Międzygwiezdna autostrada – nowy pomysł na podróże do gwiazd

Koszty, ogromne ilości paliwa i czas to przeszkody w podróżach międzygwiezdnych. Naukowiec proponuje wykorzystanie czarnych dziur, które mogą być źródłem energii dla pojazdów kosmicznych.

Publikacja: 15.03.2019 12:23

Międzygwiezdna autostrada – nowy pomysł na podróże do gwiazd

Foto: ESA

„Podróże międzygwiezdne to jedno z najtrudniejszych wyzwań technicznych, jakie możemy sobie wyobrazić. Choć możemy sobie wyobrazić dryfowanie pomiędzy gwiazdami przez miliony lat - co jest osiągalną podróżą międzygwiezdną – aby odbyć podróż trwającą wieki lub krócej, musimy mieć napęd relatywistyczny.” – czytamy w wypowiedzi dla Universe Today słowa prof. Davida Kippinga z Uniwersytetu Columbia.

Napęd relatywistyczny to hipoteza. Miałby on napędzać statki kosmiczne dzięki samej energii, bez użycia gazów pędnych i promieniowania. To rozważanie zbliża nas jednak do realizacji marzenia ludzkości, aby polecieć w pobliże innej gwiazdy i zobaczyć jak tam jest. Przy dzisiejszym stanie wiedzy podróż taka jest wysoce problematyczna z powodu kosztów, niezbędnej ilości paliwa i czasu.

Nowa nadzieja to ukierunkowana energia i żagle świetlne. Laser wycelowany w żagiel umieszczony na statku kosmicznym miałby przekazywać mu energię i rozpędzać do prędkości bliski światłu. Według prof. Davida Kippinga jest jeszcze inna możliwość. Statek kosmiczny mógłby wykorzystać energię grawitacji czarnej dziury i osiągnąć niesamowitą prędkość. Opracowanie opublikowano na stronie laboratorium Cool Worlds, Uniwersytetu Columbia.

Zdaniem Kippinga napęd relatywistyczny jest bardzo kosztowny energetycznie. Istniejące statki kosmiczne nie mają takiej pojemności aby zabrać dostateczne ilości paliwa. Nie powstały również silniki, które pozwalałyby napędzić pojazd na przykład za pomocą wybuchów jądrowych. Dlatego powstała idea żagli świetlnych i nanostatków. Przykładem jest inicjatywa Breakthrough Starshot. Pomysł polega na tym, aby za naszego życia wysłać napędzany żaglem statek kosmiczny, o wielkości smartfona, do gwiazdy wielokrotnej, trzeciej najjaśniejszej na naszym niebie, Alphy Centauri. Pojazd miałby osiągnąć 20% prędkości światła i dotrzeć tam w ciągu 20 lat. Jednak nawet w przypadku tak małego pojazdu mówimy o gigantycznej energii. „To skumulowana produkcja energii elektrowni atomowych pracujących przez kilka tygodni (której zresztą nie mamy jak zmagazynować)! To dlatego jest to trudne.” - powiedział Kipping.

Profesor David Kipping proponuje inne rozwiązanie. Swój pomysł opiera na zaproponowanej w 1963 koncepcji fizyka teoretycznego Freemana Dysona. Polega ona na wykorzystaniu energii układów podwójnych gwiazd neutronowych. Statek wysłany wykonywałby manewr grawitacyjny, czyli rozpędzić się na orbicie gwiazd wykorzystując grawitację i dodając ekwiwalent ich prędkości obrotowej do własnej, a następnie byłby wyrzucany w przestrzeń kosmiczną.

Rozwijając tą koncepcję, Kipping doszedł do wniosku, że czarne dziury - zwłaszcza te znajdujące się w parach binarnych - mogłyby stanowić jeszcze potężniejsze źródło energii grawitacyjnej. Ponadto, zauważa Kipping zauważa, że czarne dziury mogą również działać jak lustro grawitacyjne - gdzie fotony skierowane na krawędź horyzontu zdarzenia będą się wyginać i wracać prosto do źródła. Biorąc pod uwagę, że w samej galaktyce Drogi Mlecznej może być nawet 100 milionów czarnych dziur, realizacja pomysłu może pozwolić na spełnienie marzeń i umieszczenie w ofercie biur podróży, weekendowy lot na drugi koniec Galaktyki.

Użycie czarnych dziur daje możliwość wykorzystania niejako dwóch rodzajów napędu. Pierwszy to koncepcja Dysona. Drugi to zwiększenie energii fotonów odbijających się od tych luster grawitacyjnych. Jeśli wycelujemy laser w takie zwierciadło to fotony odbijając się od niego skradną mu część energii. Podobnie dzieje się w przypadku piłki, którą odbijamy od poruszającej się ściany. Kiedy ten rozpędzony strumień fotonów trafi na żagiel świetlny, nasz kosmiczny okręt dostanie niesamowitego „kopa” i gwałtownie przyspieszy.

Koncepcja ta niesie ze sobą niezliczone wyzwania i więcej niż kilka wad. Oprócz budowy statku kosmicznego, który zniesie grawitację czarnej dziury, potrzebna jest również ogromna precyzja. Bez niej statek i potencjalna załoga mogliby wpaść w otchłań czarnej dziury. Ale przede wszystkim trzeba by dostać się w jej pobliże.

„To rozwiązanie ma ogromną wadę, taką, że najpierw musimy dostać się do jednej z tych czarnych dziur. Mam skłonność do myślenia o tym jak o międzygwiezdnej autostradzie - trzeba zapłacić jednorazową opłatę, aby dostać się na autostradę, ale kiedy już na niej jesteś, można przejechać przez galaktykę, nie zużywając dodatkowego paliwa” – mówi Kipping.

„Podróże międzygwiezdne to jedno z najtrudniejszych wyzwań technicznych, jakie możemy sobie wyobrazić. Choć możemy sobie wyobrazić dryfowanie pomiędzy gwiazdami przez miliony lat - co jest osiągalną podróżą międzygwiezdną – aby odbyć podróż trwającą wieki lub krócej, musimy mieć napęd relatywistyczny.” – czytamy w wypowiedzi dla Universe Today słowa prof. Davida Kippinga z Uniwersytetu Columbia.

Napęd relatywistyczny to hipoteza. Miałby on napędzać statki kosmiczne dzięki samej energii, bez użycia gazów pędnych i promieniowania. To rozważanie zbliża nas jednak do realizacji marzenia ludzkości, aby polecieć w pobliże innej gwiazdy i zobaczyć jak tam jest. Przy dzisiejszym stanie wiedzy podróż taka jest wysoce problematyczna z powodu kosztów, niezbędnej ilości paliwa i czasu.

Pozostało 82% artykułu
2 / 3
artykułów
Czytaj dalej. Kup teraz
Kosmos
Astronomowie odkryli tajemnice galaktyki z początku istnienia wszechświata
Kosmos
Astronomowie odkryli najjaśniejszy obiekt we Wszechświecie
Kosmos
Nowe odkrycie astronomów. Ważne pod kątem szukania życia poza Ziemią
Kosmos
Tajemnica czarnych dziur „zombie”
Kosmos
Rosjanin pobił rekord przebywania w kosmosie