Графеновий парус доставить космічний зонд до Альфа Центавра за 90 років

Проект Breakthrough Starshot  передбачає створення компактного наносупутника розміром з поштову марку (його назвали StarChip), що пересувається за допомогою лазерної тяги.

Мета місії – доставити апарат до найближчої зоряної системи Альфа Центавра, що представляє собою подвійну зірку. Нагадаємо, що відстань до неї становить понад 40 трильйонів кілометрів (це 4,37 світлових року), і найшвидшому з існуючих на сьогодні космічних кораблів потрібні було б тисячі років, щоб подолати цю дистанцію. Однак якби крихітний міжпланетний зонд вдалося розігнати до 1/5 швидкості світла, він долетів би до зоряної системи всього за 20 років.

Така задумка вчених, і її здійснення вже почалося. У грудні 2016 роки ми розповідали про те, як американські та корейські інженери запропонували захистити наносупутник від космічної радіації.

Нова ідея, яка, швидше за все, виллється в окремий проект з тією ж метою, що у Мільнера і Хокінга, належить вченим з Німеччини. За їх словами, долетіти до Альфа Центавра допоможе гігантський світлове вітрило, правда, буде потрібно йому на це більше часу, ніж наносупутником – приблизно 140 років.

Передбачається, що масивне вітрило площею приблизно в 100 тисяч квадратних метрів (як дві піраміди Хеопса або 14 футбольних стадіонів) буде виготовлений з графена – “тонкого і легкого, але мегажосткого матеріалу”, як охарактеризували його самі вчені. (До речі, зовсім скоро графен буде коштувати не так уже й дорого). Зверху парус покриють світловідбиваючим матеріалом, який допоможе уникнути впливу світла і тепла в безпосередній близькості від зірки, а також захистить зонд у відкритому космосі.

“Найближчим часом ми можемо вступити в епоху, коли людство покине свою зоряну систему і почне досліджувати екзопланети за допомогою таких зондів”, – заявив Рене Хеллер ( Rene Heller ) з Інституту вивчення сонячної системи в Геттінгені (підрозділ Інституту Макса Планка).

Разом зі своїм колегою Міхаелем Хіппке ( Michael Hippke ) астроном підрахував, що гігантське вітрило зможе розігнати мікрозонд масою в 10 грамів до швидкості приблизно в 20% від швидкості світла.

Передбачається, що досягти Альфа Центавра він зможе за 90 років, після чого вітрило зблизиться з найбільшою зіркою системи – Альфа Центавра А. Коли відстань до неї складе приблизно чотири мільйони кілометрів, зонду доведеться знизити швидкість до 13800 кілометрів в секунду (4,6% від швидкості світла), щоб не пролетіти повз світила. Його тяжіння і світло зонд використовує для гальмування і подальшого повороту в бік інших “мешканців” системи. Далі вітрильник почне використовувати світло Альфа Центавра В для подорожі до екзопланете Проксіма b, яка обертається навколо червоного карлика Проксіма Центавра.

На ці маневри і вивчення зоряної системи може піти приблизно 46 років.

За словами авторів роботи, хоча часу для досягнення мети вітрильнику і зонду буде потрібно більше, ніж в разі Breakthrough Starshot, у їх проекту є і свої плюси. В першу чергу – той факт, що апарат зможе взяти на борт більше обладнання, яке передасть астрономам більше даних.

Хоча новий сценарій заснований на математичному дослідженні і комп’ютерному моделюванні, апаратне забезпечення вітрила вже розробляється в лабораторіях. Тим часом німецькі вчені зв’язалися з представниками проекту Starshot Мільнера і Хокінга, щоб обговорити варіанти спільної роботи.

Детальніше задумка німецьких вчених описана в науковій статті, що вийшла у виданні Astrophysical Journal Letters.