“A Föld az emberiség bölcsője, de az emberiség nem maradhat örökké a bölcsőben” – írta Konsztantyin Csiolkovszkij, a szovjet űrutazás úttörője egy 1911-es levelében. A tudósok régóta írnak és beszélnek arról, hogy az emberi faj hosszú távú túlélése érdekében szükségesnek tartják a más bolygókra való utazást.
Míg a NASA, a SpaceX és más vállalatok viszonylag rövid távú tervei arra irányulnak, hogy eljuttassanak minket a Marsra, mi a helyzet a csillagunkon, a Napon túli felfedezés szükségességével, amely a becslések szerint 7,5 milliárd év múlva kialszik?
RELATED:
A csillagközi utazás talán nem történik meg a mi életünkben, de az űrügynökségek és magáncégek elméleteket és módszereket dolgoznak ki, hogy eljussunk más csillagokhoz. Íme 17 tény arról, hogyan utazhatnánk egy napon más csillagokhoz.
- A Földhöz legközelebbi csillag a jelenlegi technológiákkal elérhetetlen
- A Proxima Centauri pályáján egy potenciálisan lakható bolygó kering
- A csillagközi utazások új módszerei és elméletei mindig fejlesztés alatt állnak
- A Breakthrough Starshot magáncég célja, hogy még életünkben eljusson a Proxima Centaurihoz
- A napvitorlák egy napon elvihetnek minket a csillagainkon túlra
- A mágneses vitorla a napvitorla alternatívája
- 7. A csillagközi utazás a fénysebesség közelében lehetséges… elméletben
- A féreglyukak rövidebb utat jelenthetnek az univerzum más részeibe
- A NASA egy javasolt Em Drive-on dolgozik, amely lehetővé tenné az űrutazást üzemanyag nélkül
- A csillagközi utazás egyik leghomályosabb elméleti formája a sötét anyagú rakéta
- Mérnökök dolgoztak egy nukleáris fúziós reaktor kifejlesztésén az űrutazáshoz
- A nukleáris impulzusmeghajtás lehet a csillagközi utazás legőrültebb javasolt formája
- A Bussard ramjet megoldást nyújtana a nehéz üzemanyag problémájára
- A NASA egy valódi térhajtómű kifejlesztésén dolgozik
- Az űrhajósoknak valószínűleg utazó ökoszisztémákra lesz szükségük, hogy túléljék az utazást
- A csillagok közötti hihetetlenül hosszú utazásokhoz a kriosleepet is fontolgatják
- Elérünk-e valaha egy másik csillagot? A szakértők szerint igen
A Földhöz legközelebbi csillag a jelenlegi technológiákkal elérhetetlen
A Holdra szállásról visszatérve Neil Armstrong ékesszólóan így jellemezte a Hold és a Föld közötti óriási távolságot: “hirtelen eszembe jutott, hogy az a pici borsószem, szép és kék, a Föld volt. Felemeltem a hüvelykujjamat, becsuktam az egyik szememet, és a hüvelykujjam kitakarta a Föld bolygót. Nem éreztem magam óriásnak. Nagyon-nagyon kicsinek éreztem magam.”
A Föld és a Hold távolsága (383 400 km) csak elenyésző töredéke a Napunk távolságának, a Föld és a Nap távolsága (149,81 millió km) pedig közmondásos csepp a tengerben a Naphoz legközelebbi csillag távolságához képest.
A Naprendszerünkhöz legközelebbi csillag a Proxima Centauri. Ez az Alfa Centauri nevű hármas csillagrendszer része, és körülbelül 4,24 fényévre (vagy 1,3 parszekre) van a Földtől. A NASA magyarázata szerint ez azt jelenti, hogy a Proxima Centauri 40.208.000.000.000.000 (4 billió) km-re van a Földtől.
A leggyorsabb jelenlegi legmegbízhatóbb és leggyorsabb űrutazási formánk az ionhajtómű, amely a Deep Space 1 missziót 1998-ban a Borrelly üstököshöz vitte. A Föld és a Proxima Centauri közötti óriási távolság miatt az ionhajtóművel a legközelebbi szomszédos csillagunkhoz való eljutás 18 000 évet – körülbelül 2700 emberi nemzedéket – venne igénybe.
A technológiai innováció jelenlegi ütemében erre az útra indulni hiábavaló lenne, mivel valószínűleg olyan technológiát fejlesztenénk ki, amely évekkel a Földről való felszállás után utolérné és megelőzné az ionhajtású űrhajót.
A Proxima Centauri pályáján egy potenciálisan lakható bolygó kering
2016 augusztusában tudósok dokumentáltak egy potenciálisan lakható, Föld méretű bolygót a Proxima Centauri körül, amelyet később Proxima b-nek neveztek el. A Proxima b egy exobolygó, ami azt jelenti, hogy a bolygó az élet kialakulásához szükséges hőmérsékleti paraméterek közé esik.
Noha ez még korántsem jelenti azt, hogy életet fogunk találni a bolygón – a naphoz való közelsége azt is jelenti, hogy a légköre halálos mennyiségű sugárzásnak lehet kitéve -, a felfedezés felfrissítette a reményeket, hogy egy nap talán eljutunk egy szomszédos csillag körül keringő idegen bolygóra.
Noha a Proxima Centauri a Nap mellett a Földhöz legközelebbi csillag, szomszédja, az Alfa Centauri sokkal fényesebb, és szintén a távoli jövő küldetéseinek célpontja lehet.
A csillagközi utazások új módszerei és elméletei mindig fejlesztés alatt állnak
Magasztos pusztulás című könyvében: The Long Journey Home From the Moon című könyvében Buzz Aldrin, az Apollo-11 űrhajósa azt írta:
“Hiszem, hogy az űrutazás egy nap olyan általános lesz, mint ma a légi közlekedés. Meggyőződésem azonban, hogy az űrutazás igazi jövője nem a kormányzati ügynökségek kezében van – a NASA még mindig megszállottan hisz abban, hogy az űrprogram elsődleges célja a tudomány -, hanem az igazi előrelépést a magáncégek fogják elérni, amelyek versenyeznek a végső kalandos utazásért, és a NASA fogja megkapni a csepegtetett hasznot.””
Elon Musk magáncége, a SpaceX máris újraindította a versenyt a Marsra és azon túlra való eljutásért a kipróbált és bevált újrafelhasználható rakétahajtóműveivel, és idén májusban történelmi jelentőségű, emberes küldetést tervez az ISS-re az újrafelhasználható Crew Dragon kapszulával.
Nem ez az egyetlen cég, amely nagy lépéseket akar tenni az űrutazásban. A magánfinanszírozású és önkéntes kezdeményezések közé tartozik a Tau Zero Alapítvány, az ominózus nevű Project Icarus és a Breakthrough Starshot. Mindezek célja, hogy elérjék a csillagközi utazás felemelkedését.
A Breakthrough Starshot magáncég célja, hogy még életünkben eljusson a Proxima Centaurihoz
Noha a végső cél az, hogy az embereket más bolygókra és naprendszerekbe juttassák, egy cég, a Breakthrough Starshot úgy gondolja, hogy egy érdekes módszerrel elsőként juttathat el egy pilóta nélküli űrhajót legközelebbi szomszédos csillagunkhoz, a Proxima Centaurihoz.
A 100 millió dolláros kezdeményezést Yuri és Julia Milner milliárdosok – az előbbi izraeli-orosz állampolgárságú – magántőkéje finanszírozza, és célja, hogy egy apró szondát úgy juttasson el a csillaghoz, hogy rendkívül könnyű vitorláját a Földről kilőtt erős lézersugárral csapkodja.
A cég a jövő technológiáinak miniatürizálásában bízik, ami lehetővé tenné, hogy egy olyan könnyű – egy grammnál kevesebbet nyomó – űrhajó, amelyet a lézer becsapódásával lehetne hajtani, végül a fénysebesség körülbelül egyötödével gyorsuljon. Ezzel a sebességgel a Breakthrough Starshot űrhajója körülbelül 20 év alatt érhetné el a Proxima Centaurit.
Hogy ez megvalósítható legyen, a Breakthrough Starshotnak olyan technológiai fejlesztésekre van szüksége, amelyek lehetővé tennék, hogy egy apró űrhajó hordozhasson magával hajtóműveket, áramforrást, navigációs és kommunikációs berendezéseket, hogy a Proxima b elérésekor vissza tudja sugározni, amit lát.
A napvitorlák egy napon elvihetnek minket a csillagainkon túlra
Tavaly júliusban a Planetary Society elindított és tesztelt egy Carl Sagan által inspirált napvitorlát, amelyről sikeresen kimutatták, hogy képes megváltoztatni a pályáját egy olyan fényvitorla segítségével, amely a napfényből származó fotonok energiáját hajtóenergiává alakítja.
Noha a napvitorlák viszonylag egyszerű és olcsó előállítása költséghatékony módszerré teszi őket az űrutazás számára, valószínűleg soha nem fognak rendelkezni az emberek szállításához szükséges hajtóerővel. Emellett a csillagok fényére támaszkodnak, ami azt jelenti, hogy a Breakthrough Starshot lézer alapú alternatívája (a 4. pontban) az életképesebb megoldás.
A nagy távolságok megtételéhez szükséges sebesség eléréséhez időre is szükségük lenne a gyorsuláshoz. Jelenleg a napvitorlákat tartják életképesebb módszernek a műholdak Naprendszerünkön belüli szállítására, nem pedig az emberek távoli csillagrendszerekbe történő szállítására.
A mágneses vitorla a napvitorla alternatívája
A mágneses vitorla a napvitorla egy változata, amelyet a napfény helyett a napszél hajt. A napszél egy töltött részecskékből álló áramlás, amely saját mágneses mezővel rendelkezik. A New Scientist szerint a mágneses vitorla olyan mágneses mezővel venné körül az űrhajót, amely taszítja a napszél mezőjét, ami az űrhajó mágneses meghajtásához vezetne a Naptól távolodva.
A napvitorlákhoz hasonlóan a mágneses vitorlának is megvannak a maga korlátai, mint csillagközi utazási módszernek. Ahogy egy mágneses vitorlával meghajtott űrhajó távolodik a Naptól, a napfény és a napszél intenzitása drámaian csökkenne, ami azt jelenti, hogy nem tudnák felvenni a szükséges sebességet ahhoz, hogy egy másik csillaghoz hajtsák őket.
7. A csillagközi utazás a fénysebesség közelében lehetséges… elméletben
A speciális relativitáselmélet szerint a fény részecskéi, a fotonok, állandó 670,616,629 mérföld/óra sebességgel haladnak a vákuumban. Ha valahogyan hasznosítani tudnánk egy olyan űrhajót, amely közel ilyen sebességgel tudna utazni, a csillagközi utazás teljesen más lenne, mint ami ma van.
A NASA rámutat, hogy az egész űrben valóban vannak olyan esetek, amikor a részecskéket, amelyek nem fotonok, a fénysebesség közelébe gyorsítják. A fekete lyukaktól a Föld közeli környezetünkig a hihetetlen sebességre – a fénysebesség 99,9 százalékára – felgyorsuló részecskék, amelyek valószínűleg olyan jelenségeknek köszönhetőek, mint a mágneses visszacsatolás, olyan jövőbeli kutatásokra utalhatnak, amelyek segíthetnek az ilyen sebességek elérésének módszereit hasznosítani.
A fénysebességhez közeli csillagközi utazásra már számos elméletet és hipotetikus módszert javasoltak – ezek közül többet az alábbi pontokban említünk.
A féreglyukak rövidebb utat jelenthetnek az univerzum más részeibe
Amellett, hogy Einstein általános relativitáselmélete már évekkel azelőtt megjósolta a fekete lyukak létezését, hogy valaha is láttunk volna egyet képen, a féreglyukak létezését is megjósolta. Ezt a “féreglyuk” kifejezést, amely a téren és időn áthaladó alagútszerű rövidítéseket írja le, John Wheeler kvantumfizikus alkotta meg, aki a “fekete lyuk” kifejezést is megalkotta.
Míg a féreglyukak az űrutazás izgalmas ötlete, amely az évek során sok sci-fi rajongó fantáziáját megmozgatta, annak a valószínűsége, hogy valaha is át tudnánk utazni rajta, hihetetlenül csekély. Először is, még abban sem vagyunk biztosak, hogy léteznek féreglyukak; másodszor, az elméletek szerint bármilyen típusú anyag belépne egy féreglyukba, az azonnal bezáródna.
Noha lehetséges lenne a féreglyukat körülvevő anyag stabilizálása és nyitva tartása egy szellemsugárzásnak nevezett negatív energiamező segítségével, minden elmélet még nagyon is a hipotézis stádiumában van, és valószínűleg még évekig nem fogják valódi formában tesztelni.
A féreglyukak azért is problematikusak, mert az a tény, hogy képesek anyagot szállítani a téren keresztül, azt jelentené, hogy egyfajta időgép is, és ezért az ok-okozat törvényeinek megsértését jelentenék. Ez nem akadályozott meg néhány tudóst abban, hogy elméleteket és módszereket dolgozzanak ki a féreglyukakat használó csillagközi utazási módszerekhez – erről bővebben a 14. fejezetben.
A NASA egy javasolt Em Drive-on dolgozik, amely lehetővé tenné az űrutazást üzemanyag nélkül
A NASA és más szervezetek egy javasolt üzemanyagmentes hajtóművön dolgoznak, ami lehet, hogy egyszerűen lehetetlen. Miért? Mert az eredmény, ha sikerülne, annyira forradalmi lenne, hogy teljesen megváltoztatná a csillagközi utazásra való képességünket, és új korszakot nyitna az emberiség számára.
A “spirális” hajtóművet, amelyet EmDrive-nak neveztek el, először Roger Shawyer brit tudós javasolta 2001-ben. Shawyer felvetette, hogy tolóerőt lehetne generálni úgy, hogy mikrohullámokat pumpálunk egy kúpos kamrába. Elméletileg a mikrohullámoknak exponenciálisan kellene visszaverődniük a kamra faláról. Ezáltal elegendő meghajtást hoznának létre egy űrhajó üzemanyag nélküli meghajtásához.
Ha ez nem lenne elég, David Burns, a NASA mérnöke, aki részt vesz az elméleti hajtómű laboratóriumi tesztelésében, azt mondja, hogy mivel az EMDrive-nak nincs szüksége üzemanyagra, egy ilyen eszközzel hajtott űrhajó végül elérhetné a 99-es sebességet.9 százalékát a fénysebességnek.
Míg egyes kutatók azt állítják, hogy az EmDrive kísérletek során tolóerőt generáltak, a mennyiség olyan alacsony volt, hogy az ellenzők szerint az energiát valójában külső tényezők, például a Föld szeizmikus rezgései generálhatták.
A csillagközi utazás egyik leghomályosabb elméleti formája a sötét anyagú rakéta
A Dark Matter as a Possible New Energy Source for Future Rocket Technology című tanulmányban a tudósok egy olyan utazási formát vázoltak fel, amely az univerzum titokzatos sötét anyagának energiáját hasznosítaná.
A tanulmány mögött álló kutatók az EmDrive (lásd 9. pont) egy olyan változatát javasolták, amely a sötét anyag energiáját használná fel egy rakéta üzemanyagaként. Az előny? Az EmDrive-hoz hasonlóan ez is egy olyan hajtómű lenne, amely nem támaszkodik a kémiai égésre, ami azt jelenti, hogy a csillagközi utazás jelenlegi módszereinek béklyóit venné le.
A probléma a sötét anyagú rakétákkal? Szinte semmit sem tudunk a sötét anyagról, azon kívül, hogy létezik. Ez az utazási forma nagyban függ a jövőbeli felfedezésektől. Érdemes azonban kutatni, egyszerűen azért, mert a sötét anyag mindenütt ott van; ha üzemanyagként lehetne használni, végtelen készletünk lenne belőle.
Mérnökök dolgoztak egy nukleáris fúziós reaktor kifejlesztésén az űrutazáshoz
A fúziós rakéták egy olyan űrhajótípus, amely nukleáris fúziós reakciókra támaszkodva juttatna el minket az űr távoli távlataiba. Egy ilyen rakéta kifejlesztésének lehetőségét az 1970-es években a Brit Bolygóközi Társaság a Daedalus projekt keretében vizsgálta.
Ezek a rakéták a magfúzió során felszabaduló hatalmas mennyiségű energiára támaszkodnának. A fő módszer, amelyet ennek az energiának a rakétákban való felszabadítására javasoltak, az úgynevezett inerciális bezártsági fúzió. Ennél a módszernél nagy teljesítményű lézerek robbantanának fel egy apró üzemanyaggolyót, hogy annak külső rétegei felrobbanjanak. Ez viszont összezúzná a pellet belső rétegeit, és beindítaná a fúziót.
Ezután mágneses mezőkkel irányítanák az energiaáramlást az űrhajó hátuljából, hogy az űrhajót előre mozdítsák. Egy ilyen űrhajó 50 év alatt tudná megtenni a Proxima Centauri távolságát. A fő probléma ezzel a módszerrel? Több évtizedes munka ellenére még nem láttunk működő rakétafúziós reaktort.
A nukleáris impulzusmeghajtás lehet a csillagközi utazás legőrültebb javasolt formája
A csillagközi utazás messze legvakmerőbb és legőrültebb javasolt formája a nukleáris impulzusmeghajtás. Ennél a módszernél egy űrhajót úgy hajtanának meg, hogy az űrhajó hátuljából időszakosan nukleáris bombát dobnának ki, mielőtt a megfelelő távolságban elindulna.
Ezt a módszert komolyan tanulmányozta az amerikai kormány haditechnikai ügynöksége, a DARPA, az Orion projekt kódnevén. Egy nukleáris impulzusmeghajtást használó űrhajót óriási lengéscsillapítóval kellene felszerelni, ami lehetővé tenné az utasok védelmét szolgáló erős sugárzásvédelmet.
Bár egy ilyen űrhajó elméletileg akár a fénysebesség 10 százalékának megfelelő sebességet is elérhetne, az elképzelést nagyrészt elvetették, miután az 1960-as években nukleáris kísérleti tilalom lépett életbe.
A Bussard ramjet megoldást nyújtana a nehéz üzemanyag problémájára
A Bussard ramjet egy újabb megoldás a kémiai égésre való támaszkodás egyik korlátjára – nevezetesen az üzemanyag súlyára. A csillagközi utazás jelenlegi legjobb módszerével minél messzebbre akarunk eljutni, annál több üzemanyagra van szükségünk, annál nehezebb az űrhajó, és annál lassabb a gyorsulás.
A Bussard ramjet, amelyet Robert Bussard fizikus javasolt 1960-ban, a fúziós rakéta koncepcióját (11. pont) veszi át és csavarja meg; ahelyett, hogy nukleáris üzemanyagot szállítana, az űrhajó hidrogént ionizálna a környező térből, majd egy nagy “elektromágneses mező” kanál segítségével szívná be (mint a képen).
A fő probléma ezzel, mint csillagközi utazási módszerrel az, hogy mivel a hidrogénszintek olyan ritkák, a kanálnak több száz kilométeresnek kellene lennie.
A NASA egy valódi térhajtómű kifejlesztésén dolgozik
Az Alcubierre-hajtóművet először 1994-ben Miguel Alcubierre, a cardiffi Wales-i Egyetem fizikusa javasolta. A javasolt meghajtó “egzotikus anyagot” használna, olyan részecsketípusokat, amelyek negatív tömeggel rendelkeznek és negatív nyomást gyakorolnak. Ami meglehetősen fontos, hogy az “egzotikus anyagot” még nem fedezték fel, ami azt jelenti, hogy az Alcubierre-hajtómű egy jövőbeli felfedezésen alapul, ami talán soha nem történik meg.
Az “egzotikus anyag” részecskéi torzíthatják a téridőt, így az űrhajó előtti tér összehúzódhat, a mögötte lévő tér pedig kitágulhat. Ez azt jelentené, hogy az űrhajó egy “görbületi buborék” belsejében lenne, amely elméletileg gyorsabban tudna haladni a fénynél anélkül, hogy a relativitáselmélet törvényeit megsértené.
A fő probléma? Eltekintve attól, hogy nincs bizonyíték az “egzotikus anyag” létezésére, az Alcubierre-hajtóműnek, ami lényegében a Star Trekből ismert valós térhajtómű, az univerzum teljes energiájával megegyező energiára lenne szüksége a fenntartásához. Ennek ellenére 2012-ben a NASA tudósa, Harold Sonny White és kollégái kiadtak egy tanulmányt Warp Field Mechanics 101 címmel, amelyben részletesen kifejtették az Alcubierre-hajtómű lehetőségével kapcsolatos munkálatokat.
Az űrhajósoknak valószínűleg utazó ökoszisztémákra lesz szükségük, hogy túléljék az utazást
A warp-hajtóművek és EmDrive-ok minden elmélete, amelyek lehetővé tennék az óriási sebességű utazást, tény, hogy a jövőbeli űrhajósoknak valószínűleg hihetetlenül hosszú utazásokra kell felkészülniük. Még ha a fénysebesség 99,9 százalékával tudnánk is utazni, akkor is körülbelül 4 évbe telne eljutnunk a legközelebbi csillagrendszerünkhöz, az Alfa Centaurihoz.
Amint Dr. Rachel Armstrong kutató és a kísérleti építészet professzora a BBC-nek elmondta, el kell kezdenünk gondolkodni arról az ökoszisztémáról, amelyet a csillagközi emberiség fog elfoglalni odakint a csillagok között.
“A valóság ipari szemléletétől a valóság ökológiai szemlélete felé haladunk” – magyarázta Armstrong. “Ez a terek benépesítéséről szól, nem csak egy ikonikus tárgy megtervezéséről.”
Az olyan filmek, mint az Alien és a 2001: Űrodüsszeia, vaskos fém űrhajói helyett Armstrong olyan élőhelyeket képzel el, amelyekben rengeteg hely van a szerves élettel teli nagy biomok számára, amelyek hosszú csillagközi utazásokon is képesek fenntartani az embereket.
A csillagok közötti hihetetlenül hosszú utazásokhoz a kriosleepet is fontolgatják
A sci-fi filmekből és regényekből merítve, a kriosleep ötletét komolyan fontolóra vették, mint olyan lehetőséget, amely lehetővé tenné, hogy az emberek hatalmas távolságokat tegyenek meg öregedés nélkül, anélkül, hogy ébren kellene lenniük az akár hónapokig tartó utakon.
A NASA 2016-ban finanszírozta egy olyan típusú felfüggesztett animáció kutatását, amelyben egész legénységeket kriogén álomba helyeznek a hosszú űrmissziók idejére. Az e mögött álló SpaceWorks nevű cég egy olyan módszer kifejlesztésén dolgozik, amellyel az űrhajósokat a fejlett hipotermia ellenőrzött állapotába lehetne helyezni, ami lehetővé tenné számukra, hogy hibernált állapotban töltsék a hosszú űrutazásokat.
Elérünk-e valaha egy másik csillagot? A szakértők szerint igen
“Az emberi lét kezdete óta felnézünk a csillagokra, és oda vetítjük reményeinket és félelmeinket, szorongásainkat és álmainkat” – mondta Dr. Rachel Armstrong kutató a BBC-nek. A ma kidolgozott rengeteg elméletnek, elméleti modellnek és módszernek köszönhetően – magyarázza Armstrong – a csillagközi utazás “már nem csak egy álom, ez már egy kísérlet.”
Ahogy Carl Sagan egyszer írta, “minden civilizáció vagy űrhajós lesz, vagy kihal”. Ezért fontos a csillagközi utazás; akár száz, akár több mint ezer év múlva érünk a Naprendszerünkön túlra, jövőbeli civilizációnk sorsa végső soron a csillagközi utazási technológia kifejlesztésétől függ, amely olyan távolságokra képes eljuttatni minket, amelyek ma elképzelhetetlennek tűnnek, és olyan helyekre, amelyekről csak álmodni tudunk.”
Szerkesztő megjegyzése: A cikk egy korábbi változata azt sugallta, hogy a Breakthrough Starshot projektet egy Jurij Milner nevű “orosz milliárdos” finanszírozta. Bár Milner valóban finanszírozza a projektet, ő is izraeli, ami azt jelenti, hogy izraeli-orosz. Ezt a tévedést azóta kijavítottuk, hogy tükrözze a kettős állampolgársággal rendelkező izraeli-orosz státuszát. Az IE sajnálja ezt a hibát.