Eine neue Studie ergab, dass Raumschiffe aus Kohlenstoffschaumblasen in "nur" 185 Jahren von der Erde nach Alpha Centauri gelangen können, nur mit Sonnenenergie.
Ein Schwarm dieser Kohlenstoffschaumsonden (genauer gesagt mit Airbrush) könnte das interstellare Reisen beschleunigen oder dabei helfen, das Geheimnisvolle aufzudecken und zu untersuchen Planet X. unseres Sonnensystems, wenn es existiert.
Herkömmliche Raketen, die durch chemische Reaktionen angetrieben werden, sind derzeit die Hauptform des Weltraumantriebs. Sie sind jedoch bei weitem nicht so effizient wie das Erreichen eines anderen Sterns innerhalb eines menschlichen Lebens.
Zum Beispiel ist Alpha Centauri, das der Erde am nächsten gelegene Sternensystem, ungefähr 4,37 Lichtjahre entfernt - mehr als 25,6 Billionen Kilometer (41,2 Billionen Meilen) oder ungefähr das 276.000-fache der Entfernung von der Erde. in der Sonne. Das Raumschiff Voyager 1 der NASA, das 1977 gestartet wurde und seit 2012 im interstellaren Raum ist, Es würde ungefähr 75.000 Jahre dauern, um Alpha Centauri zu erreichen wenn die Sonde in die richtige Richtung zeigte (was NICHT der Fall ist).
Das Problem? Es ist das Treibmittel
Alle herkömmlichen Triebwerke von Raumfahrzeugen verwenden ein Treibmittel. Lange interstellare Fahrten erfordern viel Treibmittel, was das Raumschiff schwer macht (und daher mehr Treibmittel benötigt und so weiter in einer Schleife). Kurz gesagt, ein Problem, das sich mit zunehmender Größe exponentiell verschlimmert.
Reiselicht
Frühere Forschungen haben daher gezeigt, dass die "leichte Navigation" eine der wenigen technisch realisierbaren Methoden ist, um eine Sonde im Laufe eines menschlichen Lebens zu einem anderen Stern zu bringen.
Obwohl Licht nicht viel Druck ausübt, haben Wissenschaftler festgestellt, dass das Wenige, das es anwendet, einen großen Effekt haben könnte. In der Tat haben zahlreiche Experimente gezeigt, dass "Sonnensegel" bei einem ausreichend großen Spiegel und einem ausreichend leichten Raumschiff auf Sonnenlicht als Antrieb angewiesen sind.
Durchbruch Starshot: unten mit Weltraumschmetterlingen
die Initiative Durchbruch Starshot Die im Jahr 100 angekündigten 2016 Millionen US-Dollar zielen darauf ab, Schwärme von Raumschiffen in Mikrochipgröße auf Alpha Centauri mit außergewöhnlich dünnen und unglaublich reflektierenden Segeln zu starten. Der Plan sieht vor, dass diese kleinen "Weltraumschmetterlinge" bis zu 20% der Lichtgeschwindigkeit fliegen und in etwa 20 Jahren Alpha Centauri erreichen.
Ein Nachteil des Starshot-Projekts besteht darin, dass es das leistungsstärkste Laser-Array benötigt, das jemals gebaut wurde, um Flugzeuge nach außen zu treiben. Die Technologie zum Aufbau dieses Arrays ist derzeit nicht nur nicht vorhanden, sondern die geschätzten Gesamtkosten des Projekts zur Beschleunigung interstellarer Reisen könnten zwischen 5 und 10 Milliarden US-Dollar liegen.
Die Alternative: Kohlenstoffschaumblasen
In der neuen Studie schlugen Astrophysiker vor, dass eine billigere Option spezielle "Blasen" aus Kohlenstoffschaum umfassen könnte.
Die Forscher fanden heraus, dass Sonden aus diesem Material die interstellare Bewegung schneller machen können als jede Rakete, die ausschließlich von Sonnenlicht angetrieben wird, ohne dass ein riesiger Laser erforderlich ist.
Um eine Möglichkeit zu entwickeln, wie Sonnenlicht ein leichtes Segel mit nützlichen interstellaren Geschwindigkeiten antreiben kann, analysierten die Forscher frühere wissenschaftliche Forschungen auf starke, leichte Materialien.
Sie entschieden sich für Airbrushite, einen Kohlenstoffschaum, der 15.000 Mal leichter als Aluminium ist.
Die Wunder des Airbrushing
Wissenschaftler berechneten, dass eine hohle Airbrush-Kugel mit einem Durchmesser von etwa 1 Meter und einer 1 Mikrometer dicken Schale (etwa 1% der Breite eines durchschnittlichen menschlichen Haares) nur 2,3 Milligramm wiegen würde.
Wenn eine solche Kugel mit einer Nutzlast von 0,035 Unzen (1 Gramm) um eine astronomische Einheit (AU) von der Sonne freigesetzt würde, würde das Sonnenlicht sie dreimal mit einer Geschwindigkeit von bis zu 114.000 km / h (183.600 mph) antreiben. das der Voyager 1.
(Eine AU ist die mittlere Erde-Sonne-Entfernung, die ungefähr 93 Millionen km beträgt.)
Eine solche Kugel würde nur 3,9 Jahre brauchen, um Plutos Umlaufbahn zu erreichen.
Wenn eine solche Kugel etwa 0,04 astronomische Einheiten von der Sonne entfernt wäre (näher als die Parker-Sonnensonde der NASA), würde das intensivere Sonnenlicht das Raumschiff auf fast 15,4 Millionen Kilometer pro Stunde beschleunigen. ).
Es könnte in 4,2 Jahren die Entfernung von 185 Lichtjahren zwischen der Erde und Proxima Centauri, dem unserem Sonnensystem am nächsten gelegenen Stern, zurücklegen.
Reisen "in einer Blase" zwischen den Sternen
Je größer die Kugel, desto schneller könnte sie gehen oder desto mehr Nutzlast könnte sie tragen.
Was mich an unseren Ergebnissen überrascht, ist die Tatsache, dass die Ausgangsleistung eines Sterns, in unserem Fall der Sonne, verwendet werden kann, um eine interstellare Sonde zu den nächsten Sternen zu treiben, ohne dass eine zusätzliche Stromquelle an Bord erforderlich ist.
René Heller, Astrophysiker am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen.
Forscher haben vorgeschlagen, dass diese Raumfahrzeuge möglicherweise einen 32-Watt-Laser mit einem Gewicht von nur 1 Tausendstel Pfund (XNUMX Gramm) tragen könnten.
Trotz des Gewichts könnte dieser Laserstrahl den Forschern helfen, Gravitationseffekte zu erkennen. Letzteres könnte wiederum dazu beitragen, das Vorhandensein von Welten aufzudecken, die ansonsten zu dunkel und zu kalt sind, um sie zu erkennen, wie beispielsweise den hypothetischen Planeten X, sagt Heller.
Kohlenstoffschaumblasen: Kosten
Wissenschaftler haben geschätzt, dass die Entwicklung eines Prototyps von Kohlenstoffschaum-Raumblasen 1 Million US-Dollar kosten könnte.
Jedes Raumschiff aus Kohlenstoffschaum könnte dann für etwa 1.000 USD oder weniger gebaut werden. Ein Start zum Einsatz und Testen dieser Boote könnte rund 10 Millionen US-Dollar kosten.
Kohlenstoffschaumblasen: Welche Risiken?
Das größte Risiko bei diesem Projekt besteht jetzt darin, dass niemand jemals eine Airbrush-Struktur gebaut hat, die größer als ein paar Zentimeter ist. Und wir brauchen etwas, das ein paar Meter lang ist.
Die Forscher stehen jedoch in Kontakt mit Experimentatoren, die vermuten, dass die Schaffung derart großer Strukturen grundsätzlich möglich ist.
Ein weiteres Problem von nicht geringer Bedeutung ist das des Managements. Derzeit gibt es keine Möglichkeit, die Flugbahn von Blasen nach ihrer Entfaltung zu steuern.
Marslieferung
Wenn die Elektronik und Ausrüstung an Bord ein aktives Manövrieren ermöglichen könnten, "wäre es möglich, in wenigen Wochen kleine Massen (1 bis 100 Gramm) zwischen Erde und Mars zu transportieren", sagt Heller. Die Bewohner der Colonie Sie könnten diese schöne Telefonabdeckung bei Amazon Mars bestellen lassen
Derzeit führen Forscher Experimente durch, um zu testen, wie gut Aerographit Licht absorbiert und reflektiert. Sie haben ihre Ergebnisse letzten Monat online veröffentlicht in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics.
Kurz gesagt, konventionelle Raketen werden in Zukunft Kohlenstoffschaumblasen in den Weltraum befördern. Und das Sonnenlicht wird sie zwischen den Sternen treiben.
