באפריל 2016 הודיע המיליארדר הרוסי יורי מילנר על הקמת פריצת הדרך Starshot. כחלק מהארגון המדעי שלו ללא מטרות רווח (המכונה "פריצת דרך יוזמות"), מטרתה של סטארשוט הייתה לתכנן מלאכת ננו-מפרש שתוכל להגיע למערכת הכוכבים הקרובה ביותר - Alpha Centauri (aka Rigel Kentaurus) - במהלך חיינו.
מאז הקמתו, המדענים והמהנדסים העומדים מאחורי תפיסת Starshot ביקשו להתמודד עם האתגרים שעומדים בפני משימה כזו. באופן דומה, היו רבים בקהילה המדעית שהציעו גם הצעות כיצד מושג כזה יכול לעבוד. האחרון מגיע ממכון מקס פלאנק לחקר מערכות שמש, שם שני חוקרים גילו דרך חדשה להאט את המלאכה ברגע שהיא תגיע ליעדה.
לסיכום, הרעיון של סטארשוט כרוך במלאכת ננו-קרקע קטנה ובהיקף גרם. באמצעות מערך לייזר מבוסס קרקע, מואץ אור זה יואץ למהירות של כ- 60,000 קמ"ש (37,282 מגה"ק) - או 20% במהירות האור. במהירות זו, הננו-קרפט יוכל להגיע למערכת הכוכבים הקרובה ביותר לשלנו - אלפא סנטאורי, הממוקמת במרחק של 4.37 שנות אור - בתוך 20 שנה בלבד.
מטבע הדברים הדבר מציג מספר אתגרים טכניים - הכוללים אפשרות להתנגשות עם אבק בין-כוכבי, צורתו הנכונה של מפרש האורות ודרישות האנרגיה העצומות להפעלת מערך הלייזר. אך חשוב לא פחות הוא הרעיון כיצד מלאכה כזו תאט ברגע שהיא תגיע ליעדה. בלי לייזרים בקצה השני ליישום אנרגיה נשברת, איך המלאכה תאט מספיק כדי להתחיל ללמוד את המערכת?
זו הייתה השאלה בדיוק אותה בחרו רנה הלר ומייקל היפק להתייחס במחקרם, "האטה של מפרשי פוטון בין-כוכבי במהירות גבוהה לתוך מסלולי כבול באלפא סנטאורי". הלר הוא אסטרופיזיקט שמסייע בימים אלו ל- ESA בהכנותיו לקראת המשימה הקרובה של PLAnetary Transit ו- Oscillations of Stars (PLATO) - צייד אקסופלט שנפרס כחלק מתוכנית ה- Cosmic Vision שלהם.
בעזרת מומחה ה- IT מייקל היפק, השניים שקלו את מה שיידרש למשימה הבין-כוכבית כדי להגיע אל אלפא קנטאורי, ולספק תשואות מדעיות טובות עם בואו. זה ידרוש ביצוע תמרוני בלימה ברגע שהוא יגיע, כך שהחללית לא תפקח על המערכת כהרף עין. כפי שהם קובעים במחקרם:
"אף כי בדיקה בין-כוכבית כזו יכולה להגיע לפרוקסימה 20 שנה לאחר השיגור, ללא דחף להאטה, היא תחצה את המערכת תוך שעות. כאן אנו מדגימים כיצד ניתן להשתמש בלחצי הפוטון הכוכבים של האלפא סן A, B ו- C (Proxima) המשולשים יחד עם עוזרי הכבידה להאט את מפרשי השמש הנכנסים מכדור הארץ. "
לצורך חישוביהם העריכו הלר והיפקה כי כלי השיט ישקל פחות ממאה גרם (3.5 גרם), ויותקן על מפרש בגודל 100,000 מ"ר (1,076,391 רגל רבוע) בשטח פנים. לאחר השלמת אלה, היפקה עיבד אותם לסדרת הדמיות מחשב. בהתבסס על תוצאותיהם, הם הציעו מושג משימה חדש לחלוטין המוסר את הצורך בלייזרים לחלוטין.
בעיקרו של דבר, הרעיון המתוקן שלהם קרא למלאכה אוטונומית פעוט מפרש (AAS) שתספק הנעה וכוח עצירה משלה. כלי השיט הזה יפרוס את המפרש שלה במערכת השמש וישתמש ברוח השמש של השמש כדי להאיץ אותה למהירויות גבוהות. ברגע שהוא הגיע למערכת Alpha Centauri, הוא היה מפזר מחדש את המפרש שלה כך שקרינה נכנסת מאלפא Centauri A ו- B תשפיע על האטה.
בונוס נוסף לתמרון המוצע הזה הוא שהכלי השיט, לאחר שהוזל עד כדי כך שהוא יכול לחקור ביעילות את מערכת ה- Alpha Centauri, יוכל להשתמש בכוח הכבידה של הכוכבים הללו כדי להחליף את עצמו לעבר פרוקסימה קנטאורי. משם היה שם, הוא יוכל לבצע את הבדיקה הראשונה מקרוב של פרוקסימה ב - האקסופלאנאט הקרוב ביותר לכדור הארץ - ולקבוע כיצד תנאי האטמוספירה והשטח שלו.
מאז הוכרז לראשונה על קיומו של כוכב לכת על ידי מצפה הכוכבים האירופי בדרום אוגוסט 2016, היו ספקולציות רבות לגבי יכולתו להיות ראויה למגורים. משימה שיכולה לבחון אותה כדי לבדוק את סמני המספר - אווירה בת-קיימא, מגנטוספירה ומים נוזליים על פני השטח - בוודאי תסדר את הדיון הזה.
כפי שהסביר הלר בהודעה לעיתונות של מכון מקס פלאנק, מושג זה מציג לא מעט יתרונות, אך הוא מגיע עם חלקו בהנחות הסחר - לא פחות מכך הוא הזמן שייקח כדי להגיע לאלפא קנטאורי. "מושג המשימה החדש שלנו יכול להניב תשואה מדעית גבוהה, אך רק נכדי נכדינו יקבלו אותו," אמר. "סטארשוט, לעומת זאת, עובד על טווח זמנים של עשרות שנים ויכול היה להתממש בדור אחד. כך שאולי זיהינו מושג מעקב לטווח ארוך עבור Starshot. "
נכון לעכשיו, הלר והיפקה דנים במושג שלהם עם Breakthrough Starshot כדי לבדוק אם זה יהיה בר-קיימא. אדם אחד שבדק את עבודתו הוא פרופסור אבי לוב, הפרנק ב. בירד הבן, פרופסור למדע באוניברסיטת הרווארד, ויו"ר המועצה המייעצת של קרן הפריצה. כפי שהוא אמר למגזין החלל באמצעות אימייל, הרעיון שהעלו הלר והיפקה ראוי להתחשב, אך יש לו מגבלות:
"אם אפשר להאט חללית באמצעות אור כוכבים (ועוזרת כבידה), אפשר גם לשגר אותה מלכתחילה על ידי אותם כוחות ... אם כן, מדוע פרויקט Breakthrough Starshot שהוכרז לאחרונה באמצעות לייזר ו לא אור השמש כדי להניע את החללית שלנו? התשובה היא שמערך הלייזר החזוי שלנו יכול לדחוף את המפרש עם שטף אנרגיה שהוא גדול פי מיליון משטף השמש המקומי.
"בשימוש עם אור כוכבים כדי להגיע למהירויות יחסית, יש להשתמש במפרש דק במיוחד. בעיתון החדש, הלר והיפקה רואים בדוגמה של מיליגרם במקום מפרש בגודל גרם. עבור מפרש בשטח של עשרה מטרים רבועים (כפי שנאמר במחקר הרעיון שלנו ב- Starshot), עובי המפרש שלהם חייב להיות מעט אטומים בלבד. משטח כזה הוא סדרי גודל דקיקים יותר מאורך הגל של האור שהוא שואף לשקף, ולכן ההשתקפות שלו תהיה נמוכה. נראה שלא ניתן יהיה להפחית את המשקל בסדרי גודל כה רבים ועם זאת לשמור על הנוקשות וההשתקפות של חומר המפרש.
"האילוץ העיקרי בהגדרת המושג Starshot היה לבקר באלפא קנטאורי במהלך חיינו. הארכת זמן הנסיעה מעבר לחייו של אדם, כפי שטוען במאמר זה, תגרום לו פחות לפנות לאנשים המעורבים. כמו כן, יש לזכור כי המפרש צריך להיות מלווה באלקטרוניקה שתוסיף משמעותית למשקלו. "
בקיצור, אם הזמן אינו גורם, אנו יכולים לחזות כי הניסיונות הראשונים שלנו להגיע למערכת סולארית אחרת עשויים להיות כרוכים בהנעה ומאטה של AAS על ידי רוח סולארית. אבל אם אנו מוכנים לחכות מאות שנים למשימה כזו שתושלם, אנו עשויים לשקול גם לשלוח רקטות עם מנועים קונבנציונליים (אולי אפילו אנשי צוות) לאלפא סנטאורי.
אבל אם אנו מתכוונים להגיע לשם בתקופת החיים שלנו, אז מפרש מונע לייזר או משהו דומה יהיה הדרך ללכת. האנושות בילתה למעלה מחצי מאה בחקר מה שיש בחצר האחורית שלנו, וחלקנו חסרי סבלנות לראות מה יש בסמוך!
