Миссия космического телескопа Роман может продлиться до 22 лет благодаря экономии топлива

Небольшой космический аппарат может быть запущен в направлении Альфа Центавра, ближайшей звездной системы к Солнцу, в путешествии, которое займет около 80 тысяч лет. Предложение под названием Fermi Explorer намерен использовать уже существующие технологии, чтобы продемонстрировать возможность межзвездной миссии, даже крайне медленной, без зависимости от футуристических двигательных установок или миллиардных инвестиций.

Эта идея была представлена во вторник (1) математиком и физиком из Великобритании Филиппом Джонстоном и другими предпринимателями. Группа планирует собрать 15 миллионов долларов (около 76,6 миллионов бразильских реалов) для создания зонда с полезной нагрузкой всего в 1 кг и попытаться запустить его в 2029 году. Вместо того чтобы ставить целью быстрое прибытие, проект делает ставку на низкозатратную стратегию размещения космического аппарата на пути к другой звезде.

Обсуждение целей миссии

В интервью изданию Olhar Digital Роберто Диас да Кошта, доцент Департамента астрономии IAG-USP и директор CienTec, объяснил, что целью миссии является не изолированная звезда, подобная нашему Солнцу. Он уточнил, что Альфа Центавра представляет собой тройную систему, состоящую из двух звезд, очень похожих на Солнце, названных Альфа Центавра А и Альфа Центавра B, и одного красного карлика, известного как Проксима Центавра, который значительно меньше.

По словам астронома, две более крупные звезды разделены на 23 астрономические единицы (а.е.), что эквивалентно расстоянию между Солнцем и планетой Уран, и находятся на расстоянии 4,36 световых лет от Земли. Третья звезда вращается вокруг этой пары на гораздо большем расстоянии, будучи самой близкой к нашей планете. «Проксима находится значительно дальше от пары, находясь в настоящее время примерно в 12 тысяч а.е. от них, и расположена на расстоянии 4,24 световых лет от нас, то есть немного ближе».

Несмотря на то, что это наша ближайшая звездная соседка, расстояние настолько огромно, что обычный корабль потратил бы тысячи лет на преодоление этого пути. Fermi Explorer будет двигаться со скоростью приблизительно 25 км/с, что достаточно для выхода из Солнечной системы, но слишком мало по сравнению с расстояниями между звездами. В результате путешествие займет около 79 800 лет.

Это означает, что если миссия будет запущена в 2029 году и пройдет свой маршрут, прибытие произойдет примерно в 81 829 году! Ни один из участников проекта не будет жив, чтобы увидеть результат. Фактически, между запуском и прибытием пройдут тысячи поколений. Таким образом, космический аппарат будет функционировать как своего рода технологическая капсула, отправленная в столь далекое будущее, что современный мир будет неузнаваем.

Механизм ускорения

Вызов начинается задолго до того, как зонд покинет Солнечную систему. Fermi Explorer сначала будет запущен на низкую околоземную орбиту, вероятно, в рамках совместной миссии по запуску. Затем начнется долгая серия маневров вокруг Солнца. Вместо того чтобы просто направить аппарат к Альфа Центавре, разработчики намерены использовать саму звезду как часть механизма, придающего скорость зонду.

В течение более десяти лет зонд будет совершать тщательно рассчитанные орбиты, постепенно приближаясь к Солнцу. Точка максимального сближения может достигать 0,42 астрономической единицы, или около 62,9 миллиона километров, что составляет чуть меньше половины среднего расстояния между Землей и Солнцем. В этой области солнечное излучение намного интенсивнее, что позволяет панелям производить больше энергии для питания электрической двигательной установки.

Команда планирует сочетать эти близкие пролеты Солнца с так называемым эффектом Оберта, явлением, позволяющим лучше использовать тягу двигателя, когда космический аппарат движется на высокой скорости. Многократные такие маневры, называемые «накачкой перигелия», постепенно увеличат скорость зонда до тех пор, пока он окончательно не сможет выйти из Солнечной системы.

Однако, по мнению Кошты, стратегия, принятая частной группой, не представляет большого прорыва в аэрокосмическом секторе. «Они говорят, что это тест технологии, но я считаю, что это послужит лишь проверкой „эффекта эластичного ремня“, который заключается в размещении зонда на орбите, позволяющей проходить близко к очень массивному телу, в данном случае к Солнцу, и таким образом набирать скорость. Но это никоим образом не является чем-то новым, многие зонды уже использовали эту технику».

Согласно технической оценке объемом 81 страницу, подготовленной с помощью искусственного интеллекта, этот процесс солнечного ускорения может занять около 12 лет. После этого Fermi Explorer будет продолжать движение практически за счет инерции в сторону Альфа Центавра. Скорость около 25 км/с будет достаточной для начала путешествия, но не для того, чтобы сделать его быстрым. Большая часть 80 тысяч лет будет проходить в длительном межзвездном пространстве.

Миссия не предназначена для перевозки людей или даже большого количества научных приборов. Приоритетом является проверка того, может ли очень маленький космический аппарат осуществить такое путешествие, используя относительно простые компоненты. Тем не менее, без активной двигательной установки после начальной фазы, астроном из IAG-USP подчеркивает проблему точности траектории. «Поскольку этот гипотетический зонд не имеет никакой направленности и будет двигаться только за счет инерции, я считаю, что невозможно „точно нацелиться“ на одну из трех звезд системы».

После первых этапов возникнет проблема связи. Прямой контакт продлится около 18 месяцев, в то время как отражатели помогут наземным телескопам следить за аппаратом некоторое время. Однако, когда он пересечет область Юпитера, Fermi Explorer станет все труднее обнаружить, бесшумно продвигаясь на десятки тысяч лет. Не будет команды, ожидающей прибытия, и не будет миссии спасения. Судьба зонда будет заключаться в продолжении его траектории до достижения системы Альфа Центавра.

Дополнительные замечания

Потеря сигнала на столь раннем этапе является одним из наиболее критикуемых аспектов специалистами. «Если они сами говорят, что потеряют возможность отслеживания зонда, когда он будет примерно на расстоянии Юпитера, то далее это будут только домыслы. Обратите внимание, что зонды Voyager 1 и 2 были запущены в 1977 году и до сих пор работают! Они сейчас находятся более чем в 150 раз дальше от Солнца, чем Земля! Юпитер находится всего в 5 раз дальше от Солнца, чем мы», — анализирует Кошта.

Каким бы маловероятным это ни казалось, путешествие в 80 тысяч лет имеет цель, выходящую за рамки простого достижения другой звезды. Джонстон связывает проект с парадоксом Ферми, который ставит вопрос о том, почему, несмотря на огромное количество существующих звезд и планет, мы до сих пор не нашли убедительных доказательств существования других цивилизаций. Одна из возможных причин заключается в том, что межзвездные путешествия слишком сложны для любой формы жизни.

Fermi Explorer стал бы способом проверить именно эту гипотезу. Если технологическая цивилизация способна отправить небольшой космический аппарат к другой звезде, используя относительно скромные ресурсы, даже если ему потребуется десятки тысяч лет на прибытие, одна из возможных преград парадокса ослабевает. Миссия также оставила бы послание для чрезвычайно далекого будущего: человечество смогло, по крайней мере, попытаться пересечь пространство между звездами.

Проект еще далек от гарантии реализации. Команде необходимо обеспечить финансирование, построить космический аппарат, найти подходящий запуск и выполнить сложную последовательность маневров. Даже если все эти этапы будут завершены, миссия останется ставкой с практически непостижимым сроком.