ความคิดเกี่ยวกับการเดินทางไปยังระบบดาวอื่นในหนึ่งวันและเห็นว่ามีความฝันอันเจ็บปวดของผู้คนมานานก่อนที่จรวดและนักบินอวกาศคนแรกจะถูกส่งไปยังอวกาศ แต่ถึงแม้ว่าความคืบหน้าทั้งหมดที่เราได้ทำไว้ตั้งแต่ต้นยุคอวกาศการเดินทางระหว่างดวงดาวยังคงเป็นเช่นนั้น - ความฝันอันร้อนแรง ในขณะที่แนวคิดทางทฤษฎีได้รับการเสนอประเด็นของค่าใช้จ่ายเวลาเดินทางและเชื้อเพลิงยังคงเป็นปัญหาอย่างมาก
ปัจจุบันมีความหวังมากมายเกี่ยวกับการใช้พลังงานทางตรงและแสงไฟเพื่อผลักยานอวกาศเล็ก ๆ ไปสู่ความเร็วที่สัมพันธ์กัน แต่ถ้าหากมีวิธีที่จะทำให้ยานอวกาศขนาดใหญ่ขึ้นเร็วพอที่จะทำการเดินทางระหว่างดวงดาวได้ล่ะ? ตามที่ศาสตราจารย์ David Kipping หัวหน้าห้องปฏิบัติการ Cool Worlds ของมหาวิทยาลัยโคลัมเบียยานอวกาศในอนาคตสามารถพึ่งพา Halo Drive ซึ่งใช้แรงโน้มถ่วงของหลุมดำเพื่อให้ได้ความเร็วที่เหลือเชื่อ
ศ. Kipping อธิบายแนวคิดนี้ในการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ที่ปรากฏทางออนไลน์ (พิมพ์ยังมีอยู่ในเว็บไซต์ Cool Worlds) ในนั้นคิปปิ้งได้จัดการกับความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่เกิดจากการสำรวจอวกาศซึ่งเป็นจำนวนเวลาและพลังงานที่ใช้ในการส่งยานอวกาศไปปฏิบัติภารกิจเพื่อสำรวจนอกระบบสุริยะของเรา
ในฐานะที่เป็น Kipping บอกนิตยสารอวกาศทางอีเมล:
“ การเดินทางระหว่างดวงดาวเป็นหนึ่งในเทคนิคที่ท้าทายที่สุดที่เราสามารถนึกออก ในขณะที่เราสามารถมองเห็นการล่องลอยระหว่างดวงดาวหลายล้านปี - ซึ่งเป็นการเดินทางระหว่างดวงดาวที่ถูกกฎหมาย - เพื่อให้การเดินทางประสบความสำเร็จในช่วงเวลาหลายศตวรรษหรือน้อยกว่านั้นต้องใช้แรงผลักดันเชิงสัมพัทธภาพ”
ดังที่ Kipping กล่าวไว้การขับเคลื่อนความสัมพันธ์ (หรือการเร่งความเร็วในส่วนของแสง) มีราคาแพงมากในแง่ของพลังงาน ยานอวกาศที่มีอยู่นั้นไม่มีความจุเชื้อเพลิงเพื่อให้สามารถรับความเร็วเหล่านั้นได้และขาดการระเบิดนิวเคลียร์เพื่อสร้างแรงขับ - โครงการ la Orion (วิดีโอด้านบน) - หรือสร้าง ramjet ฟิวชั่น - à la โครงการเดดาลัส - มีตัวเลือกไม่มากนัก
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาความสนใจได้เปลี่ยนไปสู่แนวคิดของการใช้ Lightsails และ nanocraft เพื่อดำเนินภารกิจระหว่างดวงดาว ตัวอย่างที่รู้จักกันดีของเรื่องนี้คือ Breakthrough Starshotความคิดริเริ่มที่มุ่งส่งยานอวกาศขนาดสมาร์ทโฟนไปยัง Alpha Centauri ภายในช่วงชีวิตของเรา ด้วยการใช้เลเซอร์อาร์เรย์อันทรงพลังแสงไฟจะถูกเร่งเป็นความเร็วสูงถึง 20% ของความเร็วแสงจึงทำให้การเดินทางใน 20 ปี
“ แต่ที่นี่คุณกำลังพูดถึงพลังงานหลายพันปีสำหรับยานอวกาศที่เรียบง่ายที่สุด (เป็นกรัมมวล) ที่มองเห็นได้” Kipping กล่าว “ นั่นคือการสะสมพลังงานสะสมของสถานีพลังงานนิวเคลียร์ที่ใช้งานได้หลายสัปดาห์ต่อวัน (ซึ่งเราไม่มีวิธีเก็บพลังงานมากเช่นกัน)! นี่คือเหตุผลว่าทำไมมันยาก”
ในเรื่องนี้ Kipping ได้เสนอแนะการดัดแปลงเวอร์ชั่นของสิ่งที่รู้จักกันในชื่อ "Dyson Slingshot" ซึ่งเป็นแนวคิดที่เสนอโดยนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่เคารพนับถือ Freeman Dyson (ความคิดที่อยู่เบื้องหลัง Dyson Sphere) ในหนังสือปี 1963 การสื่อสารระหว่างดวงดาว (บทที่ 12:“ เครื่องจักรแรงโน้มถ่วง”) ไดสันอธิบายว่ายานอวกาศสามารถหนังสติ๊กรอบดาวคู่ที่มีขนาดกะทัดรัดได้อย่างไรเพื่อรับความเร็วที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
ดังที่ไดสันอธิบายไว้เรือที่จะถูกส่งไปยังระบบดาวคู่ขนาดกะทัดรัด (ดาวนิวตรอนสองดวงที่โคจรรอบกันและกัน) ซึ่งมันจะทำการซ้อมด้วยแรงโน้มถ่วง สิ่งนี้จะประกอบด้วยยานอวกาศรับความเร็วจากแรงโน้มถ่วงที่รุนแรงของไบนารี - เพิ่มเท่ากับความเร็วการหมุนสองเท่าเป็นของตนเอง - ก่อนที่จะถูกเหวี่ยงออกจากระบบ
ในขณะที่ความคาดหวังของการควบคุมพลังงานชนิดนี้เพื่อประโยชน์ของการขับเคลื่อนเป็นทฤษฎีที่สูงในเวลาของ Dyson (และยังคงเป็น), Dyson เสนอสองเหตุผลว่าทำไม "เครื่องจักรแรงโน้มถ่วง" มีค่าสำรวจ:
“ ก่อนอื่นหากเผ่าพันธุ์ของเรายังคงขยายประชากรและเทคโนโลยีในอัตราทวีคูณอาจมีเวลาในอนาคตอันห่างไกลที่วิศวกรรมในระดับดาราศาสตร์อาจเป็นไปได้และจำเป็น ประการที่สองถ้าเรากำลังค้นหาสัญญาณของชีวิตที่ก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่มีอยู่แล้วในที่อื่นในจักรวาลมันมีประโยชน์ที่จะพิจารณาว่าปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ชนิดใดเทคโนโลยีขั้นสูงจริง ๆ อาจจะสามารถผลิตได้”
กล่าวสั้น ๆ ว่าเครื่องจักรความโน้มถ่วงนั้นควรค่าแก่การศึกษาในกรณีที่เป็นไปได้สักวันหนึ่งและเนื่องจากการศึกษานี้ทำให้เราสามารถมองเห็นความฉลาดทางโลก (ETIs) ที่เป็นไปได้ผ่านทางเทคนิคของเครื่องจักรที่สร้างขึ้น การขยายตัวในเรื่องนี้ Kipping พิจารณาว่าหลุมดำโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่พบในคู่แบบไบนารี่สามารถเป็นหนังสติ๊กแรงโน้มถ่วงที่ทรงพลังยิ่งขึ้นได้อย่างไร
ข้อเสนอนี้มีพื้นฐานมาจากความสำเร็จล่าสุดของ Laser Interferometer Gravitational-Observatory (LIGO) ซึ่งได้เลือกสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงหลายรูปแบบนับตั้งแต่ตรวจพบครั้งแรกในปี 2559 ตามการประมาณการล่าสุดจากการตรวจจับเหล่านี้ มากถึง 100 ล้านหลุมดำในกาแลคซีทางช้างเผือกเพียงอย่างเดียว
ที่ซึ่งไบนารีเกิดขึ้นพวกมันมีพลังงานหมุนเวียนจำนวนมหาศาลซึ่งเป็นผลมาจากการหมุนของมันและวิธีที่พวกมันโคจรรอบกันและกันอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้เมื่อบันทึก Kipping หลุมดำยังสามารถทำหน้าที่เป็นกระจกความโน้มถ่วงซึ่งโฟตอนที่พุ่งตรงขอบของขอบฟ้าเหตุการณ์จะโค้งงอและกลับมาที่แหล่งกำเนิดโดยตรง ในขณะที่ Kipping วางไว้:
“ ดังนั้นหลุมดำไบนารีเป็นกระจกยักษ์สองดวงที่โคจรรอบกันและกันด้วยความเร็วสูง ไดรฟ์ทรงกลดใช้ประโยชน์จากการกระเด้งโฟตอนออกจาก "กระจก" เมื่อกระจกเข้าหาคุณโฟตอนจะกระเด้งกลับมาผลักคุณเข้าหา แต่ก็ขโมยพลังงานบางส่วนจากไบนารีหลุมดำด้วยตัวเอง กับกำแพงที่เคลื่อนที่จะกลับมาเร็วขึ้น) ด้วยการตั้งค่านี้เราสามารถเก็บเกี่ยวพลังงานจากหลุมดำไบนารีเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงได้”
วิธีการขับเคลื่อนนี้มีข้อดีที่ชัดเจนหลายประการ สำหรับผู้เริ่มต้นมันมีศักยภาพในการเดินทางด้วยความสัมพันธ์โดยไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงซึ่งผู้ใช้ส่วนใหญ่เป็นยานยนต์ขนาดใหญ่ นอกจากนี้ยังมีหลุมดำจำนวนมากที่มีอยู่ทั่วทั้งทางช้างเผือกซึ่งอาจทำหน้าที่เป็นเครือข่ายสำหรับการเดินทางในอวกาศเชิงสัมพัทธภาพ
ยิ่งไปกว่านั้นนักวิทยาศาสตร์ได้เห็นพลังของหนังสติ๊กความโน้มถ่วงแล้วด้วยการค้นพบดาวความเร็วสูง จากการวิจัยจากศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด - สมิ ธ โซเนียน (CfA) ดาวฤกษ์เหล่านี้เป็นผลมาจากการรวมตัวของกาแลคซีและการมีปฏิสัมพันธ์กับหลุมดำขนาดใหญ่ซึ่งทำให้พวกมันถูกไล่ออกจากกาแลคซีของพวกเขา ของแสง - ~ 30,000 ถึง 100,000 km / s (18,600 ถึง 62,000 mps)
แต่แน่นอนว่าแนวคิดมาพร้อมกับความท้าทายนับไม่ถ้วนและข้อเสียมากกว่า นอกเหนือจากการสร้างยานอวกาศที่สามารถขว้างไปรอบ ๆ ขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำแล้วยังมีความแม่นยำจำนวนมหาศาลที่จำเป็น - มิฉะนั้นเรือและลูกเรือ (ถ้ามี) อาจถูกดึงออกจากกันในกระเพาะปลา ของหลุมดำ นอกเหนือจากนั้นยังมีวิธีเข้าถึงอย่างง่าย ๆ :
“ [T] สิ่งที่เขามีข้อเสียอย่างมากสำหรับเราในการที่เราจะต้องได้รับหนึ่งในหลุมดำเหล่านี้ ฉันมักจะคิดว่ามันเหมือนระบบทางหลวงระหว่างดวงดาว - คุณต้องจ่ายค่าผ่านทางครั้งเดียวเพื่อขึ้นบนทางหลวง แต่เมื่อคุณเดินทางคุณสามารถขี่ข้ามกาแลคซีได้มากเท่าที่คุณต้องการโดยไม่ต้องสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงมากขึ้น”
ความท้าทายที่ว่ามนุษย์จะไปถึงหลุมดำที่เหมาะสมที่สุดได้อย่างไรจะเป็นหัวข้อของบทความถัดไปของ Kipping และในขณะที่ความคิดเช่นนี้เกี่ยวกับระยะไกลสำหรับเราในการสร้างไดสันสเฟียร์หรือใช้หลุมดำเพื่อสร้างพลังยานอวกาศมันมีความเป็นไปได้ที่น่าตื่นเต้นสำหรับอนาคต
ในระยะสั้นแนวคิดของเครื่องแรงโน้มถ่วงหลุมดำนำเสนอมนุษยชาติด้วยเส้นทางที่เป็นไปได้ที่จะกลายเป็นสายพันธุ์ระหว่างดวงดาว ในขณะเดียวกันการศึกษาแนวคิดนี้จะช่วยให้นักวิจัยของ SETI มีเทคนิคที่เป็นไปได้อื่น ๆ ที่จะมองหา ดังนั้นจนกว่าจะถึงวันที่เราอาจลองทำสิ่งนี้ด้วยตัวเราเองเราจะสามารถเห็นได้ว่าสปีชี่อื่น ๆ ได้ถูกแทงที่มันและทำให้มันใช้งานได้!
