Free Press

„Země je kolébkou lidstva, ale lidstvo v ní nemůže zůstat navždy,“ napsal v roce 1911 v dopise sovětský průkopník vesmírného cestování Konstantin Ciolkovskij. Vědci již dlouho píší a hovoří o vnímané nutnosti cestovat na jiné planety pro dlouhodobé přežití lidského druhu.

Zatímco NASA, SpaceX a další společnosti mají relativně krátkodobé plány, jak nás dostat na Mars, jak je to s potřebou prozkoumat planetu za hranicemi naší hvězdy, Slunce, které podle odhadů zanikne za 7,5 miliardy let?

Mimohvězdné cesty se možná neuskuteční během našich životů, ale vesmírné agentury a soukromé společnosti vyvíjejí teorie a metody, jak se dostat k jiným hvězdám: DESTINATION MARS: 15 INCREDIBLE SPACEX MILESTONES, PAST AND FUTURE

. Zde je 17 faktů o tom, jak bychom jednou mohli cestovat k jiným hvězdám.

Nejbližší hvězda k Zemi je za použití současných technologií mimo dosah

Po návratu z přistání na Měsíci Neil Armstrong výstižně popsal obrovskou vzdálenost našeho Měsíce od Země slovy: „Najednou mi došlo, že ten malý hrášek, krásný a modrý, je Země. Zvedl jsem palec, zavřel jedno oko a můj palec vymazal planetu Zemi. Necítil jsem se jako obr. Cítil jsem se velmi, velmi malý.“

Vzdálenost Země od Měsíce (383 400 km) je jen nepatrným zlomkem vzdálenosti k našemu Slunci a vzdálenost Země od Slunce (149,81 milionu km) je příslovečnou kapkou v moři ve srovnání se vzdáleností k nejbližší hvězdě ke Slunci.

Nejbližší hvězdou naší sluneční soustavy je Proxima Centauri. Je součástí trojhvězdného systému zvaného Alfa Centauri a od Země je vzdálena asi 4,24 světelného roku (neboli 1,3 parseku). Jak vysvětluje NASA, znamená to, že Proxima Centauri je od Země vzdálena 40 208 000 000 000 (4 biliony) km.

Náš nejrychlejší současný nejspolehlivější a nejrychlejší způsob cestování do vesmíru je iontový pohon, který v roce 1998 vynesl misi Deep Space 1 ke kometě Borrelly. Vzhledem k obrovské vzdálenosti Země od Proximy Centauri by cesta k naší nejbližší sousední hvězdě pomocí iontového pohonu trvala 18 000 let – přibližně 2 700 lidských generací.

Při současném tempu technologických inovací by bylo vypravení se na takovou cestu zbytečné, protože bychom pravděpodobně vyvinuli technologii, která by dohnala a předehnala kosmickou loď s iontovým pohonem několik let po jejím startu ze Země.

Proxima Centauri má na své oběžné dráze potenciálně obyvatelnou planetu

V srpnu 2016 vědci zdokumentovali potenciálně obyvatelnou planetu velikosti Země obíhající kolem Proximy Centauri, která byla následně pojmenována Proxima b. Proxima b je exoplaneta, což znamená, že planeta splňuje teplotní parametry potřebné pro rozvoj života.

Ačkoli to v žádném případě neznamená, že na planetě nalezneme život – její blízkost ke Slunci také znamená, že její atmosféra může být vystavena smrtelnému množství záření – objev osvěžil naděje, že bychom jednoho dne mohli cestovat na cizí planetu obíhající kolem sousední hvězdy.

Přestože je Proxima Centauri kromě Slunce nejbližší hvězdou k Zemi, její soused Alfa Centauri je mnohem jasnější a může být také cílem misí vzdálené budoucnosti.

Nové metody a teorie mezihvězdného cestování jsou stále ve vývoji

V knize Velkolepá poušť: Buzz Aldrin, astronaut Apolla 11, napsal:

„Věřím, že cestování vesmírem se jednoho dne stane stejně běžné jako dnes cestování letadlem. Jsem však přesvědčen, že skutečnou budoucnost cestování do vesmíru nemají vládní agentury – NASA je stále posedlá myšlenkou, že hlavním účelem vesmírného programu je věda -, ale skutečný pokrok přinesou soukromé společnosti, které budou soutěžit o to, kdo poskytne dokonalou dobrodružnou jízdu, a NASA z toho bude mít prospěch.“

Elona Muska SpaceX již znovu rozpoutala závod o cestu na Mars a dál díky svým osvědčeným opakovaně použitelným raketovým nosičům a plánům na historickou pilotovanou misi k ISS se svou opakovaně použitelnou kapslí Crew Dragon v květnu letošního roku.

Není to jediná společnost, která chce udělat velký pokrok v cestování do vesmíru. Mezi soukromě financované a dobrovolnické iniciativy patří nadace Tau Zero, zlověstně pojmenovaný Project Icarus a Breakthrough Starshot.

Soukromá firma Breakthrough Starshot se chce dostat k Proximě Centauri ještě za našeho života

Ačkoli konečným cílem je dostat lidi k jiným planetám a slunečním soustavám, jedna společnost, Breakthrough Starshot, si myslí, že může být první, kdo dostane bezpilotní kosmickou loď k naší nejbližší sousední hvězdě, Proximě Centauri, pomocí zajímavé metody.

Iniciativu v hodnotě 100 milionů dolarů soukromě financují miliardáři Jurij a Julie Milnerovi – první z nich má izraelsko-ruské občanství – a jejím cílem je pohánět malou sondu ke hvězdě tak, že její extrémně lehkou plachtu odpálí silný laserový paprsek vystřelený ze Země.

Společnost spoléhá na miniaturizaci budoucích technologií, která by umožnila pohánět kosmickou loď tak lehkou – vážící méně než jeden gram -, že by mohla být poháněna dopadem laseru, který by nakonec zrychlil na přibližně pětinu rychlosti světla. Při této rychlosti by kosmická loď Breakthrough Starshot mohla dosáhnout Proximy Centauri přibližně za 20 let.

Aby toho bylo možné dosáhnout, potřebuje Breakthrough Starshot technologický pokrok, který by malé kosmické lodi umožnil nést pohonné jednotky, zdroj energie, navigační a komunikační zařízení, aby mohla po dosažení Proximy b vysílat zpět to, co vidí.

Sluneční plachty by nás jednoho dne mohly dostat za hranice našich hvězd

V červenci loňského roku Planetární společnost vypustila a otestovala sluneční plachtu inspirovanou Carlem Saganem, u níž se úspěšně prokázalo, že je schopna měnit svou oběžnou dráhu pomocí světelné plachty, která přeměňuje energii fotonů ze slunečního světla na energii hnací.

Přestože relativně snadná a levná výroba slunečních plachet z nich dělá nákladově efektivní metodu cestování do vesmíru, je nepravděpodobné, že by někdy měly pohonnou energii potřebnou k dopravě lidí. Jsou také závislé na světle z hvězd, což znamená, že alternativa založená na laseru Breakthrough Starshot (v bodě 4) je schůdnější variantou.

Pro získání rychlosti potřebné k cestování na velké vzdálenosti by také potřebovaly čas na zrychlení. V tuto chvíli jsou sluneční plachty považovány za životaschopnější metodu pro dopravu družic v rámci naší Sluneční soustavy, nikoliv lidí do vzdálených hvězdných systémů.

Magnetická plachta je alternativou ke sluneční plachtě

Magnetická plachta je variantou sluneční plachty, která je poháněna slunečním větrem spíše než slunečním světlem. Sluneční vítr je proud nabitých částic, který má vlastní magnetické pole. Podle časopisu New Scientist by magnetická plachta obklopila kosmickou loď magnetickým polem, které by odpuzovalo pole slunečního větru, což by vedlo k magnetickému pohonu kosmické lodi směrem od Slunce.

Stejně jako u slunečních plachet má magnetická plachta bohužel svá omezení jako metoda mezihvězdného cestování. Jak se kosmická loď poháněná magnetickou plachtou vzdaluje od Slunce, intenzita slunečního světla a slunečního větru by dramaticky poklesla, což by znamenalo, že by nebyla schopna nabrat potřebnou rychlost k pohonu k jiné hvězdě.

7. Mezihvězdné cestování rychlostí blízkou rychlosti světla je možné… teoreticky

Teorie speciální relativity říká, že částice světla, fotony, se pohybují vakuem konstantní rychlostí 670 616 629 mil za hodinu. Pokud bychom nějakým způsobem dokázali využít plavidlo, které by se mohlo pohybovat rychlostí blízkou této rychlosti, mezihvězdné cestování by bylo úplně jinou záležitostí než dnes.

Jak upozorňuje NASA, v celém vesmíru skutečně existují případy, kdy jsou částice, které nejsou fotony, urychlovány na rychlost blízkou rychlosti světla. Částice, které jsou urychlovány na neuvěřitelné rychlosti – 99,9 % rychlosti světla – od černých děr až po naše blízké okolí, pravděpodobně díky jevům, jako je magnetická rekonexe, by mohly ukázat na budoucí výzkum, který by nám mohl pomoci využít metody pro dosažení takových rychlostí.

Již bylo navrženo mnoho teorií a hypotetických metod mezihvězdného cestování rychlostí blízkou rychlosti světla – několik z nich je zmíněno v bodech níže.

Červí díry by mohly poskytnout zkratku do jiných částí vesmíru

Kromě předpovědi existence černých děr, roky předtím, než jsme kdy nějakou viděli na obrázku, umožnila Einsteinova obecná teorie relativity také předpověď existence červích děr. Tento termín „červí díra“, který popisuje tunelovité zkratky procházející prostorem a časem, vymyslel kvantový fyzik John Wheeler, který také vymyslel termín „černá díra“.

Ačkoli jsou červí díry lákavou představou o cestování vesmírem, která v průběhu let roznítila představivost mnoha nadšenců sci-fi, pravděpodobnost, že bychom někdy mohli takovou dírou cestovat, je neuvěřitelně malá. Zaprvé si ani nejsme jisti, zda červí díry existují, zadruhé existuje teorie, že jakýkoli druh hmoty, který by do červí díry vstoupil, by způsobil její okamžité uzavření.

Přestože by bylo možné stabilizovat hmotu obklopující červí díru a udržet ji otevřenou pomocí negativního energetického pole zvaného záření duchů, všechny teorie jsou zatím ve stádiu hypotéz a s největší pravděpodobností nebudou v reálné podobě ověřeny ještě mnoho let.

Problematické jsou také červí díry, protože skutečnost, že by mohly přenášet hmotu napříč prostorem, by znamenala, že jsou také určitou formou stroje času, a tudíž by se jednalo o porušení zákonů příčiny a následku. To však nezabránilo některým vědcům ve vymýšlení teorií a metod pro metody mezihvězdného cestování, které by využívaly červí díry – více o tom v části 14.

NASA pracuje na návrhu pohonu Em, který by mohl umožnit cestování vesmírem bez potřeby paliva

NASA a další organizace pracují na návrhu motoru bez paliva, který by mohl být prostě nemožný. Proč? Protože výtěžek, pokud by se jim to podařilo, by byl tak revoluční, že by zcela změnil naše možnosti mezihvězdného cestování a zahájil by novou éru lidstva.

„Šroubovitý“ motor, nazvaný EmDrive, poprvé navrhl britský vědec Roger Shawyer v roce 2001. Shawyer vyslovil hypotézu, že bychom mohli generovat tah pumpováním mikrovln do kónické komory. Teoreticky by se mikrovlny měly exponenciálně odrážet od stěn komory. Přitom by vytvořily dostatečný pohon pro pohon kosmické lodi bez paliva.

Pokud by to nestačilo, inženýr NASA David Burns, který se podílí na laboratorních testech teoretického motoru, říká, že vzhledem k tomu, že EMDrive nepotřebuje žádné palivo, mohla by kosmická loď poháněná takovým zařízením nakonec dosáhnout rychlosti 99 km.9 % rychlosti světla.

Někteří výzkumníci sice tvrdí, že během experimentů s pohonem EmDrive vznikl tah, ale jeho množství bylo tak malé, že kritici tvrdí, že energie mohla být ve skutečnosti generována vnějšími faktory, například seismickými vibracemi Země.

Jednou z nejobskurnějších teoretických forem mezihvězdného cestování je raketa z temné hmoty

Vědci ve studii nazvané Temná hmota jako možný nový zdroj energie pro budoucí raketovou technologii stanovili metodu formy cestování, která by využívala energii záhadné temné hmoty vesmíru.

Vědci, kteří za touto prací stojí, navrhli variantu pohonu EmDrive (viz bod 9), který by využíval energii temné hmoty k pohonu rakety. Výhoda? Podobně jako u EmDrive by se jednalo o motor, který by nebyl závislý na chemickém spalování, což znamená, že by odstranil okovy našich současných metod mezihvězdného cestování.

Problém s raketami z temné hmoty? O temné hmotě nevíme téměř nic, kromě toho, že existuje. Tato forma cestování do značné míry závisí na budoucích objevech. Stojí však za to ji zkoumat už jen proto, že temná hmota je všude; kdyby se dala použít jako palivo, měli bychom jí nekonečné zásoby.

Inženýři pracovali na vývoji jaderného fúzního reaktoru pro cesty do vesmíru

Fúzní rakety jsou typem kosmické lodi, která by se spoléhala na reakce jaderné fúze a dopravila nás do vzdálených končin vesmíru. Možnost vývoje takové rakety zkoumala v 70. letech 20. století Britská meziplanetární společnost v rámci svého projektu Daidalos.

Tyto rakety by spoléhaly na obrovské množství energie uvolněné při jaderné fúzi. Hlavní metodou, která byla navržena pro uvolňování této energie v raketách, je metoda zvaná inerciální fúze. Tato metoda spočívá v tom, že vysoce výkonné lasery odpálí malou peletu paliva, aby její vnější vrstvy explodovaly. To by následně rozdrtilo vnitřní vrstvy pelety a spustilo fúzi.

Magnetické pole by pak bylo použito k usměrnění toku energie ze zadní části kosmické lodi, aby ji pohánělo vpřed. Takové plavidlo by mohlo urazit vzdálenost k Proximě Centauri za 50 let. Hlavní problém této metody? Navzdory desítkám let práce jsme zatím neviděli funkční raketový fúzní reaktor.

Jaderný pulzní pohon je možná nejbláznivější navrhovanou formou mezihvězdného cestování

Zdaleka nejbezohlednější a nejbláznivější navrhovanou formou mezihvězdného cestování je jaderný pulzní pohon. Při této metodě by kosmická loď byla poháněna pravidelným vyhozením jaderné bomby ze zadní části lodi před jejím odpálením na správnou vzdálenost.

Tuto metodu vážně zkoumala americká vládní agentura pro vojenské technologie DARPA pod krycím názvem Projekt Orion. Vesmírná loď využívající jaderný pulzní pohon by musela být vybavena obřím tlumičem, který by umožnil silné radiační stínění, jež by chránilo cestující.

Ačkoli by taková kosmická loď mohla teoreticky dosáhnout rychlosti až 10 % rychlosti světla, od tohoto konceptu se po vstupu zákazu jaderných zkoušek v platnost v 60. letech 20. století z velké části upustilo.

Bussardův ramjet by představoval řešení problému těžkého paliva

Bussardův ramjet je dalším řešením jednoho z omezení spoléhání se na chemické spalování – totiž hmotnosti paliva. Při našem současném nejlepším způsobu mezihvězdného cestování platí, že čím dále se chceme dostat, tím více paliva potřebujeme, tím těžší je kosmická loď a tím pomalejší je zrychlení.

Bussardův ramjet, navržený fyzikem Robertem Bussardem v roce 1960, vychází z koncepce termonukleární rakety (bod 11) a obměňuje ji; namísto toho, aby nesla zásobu jaderného paliva, by kosmická loď ionizovala vodík z okolního prostoru a pak by jej nasávala pomocí velkého naběrače „elektromagnetického pole“ (jako na obrázku).

Hlavní problém tohoto způsobu mezihvězdného cestování spočívá v tom, že vzhledem k nízké hladině vodíku by lopatka musela mít stovky kilometrů.

NASA pracuje na vývoji skutečného warpového pohonu

Alcubierrův pohon poprvé navrhl v roce 1994 Miguel Alcubierre, fyzik z University of Wales v Cardiffu. Navrhovaný pohon by využíval „exotickou hmotu“, což jsou typy částic, které mají zápornou hmotnost a vyvíjejí záporný tlak. Důležité je, že „exotická hmota“ dosud nebyla objevena, což znamená, že Alcubierrův pohon spoléhá na budoucí objev, ke kterému možná nikdy nedojde.

Částice „exotické hmoty“ by mohly narušit časoprostor, čímž by se prostor před kosmickou lodí smršťoval a prostor za ní rozpínal. To by znamenalo, že se loď nachází uvnitř „warp bubliny“, která by teoreticky mohla cestovat rychleji než světlo, aniž by porušila zákony relativity.

Hlavní problém? Kromě toho, že neexistují žádné důkazy o existenci „exotické hmoty“, by Alcubierrův pohon, což je v podstatě skutečný warpový pohon ze Star Treku, potřeboval k udržení energie rovnající se celkové energii vesmíru. Přesto v roce 2012 vědec NASA Harold Sonny White a jeho kolegové vydali článek s názvem Warp Field Mechanics 101, ve kterém podrobně popsali práci na možnosti Alcubierrova pohonu.

Astronauti budou pravděpodobně potřebovat cestovní ekosystémy, aby přežili cestu

Při všech teoriích warpových pohonů a EmDrive, které by mohly umožnit cestování obrovskou rychlostí, je faktem, že budoucí astronauti budou muset být pravděpodobně připraveni na neuvěřitelně dlouhé cesty. I kdybychom mohli cestovat rychlostí 99,9 % rychlosti světla, trvalo by nám přibližně 4 roky, než bychom se dostali do naší nejbližší hvězdné soustavy Alfa Centauri.

Jak řekla BBC výzkumnice a profesorka experimentální architektury Dr. Rachel Armstrongová, musíme začít přemýšlet o ekosystému, který bude mezihvězdné lidstvo obývat tam mezi hvězdami.

„Přecházíme od průmyslového pohledu na realitu k ekologickému pohledu na realitu,“ vysvětlila Armstrongová. „Jde o obývání prostorů, ne jen o design ikonického objektu.“

Spíše než mohutné kovové vesmírné lodě z filmů jako Vetřelec nebo 2001: Vesmírná odysea si Armstrong představuje obydlí s dostatkem prostoru pro velké biomy plné organického života, které mohou udržet lidské bytosti na dlouhých mezihvězdných cestách.

O kryospánku se uvažuje i pro neuvěřitelně dlouhé cesty mezi hvězdami

Podle dalšího vzoru ze sci-fi filmů a románů se vážně uvažuje o kryospánku jako o způsobu, jak umožnit lidským bytostem cestovat na obrovské vzdálenosti, aniž by stárly a aniž by musely být vzhůru při cestách, které mohou trvat i měsíce.

V roce 2016 NASA financovala výzkum typu pozastavené animace, kdy jsou celé posádky uváděny do kryogenního spánku po dobu dlouhých vesmírných misí. Firma SpaceWorks, která za tím stojí, pracuje na vývoji metody uvedení astronautů do řízeného stavu pokročilé hypotermie, která by jim umožnila hibernaci během dlouhých cest vesmírem.

Dosáhneme někdy jiné hvězdy? Odborníci věří, že ano

„Od počátku lidské existence vzhlížíme ke hvězdám a promítáme tam své naděje a obavy, úzkosti a sny,“ řekla BBC výzkumnice Dr. Rachel Armstrongová. Díky velkému množství teorií, teoretických modelů a metod, které dnes vznikají, vysvětluje Armstrongová, mezihvězdné cestování „už není jen snem, nyní je to experiment.“

Jak kdysi napsal Carl Sagan, „všechny civilizace se buď stanou vesmírnými, nebo zaniknou“. Proto je mezihvězdné cestování důležité; ať už se dostaneme za hranice naší sluneční soustavy za sto nebo více než tisíc let, osud naší budoucí civilizace nakonec závisí na vývoji technologie mezihvězdného cestování, která nás dokáže dopravit na vzdálenosti, které se dnes zdají být nepředstavitelné, a do míst, o kterých můžeme jen snít.

Poznámka redakce: Dřívější verze tohoto článku naznačovala, že projekt Breakthrough Starshot financoval „ruský miliardář“ Jurij Milner. Milner sice projekt financuje, ale je také Izraelcem, což znamená, že je izraelsko-ruský. Tato chyba byla mezitím opravena tak, aby odrážela jeho status dvojího občanství jako izraelsko-ruského. IE této chyby lituje.