Laserska svjetlosna jedra mogla bi malene sonde ubrzati do znatnog dijela brzine svjetlosti.
Misija prema drugoj zvijezdi još nije spremna za lansiranje, ali njezini temeljni dijelovi više nisu samo daleka zamisao.
Tehnologija za prvu sondu prema drugoj zvijezdi mogla bi nastati spajanjem dijelova koji već postoje: minijaturnih kamera i računala, vrlo laganih reflektirajućih membrana te snažnih lasera. Takva bi letjelica u teoriji mogla stići do sustava Alfa Centauri za nešto više od 20 godina, ali prije toga treba riješiti probleme za koje još nema provjereno inženjersko rješenje.
Za sada nema misije koja se priprema za lansiranje, a ovakav bi let bio robotski, ne ljudski. Riječ je o konceptu laserskih svjetlosnih jedara, koji predviđa da energija za ubrzanje ostane na Zemlji, dok prema zvijezdama kreće sonda teška svega nekoliko grama.
Zanimanje za takvu mogućnost ponovno je poraslo nakon potvrde atmosfere na stjenovitom egzoplanetu LHS 1140 b, udaljenom oko 48 svjetlosnih godina. No taj je planet još predaleko za prvi pokušaj. Čak bi i pri petini brzine svjetlosti put do njega trajao oko 240 godina. Najbliži realni cilj za takvu sondu bio bi sustav Alfa Centauri, udaljen oko 4,37 svjetlosnih godina.
Pogon za sondu ostao bi na Zemlji
Svjetlost prenosi impuls. Kada se odbije od zrcalne površine, stvara vrlo malen potisak. Sunce taj učinak stalno proizvodi na svemu što obasjava, ali je tlak Sunčeve svjetlosti preslab za brzo međuzvjezdano putovanje.
Ideja laserskog svjetlosnog jedra jest da se taj slab potisak zamijeni iznimno snažnim i usmjerenim snopom. Tanko reflektirajuće jedro, spojeno s minijaturnom sondom, uhvatilo bi taj potisak i ubrzavalo bez nošenja goriva potrebnog za glavni dio puta.
Za to ne bi bio dovoljan jedan golemi laser. Prema razmatranom konceptu, trebalo bi izgraditi niz sinkroniziranih laserskih izvora koji bi zajedno stvarali vrlo precizan snop snage od nekoliko desetaka gigavata. Laseri bi jedro ubrzavali samo nekoliko minuta, no sonda bi nakon toga desetljećima nastavila letjeti bez dodatnog pogona.
Klasična raketa mora sa sobom nositi gorivo za ubrzanje. Kod laserskog jedra energija bi ostala na Zemlji, a prema zvijezdama bi krenuli samo jedro, instrumenti i vrlo mala količina elektronike.
Do Alfe Centauri za 20 godina, ali bez kočenja
Ako bi sonda dosegla 20 posto brzine svjetlosti, do sustava Alfa Centauri stigla bi za nešto više od dva desetljeća. To je i dalje dugo putovanje, ali neusporedivo kraće od vremena koje bi trebala današnja letjelica pokretana kemijskim raketnim motorima.
Takva misija ipak ne bi izgledala kao dolazak u drugi svijet. Nakon što laserski snop prestane djelovati, sonda ne bi imala jednostavan način da uspori. Ciljni bi sustav preletjela velikom brzinom, prikupila podatke tijekom nekoliko dana i nastavila dalje u međuzvjezdani prostor.
Zato ne bi mogla sletjeti na planet ni ući u stabilnu orbitu. Mogla bi snimiti okolinu druge zvijezde, mjeriti čestice i magnetska polja te pokušati poslati podatke natrag prema Zemlji. Signal bi putovao godinama, a sonda bi morala velik dio posla obaviti sama jer se njome ne bi moglo upravljati u stvarnom vremenu.
Koncept takvog preleta već godinama proučava program Breakthrough Starshot, čiji je cilj pokazati da bi ultralake sonde sa svjetlosnim jedrima jednoga dana mogle doći do Alfa Centauri. Program razrađuje demonstraciju koncepta i otvoreno navodi niz neriješenih inženjerskih problema, pa zasad nema misije s utvrđenim datumom lansiranja.
Najveći problem nisu zakoni fizike
Najveće pitanje nije može li svjetlost pogurati jedro. Može. Pitanje je može li se izgraditi cijeli sustav koji bi to mogao činiti dovoljno precizno i pouzdano.
Jedro bi moralo odbiti gotovo svu energiju laserskog snopa, jer bi se i mali dio apsorbirane energije pretvorio u toplinu. Laserski niz morao bi tijekom ubrzavanja držati snop na veoma maloj i brzoj meti. Sonda bi pritom morala preživjeti vrlo snažno ubrzanje, desetljeća u svemiru te sudare sa sitnim česticama međuzvjezdane prašine.
U nekoliko grama trebalo bi smjestiti kameru, računalo, navigaciju, izvor električne energije i sustav za vezu sa Zemljom. Nakon dva desetljeća leta ti bi dijelovi morali još moći pronaći cilj, zabilježiti podatke i usmjeriti signal prema našem planetu.
Popis otvorenih pitanja koji objavljuje Breakthrough Starshot uključuje stabilnost jedra, fokusiranje laserskog snopa, zaštitu od prašine, dugotrajan rad elektronike i prijenos podataka. Nijedan sustav još nije demonstrirao sve te dijelove u mjerilu potrebnom za međuzvjezdanu misiju.
Sunčeva jedra već lete, laserska su sljedeći korak
Osnovni princip već se ispituje u svemiru. NASA-in Advanced Composite Solar Sail System koristi tlak Sunčeve svjetlosti za pogon i testira laganu konstrukciju velikog jedra u Zemljinoj orbiti. Takva letjelica nakon lansiranja ne treba nositi klasično raketno gorivo za promjenu putanje.
Sunčeva su jedra, međutim, prespora za put do drugih zvijezda tijekom ljudskog života. Lasersko jedro trebalo bi im dati potisak koji Sunce ne može pružiti, ali bi zato zahtijevalo lasersku infrastrukturu kakva danas ne postoji.
Zbog toga LHS 1140 b zasad ostaje cilj teleskopa, a ne sonde. Prva letjelica koja jednoga dana proleti pokraj druge zvijezde mogla bi biti mnogo manja od današnjih svemirskih letjelica: tanko reflektirajuće jedro s nekoliko grama elektronike. Nakon više od dva desetljeća leta imala bi tek nekoliko dana za mjerenja i slanje podataka prema Zemlji.
