Przystanek nauka - portal Uniwesytetu Śląskiego w Katowicach

Nasza obecna technologia pozwala na podróż w stronę Marsa, która zajęłaby około pięciu miesięcy. Philip Lubin, naukowiec z NASA i profesor fizyki na University of California w Santa Barbara, pracuje jednak nad systemem, w którym lasery wykorzystujące energię fotonów oraz ogromne żagle mogłyby umożliwić wysłanie statku kosmicznego na Czerwoną Planetę w ciągu zaledwie trzech dni. Taki napęd pozwoliłby na osiągnięcie 25 proc. prędkości światła, a to mogłoby być istotnym krokiem w stronę lotów poza nasz układ planetarny.

Hiper żagle słoneczne zaprojektował już Bill Nye, dyrektor The Planetary Society założonego przez Carla Sagana. W założeniu miały wykorzystywać fotony z promieni słonecznych do podróży międzyplanetarnych. Teraz mogłyby być wykorzystane do napędzania sond strumieniem fotonów wysyłanych z ogromnych laserów naziemnych. Pozostawienie całego systemu napędowego na Ziemi, w tym brak paliwa chemicznego, w ogromnym stopniu odciążyłoby taki statek. 

Brzmi to prawie niewiarygodne, ale w niedawno opublikowanym filmie Lubin wyjaśnia, że technologia ta jest bardzo łatwo dostępna, a system może być łatwo skalowany. Jak to możliwe, że fotony mogą napędzać coś tak dużego jak statek kosmiczny?

Proponowany przez Lubina system nosi nazwę DEEP-IN czyli Directed Propulsion for Interstellar Exploration. Cząstki światła, nie mając masy, mają zarówno pęd, jak i energię, a kiedy odbijają się od obiektu, pęd jest przeniesiony w małe pchnięcie. Z ogromnym, odblaskowym żaglem jest możliwe wyprodukowanie rozpędu wystarczająco dużego, aby nadać przyspieszenie statkowi kosmicznemu.

Lubin i jego grupa nie przetestowali jeszcze swojego systemu, ale ich obliczenia pokazują, że fotonowy napęd może przewieźć stukilogramowy w pełni zautomatyzowany statek na Marsa w ciągu zaledwie 3 dni. Samo rozpędzenie statku do 25 proc. prędkości światła to nie koniec tematu. W pewnym sensie wystrzelona w przestrzeń kosmiczną sonda pędziłaby przez Układ Słoneczny, nie tracąc szybkości – ze względu na próżnię i brak oporu. Problem pojawia się dopiero przy opracowaniu systemu hamowania, gdy sonda dotrze do celu. Jeśli statek miałby mieć wagę zaledwie stu kilogramów, nie byłby wyposażony we własny napęd. Tak naprawdę rozpędzona do 25 proc. prędkości światła sonda mogłaby dolecieć na Marsa już w pół godziny. Z taką jednak prędkością nie byłaby w stanie wejść na orbitę Czerwonej Planety i z ogromną prędkością by ją minęła. Dlatego statek musiałby się poruszać z mniejszą prędkością, tak aby zdołał wejść na orbitę Marsa. W związku z tym naukowcy szacują czas podróży sondy z napędem fotonowy na około 3 dni.

Gdyby udało się przetestować ten system i wyprodukować sondy, to ludzkość miałaby możliwość wysyłania statków w kierunku innych gwiazd i systemów planetarnych, a nawet do najbardziej odległych egzoplanet, które znajdują się w ekosferach. Byłoby to na pewno przełomowym wydarzeniem w historii lotów kosmicznych. Przykładowo, lot w stronę najbliższej nam gwiazdy – poza Słońcem – Alfa Centauri, który obecnie wynosi 4,5 roku świetlnego, przy użyciu napędu fotonowego oraz kosmicznego żagla wyniósłby ok. 15 lat. 

Idea napędu fotonowego wcale nie jest taka nowa. Napęd fotonowy pojawiał się w wielu powieściach fantastyczno-naukowych, np. we Fiasku Stanisława Lema. Akcja powieści dzieje się w dalekiej przyszłości, w której ludzkość dysponuje niezwykle zaawansowaną technologią. Statek, którym podróżują bohaterowie, zostaje rozpędzony napędem fotonowym, a później korzysta z tzw. ramjetu Bussarda – odrzutowego napędu termojądrowego. Jest on wyposażony w tzw. komputery ostateczne, zawierające procesory mające największą możliwą moc obliczeniową.

Opracowano na podstawie:
NASA researchers are working on a laser propulsion system that could get to Mars in 3 days

Więcej na ten temat:
Directed Energy Interstellar Precursors
DEEP IN Directed Energy Propulsion for Interstellar Exploration
A Roadmap to Interstellar Flight