Zdá se, že každý den se objevuje nový exoplanet (nebo v případě úterý vědci objevili tři potenciálně obyvatelné exoplanety obíhající jednu hvězdu). Ale existuje spousta překážek, které budeme muset vyčistit, než budeme mít někdy šanci je navštívit: obrovské dávky záření, které by absorbovaly budoucí astronauti, potenciální poškození způsobené mezihvězdným prachem a plynem pro plavidlo pohybovat se extrémně vysokými rychlostmi a skutečnost, že cestování do nejbližšího obyvatelného exoplanetu by v kosmické lodi mohlo trvat téměř 12 let rychlostí světla.
Největším problémem by však mohlo být obrovské množství energie, jaké by toto plavidlo vyžadovalo. Jak palivem kosmická loď cestujete více než 750 000krát dále, než je vzdálenost mezi Zemí a Sluncem?
Na základě naší současné technologie pro zkoumání vesmíru a potenciálních budoucích přístupů je zde přehled možných způsobů pohonu kosmické lodi.
Konvenční rakety, které spalují kapalné nebo pevné chemické palivo, se dosud používají téměř ve všech vesmírných misích. (Fotografie přes NASA) Konvenční rakety: Ty vytvářejí tah spálením chemického paliva uloženého uvnitř, pevného nebo kapalného paliva. Energie uvolněná v důsledku tohoto spalování zvedá plavidlo z gravitačního pole Země a do vesmíru.
Plusy: Raketová technologie je zavedená a dobře srozumitelná, protože pochází ze starověké Číny a používá se od samého začátku kosmického věku. Pokud jde o vzdálenost, jeho dosud největším úspěchem je přenést kosmickou sondu Voyager 1 k vnějšímu okraji sluneční soustavy, zhruba 18, 5 miliardy kilometrů od Země.
Nevýhody: Předpokládá se, že Voyager 1 dojde kolem roku 2040, což je údaj o tom, jak omezený rozsah konvenčních raket a raket může nést kosmickou loď. Navíc, i kdybychom mohli na kosmickou loď umístit dostatečné množství raketového paliva, aby bylo možné ji přenést až k jiné hvězdě, ohromující skutečnost je, že pravděpodobně nemáme ani dostatek paliva na celé naší planetě, abychom tak učinili. Brice Cassenti, profesor polytechnického institutu Rensselaer, řekl Wiredovi, že to bude vyžadovat množství energie, které překoná současný výkon celého světa, aby poslalo loď k nejbližší hvězdě pomocí konvenční rakety.
Iontový motor, který poháněl kosmickou loď Deep Space 1 NASA. (Fotografie přes NASA) Iontové motory : Tyto pracují poněkud jako konvenční rakety, kromě toho, že místo toho, aby vylučovaly produkty chemického spalování za účelem generování tahu, vystřelily proud elektricky nabitých atomů (iontů). Tato technologie byla poprvé úspěšně demonstrována na misi Deep Space 1 společnosti NASA z roku 1998, ve které raketa těsně přeletěla kolem asteroidu a komety ke sběru dat, a od té doby byla použita k pohonu několika dalších kosmických lodí, včetně probíhající mise k návštěvě trpaslíka. planeta Ceres.
Pros: Tyto motory produkují mnohem méně tahu a počáteční rychlosti než konvenční raketa - takže nemohou být použity k úniku ze zemské atmosféry - ale jakmile jsou uneseny do vesmíru konvenčními raketami, mohou běžet nepřetržitě mnohem déle (protože používají hustší palivo účinněji), umožňující plavidlu postupně zvyšovat rychlost a překonávat rychlost jednoho poháněného konvenční raketou.
Nevýhody: I když je rychlejší a účinnější než konvenční rakety, použití iontové jednotky k cestování s nejbližší hvězdou by stále trvalo nesmírně dlouhou dobu - nejméně 19 000 let, podle některých odhadů, což znamená, že někde v řádu 600 až 2700 Aby to bylo vidět, bylo by zapotřebí generací lidí. Někteří navrhli, že iontové motory by mohly pohánět výlet na Mars, ale mezihvězdný prostor je pravděpodobně mimo oblast možností.
Vizualizace hvězdné lodi Daedalus, navržená v 70. letech 20. století, která by jako pohonnou látku použila reakce jaderné fúze. (Obrázek přes Nick Stevens) Jaderné rakety: Mnoho nadšenců pro průzkum vesmíru obhajovalo použití raket poháněných jadernou reakcí k pokrytí obrovských vzdáleností mezihvězdného vesmíru. Datuje projekt Project Daedalus, teoretický britský projekt, který se snažil navrhnout bezpilotní sondu pro dosažení Barnardovy hvězdy, 5.9 roky pryč. Jaderné rakety by teoreticky byly poháněny řadou řízených jaderných výbuchů, možná jako palivo používaly čisté deuterium nebo tritium.
Pros: Výpočty ukázaly, že plavidlo poháněné tímto způsobem by mohlo dosáhnout rychlosti rychleji než 9000 kilometrů za sekundu, překládat tak cestovní čas zhruba 130 let na Alpha Centurai, hvězdu nejblíže Slunci - déle než lidský život, ale možná uvnitř říše multi-generační mise. To není Millenium Falcon, který dělá Kessel Run za méně než 12 parseců, ale je to něco.
Nevýhody: Jednak jsou jaderné rakety v současné době zcela hypotetické. Z krátkodobého hlediska pravděpodobně zůstanou tak, protože detonace jakéhokoli jaderného zařízení (ať už zamýšleného jako zbraň nebo ne) ve vesmíru by porušila Smlouvu o částečném zákazu jaderných zkoušek, která takové exploze umožňuje na jednom místě. : podzemí. I když to zákon dovoluje, existují obrovské bezpečnostní obavy týkající se vypuštění jaderného zařízení do vesmíru na vrcholu konvenční rakety: Neočekávaná chyba by mohla způsobit deště radioaktivního materiálu přes planetu.
Předpokládá se, že Sunjammer, který má největší sluneční plachtu, jakou kdy byla postavena, bude spuštěn na podzim roku 2014 (Foto přes L'Garde / NASA). Sluneční plachty: Ve srovnání se všemi ostatními technologiemi na tomto seznamu fungují na zcela odlišném principu: Namísto pohánění plavidla spalováním paliva nebo vytvářením jiných druhů spalování, solární plachty táhnou vozidlo využitím energie nabitých částic. vyhozen ze Slunce jako součást slunečního větru. První úspěšnou demonstrací takové technologie byla japonská kosmická loď IKAROS, která byla zahájena v roce 2010 a která putovala směrem k Venuši a nyní cestuje směrem ke slunci, a Sunjammer NASA, sedmkrát větší, se chystá zahájit v roce 2014.
Výhody: Protože nemusejí nosit určité množství paliva - místo toho, aby využívaly sílu Slunce, podobně jako plachetnice využívající energii větru, může kosmická loď podporovaná sluneční plachtou plavit více či méně neurčitě.
Nevýhody: Tito cestují mnohem pomaleji než raketově poháněná řemesla. Ale důležitější pro mezihvězdné mise - vyžadují, aby energie vypuzovaná ze Slunce nebo jiné hvězdy vůbec cestovala, což jim znemožňuje překonat obrovské prostory mezi dosahem slunečního větru našeho Slunce a dosahu jiného hvězdného systému. Solární plachty by mohly být potenciálně začleněny do plavidla s jinými prostředky pohonu, ale na mezihvězdnou cestu se nelze spoléhat samy.
Umělecké pojetí teoretického antihmotového raketového designu. (Obrázek přes NASA) Antimatter Rockets: Tato navrhovaná technologie by použila produkty annihilační reakce hmoty a antihmoty (buď paprsky gama nebo vysoce nabité subatomické částice nazývané piony) k pohonu plavidla vesmírem.
Výhody: Použití antihmoty k pohonu rakety by teoreticky bylo nejúčinnějším možným palivem, protože téměř veškerá hmota hmoty a antihmoty se přemění na energii, když se navzájem ničí. Teoreticky, kdybychom byli schopni vypracovat podrobnosti a vyrobit dostatek antihmoty, mohli bychom postavit kosmickou loď, která cestuje rychlostí téměř tak rychle jako rychlost světla - nejvyšší možnou rychlostí pro jakýkoli objekt.
Nevýhody: Zatím nemáme způsob, jak vygenerovat dostatek antihmoty pro vesmírnou cestu - odhaduje se, že měsíční cesta na Mars by vyžadovala asi 10 gramů antihmoty. Dosud jsme dokázali vytvořit jen malý počet atomů antihmoty, a tak se spotřebovalo velké množství paliva, což také představovalo, že raketa antihmoty je nepřípustně drahá. Uložení tohoto antihmoty je dalším problémem: Navrhovaná schémata zahrnují použití zmrazených pelet antihydrogenu, ale i ty jsou daleko.
Vykreslování ramjet, které by shromažďovalo vodík z vesmíru, když cestuje k použití jako palivo. (Obrázek přes NASA) Spekulativnější technologie: Vědci navrhli nejrůznější radikální, ne raketové technologie pro mezihvězdné cestování. Patří mezi ně plavidlo, které by shromažďovalo vodík z vesmíru, když cestuje k použití při reakci jaderné fúze, paprsky světla nebo magnetická pole vystřelené z naší vlastní sluneční soustavy na vzdálenou kosmickou loď, která by byla využita plachtou, a použití černé díry nebo teoretické červí díry, které cestují rychleji než rychlost světla a umožňují mezihvězdnou cestu za života jediného člověka.
Všechny tyto jsou velmi daleko od implementace. Pokud se ale vůbec někdy dostaneme k jinému hvězdnému systému (jistě velký), vzhledem k problémům s většinou existujících a blízkých technologií, může to být skutečně jedna z těchto technologií nápady, které nás tam nesou - a možná nám umožňují navštívit obyvatelnou exoplanetu.
