Klávesové zkratky na tomto webu - základní­
Přeskočit hlavičku portálu

Šílený plán, jak dostat sondu k nejbližší hvězdě, má něco do sebe

aktualizováno 
Slavný fyzik a internetový miliardář představili projekt, který by mohl v relativně krátkém čase desítek let dopravit sondu k nejbližší hvězdě. Zajímavě inovativní myšlenka je méně šílená, než by se mohlo na první pohled zdát, a počítá s velkou infrastrukturou na Zemi a jen miniaturní sondou.

Investor Jurij Milner (vlevo) a fyzik Stephen Hawking při oznamování plánu na vyslání miniaturních sond s rychlostmi možná až v řádu desítek procent rychlosti světla v New Yorku 12. dubna 2016. | foto: Lucas JacksonReuters

Rodiče ho pojmenovali po prvním muži ve vesmíru, 55 let poté se Jurij Milner chce stát prvním sponzorem prémiové lidské výpravy k jiné hvězdě. Ruský miliardář žijící v USA oznámil v den 55. výročí Gagarinova letu vznik iniciativy „Breakthrough Starshot“ („Průlomový výstřel ke hvězdám“), která chce dostat k hvězdě Alfa Centauri miniaturní sondu.

K oznámení iniciativy si Milner přizval slavného fyzika Stephena Hawkinga, který s ním už spolupracoval na marketingu projektu na hledání mimozemských civilizací a je také známým zastáncem expanze lidstva do vesmíru. Zůstat na Zemi považuje za příliš riskantní, protože by nás mohla vyhladit kosmická náhoda typu velkého meteoritu či blízké supernovy.

Nejbližší mezihvězdný cíl

Alfa Centauri je nejbližší hvězdný systém, vzdálený jen 4,35 světelných let od našeho Slunce. Systém se skládá ze tří hvězd: Alfa Centauri A, Alfa Centauri B a Alfa Centauri C (také nazývaná Proxima Centauri). První dvě jmenované tvoří těsnou dvojhvězdu s oběžnou dobou 80 let. Oběžná doba kolem společného těžiště je v průměrné vzdálenosti 23 AU, což je o trošku více, než je vzdálenost Uranu od Slunce, a jsou tak blízko sebe, že je pouhým okem nelze rozlišit. Rozlišit je lze ale už s dalekohledem s 5cm objektivem.
Alfa Centauri C, známější pod jménem Proxima Centauri je červený trpaslík, který je od obou jmenovaných hvězd vzdálen 13 000 AU. Pokud by obíhal kolem společného těžiště, byla by odhadovaná doba oběhu více než 500 000 let. Spíše se však jedná o svazek společně letící prostorem. Proxima latinsky znamená nejbližší (v ženském rodu), Centauri název souhvězdí v genitivu (název tedy znamená Nejbližší [rozuměj „hvězda“] v Kentauru (doslova Kentaura)). Její vzdálenost od Země je jen 4,24 světelných let, a tím je zároveň druhou nejbližší hvězdou, hned po Slunci. Pouhým okem však není viditelná.

Zdroj: Wikipedie

Kromě Hawkinga a Milnera je v dozorčí radě projektu zakladatel Facebooku Mark Zuckerberg. Na řešení se má podílet celá řada významných vědeckých osobností včetně nositele Nobelovy ceny za astronomii Saula Perlmuttera nebo známého britského astronoma Martina Reese. Vědeckým ředitelem projektu bude Pete Worden, astronom, bývalý šéf Amesova výzkumného centra NASA a také bývalý generál amerického letectva se specializací na vesmírné zbraně.

Jak na to?

Asi už jste mockrát slyšeli, že nejbližší hvězda je pro klasické sondy příliš daleko. Dnes si nedokážeme představit, že by cestu mohly překonat za méně než řádově desítky tisíc let. Náš zatím nejúspěšnější vesmírný poutník, sonda Voyager 1, by svým současným tempem urazil cestu k 4,35 světelných let vzdálené Alfa Centauri za zhruba 70 tisíc let.

Breakthrough Starshot počítá s jiným modelem. V prvním kroku (nejspíše) klasická chemická raketa vynese ze Země větší loď s nákladem velkého množství malých sond, které pak vypustí v blízkosti Země. Miniaturní sondy budou vybaveny velkou solární plachtou (hodně zjednodušeně řečeno rozvinutelnou zrcadlovou fólií), do které se opřou velké lasery ze Země. Ty malé stroje urychlí zhruba na pětinu rychlosti světla ve vakuu, kterou by vzdálenost k Alfa Centauri překonaly za pár desítek let. Miniaturní stroje na místě sice nezvládnou tolik jako klasické velké sondy, ale nějaká data získat mohou. Mohly by snad říci něco o planetě, která v soustavě Alfa Centauri zřejmě existuje (a která je bohužel podle všeho pro lidi neobyvatelná).

Systém samozřejmě nemusí být omezený na zkoumání jedné jediné hvězdy. Stejně dobře by se hodil i pro urychlování sond a lodí pro pohyb v rámci Sluneční soustavy. Možné využití by záviselo na přesnějších specifikacích systémů, ale rozhodně by mohlo jít o výraznou změnu proti dnešnímu stavu.

Pohled na soustavu Alfa Centauri. Vlevo je „hlavní“ hvězda soustavy, tedy Alfa Centauri, vpravo Beta Centauri. Slabounká Proxima Centauri, které může a (spíše) nemusí obíhat kolem těchto dvou hvězd, je vyznačena červeným kroužkem pod oběma jasnějšími hvězdami.

Pohled na soustavu Alfa Centauri. Vlevo je „hlavní“ hvězda soustavy, tedy Alfa Centauri, vpravo Beta Centauri. Slabounká Proxima Centauri, které může a (spíše) nemusí obíhat kolem těchto dvou hvězd, je vyznačena červeným kroužkem pod oběma jasnějšími hvězdami.

I z našeho krátkého popisu projektu je asi jasné, proč největší část z odhadovaného rozpočtu projektu (5 až 10 miliard dolarů) netvoří náklady na „kosmickou loď“, ale její pohonný systém tady na Zemi. Má jím být soustava laserů, jejichž výkon se odhaduje na 100 gigawattů. Nikdo nepočítá, že by to zvládl jeden laser, ba naopak Milner zmínil možnost, že by se mohlo jednat o miliony laserů o relativně malém výkonu. V každém případě by musely být schopné pracovat na plný výkon po dobu nejméně několik minut, které jsou zapotřebí k urychlení sondy na požadovanou rychlost.

Eufemisticky řečeno je to hodně odvážná představa. Muž, který podle časopisu Popular Science, před několika měsíci sám poslal Milnerovi a spol. nápad na realizaci sondy poháněnou laserem, fyzik Phil Lubin, si myslí, že lasery jsou už pro podobné úkoly dostatečně výkonné. Vytvořit z nich ovšem tak složitý, spolehlivý a přesný systém bude podle něj ovšem technická noční můra s nejistým výsledkem.

Systém musí soustředit výkon laserů s dostatečnou přesností na povrch malé sluneční plachty vzdálené několik set tisíc kilometrů - a to ještě ke všemu přes neustále neklidnou zemskou atmosféru, která bude svazek narušovat a odchylovat. Astronomové využívají poměrně složitých a rafinovaných systémů, tzv. adaptivní optiku, aby mohli přes zemskou atmosféru sledovat vzdálené kosmické objekty, ale opačným směrem to nikdo nezkoušel. (Mimochodem optický systém „pohonného systému“ Breakthroug Starshot by měl sloužit i v opačném gardu jako velmi citlivá observatoř, která by měla zachytit slaboučký laser, kterým sondy budou posílat údaje ze své destinace.)

Tlak, kterou by takový laser působil na plachtu sondy, by byla i přes jeho ohromný výkon malá. Gigawattový laser by na ni vyvinul sílu zhruba sedm newtonů, uvádí zpráva NASA na téma „světelných pohonů“. Pokud tedy má sonda dosáhnout vysokých rychlostí za dobu, kdy ji lasery mohou urychlovat (udržení souvislého svazku se na určitě vzdálenost stane nemožným, a „pohon“ přestane být účinný), musí se jednat o hodně malý stroj. Vlastně rekordně malý.

Uvnitř sondy by mělo být zhruba gramové jádro s malým počítačem, fotoaparátem (CCD čipem či čipy) a zdrojem energie. Tím by měl být během dlouhé cesty vesmírem malý radionuklidový generátor, ve kterém se produkuje teplo a elektřina rozpadem radioaktivních atomů (konkrétně zaznělo, že by se mohlo jednat o americium).

Procesory a „fotoaparáty“ s hmotností pod jeden gram není problém sehnat ani dnes - v podstatě jako kdyby do vesmíru Milner a spol. chtěli poslat mobilní telefon zbavený všeho zbytečného. Autoři počítají s tím, že se jejich výkony budou nadále zlepšovat a rozměry dále zmenšovat. Mnohem větší potíže čekají při vývoji zmiňovaného zdroje energie a malé baterie. Tady není podle všeho příliš jasno, návrh zmiňuje i další možné alternativy, třeba natření plachty stroje fotovoltaickou vrstvou, která by byla dostatečně účinná i v dostatečné vzdálenosti od Slunce i Alfa Centauri (rozhodně ne po celou cestu, ale třeba ještě daleko za oběžnou dráhou Země).

Princip Breakthrough Starshot vysvětluje názorně následující video:

Princip stroje poháněného tlakem záření, tzv. sluneční plachetnice, není nijak nový, a už byl i ověřen experimentálně v praxi. V tomto případě jde ale o extrémní příklad takového systému, protože se do něj mají opírat zmiňované mohutné lasery. Plachta v rozměrech řádově desítek centimetrů totiž musí vydržet nejen fyzické namáhání při startu a zrychlování laserem, náraz do zrnek vesmírného prachu ve velmi vysoké rychlosti, ale zároveň musí být dokonale odrazivá. I kdyby pohltila jen zlomek energie z laserů, vedlo by to k jejímu zničení. Autoři zatím plánují pracovat na využití grafenu, tedy vrstvy uhlíku tenké maximálně pár atomů, ale úspěch rozhodně není zaručený.

Pokud se chcete s technickými aspekty projektu seznámit ještě podrobněji, můžete si projít seznam zhruba dvou desítek hlavních „výzev“, které dali autoři projektu dohromady a při jejichž řešení žádají ostatní vědce o pomoc. Na stránkách projektu by se také měly postupně objevovat výsledky práce na těchto problémech, protože všechny z něj placené vědecké práce budou dostupné zdarma.

Kde na to vzít

Když jsme u peněz, jediným sponzorem projektu je zatím podle všeho právě Milner, který zbohatl na investicích od IT průmyslu. Do projektu má údajně vložit 100 milionů dolarů (takřka 2,4 miliardy korun) ze svých peněz. Na tiskové konferenci uvedl, že by rád, aby se do projektu přidali další investoři, ale zatím se nikdo takový nenašel, a to ani mezi soukromníky, ani mezi oslovenými státními agenturami (tj. NASA a ESA).

Uvidíme, zda se Milnerovi podaří něco podobného jako v případě jeho vědeckých cen. V roce 2012 začal udělovat ceny za fyziku se štědrým finančním ohodnocením po milionu dolarů (tzv. Fundamental Physics Prize) a postupně ke spoluúčasti přesvědčil i další internetové miliardáře, třeba včetně Marka Zuckerberga. Ceny se postupně rozšířily na další dva obory, biologii (psali jsme o prvním ročníku) a matematiku.

I kdyby se další sponzoři našli, není jasné, kdy by se projekt mohl stát skutečností. Stephen Hawking na oznámení směle spekuloval, že by se vše mohlo podařit během jedné generace, tedy zhruba během třiceti let. Přesné odhady ovšem nepadaly, k uskutečnění projektu by bylo totiž zapotřebí velkého, a v některých případech přímo ohromného technologického pokroku v řadě oblastí, jak jsme se snažili naznačit. Na druhou stranu nápad nevyžaduje zcela zásadní pokrok v základní vědě („novou fyziku“), jde spíše o technologickou aplikaci známých principů, a to dává naději, že je uskutečnitelný. Lepší ovšem bude počkat, co mu řekne vědecká veřejnost, kterou autoři žádají o pomoc.

Autor:






Hlavní zprávy

Najdete na iDNES.cz



mobilní verze
© 1999–2016 MAFRA, a. s., a dodavatelé Profimedia, Reuters, ČTK, AP. Jakékoliv užití obsahu včetně převzetí, šíření či dalšího zpřístupňování článků a fotografií je bez souhlasu MAFRA, a. s., zakázáno. Provozovatelem serveru iDNES.cz je MAFRA, a. s., se sídlem
Karla Engliše 519/11, 150 00 Praha 5, IČ: 45313351, zapsaná v obchodním rejstříku vedeném Městským soudem v Praze, oddíl B, vložka 1328. Vydavatelství MAFRA, a. s., je součástí koncernu AGROFERT ovládaného Ing. Andrejem Babišem.