Posible ba ang Interstellar Travel?



Interstellar space paglalakbay. Pantasya ng bawat limang taong gulang na bata sa loob namin. Staple ng science fiction serial. Mabilis na pagpunta kung saan wala nang nakarating sa isang talagang kamangha-manghang paraan. Habang lumalaki tayo nang mas advanced sa aming mga rocket at space probes, ang tanong ay lumitaw: maaari pa ba nating asahan na kolonahin ang mga bituin? O kaya, ipinagbabawal ang pangarap na malayo, maaari ba nating kahit na magpadala ng mga probes ng puwang sa mga dayuhang planeta, na ipaalam sa amin na sabihin sa amin kung ano ang nakikita nila?

Ang totoo ay ang paglalakbay at paggalugad ng interstellar posible sa teknikal. Walang batas ng pisika na direktang ipinagbabawal ito. Ngunit hindi kinakailangan na gawing madali ito, at tiyak na hindi nangangahulugang makamit natin ito sa ating mga buhay, hayaan lamang ang siglo na ito. Ang paglalakbay sa puwang ng interstellar ay isang tunay na sakit sa leeg.

Kaugnay: Gallery: Mga Pangitain ng Paglalakbay sa Stars ng Interstellar

Paglalakbay sa labas

Kung sapat ka nang pasensya, nakamit na namin ang katayuan ng paggalugad ng interstellar. Mayroon kaming maraming spacecraft sa pagtakas sa mga trajectory, nangangahulugang iniwan nila ang solar system at hindi na sila babalik. Mga misyon ng NASA's Pioneer, ang Mga misyonaryo ng Voyager, at pinakabagong Bagong Horizons sinimulan na ng lahat ang kanilang mahabang paglalakbay. Ang Voyagers lalo na ay isinasaalang-alang ngayon sa labas ng solar system, tulad ng tinukoy bilang rehiyon kung saan ang solar wind na nagmula sa araw ay nagbibigay daan sa pangkalahatang mga galactic background particle at alikabok.

Kaya, mahusay; mayroon kaming mga interstellar space probes na kasalukuyang nagpapatakbo. Maliban sa problema ay pupunta sila kahit saan talagang mabilis. Ang bawat isa sa mga matalinong explorer na interstellar ay naglalakbay sa libu-libong milya bawat oras, na medyo mabilis. Hindi sila patungo sa direksyon ng anumang partikular na bituin, dahil ang kanilang mga misyon ay idinisenyo upang galugarin ang mga planeta sa loob ng solar system. Ngunit kung ang alinman sa mga spacecraft na ito ay patungo sa aming pinakamalapit na kapit-bahay, Proxima Centauri, halos 4 light-years na ang layo, maaabot nila ito sa halos 80,000 taon.

Hindi ko alam ang tungkol sa iyo, ngunit hindi sa palagay ko ang mga badyet ng NASA para sa mga uri ng mga takdang oras. Gayundin, sa oras na ang mga probes na ito ay umabot kahit saan sa kalahating kawili-wiling, kanilang mga baterya nuklear ay mahaba ang patay, at maging walang silbi na mga hunks ng metal na nasasaktan sa pamamagitan ng walang bisa. Alin ang isang uri ng tagumpay, kung iniisip mo ang tungkol dito: Hindi tulad ng aming mga ninuno na nagawa ang gampanan tulad ng paghuhugas ng mga random na basura sa pagitan ng mga bituin, ngunit marahil ay hindi rin eksakto kung ano ang iyong naisip na paglalakbay ng interstellar space na maging katulad.

Kaugnay: Mga Konsepto sa Propulsion ng Superfast Spacecraft (Mga Larawan)

Bilis ang magkakarera

Upang gawing mas makatuwiran ang interstellar spaceflight, ang isang pagsisiyasat ay kailangang mapabilis nang mabilis. Sa pagkakasunud-sunod ng hindi bababa sa isang-sampu ang bilis ng ilaw. Sa bilis na iyon, maabot ng spacecraft ang Proxima Centauri sa isang dakot na mga dekada, at maipadala ang mga larawan ng ilang taon mamaya, na rin sa loob ng isang buhay ng tao. Ito ba ay talagang hindi makatuwiran na tanungin na ang parehong tao na nagsisimula sa misyon ay makakatapos upang tapusin ito?

Ang pagpunta sa mga bilis na ito ay nangangailangan ng isang napakalaking dami ng enerhiya. Ang isang pagpipilian ay ang maglaman ng enerhiya na nasa ibabaw ng spacecraft bilang gasolina. Ngunit kung iyon ang kaso, ang dagdag na gasolina ay nagdaragdag ng masa, na ginagawang mas mahirap upang mapalawak ito sa mga bilis na iyon. Mayroong mga disenyo at sketch para sa nukleyar na spacecraft na pinalakas ng nukleyar na subukang magawa lamang ito, ngunit maliban kung nais nating simulan ang pagbuo ng libu-libo sa libu-libong mga bomba nukleyar upang ilagay lamang sa loob ng isang rocket, kailangan nating makabuo ng iba pang mga ideya.

Marahil ang isa sa mga pinaka-promising na ideya ay upang mapanatili ang maayos na mapagkukunan ng spacecraft na maayos at kahit papaano dalhin ang enerhiya na iyon sa spacecraft habang naglalakbay ito. Ang isang paraan upang gawin ito ay sa mga laser. Ang radiation ay mahusay sa transportasyon ng enerhiya mula sa isang lugar patungo sa isa pa, lalo na sa malawak na distansya ng espasyo. Pagkatapos ay makukuha ng spacecraft ang enerhiya na ito at itulak ang sarili mismo.

Ito ang pangunahing ideya sa likod ng Proyekto ng Breakthrough Starshot, na naglalayong magdisenyo ng isang spacecraft na may kakayahang maabot ang pinakamalapit na mga bituin sa loob ng isang dekada. Sa pinakasimpleng balangkas ng proyektong ito, isang higanteng laser sa pagkakasunud-sunod ng 100 gigawatts shoots sa isang Earth-orbiting spacecraft. Ang spacecraft na iyon ay may isang malaking solar na pantay na hindi mapaniniwalaan o kapani-paniwala. Ang laser ay humuhugot mula sa layag na iyon, na nagbibigay ng momentum sa spacecraft. Ang bagay ay, isang 100-gigawatt laser lamang ang may lakas ng isang mabibigat na backpack. Hindi mo nabasa nang hindi wasto. Kung kukunin namin ang shoot ng laser na ito sa spacecraft ng mga 10 minuto, upang maabot ang isang-ikasampu ang bilis ng ilaw, ang spacecraft ay maaaring timbangin nang hindi hihigit sa isang gramo.

Iyon ang masa ng isang clip ng papel.

Kaugnay: Mga Breakthrough Starshot sa Mga Larawan: Laser-Sailing Nanocraft to Study Alien Planets

Isang sasakyang pangalangaang para sa mga ants

Ito ay kung saan ang goma ay nakakatugon sa interstellar road pagdating sa paggawa ng spacecraft paglalakbay ng kinakailangang bilis. Ang laser mismo, sa 100 gigawatts, ay mas malakas kaysa sa anumang laser na dinisenyo namin ng maraming mga order ng magnitude. Upang mabigyan ka ng isang sukat na sukat, 100 gigawatts ang buong kapasidad ng bawat solong planta ng nuclear power na pinagsama sa Estados Unidos.

At ang spacecraft, na kung saan ay dapat magkaroon ng isang masa na hindi hihigit sa isang papel na clip, ay dapat magsama ng isang kamera, computer, pinagmulan ng kapangyarihan, circuitry, isang shell, isang antena para sa pakikipag-usap sa likod ng bahay at ang buong ilaw ng ilaw.

Na ilaw ng ilaw ay dapat na halos perpektong sumasalamin. Kung sumisipsip kahit isang maliit na maliit na bahagi ng papasok na radiation ng laser ay mai-convert nito ang enerhiya na maiinit sa halip na momentum. Sa 100 gigawatts, nangangahulugan ito ng tuwid na pagtunaw, na sa pangkalahatan ay itinuturing na hindi mabuti para sa spacecraft.

Kapag pinabilis sa isang-ikasampu ang bilis ng ilaw, nagsisimula ang totoong paglalakbay. Sa loob ng 40 taon, ang maliit na spacecraft na ito ay kailangang makatiis sa mga pagsubok at sinasakyan ng puwang ng interstellar. Maapektuhan ito ng mga butil ng alikabok sa napakalaking tulin nito. At habang ang alikabok ay napakaliit, sa mga bilis na motes ay maaaring gumawa ng hindi kapani-paniwala na pinsala. Ang mga kosmiko na sinag, na mga partikulo na may mataas na enerhiya na inilabas ng lahat mula sa araw hanggang sa malayong supernova, ay maaaring makagulo sa maselan na circuitry sa loob. Ang spacecraft ay bubomba ng mga cosmic ray na hindi hihinto sa sandaling magsimula ang paglalakbay.

Posible ba ang Breakthrough Starshot? Sa prinsipyo, oo. Tulad ng sinabi ko sa itaas, walang batas ng pisika na pumipigil sa anuman dito mula sa pagiging katotohanan. Ngunit hindi ito ginagawang madali o kahit na maaaring o maisip o posible kahit na gamit ang aming kasalukuyang antas ng teknolohiya (o makatuwirang mga pag-asa sa malapit na hinaharap ng ating teknolohiya). Maaari ba tayong gumawa ng isang spacecraft na maliit at magaan? Maaari ba tayong gumawa ng isang laser na malakas? Maaari bang ang isang misyon na tulad nito ay makaligtas sa mga hamon ng malalim na espasyo?

Ang sagot ay hindi oo o hindi. Ang tunay na tanong ay: handa ba tayong gumastos ng sapat na pera upang malaman kung posible?

Paul M. Sutter ay isang astrophysicist sa Ang Ohio State University, host ng Magtanong sa isang Spaceman at Space Radio, at may-akda ng "Iyong Lugar sa Uniberso."Nag-ambag si Sutter sa artikulong ito Mga Expertong Tinig ng Space.com: Op-Ed & Insight.

Lkumita ng higit sa pamamagitan ng pakikinig sa episode "Posible ba ang paglalakbay sa interstellar? " on ang podcast ng Ask A Spaceman, magagamit sa akoMga himig and sa Web sa http: //www.askaspaceman.com. Salamat sa @infirmus, Amber D., neo, at Alex V. fo ang mga tanong na humantong sa piraso na ito! Itanong ang iyong sariling katanungan sa Twitter gamit ang #AskASpaceman o sa pamamagitan ng pagsunod kay Paul @PaulMattSutter and facebook.com/PaulMattSutter.