Релятивистский электронный луч может доставить зонд к Альфе Центавра
Физики предложили проект спутника, который разовьет скорость, достигающую 10% от скорости света, и совершит межзвездный перелет за 40 лет.
Доставить спутник к ближайшим к нам звездам системы Альфа Центавра, то есть совершить первый межзвездный перелет, – задача, которая легко решается сегодня только в космических операх. Но физики и инженеры занимаются этой проблемой совершенно серьезно. Эту проблему, в частности, пытается решить группа Tau Zero Foundation.
CEO Tau Zero Джеффри Грисон и физик из Лос-Аламосской национальной лаборатории Геррит Брухауг рассмотрели физику такого полета на основе технологии релятивистского электронного пучка.
Работа опубликована в журнале Acta Astronautica.
Физики рассматривают достаточно реалистический спутник, который должен весить примерно столько же сколько Voyager, то есть около тонны. Такой спутник может нести достаточно оборудования для исследований. Чтобы доставить его к системе Альфа Центавра за 40 лет (это меньше, чем продолжается полет спутников Voyager) необходимо разогнать его до скорости примерно 10% от скорости света. Сегодня аппаратов способных развивать такую скорость нет, но теоретически достичь такой скорости можно.
Спутник, естественно, не может нести такой колоссальный запас энергии для автономного разгона, но ученые предлагают использовать внешний источник – электронный пучок. Причем он должен действовать на спутник достаточно долго и очень осторожно, чтобы не сжечь аппарат.
Расчеты, приведенные в статье, показывают, что такой луч должен иметь энергию примерно в 10 раз меньше той, что достигается сегодня на Большом андронном коллайдере. Луч может обеспечить энергию для разгона на расстоянии 100 или даже 1 000 AU (астрономическая единица – расстояния от Земли до Солнца). Это достаточно большая часть полета – расстояние до Альфа Центавра около 227 000 AU. Дальше спутник будет двигаться по инерции, а по мере приближения к Альфа Центавра его будет разгонять притяжение звезд.
Электроны относительно легко разогнать практически до скорости света, но они имеют отрицательный заряд, и, скорее всего, будут отталкиваться друг от друга, и луч будет рассеиваться. Но в своей работе физики обращают внимание на явление известное как релятивистский пинч: из-за замедления времени при движении на релятивистских скоростях электроны не успевают отталкиваться, и луч остается остается сфокусированным.
В качестве источника энергии физики предлагают использовать энергию Солнца. Достаточно давно описана технология статитов. Это – платформа, расположенная так близко от Солнца, что суммарное действие солнечного ветра и магнитного поля компенсирует силу притяжения звезды. Такая платформа сможет зависнуть над Солнцем и брать от него энергию для электронного пучка. То, что на нужном расстоянии действительно можно разместить статит, показал спутник NASA Parker Solar Probe, который совсем недавно пролетел близко к Солнцу и не расплавился.
Такой статит сможет брать энергию Солнца, фокусировать луч и подавать его на парус спутника. Пока это чистая теория, но то, что технологии уже близки к ее реализации, видно уже сегодня. Конечно, придется решить еще и проблему торможения, и действовать спутнику придется полностью автономно – под управлением ИИ, поскольку время прохода сигнала от Альфа Центавра – около 4 лет. Но это уже не космическая опера, а что-то гораздо более реальное.
