ความฝันที่จะเดินทางไปยังระบบดาวดวงอื่นและบางทีแม้แต่การค้นหาโลกที่มีประชากรอยู่นั้นก็เป็นสิ่งหนึ่งที่ทำให้มนุษยชาติหมกมุ่นมาหลายชั่วอายุคน แต่มันไม่ได้จนกว่ายุคของการสำรวจอวกาศที่นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบวิธีการต่าง ๆ สำหรับการเดินทางระหว่างดวงดาว ในขณะที่การออกแบบเชิงทฤษฎีจำนวนมากได้รับการเสนอในช่วงหลายปีที่ผ่านมาความสนใจจำนวนมากได้มุ่งเน้นไปที่ยานสำรวจอวกาศระหว่างดาว
การศึกษาแนวคิดการออกแบบครั้งแรกที่รู้จักในชื่อ Project Dragonfly จัดทำโดย Initiative for Interstellar Studies (i4iS) ในปี 2013 แนวคิดนี้เรียกใช้เลเซอร์เพื่อเร่งการแล่นเรือแสงและยานอวกาศถึง 5% ความเร็วของแสง Centauri ในเวลาประมาณหนึ่งศตวรรษ ในบทความล่าสุดหนึ่งในทีมที่มีส่วนร่วมในการแข่งขันการออกแบบประเมินความเป็นไปได้ของข้อเสนอของพวกเขาสำหรับเรือไฟและแม่เหล็ก
กระดาษชื่อ“ Project Dragonfly: Sail to the stars” เพิ่งเผยแพร่ในวารสารวิทยาศาสตร์ Astra Astronautica การศึกษานำโดย Tobias Häfnerจบการศึกษาจากมหาวิทยาลัย Paul Sabatier (UPS) Toulouse และวิศวกรระบบปัจจุบันที่ Open Cosmos Ltd. เขาเข้าร่วมโดยสมาชิกของ Oxford Space Systems, บัณฑิตวิทยาลัยเพื่อการศึกษาขั้นสูง (SOKENDAI) และ เทคโนโลยีของ AKKA
เมื่อพูดถึงแนวคิดเกี่ยวกับภารกิจระหว่างดวงดาวหนึ่งในสิ่งที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่ทำให้สะดุดนั้นคือเวลาเดินทางที่เกี่ยวข้อง ดังที่เราได้แสดงในบทความก่อนหน้านี้มันใช้เวลาตั้งแต่ 1,000 ถึง 81,000 ปีในการใช้เทคโนโลยีปัจจุบันเพื่อไปยังอัลฟ่าเซ็นทอรี ในขณะที่วิธีการเชิงทฤษฎีมีอยู่หลายตัวที่สามารถให้เวลาในการเดินทางสั้นลง แต่ก็อาจเกี่ยวข้องกับฟิสิกส์ที่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์หรือมีราคาแพง
ดังนั้นสิ่งที่น่าดึงดูดใจของไฟไลเซลซึ่งใช้ประโยชน์จากการพัฒนาล่าสุดในการย่อขนาดเพื่อสร้างยานอวกาศขนาดเล็กและราคาไม่แพง ข้อได้เปรียบอีกประการหนึ่งอย่างน้อยในทางทฤษฎีก็คือยานอวกาศดังกล่าวสามารถเร่งความเร็วให้เป็นเศษส่วนของความเร็วแสงและดังนั้นจึงสามารถครอบคลุมระยะทางที่กว้างใหญ่ระหว่างระบบสุริยะของเรากับดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดในไม่กี่ทศวรรษหรือศตวรรษเดียว .
ดังที่ได้กล่าวไว้ i4iS - องค์กรอาสาสมัครที่อุทิศตนเพื่อการสร้างช่องว่างระหว่างดวงดาวในความเป็นจริงในอนาคตอันใกล้ - เปิดตัวการศึกษาแนวคิดการออกแบบครั้งแรกสำหรับหลอดไฟย้อนกลับในปี 2556 ตามด้วยการแข่งขันเพื่อออกแบบยานอวกาศ สามารถเข้าถึง Alpha Centauri ภายใน 100 ปีโดยใช้เทคโนโลยีที่มีอยู่หรือใกล้เคียง
ผู้เข้ารอบสี่คนได้นำเสนอผลงานการออกแบบของพวกเขาในการประชุมเชิงปฏิบัติการที่จัดขึ้นที่ British Interplanetary Society เมื่อเดือนกรกฎาคม 2558 แนวคิดที่ส่งมาจากทีมเทคนิคมหาวิทยาลัยมิวนิคชนะการประกวดซึ่งได้เปิดตัวแคมเปญ Kickstarter เพื่อหาเงินสำหรับการออกแบบ การออกแบบที่ส่งมาโดยทีมงานจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานดิเอโกได้พัฒนาเป็นรูปแบบการพัฒนา Breakthrough Starshot ของ Breakthrough Initiatives
Hafner ผู้เขียนนำและเพื่อนร่วมงานของเขาเป็นส่วนหนึ่งของทีม CranSEDS ซึ่งประกอบด้วยวิศวกรและนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Cranfield ในสหราชอาณาจักรสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี Skolkovo (Skoltech) ในรัสเซียและ UPS ในฝรั่งเศส ในการศึกษาล่าสุดนี้เขาและอดีตสมาชิกทีมของเขาบางคนได้เสนอแนวคิดภารกิจของพวกเขาเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาความเป็นไปได้
เพื่อประโยชน์ในการศึกษานี้พวกเขาได้พิจารณาสถาปัตยกรรมการส่องสว่างของภารกิจทุกด้าน สิ่งนี้ขึ้นอยู่กับขนาดของใบเรือวัสดุที่ใช้ในการสร้างขนาดของรูรับแสงเลเซอร์ตำแหน่งของเลเซอร์น้ำหนักของยานอวกาศและวิธีการที่ยานอวกาศใช้เพื่อชะลอความเร็วเมื่อใกล้ถึงจุดหมายปลายทาง
ในท้ายที่สุดสถาปัตยกรรมภารกิจที่พวกเขาเรียกขึ้นมาใช้เลเซอร์พลังงาน 100 GWs เพื่อเร่งยานอวกาศ 2750 กิโลกรัม (~ 6,000 ปอนด์) เป็น 5% ความเร็วแสง - ทำให้ใช้เวลาเดินทางประมาณหนึ่งศตวรรษถึง อัลฟาเซ็นทอรี การแล่นเรือจะประกอบไปด้วยแกรฟีนโมโนเรลเยอร์ที่วัดเส้นผ่านศูนย์กลาง 29.4 กม. (18.26 ไมล์) ดังนั้นจึงต้องใช้เลเซอร์ที่มีรูรับแสงขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 29.4 กม. (18.26 ไมล์)
เลเซอร์นี้จะถูกวางไว้ในบริเวณใกล้เคียงของดวงอาทิตย์ (ไม่ว่าจะเป็นที่จุด Earth-Sun L1 หรือในวงโคจร Cislunar) และจะถูกขับเคลื่อนโดยแผงโซลาร์ขนาดใหญ่ เพื่อที่จะชะลอตัวลงยานอวกาศจะทำ jettison the sail sail และปรับใช้ใบแม่เหล็กที่ประกอบด้วยลวดโลหะ เรือใบนี้จะก่อตัวเป็นโครงสร้างวนประมาณ 35 กม. (22 ไมล์) และชั่งน้ำหนัก 1,000 กิโลกรัม (2200 ปอนด์)
เมื่อนำไปใช้แล้วใบแม่เหล็กจะดักพลาสมาจากตัวกลางระหว่างดวงดาวและลมสุริยะจาก Alpha Centauri เพื่อชะลอตัวลงและเข้าสู่ระบบ สถาปัตยกรรมนี้พวกเขาสรุปว่าจะบรรลุความสมดุลระหว่างมวลและความเร็วอนุญาตให้ภารกิจไปถึงอัลฟาเซ็นทอรีในเวลากว่า 100 ปีและอนุญาตให้ปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์เมื่อเดินทางมาถึง
ตามที่ระบุไว้ในการศึกษาของพวกเขาสถาปัตยกรรมภารกิจประเภทนี้มีข้อได้เปรียบมากมายไม่ใช่อย่างน้อยความจริงก็คือยานอวกาศขนาดใหญ่จะสามารถบรรทุกเครื่องมือและรวบรวมข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ได้มากกว่ายานอวกาศขนาดกรัม (เช่นเดียวกับการพัฒนา Starshot's StarChip) ตามที่พวกเขาสรุป:
“ ทั้งลำแสงเลเซอร์และแม่เหล็กมีประโยชน์ที่ไม่จำเป็นต้องมียานขับเคลื่อนในยานอวกาศ…ภารกิจนี้ใช้เทคโนโลยีที่มีอยู่ในปัจจุบันหรืออยู่ระหว่างการพัฒนา แต่จะต้องมีการปรับปรุงอย่างกว้างขวางเพื่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานอวกาศที่ต้องการ ... ด้วย พื้นฐานของยานอวกาศหลายภารกิจระบบเลเซอร์ถูกใช้ในช่วงระยะเวลาที่เหมาะสม บทเรียนที่เรียนรู้และข้อมูลที่รวบรวมได้จากยานอวกาศลำแรกสามารถใช้เพื่อปรับปรุงสิ่งต่อไปนี้”
พวกเขายังรับทราบถึงความท้าทายที่ภารกิจดังกล่าวจะนำมาซึ่งรวมถึงความต้องการโครงสร้างขนาดกิโลเมตรในอวกาศ โครงสร้างดังกล่าวจะต้องถูกสร้างขึ้นในวงโคจรซึ่งจะต้องมีการพัฒนาสิ่งอำนวยความสะดวกการผลิตวงโคจรก่อน และแน่นอนว่าเลเซอร์และระบบที่สำคัญอื่น ๆ จะต้องมีการปรับแต่งและพัฒนาต่อไป อย่างไรก็ตามจากการศึกษาพบว่าแนวคิดดังกล่าวมีความเป็นไปได้และเป็นเทคนิค
อย่างไรก็ตามบางคนมีข้อสงสัย ตัวอย่างเช่นมี Dr. Claudius Gros นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีจากสถาบันฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่ Goethe University Frankfurt Gros เป็นผู้สนับสนุนที่ยาวนานในการใช้เทคโนโลยีการแล่นเรือด้วยเลเซอร์เพื่อประโยชน์ในการสร้างยานอวกาศระหว่างดวงดาวและได้ดำเนินการทางทฤษฎีเกี่ยวกับการใช้เรือใบแม่เหล็กเพื่อทำให้ยานอวกาศช้าลง
เขายังเป็นผู้ก่อตั้ง Project Genesis ซึ่งเป็นข้อเสนอให้ส่งยานอวกาศที่ขับเคลื่อนด้วยแสงเลเซอร์พร้อมกับโรงงานยีนหรือฝักแช่แข็งไปยังระบบดาวอื่น ๆ ซึ่งพวกเขาจะกระจายชีวิตของจุลินทรีย์ไปสู่“ ดาวเคราะห์นอกระบบที่อาศัยอยู่ชั่วคราว - เช่นดาวเคราะห์ที่สามารถช่วยชีวิตได้ ไม่น่าจะก่อให้เกิดขึ้นได้ด้วยตัวเอง ในขณะที่เขาแสดงให้นิตยสารอวกาศทางอีเมล:
“เกี่ยวกับการชะลอตัวของสนามแม่เหล็กซึ่งเป็นไปไม่ได้จริง ๆ ในพารามิเตอร์ที่สันนิษฐาน จะต้องใช้เรือแม่เหล็กที่มีน้ำหนักหลายร้อยตันเพื่อทำงานเมื่อยานแล่นไปที่ 5% ของความเร็วแสงและเมื่อต้องหยุดลงภายใน 20 ปีตามที่สันนิษฐานไว้ในรายงานฉบับนี้ ในการเร่งความเร็วของยานหนักนั้นจำเป็นต้องมีระบบยิงที่แข็งแกร่งกว่านี้มาก”
แนวคิดของการใช้เลเซอร์หรือใบเรือสุริยะเพื่อทำภารกิจระหว่างดวงดาวนั้นมีรากลึก อย่างไรก็ตามมีเพียงไม่กี่ปีที่ผ่านมาที่ความพยายามในการสร้างยานอวกาศดังกล่าวมารวมตัวกันอย่างแท้จริง ในปัจจุบันมีแนวคิดมากมายที่เสนอสถาปัตยกรรมภารกิจที่แตกต่างกันซึ่งทั้งหมดมีส่วนแบ่งของความท้าทายและข้อดี
ขณะนี้อยู่ระหว่างการพัฒนาหลายข้อเสนอซึ่งรวมถึงข้อเสนอของ Haefner และเพื่อนร่วมงานของเขาแนวคิดแมลงปอของ ii4S และ Breakthrough Starshot - มันน่าสนใจมากที่จะเห็นว่าแนวคิดไฟไลเซิลปัจจุบันใด (ถ้ามี) จะพยายามเดินทางไปที่ Alpha Centauri ในทศวรรษหน้า
มันจะเป็นสิ่งที่มาถึงในช่วงชีวิตของเราหรือคนที่มีความสามารถในการส่งข้อมูลทางวิทยาศาสตร์มากขึ้น? หรืออาจเป็นการรวมกันของทั้งสองประเภทของข้อตกลงระยะสั้น / ระยะยาว? ยากที่จะพูด. ประเด็นก็คือความฝันในการติดตั้งภารกิจระหว่างดวงดาวอาจไม่เป็นความฝันอีกต่อไป
