การเดินทางระหว่างดวงดาวเป็นไปได้จริงหรือ?

การเดินทางอวกาศระหว่างดวงดาว- แฟนตาซีของเด็กอายุห้าขวบทุกคนในตัวเรา วัตถุดิบหลักของนิยายวิทยาศาสตร์ ไปอย่างกล้าหาญที่ไม่มีใครเคยไปมาก่อนในวิธีที่ยอดเยี่ยมจริงๆ เมื่อเราเติบโตขึ้นเรื่อย ๆ ด้วยจรวดและโพรบอวกาศของเราคำถามก็เกิดขึ้น: เราจะหวังว่าจะอาณานิคมดวงดาวได้หรือไม่? หรือยกเว้นความฝันอันไกลโพ้นอย่างน้อยเราสามารถส่งโพรบอวกาศไปยังดาวเคราะห์ต่างด้าวให้พวกเขาบอกเราว่าพวกเขาเห็นสิ่งที่พวกเขาเห็น?

ความจริงก็คือการเดินทางและการสำรวจระหว่างดวงดาวเป็นไปได้ทางเทคนิค- ไม่มีกฎของฟิสิกส์ที่ห้ามทันที แต่นั่นไม่ได้ทำให้มันง่ายและแน่นอนว่าเราไม่ได้หมายความว่าเราจะประสบความสำเร็จในช่วงชีวิตของเรา การเดินทางในอวกาศระหว่างดวงดาวเป็นอาการปวดที่คอ

ที่เกี่ยวข้อง:แกลลอรี่: Visions of Interstellar Starship Travel

การเดินทางภายนอก

หากคุณอดทนเพียงพอเราก็ประสบความสำเร็จในการสำรวจระหว่างดวงดาวแล้ว เรามียานอวกาศหลายแห่งเกี่ยวกับวิถีการหลบหนีซึ่งหมายความว่าพวกเขากำลังออกจากระบบสุริยจักรวาลและพวกเขาจะไม่กลับมานาซ่าภารกิจบุกเบิกภารกิจการเดินทางและล่าสุดขอบฟ้าใหม่ทุกคนเริ่มต้นการเดินทางออกไปด้านนอกที่ยาวนาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งนักเดินทางได้รับการพิจารณานอกระบบสุริยจักรวาลตามที่กำหนดไว้ในภูมิภาคที่ลมสุริยะที่เล็ดลอดออกมาจากดวงอาทิตย์ทำให้เกิดอนุภาคพื้นหลังกาแล็คซี่ทั่วไปและฝุ่นละออง

เยี่ยมมาก; เรามีโพรบพื้นที่ระหว่างดวงดาวในขณะนี้ ยกเว้นปัญหาคือพวกเขากำลังจะไปไหนเร็วจริงๆ นักสำรวจระหว่างดวงดาวที่กล้าหาญเหล่านี้แต่ละคนกำลังเดินทางไปหลายหมื่นไมล์ต่อชั่วโมงซึ่งฟังดูเร็วมาก พวกเขาไม่ได้มุ่งไปในทิศทางของดาวดวงใดก็ตามเพราะภารกิจของพวกเขาได้รับการออกแบบมาเพื่อสำรวจดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ แต่ถ้ายานอวกาศเหล่านี้มุ่งหน้าไปยังเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดของเราใกล้ Centaurเพียงแค่ 4 ปีแสงเพียง 4 ปีพวกเขาจะไปถึงในเวลาประมาณ 80,000 ปี

ฉันไม่รู้เกี่ยวกับคุณ แต่ฉันไม่คิดว่างบประมาณของนาซ่าสำหรับระยะเวลาเหล่านั้น นอกจากนี้เมื่อถึงเวลาที่โพรบเหล่านี้ไปถึงที่ใดก็ได้ที่น่าสนใจครึ่งทางของพวกเขาแบตเตอรี่นิวเคลียร์จะตายไปนานและเป็นเพียงการล่าสัตว์ที่ไร้ประโยชน์ของโลหะพุ่งผ่านช่องว่าง ซึ่งเป็นความสำเร็จประเภทใดถ้าคุณคิดเกี่ยวกับมัน: มันไม่เหมือนบรรพบุรุษของเราที่สามารถบรรลุผลสำเร็จเช่นการโยนขยะแบบสุ่มระหว่างดวงดาว แต่ก็อาจไม่ใช่สิ่งที่คุณจินตนาการถึงการเดินทางในอวกาศระหว่างดวงดาว

ที่เกี่ยวข้อง: แนวคิดการขับเคลื่อนยานอวกาศที่รวดเร็ว (รูปภาพ)

รับการค้นพบที่น่าสนใจที่สุดในโลกที่ส่งตรงไปยังกล่องจดหมายของคุณ

นักแข่งความเร็ว

เพื่อให้ Spaceflight ระหว่างดวงดาวมีความสมเหตุสมผลมากขึ้นโพรบต้องไปอย่างรวดเร็วจริงๆ ตามลำดับอย่างน้อยหนึ่งในสิบความเร็วของแสง ด้วยความเร็วนั้นยานอวกาศสามารถเข้าถึง Proxima Centauri ได้หลายทศวรรษและส่งภาพกลับมาไม่กี่ปีต่อมาในช่วงชีวิตของมนุษย์ มันไม่มีเหตุผลจริง ๆ หรือไม่ที่จะถามว่าคนคนเดียวกันที่เริ่มภารกิจจะเสร็จสิ้น?

การใช้ความเร็วเหล่านี้ต้องใช้พลังงานจำนวนมหาศาล ตัวเลือกหนึ่งคือการมีพลังงานนั้นออนบอร์ดยานอวกาศเป็นเชื้อเพลิง แต่ถ้าเป็นเช่นนั้นเชื้อเพลิงพิเศษจะเพิ่มมวลซึ่งทำให้ยากต่อการขับเคลื่อนความเร็วเหล่านั้น มีการออกแบบและภาพร่างสำหรับยานอวกาศที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์นั่นพยายามที่จะทำสิ่งนี้ให้สำเร็จ แต่ถ้าเราต้องการเริ่มสร้างระเบิดนิวเคลียร์หลายพันครั้งเพื่อใส่เข้าไปในจรวดเราต้องคิดไอเดียอื่น ๆ

บางทีหนึ่งในแนวคิดที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือการรักษาแหล่งพลังงานของยานอวกาศคงที่และการขนส่งพลังงานนั้นไปยังยานอวกาศในขณะที่มันเดินทาง วิธีหนึ่งในการทำเช่นนี้คือเลเซอร์ การแผ่รังสีดีในการขนส่งพลังงานจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระยะทางไกลของอวกาศ ยานอวกาศสามารถจับพลังงานนี้และขับเคลื่อนตัวเองไปข้างหน้า

นี่คือแนวคิดพื้นฐานที่อยู่เบื้องหลังโครงการ Starshot ที่ก้าวหน้าซึ่งมีจุดมุ่งหมายในการออกแบบยานอวกาศที่สามารถเข้าถึงดาวที่ใกล้ที่สุดในเวลาหลายทศวรรษ ในโครงร่างที่ง่ายที่สุดของโครงการนี้เลเซอร์ยักษ์ตามลำดับของ 100 Gigawatts ยิงที่ยานอวกาศที่โคจรรอบโลก ยานอวกาศนั้นมีใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ที่สะท้อนแสงอย่างไม่น่าเชื่อ เลเซอร์เด้งออกจากใบเรือนั้นให้แรงผลักดันไปยังยานอวกาศ สิ่งนี้คือเลเซอร์ขนาด 100 กิกะวัตต์มีพลังของกระเป๋าเป้สะพายหลังหนักเท่านั้น คุณไม่ได้อ่านอย่างไม่ถูกต้อง ถ้าเราต้องยิงเลเซอร์นี้ที่ยานอวกาศประมาณ 10 นาทีเพื่อให้ถึงความเร็วแสงหนึ่งในสิบยานอวกาศสามารถมีน้ำหนักไม่เกินกรัม

นั่นคือมวลของคลิปกระดาษ

ที่เกี่ยวข้อง:การพัฒนาสตาร์ช็อตในรูปภาพ: นาโนคราฟท์เลเซอร์-เลื่อนเพื่อศึกษาดาวเคราะห์ต่างดาว

ยานอวกาศสำหรับมด

นี่คือที่ที่ยางตรงกับถนนระหว่างดวงดาวเมื่อมันมาถึงการทำให้ยานอวกาศเดินทางด้วยความเร็วที่ต้องการ เลเซอร์ตัวเองที่ 100 กิกะวัตต์นั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าเลเซอร์ใด ๆ ที่เราเคยออกแบบมาตามคำสั่งหลายขนาด เพื่อให้คุณรู้สึกถึงขนาด 100 กิกะวัตต์เป็นกำลังการผลิตทั้งหมดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทุกแห่งในสหรัฐอเมริการวมกัน

และยานอวกาศซึ่งจะต้องมีมวลไม่เกินคลิปกระดาษจะต้องมีกล้องคอมพิวเตอร์แหล่งพลังงานวงจร, เปลือก, เสาอากาศสำหรับการสื่อสารกลับบ้านและแสงทั้งหมด

ที่แสงไฟจะต้องสะท้อนให้เห็นอย่างสมบูรณ์แบบ ถ้ามันดูดซับแม้แต่ส่วนเล็ก ๆ ของรังสีเลเซอร์ที่เข้ามามันจะเปลี่ยนพลังงานนั้นให้เป็นความร้อนแทนที่จะเป็นโมเมนตัม ที่ 100 Gigawatts นั่นหมายถึงการละลายตรงซึ่งโดยทั่วไปถือว่าไม่ดีสำหรับยานอวกาศ

เมื่อเร่งความเร็วเป็นเวลาหนึ่งในสิบการเดินทางที่แท้จริงจะเริ่มขึ้น เป็นเวลา 40 ปียานอวกาศเล็ก ๆ น้อย ๆ นี้จะต้องทนต่อการทดลองและทราเวลของพื้นที่ระหว่างดวงดาว มันจะได้รับผลกระทบจากเม็ดฝุ่นที่ความเร็วมหาศาลนั้น และในขณะที่ฝุ่นมีขนาดเล็กมากที่ความเร็วเหล่านั้นสามารถสร้างความเสียหายได้อย่างไม่น่าเชื่อ รังสีคอสมิคซึ่งเป็นอนุภาคพลังงานสูงที่ปล่อยออกมาจากทุกสิ่งตั้งแต่ดวงอาทิตย์ไปจนถึงซุปเปอร์โนวาที่อยู่ไกลออกไปสามารถยุ่งกับวงจรที่ละเอียดอ่อนภายใน ยานอวกาศจะถูกทิ้งระเบิดโดยรังสีจักรวาลเหล่านี้ไม่หยุดทันทีที่การเดินทางเริ่มต้นขึ้น

การพัฒนาสตาร์ช็อตเป็นไปได้หรือไม่? โดยหลักการแล้วใช่ อย่างที่ฉันได้กล่าวไว้ข้างต้นไม่มีกฎของฟิสิกส์ที่ป้องกันไม่ให้สิ่งนี้กลายเป็นความจริง แต่นั่นไม่ได้ทำให้ง่ายหรือเป็นไปได้หรือเป็นไปได้หรือเป็นไปได้โดยใช้เทคโนโลยีระดับปัจจุบันของเรา (หรือการคาดการณ์ที่สมเหตุสมผลในอนาคตอันใกล้ของเทคโนโลยีของเรา) เราสามารถสร้างยานอวกาศขนาดเล็กและเบาได้หรือไม่? เราสามารถสร้างเลเซอร์ที่ทรงพลังได้หรือไม่? ภารกิจเช่นนี้จะรอดชีวิตจากความท้าทายของห้วงอวกาศได้จริงหรือไม่?

คำตอบไม่ได้ใช่หรือไม่ใช่ คำถามที่แท้จริงคือ: เรายินดีที่จะใช้เงินมากพอที่จะดูว่าเป็นไปได้หรือไม่?

• การสร้างใบเรือสำหรับโพรบระหว่างดวงดาวขนาดเล็กจะยาก - แต่เป็นไปไม่ได้
• 10 ดาวเคราะห์นอกระบบที่สามารถเป็นเจ้าภาพชีวิตมนุษย์ต่างดาว
• การเดินทางในอวกาศระหว่างดวงดาว: 7 ยานอวกาศแห่งอนาคตเพื่อสำรวจจักรวาล

Paul M. Sutterเป็นนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยรัฐโอไฮโอโฮสต์ของถามคนยานอวกาศและวิทยุอวกาศและผู้แต่ง "สถานที่ของคุณในจักรวาล"ซัทเทอร์สนับสนุนบทความนี้ให้กับเสียงผู้เชี่ยวชาญของ Space.com: op-ed & Insights-

lรับมากขึ้นโดยการฟังตอน-การเดินทางระหว่างดวงดาวเป็นไปได้หรือไม่? "โอn The Ask a Spaceman Podcast มีให้บริการฉันเพลงอันnd บนเว็บที่ชม.tt: //wwwchwaw.com.comขอบคุณ @Infirmus, Amber D. , Neo และ Alex V.fหรือคำถามที่นำไปสู่งานชิ้นนี้! ถามคำถามของคุณเองบน Twitter โดยใช้ #Askaspaceman หรือติดตาม Paul @PaulmatsutterอันNDfacebook.com/paulmattsutter