Se pare că în fiecare zi se găsește un nou exoplanet (sau, în cazul zilei de marți, oamenii de știință au descoperit trei exoplanete potențial locuibile care orbitează o stea). Dar există o mulțime de obstacole pe care va trebui să le ștergem înainte de a avea vreodată șansa de a le vizita: dozele masive de radiații care ar fi absorbite de ar fi astronauți, daunele potențiale cauzate de praful și gazul interstelar unei nave deplasându-se cu viteze extrem de mari și faptul că călătoria până la cel mai apropiat exoplanet locuibil ar dura aproape 12 ani într-o navă spațială care călătorește cu viteza luminii.
Cea mai mare problemă ar putea fi însă cantitatea enormă de energie pe care o astfel de ambarcațiune ar necesita-o. Cum alimentezi o navă spațială pentru o călătorie de peste 750.000 de ori mai departe decât distanța dintre Pământ și Soare?
Pe baza tehnologiei noastre actuale pentru explorarea spațiului și a potențialelor abordări viitoare, iată o descriere a modalităților posibile de propulsare a navelor spațiale.
Rachete convenționale, care ard combustibil lichid sau chimic solid, au fost utilizate pentru aproape toate misiunile spațiale până în prezent. (Foto prin NASA) Rachete convenționale: Acestea creează impulsuri prin arderea unui propulsor chimic depozitat în interior, fie un combustibil solid sau lichid. Energia eliberată ca urmare a acestei combustii ridică o ambarcațiune din câmpul gravitațional al Pământului și în spațiu.
Pro: Tehnologia rachetelor este bine pusă la punct și bine înțeleasă, deoarece datează din China antică și a fost folosită încă de la începutul epocii spațiale. În ceea ce privește distanța, cea mai mare realizare a acesteia până acum este transportarea sondei spațiale Voyager 1 la marginea exterioară a sistemului solar, la aproximativ 18, 5 miliarde de mile distanță de Pământ.
Contra: Voyager 1 este proiectat să rămână fără combustibil în jurul anului 2040, o indicație a cât de limitate în rachetele convenționale și propulsoarele pot transporta o navă spațială. Mai mult, chiar dacă am putea să încadrăm o cantitate suficientă de rachetă pe o navă spațială pentru a o transporta până la o altă stea, faptul uluitor este că, probabil, nici măcar nu avem suficient combustibil pe întreaga noastră planetă. Brice Cassenti, profesor la Institutul Politehnic Rensselaer, a declarat pentru Wired că va fi nevoie de o cantitate de energie care depășește puterea actuală a întregii lumi pentru a trimite o ambarcațiune la cea mai apropiată stea folosind o rachetă convențională.
Motorul cu ioni care a alimentat nava spațială Deep Space 1 a NASA. (Foto prin NASA) Motoare cu ioni : Acestea funcționează oarecum ca rachetele convenționale, cu excepția faptului că, în loc să expulzeze produsele de ardere chimică pentru a genera impulsuri, ele trag fluxuri de atomi încărcați electric (ioni). Tehnologia a fost demonstrată cu succes prima dată în misiunea Deep Space 1 a NASA din 1998, în care o rachetă a zburat îndeaproape atât un asteroid cât și o cometă pentru a colecta date și a fost folosită de atunci pentru a propulsa mai multe alte nave spațiale, inclusiv o misiune în curs de a vizita piticul. planeta Ceres.
Pro: Aceste motoare produc mult mai puțină tracțiune și viteză inițială decât o rachetă convențională - deci nu pot fi folosite pentru a scăpa de atmosfera Pământului - dar odată transportate în spațiu de rachetele convenționale, acestea pot rula continuu pentru perioade mult mai lungi (deoarece folosesc un combustibil mai dens mai eficient), permițând unei nave să crească treptat viteza și să depășească viteza unuia propulsată de o rachetă convențională.
Contra: Deși mai rapid și mai eficient decât rachetele convenționale, utilizarea unei unități ionice pentru a călători chiar și la cea mai apropiată stea ar mai dura foarte mult timp - cel puțin 19.000 de ani, după unele estimări, ceea ce înseamnă că undeva de ordinul de 600 până la 2700 generații de oameni ar fi necesare pentru a o vedea. Unii au sugerat că motoarele cu ioni ar putea alimenta o călătorie pe Marte, însă spațiul interstelar este probabil în afara tărâmului posibilității.
O redare a navei cu stea Daedalus, propusă în anii '70, care ar fi folosit reacțiile de fuziune nucleară ca propulsor. (Imagine via Nick Stevens) Rachete nucleare: Mulți pasionați de explorarea spațială au susținut utilizarea rachetelor cu reacție nucleară pentru a acoperi distanțe vaste ale spațiului interstelar, datând proiectului Daedalus, un proiect teoretic britanic care a căutat să proiecteze o sondă fără pilot pentru a ajunge la Steaua lui Barnard, 5, 9 lumină - ani distanta. Rachete nucleare ar fi teoretic alimentate de o serie de explozii nucleare controlate, probabil folosind deuteriu pur sau tritiu ca combustibil.
Pro: Calculele au arătat că o ambarcațiune propulsată în acest fel ar putea atinge viteze mai rapide de 9000 de mile pe secundă, transpunându-se într-un timp de călătorie de aproximativ 130 de ani către Alpha Centurai, steaua cea mai apropiată de Soare - mai lungă decât o viață umană, dar poate în interior tărâmul unei misiuni multi-generaționale. Falconul Millenium nu face ca Kessel Run să funcționeze în mai puțin de 12 parsec, dar este ceva.
Contra: Pentru una, rachetele cu energie nucleară sunt, în prezent, complet ipotetice. Pe termen scurt, probabil că vor rămâne așa, deoarece detonarea oricărui dispozitiv nuclear (intenționat ca o armă sau nu) în spațiul exterior ar încălca Tratatul de interzicere parțială a testelor nucleare, care permite astfel de explozii în exact o singură locație. : Subteran. Chiar dacă este permis legal, există îngrijorări enorme de siguranță cu privire la lansarea unui dispozitiv nuclear în spațiu deasupra unei rachete convenționale: O eroare neașteptată ar putea provoca ploi de materiale radioactive pe toată planeta.
Sunjammer, care are cea mai mare pânză solară construită vreodată, este proiectat să se lanseze în toamna anului 2014. (Foto via L'Garde / NASA) Sails Solar: în comparație cu toate celelalte tehnologii din această listă, acestea funcționează pe un principiu destul de diferit: în loc să propulseze o ambarcațiune prin arderea combustibilului sau crearea altor tipuri de combustie, pânzele solare trag un vehicul valorificând energia particulelor încărcate ejectat de Soare ca parte a vântului solar. Prima demonstrație de succes a unei astfel de tehnologii a fost nava spațială IKAROS din Japonia, lansată în 2010, care a călătorit spre Venus și acum se deplasează spre Soare, iar Sunjammer-ul NASA, de șapte ori mai mare, urmează să se lanseze în 2014.
Pro: Pentru că nu trebuie să ducă o cantitate stabilită de combustibil - în schimb, utilizând puterea Soarelui, la fel cum o barcă cu pânze exploatează energia vântului - o navă spațială cu ajutorul unei vele solare poate croi mai mult sau mai puțin la nesfârșit.
Contra: Acestea călătoresc mult mai lent decât meșteșugurile cu rachetă. Dar mai important pentru misiunile interstelare - ele necesită ca energia evacuată de la Soare sau de la o altă stea să călătorească, ceea ce le este imposibil să parcurgă spațiile vaste cuprinse între vântul solar al Soarelui nostru și cel al unui alt sistem stelar. Pânzele solare ar putea fi încorporate într-o ambarcațiune cu alte mijloace de propulsie în sine, dar nu pot fi bazate singure pentru o călătorie interstelară.
Concepția artistului despre o rachetă teoretică antimaterie. (Imagine via NASA) Rachete antimaterie: această tehnologie propusă ar folosi produsele unei reacții de anihilare a materiei antimaterie (fie raze gamma, fie particule subatomice foarte încărcate numite pioni) pentru a propulsa o ambarcațiune prin spațiu.
Pro: Folosirea antimateriei pentru a alimenta o rachetă ar fi teoretic cel mai eficient combustibil posibil, deoarece aproape toată masa materiei și antimateriei sunt transformate în energie atunci când se anihilează reciproc. În teorie, dacă am fi capabili să calculăm detaliile și să producem suficientă antimaterie, am putea construi o navă spațială care să călătorească la viteze aproape la fel de rapid ca cea a luminii - cea mai mare viteză posibilă pentru orice obiect.
Contra: Nu avem încă o modalitate de a genera suficientă antimaterie pentru o călătorie spațială - estimările sunt că o călătorie de o lună de zile pe Marte ar necesita aproximativ 10 grame de antimaterie. Până în prezent, am reușit să creăm doar un număr mic de atomi de antimaterie, iar acest lucru a consumat o cantitate mare de combustibil, ceea ce face ca ideea unei rachete antimaterie să fie și costisitoare. Depozitarea acestei antimaterii este o altă problemă: Schemele propuse implică utilizarea de pelete congelate de antihidrogen, dar și acestea sunt departe.
O redare a unui ramjet, care ar colecta hidrogenul din spațiu pe măsură ce călătorește pentru a-l folosi drept combustibil. (Imagine via NASA) Mai multe tehnologii speculative: Oamenii de știință au propus tot felul de tehnologii radicale, non-rachetă, pentru călătoriile interstelare. Acestea includ o ambarcațiune care ar recolta hidrogenul din spațiu pe măsură ce se deplasează pentru a fi utilizat într-o reacție de fuziune nucleară, grinzi de lumină sau câmpuri magnetice împușcate din propriul nostru sistem solar la o navă spațială îndepărtată, care ar fi valorificată de o navigă și utilizarea negrului găuri sau găuri de vierme teoretice pentru a călători mai repede decât viteza luminii și a face posibilă o călătorie interstelară în viața unui singur om.
Toate acestea sunt extrem de departe de implementare. Dar, dacă o facem vreodată la un alt sistem stelar (un lucru important, dacă este sigur), având în vedere problemele cu cele mai multe tehnologii existente și viitoare, ar putea fi într-adevăr una dintre aceste piețe în cer idei care ne poartă acolo și poate ne permit să vizităm un exoplanet locuibil.
