.
Fermi Explorer ma w pewnym sensie sprawdzić dwa możliwe wyjaśnienia. Pierwszym byłoby założenie, że cywilizacje po prostu nie chcą opuszczać swoich układów planetarnych. Drugim — że podróże międzygwiezdne są tak trudne, iż nawet zaawansowane cywilizacje nie są w stanie ich realizować.
Jeżeli ludzkość potrafiłaby wysłać sondę do innej gwiazdy, choćby z bardzo długim czasem podróży, jeden z potencjalnych „filtrów” zostałby przynajmniej częściowo zakwestionowany.
Kontakt z sondą potrwa krótko
Projekt ma jednak jeszcze jedną niezwykłą cechę. Zespół zakłada, że rzeczywista komunikacja z sondą będzie możliwa tylko przez około 18 miesięcy.
Po odpowiednich manewrach statek powinien być możliwy do śledzenia z Ziemi przynajmniej przez pewien czas. Później oddali się jednak na tyle, że jego dalsze losy będą niezwykle trudne do monitorowania.
Ostatecznie Fermi Explorer miałby po prostu kontynuować lot przez tysiące lat.
Jeżeli wszystko pójdzie zgodnie z planem, sonda znajdzie się w pobliżu Alpha Centauri około 77 tys. lat po rozpoczęciu podróży.
Czy to ma sens?
Na pierwszy rzut oka projekt może wyglądać jak kosmiczna ciekawostka. Wysłanie kilogramowej sondy, która będzie podróżować do najbliższej gwiazdy przez dziesiątki tysięcy lat, trudno nazwać praktyczną misją badawczą.
Jego znaczenie jest jednak inne.
Fermi Explorer próbuje postawić bardzo konkretne pytanie: czy podróż międzygwiezdna jest przede wszystkim problemem technologicznym, czy może barierą, której cywilizacje nigdy nie są w stanie pokonać?
Jeżeli projekt rzeczywiście wystartuje w 2029 roku, nie zobaczymy oczywiście jego finału. Zobaczą go — o ile ludzkość i jej cywilizacja przetrwają — bardzo odległe pokolenia.
I właśnie dlatego Johnston łączy projekt z Wielkim Filtrem. Jeśli zaawansowane cywilizacje rzeczywiście mają tendencję do samozniszczenia albo nigdy nie podejmują prób opuszczenia swoich układów, odpowiedź na paradoks Fermiego może być znacznie bardziej niepokojąca, niż chcielibyśmy.
Fermi Explorer nie ma więc być szybkim biletem do Alpha Centauri. To raczej wyjątkowo długoterminowy eksperyment dotyczący przyszłości cywilizacji.
Foto: Fermi Explorer Mission.