จำนวนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่ยืนยันแล้วเพิ่มขึ้นอย่างก้าวกระโดดในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการค้นพบใหม่ทุกครั้งคำถามเมื่อเราอาจสำรวจดาวเคราะห์เหล่านี้เกิดขึ้นตามธรรมชาติได้โดยตรง มีข้อเสนอแนะหลายประการตั้งแต่เลเซอร์นาโนที่ขับเคลื่อนด้วยเรือซึ่งจะเดินทางไปยังอัลฟาเซ็นทอรีในเวลาเพียง 20 ปี (Breakthrough Starshot) ไปจนถึง microcraft ที่เคลื่อนไหวช้าลงพร้อมกับห้องทดลองยีน (The Genesis Project)
แต่เมื่อมันมาถึงการเบรกยานเหล่านี้เพื่อให้พวกเขาสามารถชะลอความเร็วและศึกษาดาวฤกษ์ห่างไกลและดาวเคราะห์วงโคจรสิ่งต่าง ๆ มีความซับซ้อนมากขึ้น จากการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้โดยชายผู้ซึ่งคิดโครงการ The Genesis - ศาสตราจารย์ Claudius Gros แห่งสถาบันฟิสิกส์เชิงทฤษฎีมหาวิทยาลัยเกอเธ่แฟรงค์เฟิร์ต - ใบเรือพิเศษที่พึ่งพาตัวนำยิ่งยวดเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กสามารถนำมาใช้เพื่อจุดประสงค์นี้ได้
Starshot และ Genesis มีความคล้ายคลึงกันซึ่งแนวคิดทั้งสองพยายามใช้ประโยชน์จากความก้าวหน้าล่าสุดในการย่อขนาด ทุกวันนี้วิศวกรสามารถสร้างเซ็นเซอร์เซ็นเซอร์ขับดันและกล้องที่สามารถทำการคำนวณและฟังก์ชั่นอื่น ๆ ได้ แต่เป็นส่วนหนึ่งของขนาดของเครื่องมือรุ่นเก่า และเมื่อพูดถึงการขับเคลื่อนมีทางเลือกมากมายตั้งแต่จรวดแบบธรรมดาและไดรฟ์ไอออนไปจนถึงการแล่นเรือด้วยแสงเลเซอร์
อย่างไรก็ตามการชะลอภารกิจระหว่างดวงดาวลงไปนั้นยังคงเป็นความท้าทายที่สำคัญยิ่งกว่าเนื่องจากยานดังกล่าวไม่สามารถติดตั้งเครื่องขับดันและน้ำมันเบรกได้โดยไม่ต้องเพิ่มน้ำหนัก เพื่อกล่าวถึงสิ่งนี้ศาสตราจารย์ Gros แนะนำให้ใช้ใบแม่เหล็กซึ่งจะนำเสนอข้อดีมากมายกว่าวิธีการอื่นที่มี ดังที่ศาสตราจารย์ Gros อธิบายให้นิตยสารอวกาศทางอีเมล:
“ แบบคลาสสิกคุณจะติดตั้งยานอวกาศด้วยเครื่องยนต์จรวด เครื่องยนต์จรวดแบบธรรมดาในขณะที่เราใช้พวกมันสำหรับการปล่อยดาวเทียมสามารถเปลี่ยนความเร็วได้เพียง 5-15 กิโลเมตรต่อวินาที และแม้กระทั่งเมื่อใช้หลายขั้นตอนเท่านั้น ไม่เพียงพอที่จะทำให้ยานบินช้าลงที่ 1,000 km / s (0.3% c) หรือ 100000 km / s (c / 3) ฟิวชั่นหรือปฏิสสารไดรฟ์จะช่วยเล็กน้อย แต่ไม่มาก”
เรือที่เขามองเห็นจะประกอบด้วยวงตัวนำยิ่งยวดขนาดใหญ่ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 50 กิโลเมตรซึ่งจะสร้างสนามแม่เหล็กเมื่อกระแสไฟฟ้าสูญเสียเกิดขึ้น เมื่อเปิดใช้งานแล้วไฮโดรเจนที่แตกตัวเป็นไอออนในตัวกลางระหว่างดวงดาวจะสะท้อนออกจากสนามแม่เหล็กของเรือ สิ่งนี้จะมีผลในการถ่ายโอนโมเมนตัมของยานอวกาศไปสู่ก๊าซระหว่างดวงดาวและค่อยๆชะลอความเร็วลง
ตามการคำนวณของ Gros สิ่งนี้จะใช้ได้กับเรือที่แล่นช้าแม้จะมีความหนาแน่นของอนุภาคระหว่างอวกาศระหว่างดวงดาวต่ำมากซึ่งมีขนาดอนุภาค 0.005 ถึง 0.1 ต่อลูกบาศก์เซนติเมตร “ เรือใบแม่เหล็กทำการแลกเปลี่ยนการใช้พลังงานตามเวลา” โกรสกล่าว” หากคุณปิดเครื่องยนต์ของรถและปล่อยให้มันหมุนรอบตัวเองมันจะช้าลงเนื่องจากแรงเสียดทาน (อากาศยาง) เรือแม่เหล็กทำเช่นเดียวกันซึ่งแรงเสียดทานมาจากก๊าซระหว่างดวงดาว”
ข้อดีอย่างหนึ่งของวิธีนี้คือความจริงที่ว่าสามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้เทคโนโลยีที่มีอยู่ เทคโนโลยีหลักที่อยู่เบื้องหลังการล่องเรือแม่เหล็กคือวง Biot Savart ซึ่งเมื่อจับคู่กับขดลวดตัวนำยิ่งยวดชนิดเดียวกับที่ใช้ในฟิสิกส์พลังงานสูงจะสร้างสนามแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพ การใช้เรือใบนี้แม้แต่ยานอวกาศที่หนักกว่า - ที่มีน้ำหนักมากถึง 1,500 กิโลกรัม (1.5 เมตริกตัน; 3,307 ปอนด์) - อาจช้าลงจากการเดินทางระหว่างดวงดาว
ข้อเสียเปรียบครั้งใหญ่อย่างหนึ่งคือเวลาที่ภารกิจดังกล่าวจะทำ จากการคำนวณของ Gros การขนส่งด้วยความเร็วสูงไปยัง Proxima Centauri ที่ต้องอาศัยแรงเบรกแม่เหล็กจะต้องมีเรือที่มีน้ำหนักประมาณ 1 ล้านกิโลกรัม (1,000 เมตริกตัน; 1102 ตัน) อย่างไรก็ตามภารกิจระหว่างดวงดาวที่เกี่ยวข้องกับเรือ 1.5 เมตริกตันจะสามารถเข้าถึง TRAPPIST-1 ได้ในเวลาประมาณ 12,000 ปี ในฐานะที่เป็น Gros สรุป:
“ ใช้เวลานาน (เนื่องจากความหนาแน่นต่ำมากของสื่อระหว่างดวงดาว) มันไม่ดีถ้าคุณต้องการเห็นผลตอบแทน (ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ภาพที่น่าตื่นเต้น) ในช่วงชีวิตของคุณ เรือใบแม่เหล็กทำงานได้ แต่เมื่อคุณมีความสุขที่จะใช้มุมมองที่ยาวมาก ๆ ”
กล่าวอีกนัยหนึ่งระบบดังกล่าวจะไม่สามารถใช้งานได้กับ nanocraft แบบที่จินตนาการโดย Breakthrough Starshot ดังที่ดร. อับราฮัมโลเบอธิบายของตัวเอง Starshot เป้าหมายหลักของโครงการคือการบรรลุความฝันของการเดินทางระหว่างดวงดาวภายในระยะเวลาหนึ่งของการออกเรือ นอกจากการเป็น Frank B. Baird Jr. ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัย Harvard แล้ว Dr. Loeb ยังเป็นประธานของคณะกรรมการที่ปรึกษาการพัฒนา Starshot
ในขณะที่เขาอธิบายให้นิตยสารอวกาศทางอีเมล:
“ [Gros] สรุปว่าการทำลายก๊าซระหว่างดวงดาวนั้นทำได้เฉพาะที่ความเร็วต่ำ (น้อยกว่าเศษเสี้ยวของร้อยละของความเร็วแสง) และถึงอย่างนั้นเราก็ต้องการใบเรือที่กว้างสิบไมล์และมีน้ำหนักมาก ปัญหาคือความเร็วต่ำเช่นนี้การเดินทางไปยังดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดจะใช้เวลากว่าพันปี
“ โครงการ Breakthrough Starshot มุ่งหวังที่จะเปิดตัวยานอวกาศด้วยความเร็วหนึ่งในห้าของแสงเพื่อที่จะไปถึงดาวที่อยู่ใกล้ที่สุดในช่วงชีวิตของมนุษย์ เป็นการยากที่จะทำให้ผู้คนตื่นเต้นกับการเดินทางโดยที่พวกเขาจะไม่ได้เป็นพยาน แต่มีข้อแม้ หากอายุขัยของคนสามารถขยายออกไปอีกนับพันปีโดยพันธุวิศวกรรมการออกแบบประเภทที่พิจารณาโดย Gros จะน่าดึงดูดยิ่งขึ้นอย่างแน่นอน”
แต่สำหรับภารกิจอย่าง The Genesis Project ซึ่ง Gros เสนอให้ในปี 2559 เวลาไม่ใช่ปัจจัย โพรบดังกล่าวซึ่งจะมีสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว - ไม่ว่าจะถูกเข้ารหัสในโรงงานยีนหรือเก็บเป็นสปอร์ที่แช่เยือกแข็ง - a อาจใช้เวลาหลายพันปีก่อนที่จะไปถึงระบบดาวใกล้เคียง เมื่อถึงจุดนั้นมันก็จะเริ่มทำการเพาะดาวเคราะห์ที่ถูกระบุว่าเป็น "ที่อยู่อาศัยชั่วคราว" กับสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว
สำหรับภารกิจดังกล่าวเวลาในการเดินทางไม่ใช่ปัจจัยที่สำคัญ สิ่งสำคัญคือความสามารถในการชะลอและสร้างวงโคจรรอบดาวเคราะห์ ด้วยวิธีนี้ยานอวกาศจะสามารถเพาะสิ่งมีชีวิตบนโลกที่อยู่ใกล้เคียงด้วยสิ่งมีชีวิตบนโลกซึ่งอาจมีผลกระทบจากการเคลื่อนตัวของมันอย่างช้าๆก่อนนักสำรวจหรือผู้ตั้งถิ่นฐานของมนุษย์
เมื่อพิจารณาว่าจะใช้เวลานานแค่ไหนสำหรับมนุษย์ในการเข้าถึงแม้แต่ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่ใกล้ที่สุดภารกิจที่มีอายุไม่กี่ร้อยหรือสองสามพันปีก็ไม่ใช่เรื่องใหญ่ ในที่สุดวิธีการที่เราเลือกที่จะปฏิบัติภารกิจระหว่างดวงดาวจะลงมาจนถึงเวลาที่เรายินดีลงทุน เพื่อประโยชน์ในการสำรวจความรวดเร็วเป็นปัจจัยสำคัญซึ่งหมายถึงยานที่มีน้ำหนักเบาและความเร็วสูงอย่างไม่น่าเชื่อ
แต่ที่เป้าหมายระยะยาว - เช่นการเพาะโลกอื่นด้วยชีวิตและแม้แต่การทำให้เป็นรูปร่างเพื่อการตั้งถิ่นฐานของมนุษย์มีความกังวลแนวทางที่ช้าและมั่นคงนั้นดีที่สุด สิ่งหนึ่งที่แน่นอนคือเมื่อภารกิจประเภทนี้เปลี่ยนจากแนวความคิดไปสู่การทำให้เป็นจริงแน่นอนว่ามันน่าตื่นเต้นที่ได้เห็น!
