הרעיון של יום אחד לנסוע למערכת כוכב אחרת ולראות מה יש היה החלום הקודח של אנשים הרבה לפני שהרקטות והאסטרונאוטים הראשונים נשלחו לחלל. אך למרות כל ההתקדמות שעשינו מאז תחילת עידן החלל, נסיעות בין כוכבים נותרו בדיוק - חלום קדחתני. אמנם הוצעו מושגים תיאורטיים, אך הנושאים של עלות, זמן נסיעה ודלק נותרו בעייתיים ביותר.
הרבה תקוות מסתכמות כיום בשימוש באנרגיה מכוונת ובפסי אור כדי לדחוף חלליות זעירות למהירויות יחסיות. אבל מה אם הייתה דרך להפוך חלליות גדולות במהירות מספיק כדי לערוך מסעות בין כוכבים? לדברי פרופ 'דייוויד קיפינג - מנהיג המעבדה הקולית העולמית של אוניברסיטת קולומביה - חלליות עתידיות יכולות להסתמך על כונן Halo, המשתמש בכוח הכבידה של חור שחור כדי להגיע למהירויות מדהימות.
פרופ 'קיפינג תיאר מושג זה במחקר שפורסם לאחרונה ברשת (ההדפסה המקדימה זמינה גם באתר Cool Worlds). בתוכו התמודד קיפינג עם האתגרים הגדולים ביותר שהציב חקר החלל, שהוא כמות הזמן והאנרגיה העצומה שיידרש כדי לשלוח חללית למשימה לחקור מעבר למערכת השמש שלנו.
כפי שסיפר קיפינג למגזין החלל באמצעות המייל:
"נסיעות בין-כוכביות הן אחד מהמעשיים הטכניים המאתגרים ביותר שאנו יכולים להעלות על הדעת. אמנם אנו יכולים לחזות בסחף בין הכוכבים לאורך מיליוני שנים - וזהו לגיטימי נסיעה בין-כוכבית - כדי להשיג מסעות בטווחי זמן של מאות או פחות דורשים הנעה רלטיבית. "
כהגדרתו של קיפינג, הנעה רלטיבית (או מאיצה לשבריר ממהירות האור) יקרה מאוד מבחינת אנרגיה. חלליות קיימות פשוט אינן בעלות יכולת דלק בכדי להיות מסוגלות להגיע לסוגים אלו של מהירויות, ובקיצור פיצוצים של גרעינים ליצירת דחף - à la Project Orion (סרטון למעלה) - או בניית ramjet - à la היתוך פרויקט דאדלוס - אין הרבה אפשרויות זמינות.
בשנים האחרונות תשומת הלב עברה לכיוון הרעיון של שימוש בפסי אור וננו-מלאכה לביצוע משימות בין-כוכבים. דוגמה ידועה לכך היא פריצת דרך סטארשוט, יוזמה שמטרתה לשלוח חללית בגודל סמארטפון לאלפא סנטאורי במהלך חיינו. באמצעות מערך לייזר רב עוצמה, מואץ האור יהיה מהירויות של עד 20% ממהירות האור - ובכך יעשה את הנסיעה תוך 20 שנה.
"אבל אפילו כאן אתה מדבר על כמה טרה-ג'אולי אנרגיה לחללית המינימליסטית ביותר (מסה גרם) שניתן להעלות על הדעת," אמר קיפינג. "זו תפוקת האנרגיה המצטברת של תחנות כוח גרעיניות הפועלות במשך שבועות ארוכים (שדרך אגב אין לנו דרך לאגור כל כך הרבה אנרגיה)! אז זו הסיבה שזה קשה. "
לשם כך מציע קיפינג גרסה שונה למה שמכונה "דייסון הקלע", רעיון שהוצע על ידי הפיזיקאי התיאורטי הנערץ פרימן דייסון (המוח שמאחורי כדור דייסון). בספר 1963, תקשורת בין כוכבים (פרק 12: "מכונות כבידה"), דייסון תיאר כיצד חלליות יכולות לזרוק סביב כוכבים בינאריים קומפקטיים כדי לקבל דחיפה מהירה במהירות.
כפי שתיאר זאת דייסון, ספינה שתועבר למערכת בינארית קומפקטית (שני כוכבי נויטרונים שמקיפים זה את זה) שם תבצע תמרון מסייע בכוח הכבידה. זה יכלול החללית שתופס מהירות מכוח הכבידה העז של הבינארי - ותוסיף את המקבילה לכפליים ממהירות הסיבוב שלהם לזו - לפני שהיא תושלך מהמערכת.
בעוד שהסיכוי לרתום אנרגיה מסוג זה לצורך הנעה היה תיאורטי מאוד בתקופתו של דייסון (ועדיין הוא), דייסון הציע שתי סיבות מדוע שווה "לבדוק מכונות כבידה":
ראשית, אם המין שלנו ימשיך להרחיב את אוכלוסייתו ואת הטכנולוגיה שלו בקצב אקספוננציאלי, יתכן ועתיד להתרחש עתיד רחוק בו הנדסה בסדר גודל אסטרונומי עשויה להיות אפשרית ונחוצה כאחד. שנית, אם אנו מחפשים סימנים לחיים מתקדמים מבחינה טכנולוגית שכבר קיימים במקומות אחרים ביקום, כדאי לקחת בחשבון אילו סוגים של תופעות נצפות טכנולוגיה מתקדמת באמת עשויה להיות מסוגלת לייצר. "
בקיצור, מכונות כבידה ראויים ללמוד אם יתאפשרו ביום מן הימים, ומכיוון שמחקר זה יכול לאפשר לנו לאתר אינטליגנציות חוץ-יבשתיות (ETI) דרך הטכניקות המחשוביות שמכונות כאלה היו מייצרות. בהרחבה על כך, קיפינג שוקל כיצד חורים שחורים - במיוחד כאלה שנמצאים בזוגות בינאריים - יכולים להוות נקודות קלע כבידה חזקות עוד יותר.
הצעה זו מבוססת בחלקה על הצלחתו האחרונה של מצפה הכוכבים-גל התערוכה בלייזר (LIGO), אשר בחר באיתותים רבים של גלי הכבידה מאז התגלה לראשונה בשנת 2016. על פי הערכות אחרונות המבוססות על גילויים אלה, יכול להיות שיש כמאה מיליון חורים שחורים בגלקסיית שביל החלב בלבד.
במקום בו מתרחשות בינאריות, יש להם כמות מדהימה של אנרגיה סיבובית, שהיא תוצאה של הסיבוב שלהם והאופן בו הם מקיפים במהירות זה את זה. בנוסף, כפי שמציין קיפינג, חורים שחורים יכולים גם לשמש כמראה כבידה - שם פוטונים המכוונים לקצה אופק האירועים יתכופפו ויחזרו ישר למקור. כדברי קיפינג:
"אז החור השחור הבינארי הוא באמת כמה מראות ענק המסתובבות זו סביב זו במהירות גבוהה פוטנציאלית. כונן ההילה מנצל זאת על ידי הקפצת פוטונים מה"מראה "כשהמראה מתקרבת אליך, הפוטונים מקפצים לאחור, דוחפים אותך לאורך, אך גם גונבים חלק מהאנרגיה מהחור השחור בינארי עצמו (חשבו על איך נזרק כדור פינג פונג כנגד קיר נע היה חוזר מהר יותר). באמצעות הגדרה זו ניתן לקצור את אנרגיית החור השחור הבינארי להנעה. "
שיטת הנעה זו מציעה מספר יתרונות ברורים. בתור התחלה, היא מציעה למשתמשים את הפוטנציאל לנסוע במהירות יחסית יחסית ללא צורך בדלק, המהווה כיום את רוב המונית של רכב השיגור. ישנם גם החורים השחורים הרבים, הרבים שקיימים לאורך שביל החלב, שיכולים לשמש רשת לטיול חלל רלטיביסטי.
יתר על כן, מדענים כבר היו עדים לכוחם של קלע הכבידה בזכות גילוים של כוכבים מהירים יותר. על פי מחקר של המרכז הרווארד-סמיתסוניאן לאסטרופיזיקה (CfA), כוכבים אלה הם תוצאה של מיזוגים גלקטיים ומאינטראקציה עם חורים שחורים מסיביים, מה שגורם להעיף אותם מהגלקסיות שלהם בעשירית לשליש מהמהירות אור - ~ 30,000 עד 100,000 קמ"ש (18,600 עד 62,000 מגהב"ש).
אך כמובן שהקונספט מגיע לאינספור אתגרים ועם לא מעט חסרונות. בנוסף לבניית חלליות שיוכלו להיות מעוגלות באופק האירוע של חור שחור, יש גם את כמות הדיוק העצומה הנחוצה - אחרת הספינה והצוות (אם יש לה כזה) עלולים בסופו של דבר להתפרק במכבש של החור השחור. נוסף על כך, יש פשוט העניין להגיע לאחד:
"[יש] הדבר לחיסרון עצום מבחינתנו בכך שאנחנו צריכים להגיע תחילה לאחד החורים השחורים האלה. אני נוטה לחשוב על זה כמו מערכת כבישים בין כוכבים - אתה צריך לשלם אגרה חד פעמית כדי לעלות על הכביש המהיר, אבל ברגע שאתה יכול לרכוב על הגלקסיה כמה שתרצה בלי לבזבז יותר דלק. "
האתגר כיצד האנושות יכולה להגיע לחור השחור המתאים הקרוב ביותר יהיה נושא העיתון הבא של קיפטינג, ציין. ולמרות שרעיון כזה מרוחק לנו כמעט כמו בניית כדור דייסון או שימוש בחורים שחורים להפעלת חלליות כוכבים, הוא כן מציע כמה אפשרויות די מרגשות לעתיד.
בקיצור, הרעיון של מכונת כבידה בחור שחור מציג לאנושות נתיב מתקבל על הדעת להפוך למין בין כוכבים. בינתיים, המחקר של הרעיון יספק לחוקרי SETI עוד טכניקה טכנית שניתן לחפש. אז עד שיגיע היום בו אנו עשויים לנסות לעצמנו משהו כזה, נוכל לראות אם מינים אחרים כבר נקטו בזה וגרמו לו לעבוד!
