Sićušne letjelice mogle bi izbliza snimiti Proximu b i tražiti tragove života

Proxima b najbliži je poznati egzoplanet izvan Sunčeva sustava, ali i dalje je udaljena više od četiri svjetlosne godine. Za klasične svemirske misije to je gotovo nedostižna udaljenost. Novi znanstveni rad zato razrađuje drukčiji pristup: prema tom planetu mogao bi se poslati roj letjelica mase od svega nekoliko grama, ubrzanih snažnim laserskim snopom sa Zemlje.

Ako bi takva misija uspjela, pojedine sonde mogle bi tijekom kratkog preleta snimiti Proximu b u razlučivosti od oko 20 metara. Autori smatraju da bi isti roj mogao tražiti tragove atmosfere, biopotpise i tehnopotpise, ako takvi tragovi ondje postoje.

Svjetlosna jedra jedna su od ideja koje se stalno vraćaju u raspravama o međuzvjezdanom letu. Razlog je jasan. Klasična letjelica koja bi putovala prema drugoj zvijezdi morala bi nositi vlastito gorivo, pogon, izvor energije, instrumente i komunikacijsku opremu. Što je letjelica masivnija, to ju je teže ubrzati do brzina pri kojima bi putovanje prema najbližim zvijezdama trajalo desetljećima, a ne tisućljećima.

Koncept svjetlosnog jedra taj problem pokušava zaobići. Letjelica ne bi nosila vlastiti motor ni gorivo. Umjesto toga, snažni laseri sa Zemlje usmjerili bi energiju prema vrlo laganom jedru pričvršćenom na minijaturnu sondu. Takva bi se letjelica, barem u teoriji, mogla ubrzati do znatnog dijela brzine svjetlosti.

Autori rada razmatraju letjelice mase od nekoliko grama. To ne bi bile umanjene verzije današnjih složenih planetarnih sondi. Svaka bi nosila samo jedan osnovni instrument, malu digitalnu kameru. Pojedinačno bi takva sonda imala vrlo ograničenu znanstvenu vrijednost. No ako ih se pošalje mnogo, kao roj, dio tih ograničenja može se nadoknaditi brojem, rasporedom i činjenicom da uspjeh misije ne ovisi o svakoj pojedinoj letjelici.

Cilj bi bio sustav Proxime Centauri, najbliže zvijezde Suncu i treće komponente sustava Alpha Centauri. Glavna meta bila bi Proxima b, planet u nastanjivoj zoni crvenog patuljka. To ne znači da je planet nastanjiv, nego da se nalazi na udaljenosti na kojoj bi, uz odgovarajuću atmosferu, na njegovoj površini mogla postojati tekuća voda.

Coracle: misija u kojoj ne mora preživjeti cijeli roj

Autori predložene sonde nazivaju Coracle. Njihova misija ne bi nalikovala istraživanju Marsa, Jupitera ili Saturna. Ne bi bilo usporavanja pri dolasku, ulaska u orbitu ni dugotrajnog rada oko planeta. Roj bi velikom brzinom proletio kroz sustav Proxime Centauri, a najvažniji susret s Proximom b trajao bi manje od minute.

U tako kratkom prolasku presudna je geometrija. Najbolje snimke ne bi prikupio cijeli roj, nego mali broj letjelica koje bi se našle najbliže planetu ili drugim zanimljivim objektima u sustavu. Upravo je to prednost roja pred jednom sondom. Nije potrebno da sve sonde prežive putovanje, niti da sve prođu idealnom putanjom. Dovoljno je da se dio njih nađe dovoljno blizu pravih ciljeva.

Prema procjeni autora, roj s nekoliko stotina preživjelih letjelica mogao bi se pri dolasku prostirati na oko 100.000 kilometara. U takvom rasporedu neke bi sonde mogle proći unutar približno 10.000 kilometara od Proxime b, što je udaljenost usporediva s promjerom planeta. Takav bi prelet, u najboljem slučaju, omogućio snimke razlučivosti od oko 20 metara.

Za planet udaljen više od četiri svjetlosne godine to bi bio golem iskorak. Danas se o Proximi b uglavnom zaključuje posredno, na temelju njezina utjecaja na zvijezdu i računalnih modela. Izravne snimke, čak i ograničene, otvorile bi potpuno novu razinu istraživanja najbližih egzoplaneta.

Najprije treba pogoditi sustav udaljen više od četiri svjetlosne godine

Jedna od najvećih prepreka je navigacija. Roj ne bi imao veliku matičnu letjelicu koja bi ga vodila, usklađivala i ispravljala putanje pojedinih sondi. Svaka letjelica bila bi vrlo ograničena masom, energijom i računalnim mogućnostima. Autori zato razmatraju rješenja poput navigacije prema pulsarima, pri kojoj bi se sonde orijentirale prema pravilnim signalima neutronskih zvijezda.

Ni takav pristup ne bi jamčio savršen dolazak. Dio sondi mogao bi završiti predaleko od planeta ili potpuno promašiti najkorisniji dio sustava. No to ne ruši cijelu zamisao. Roj se ne oslanja na jednu letjelicu koja mora uspjeti u svemu. Uspjeh misije ovisio bi o manjem broju sondi koje bi preživjele putovanje i našle se na pravoj putanji.

Rad razmatra nekoliko mogućih načina slanja sondi. Jedna je mogućnost da se šalju pojedinačno, kao niz odvojenih letjelica. Time bi se smanjili zahtjevi za preciznim usklađivanjem, ali bi znanstvena vrijednost bila manja. Bilo bi teže dobiti povezana mjerenja, a prema Zemlji bi se moglo vratiti manje korisnih podataka ili više ponovljenih informacija.

Druga mogućnost je vremenski usklađen roj. U tom bi scenariju sonde morale znati gdje se nalaze u odnosu jedna na drugu i u odnosu na Zemlju. Kada bi slale podatke, cilj bi bio da signali iz roja prema Zemlji stignu usklađeno, gotovo kao jedan zajednički signal. To bi moglo povećati učinkovitost komunikacije, ali bi zahtijevalo iznimno precizno mjerenje vremena i sinkronizaciju među letjelicama.

Autori spominju i treću, znatno složeniju mogućnost: da se roj ponaša poput velikog zajedničkog instrumenta, u kojem bi se signali pojedinih sondi morali fazno uskladiti. Taj se pristup u radu ne razrađuje detaljno jer bi takvo usklađivanje, na velikim udaljenostima i sa sondama mase od nekoliko grama, bilo iznimno teško.

Prelet bi trajao manje od minute, a podataka bi bilo previše

Čak i ako roj stigne do Proxime b, slijedi drugi veliki problem: količina podataka. Tijekom najbližeg prolaska kamere bi mogle raditi iznimno brzo. Autori navode scenarij u kojem bi se bilježilo do milijun slika u sekundi za svaki optički sustav. U vrlo kratkom vremenu nastali bi terabajti podataka.

Sve to ne bi se moglo poslati na Zemlju. Letjelice bi bile premale za snažne odašiljače, a udaljenost od više od četiri svjetlosne godine dodatno ograničava prijenos. Čak i kada bi roj godinama slao podatke, količina prikupljenih snimaka bila bi mnogo veća od onoga što je realno moguće vratiti.

Zato bi misija morala imati sustav odabira podataka već u samom roju. Autori predlažu prethodne opservacije tijekom približavanja sustavu. Sonde bi prije najbližeg susreta snimale Proximu Centauri, planet i okolni prostor, a ugrađeni algoritmi morali bi prepoznati koje mete zaslužuju prioritet.

To je presudno jer kod takve misije nema druge prilike. Letjelica koja kruži oko planeta može ponoviti mjerenje, promijeniti plan i pričekati povoljniji trenutak. Roj koji velikom brzinom prolazi kroz drugi zvjezdani sustav nema taj luksuz. Proxima b bi se pojavila, prošla kroz područje promatranja i ostala iza sondi.

Što bi roj mogao vidjeti prije najbližeg prolaska

Znanstvena vrijednost misije ne bi počela tek u trenutku najbližeg susreta s planetom. Roj bi mogao snimati Proximu Centauri satima prije prolaska i pratiti njezine bljeskove. To je važno jer su crveni patuljci često magnetski aktivne zvijezde, a njihovi izboji mogu snažno utjecati na atmosfere planeta koji kruže blizu njih.

Proxima Centauri nije mirna zvijezda. Ako njezini bljeskovi često izlažu Proximu b snažnom zračenju i toku čestica, to može utjecati na mogućnost zadržavanja atmosfere, a time i na uvjete na površini. Bliski prolazak roja omogućio bi opservacije kakve sa Zemlje nisu moguće.

Sonde bi mogle snimati i samu Proximu b danima prije preleta. Te bi snimke imale dvostruku ulogu. Prvo, mogle bi pomoći u potrazi za mogućim egzomjesecima. Drugo, služile bi kao podaci za odabir ciljeva u završnoj fazi misije. Ako se u sustavu pojavi objekt ili pojava koju vrijedi bolje pratiti, roj bi to morao prepoznati sam.

Autori spominju i mogućnost snimanja noćne strane planeta, ako je Proxima b plimno zaključana. Za planet koji kruži blizu crvenog patuljka to je vjerojatan scenarij. Jedna bi strana tada stalno bila okrenuta prema zvijezdi, a druga bi bila u trajnoj noći. Snimke tamne strane mogle bi biti posebno zanimljive jer bi otkrile toplinska svojstva planeta, raspodjelu svjetlosti ili druge pojave koje se ne mogu vidjeti promatranjem samo osvijetljene strane.

Atmosfera, biopotpisi i tehnopotpisi

Fotografije nisu jedini cilj. Autori smatraju da bi roj mogao provesti i transmisijsku spektroskopiju atmosfere Proxime b. Ta metoda analizira svjetlost koja prolazi kroz atmosferu planeta. Molekule u atmosferi ostavljaju prepoznatljive tragove u spektru, pa se iz takvih mjerenja može zaključivati o kemijskom sastavu.

U najboljem slučaju, takva bi mjerenja mogla tražiti biopotpise, odnosno kemijske tragove koji bi mogli upućivati na biološku aktivnost. Autori spominju i tehnopotpise, moguće tragove tehnološke aktivnosti.

To ne znači da rad tvrdi kako na Proximi b postoji život, a kamoli civilizacija. Tvrdnja je opreznija, ali i dalje vrlo ambiciozna: ako bi takvi tragovi postojali i ako bi roj prikupio dovoljno kvalitetne podatke, ovakva bi misija mogla biti jedan od načina da ih se pokuša otkriti.

Takva istraživanja imala bi posebnu težinu zato što je Proxima b najbliži poznati planet te vrste. Sve što se dozna o njegovoj atmosferi, površini i odnosu sa zvijezdom izravno bi utjecalo na naše razumijevanje planeta oko crvenih patuljaka, najbrojnijih zvijezda u Mliječnoj stazi.

Kad gubitak sonde postaje dio mjerenja

Jedan od neobičnijih dijelova prijedloga odnosi se na spektroskopiju udara. Budući da bi razmak između pojedinih letjelica u središnjem dijelu roja mogao biti samo nekoliko tisuća kilometara, moguće je da bi jedna ili više sondi ušle u atmosferu Proxime b, ako atmosfera postoji, ili udarile u površinu ako je nema.

Ostale sonde mogle bi tada promatrati kratke bljeskove nastale pri udaru. Takvi bi događaji mogli dati podatke o sastavu atmosfere ili površinskog materijala. Zvuči neobično, ali proizlazi iz same arhitekture misije. Ako dio letjelica ionako može biti izgubljen tijekom brzog prolaska, njihovo uništenje može postati dodatni izvor podataka.

Naravno, riječ je o scenariju s mnogo nepoznanica. Ovisio bi o stvarnoj putanji roja, broju sondi, geometriji prolaska, veličini planeta, postojanju atmosfere i sposobnosti ostalih letjelica da zabilježe kratke bljeskove.

Nakon Proxime b, pogled prema ostatku sustava Alpha Centauri

Roj se nakon prolaska pokraj Proxime Centauri ne bi zaustavio. Nastavio bi se kretati kroz prostor, a autori navode da bi približno godinu dana nakon susreta s Proximom mogao imati udaljeni susret sa sustavom Alpha Centauri A i B.

To ne bi bio bliski prelet poput onoga predviđenog za Proximu b. Najbliži prolazak iznosio bi oko 10.000 astronomskih jedinica, što je golema udaljenost. Ipak, u kontekstu međuzvjezdanog istraživanja i takav bi prolazak mogao imati vrijednost, osobito ako bi roj još uvijek mogao slati podatke.

Taj dio prijedloga pokazuje da se misija ne zamišlja samo kao kratki susret s jednim planetom. Proxima b bila bi glavna meta, ali prolazak kroz najbliže zvjezdano susjedstvo mogao bi donijeti i dodatna mjerenja.

Cijeli koncept ostaje tehnički vrlo zahtjevan. Potrebni su laserski sustavi goleme snage, iznimno lagana jedra, elektronika koja može preživjeti međuzvjezdani let, autonomna obrada podataka, precizna navigacija i komunikacija preko udaljenosti većih od četiri svjetlosne godine.

Ipak, upravo zato se svjetlosna jedra pogonjena laserskim snopom stalno vraćaju u rasprave o izravnom istraživanju drugih zvjezdanih sustava. Drugi oblici naprednog pogona također se razmatraju, ali nije jasno kada bi mogli postati izvedivi. Letjelice mase od nekoliko grama, ubrzane laserskim snopom, možda su jedan od rijetkih koncepata koji nude tehnički zamisliv put do druge zvijezde u ovom stoljeću.

Stvarna težina ovog rada nije u tome da obećava skoru misiju prema Proximi b. Ne obećava je. Važnije je to što pokazuje kako bi se izravno istraživanje planeta oko najbliže zvijezde moglo zamisliti na potpuno drukčiji način. Ne kao putovanje jedne velike sonde, nego kao prolazak roja sićušnih letjelica, od kojih samo dio mora uspjeti da bismo prvi put dobili detaljan pogled na svijet oko druge zvijezde.

Ivan Petričević

Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.