החלום לנסוע למערכת כוכבים אחרת, ואולי אפילו למצוא שם עולמות מיושבים, הוא כזה שמעסיק את האנושות במשך דורות רבים. אך רק בעידן חקר החלל הצליחו המדענים לחקור שיטות שונות לביצוע מסע בין כוכבים. אמנם הוצעו עיצובים תיאורטיים רבים במהלך השנים, אך תשומת לב רבה בזמן האחרון התמקדה בבדיקות בין-כוכביות באמצעות לייזר.
מחקר העיצוב הקונספטואלי הראשון, המכונה Project Dragonfly, אירח על ידי היוזמה ללימודים בין כוכבים (i4iS) בשנת 2013. הקונספט קרא לשימוש בלייזרים כדי להאיץ מפרש קל וחללית עד 5% במהירות האור, וכך הגיע ל- Alpha קנטאורי בעוד כמאה שנה. במאמר שפורסם לאחרונה, אחד הצוותים שהשתתפו בתחרות העיצוב העריך את כדאיות הצעתם למפרש מפרש ומפרש מגנטי.
העיתון, שכותרתו "פרויקט שפירית: מפרש לכוכבים", פורסם לאחרונה בכתב העת המדעי אסטרה אסטרונאוטיקה. את המחקר הוביל טוביאס האפנר, בוגר אוניברסיטת פול סבטייר (UPS) טולוז ומהנדס מערכות נוכחי ב- Open Cosmos Ltd. אליו הצטרפו חברים ממערכות החלל באוקספורד, האוניברסיטה הבוגרת ללימודים מתקדמים (SOKENDAI), וכן AKKA Technologies.
כשמדובר במושגי משימה בין-כוכביים, אחד מאבני הנגף הגדולים ביותר מאז ומתמיד היה זמן הנסיעה בו. כפי שהראנו במאמר קודם, זה היה לוקח בין 1,000 ל 81,000 שנה באמצעות טכנולוגיה עדכנית כדי להגיע לאלפא סנטאורי. אמנם קיימות מספר שיטות תיאורטיות שיכולות להציע זמני נסיעה קצרים יותר, אך הן כרוכות בפיזיקה שטרם הוכחה או שהייתה יקרה לא פחות.
מכאן פנייתו של מפרש אור, המנצל את ההתפתחויות האחרונות במזעור כדי ליצור חללית קטנה ופחות יקרה. יתרון נוסף, לפחות תיאורטי, הוא שאפשר להאיץ חללית כזו לשבריר ממהירות האור, ולכן תוכל לכסות את המרחק העצום בין מערכת השמש שלנו לכוכב הקרוב ביותר בעוד כמה עשורים או מאה אחת .
כאמור, ה- i4iS - ארגון מתנדבים שמוקדש להפוך למטיילים בחלל הבין-כוכבי למציאות בעתיד הקרוב - השיק את המחקר העיצובי הקונספטואלי הראשון לפסי האורות בשנת 2013. לאחר מכן הוחל בשנת 2014 בתחרות לעיצוב חללית שתעשה להיות מסוגלים להגיע אל Alpha Centauri תוך 100 שנה באמצעות טכנולוגיות קיימות או לטווח הרחוק.
ארבעת המועמדים הסופיים הציגו את העיצובים שלהם בסדנה שהתקיימה בחברה הבין-פלנטרית הבריטית ביולי 2015. הקונספט שהגיש צוות האוניברסיטה הטכנית של מינכן זכה, שהחל אז בקמפיין של קיקסטארטר לגייס כסף לעיצובם. העיצוב שהגיש הצוות מאוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו, התפתח לאחר מכן לעיצוב של פריצת הדרך Starshot של יוזמות פריצת הדרך.
הסופר הראשי הפנר וחבריו היו חלק מצוות CranSEDS, שהורכב מהנדסים ומדענים מאוניברסיטת קרנפילד בבריטניה, מכון סקולקובו למדע וטכנולוגיה (סקולטק) ברוסיה, ו- UPS בצרפת. במחקר האחרון הזה, הוא וכמה מחברי הצוות לשעבר הציגו את מושג המשימה שלהם כחלק ממחקר היתכנות.
לצורך המחקר הם שקלו כל היבט בארכיטקטורת המשימה של מפרש האור. זה נע בין גודל המפרש, החומרים ששימשו לבנייתו, גודל צמצם הלייזר, מיקום הלייזר, משקל החללית והשיטה בה השתמשה החללית להאטה ברגע שהתקרב ליעדה.
בסופו של דבר, ארכיטקטורת המשימה שאליהם הגיעו, קראה להשתמש ב -100 ג'יגה-וואט כוח לייזר כדי להאיץ חללית של 2750 ק"ג (~ 6000 פאונד) במהירות של 5% למהירות האור - והתוצאה היא זמן נסיעה של כמאה שנים עד אלפא קנטאורי. המפרש יהיה מורכב ממכסה חד-משמעית של גרפן בגודל 29.4 ק"מ בקוטר (18.26 מייל), ובכך נדרש לייזר עם צמצם בקוטר 29.4 ק"מ (18.26 מייל).
לייזר זה יונח בסביבת השמש (בין אם לכיוון הארץ-סאן L1 Lagrange Point או במסלול של סיסליץ) והוא יופעל על ידי פאנלים סולאריים מסיביים. על מנת להאט, החללית הייתה מפילה את המפרש הקל ומפרסת מפרש מגנטי המורכב מחוטי מתכת. מפרש זה יוצר מבנה לולאה בקוטר של כ- 35 ק"מ (22 מייל) ומשקלו 1000 ק"ג.
לאחר הפריסה המפרש המגנטי יירט את הפלזמה מהבינונית הבין-כוכבית והרוח הסולארית מאלפא קנטאורי כדי להאט ולהיכנס למערכת. ארכיטקטורה זו, כך הם מסיקים, הייתה משיגה איזון בין מסה למהירות, מאפשרת למשימה להגיע לאלפא קנטאורי בעוד קצת יותר ממאה שנה, ולאפשר לה לבצע פעולות מדעיות עם הגעתה.
כפי שהם מצביעים במחקרם, סוג זה של ארכיטקטורת משימה מציע יתרונות רבים, לא פחות מכך הוא העובדה שחללית גדולה יותר תוכל לשאת יותר בדרך של מכשירים ולאסוף נתונים מדעיים יותר מאשר חללית בקנה מידה גרם. (כמו עם פריצת הדרך של סטארשוט סטארשיף). כפי שהם סיכמו:
"גם [מפרשי לייזר וגם מגנטים מגנטיים] יש את היתרון בכך שלא צריך להעביר שום דחף בחללית ... המשימה מבוססת על טכנולוגיות הקיימות כעת או בפיתוח, אך תזדקק לשיפורים נרחבים כדי לבנות בפועל את תשתית החלל הנדרשת ... עם מערכת לייזר משמשת בקו בסיס משימה רב חללית, ומשמשת לאורך זמן סביר. ניתן להשתמש בשיעורים שנלמדו ונתונים שנאספו מהחללית הראשונה בכדי לשפר את הבאים. "
הם גם מכירים באתגרים שמשימה כזו כרוכה בהם, הכוללים את הצורך במבנים בגודל קילומטר בחלל. מבנים כאלה יצטרכו להיבנות במסלול, שיחייב קודם כל פיתוח של מתקני ייצור אורביטליים. וכמובן, הלייזר ומערכות מכריעות אחרות יזדקקו לעידון ופיתוח נוסף. עם זאת, הרעיון, על פי המחקר שלהם, הוא ריאלי ובעל יכולת טכנית.
יש, עם זאת, הספקות. למשל, יש את ד"ר קלאודיוס גרוס, פיזיקאי תיאורטי מהמכון לפיזיקה תיאורטית באוניברסיטת גתה פרנקפורט. גרוס הוא תומך ותיק של שימוש בטכנולוגיית מפרש לייזר לצורך בניית חללית בין-כוכבית, וביצע עבודות תיאורטיות על השימוש במפרשים מגנטיים להאטת חללית כזו.
הוא גם המייסד של פרויקט ג'נסיס, הצעה לשלוח חלליות מונחות מפרש בלייזר מצוידות במפעלים גנים או תרמילים קריוגניים למערכות כוכבים אחרות, שם הן היו מחלקות חיים מיקרוביאליים ל"כוכבים שחיים ארעיים - כלומר כוכבי לכת המסוגלים לתמוך בחיים, אך לא סביר שתוליד את זה בעצמם. כפי שהביע למגזין החלל באמצעות המייל:
“לגבי האטה עם שדה מגנטי, זה למעשה לא אפשרי במסגרת הפרמטרים שהונחו. משיט מגנטי במשקל של כמה מאות טונות יידרש למלאכה כשיצורה של כלי שיט במהירות של 5% ממהירות האור וכאשר היא צריכה להיפסק תוך 20 שנה, כפי שמונח בעיתון הנוכחי. כדי להאיץ כלי שיט כה כבד, נדרשות מערכות שיגור חזקות בהרבה. "
למושג השימוש בלייזרים או במפרשי שמש לביצוע משימות בין-מרכזיות יש שורשים עמוקים. עם זאת, רק בשנים האחרונות המאמצים ליצור חללית כזו התכנסו באמת. נכון לעכשיו, ישנם מושגים רבים המציעים ארכיטקטורות משימות שונות, שלכולן חלקן באתגרים ויתרונות.
עם מספר הצעות שנמצאות כעת בפיתוח - הכולל את ההצעה של הפנר ועמיתו, הרעיון של שפירית ה- ii4S ו פריצת דרך Starshot - יהיה מעניין מאוד לראות אילו (אם בכלל) מושגי המפרש הנוכחי ינסו לבצע את המסע אל אלפא קנטאורי בעשורים הקרובים.
האם יהיה זה שיגיע לשם בתקופת חיינו, או כזה שמסוגל להחזיר יותר בדרך של נתונים מדעיים? או שזה יכול להיות שילוב של השניים, סוג של סוג של סוג קצר / ארוך לטווח? קשה לומר. העניין הוא שהחלום להקים משימה בין-כוכבית אולי לא יישאר חלום הרבה יותר זמן.
