Tilbage i 2016 afslørede fysikeren Stephen Hawking og milliardæren Yuri Milner en plan om at rejse til stjernerne. Det såkaldte gennembrud Starshot Project er et $ 100 millioner program til at udvikle og demonstrere den teknologi, der er nødvendig for at besøge et nærliggende stjernesystem. Potentielle mål inkluderer Proxima Centauri, et system omkring fire lysår væk med flere eksoplaneter, hvoraf den ene ligner Jorden.
Gennembrud Starshot-projekt
Hawking og Milners plan var at opbygge tusindvis af små rumchips i mikrostørrelse og bruge lys til at fremskynde dem til relativistiske hastigheder - det vil sige tæt på lysets hastighed. En stor flåde øger chancerne for, at mindst en af dem kommer sikkert frem. Hver "stjerne chip" er knyttet til et let sejl på størrelse med en badmintonbane og derefter bestrålet med ekstremt kraftige jordbaserede lasere.
Der er mange fordele ved laserbevægelse. Det vigtigste er, at rumskibe ikke har brug for noget brændstof, hvilket betyder, at de ikke skal tage ekstra last med sig. Ved at accelerere lyssejlet kan du også fremskynde båden til 20% lysets hastighed. I dette scenarie ankommer flåden til Proxima Centauri om mindre end 30 år.
De fantastisk kraftige lasere, der kræves til en sådan mission, ville være særligt vanskelige og dyre at udvikle. Et oplagt spørgsmål rejser sig: er der en anden måde at nå relativistiske hastigheder på?
I dag har vi et slags svar takket være David Kipping, en astronom ved Columbia University i New York. Kipping kom med en ny form for gravitationsklynge, den samme teknik, som NASA brugte til at sende for eksempel Galileo-rumfartøjet til Jupiter. Ideen er at fremskynde rumfartøjet ved at pege det nær en enorm genstand såsom en planet. Rumfartøjet vil således fjerne en del af planetens hastighed og accelerere med dens hjælp.
Tyngdepunktbilleder fungerer godt på massive kroppe. I 1960'erne beregnet fysiker Freeman Dyson, at et sort hul kunne fremskynde et rumfartøj til relativistiske hastigheder. Men kræfter på et rumskib, der nærmer sig et sådant objekt, vil sandsynligvis ødelægge det.
Salgsfremmende video:
Så Kipping kom med et smart alternativ. Hans idé er at rette fotoner rundt om det sorte hul og derefter bruge den ekstra energi, de modtager, for at fremskynde lyssejlet.”Det sorte huls kinetiske energi overføres til lysstrålen i form af blåskift, og ved tilbagevenden fremskynder fotonerne ikke kun rumfartøjet, men tilføjer også energi til det,” siger Kipping.
Denne proces afhænger af det ekstremt kraftige tyngdefelt omkring det sorte hul. Da fotoner har en lille, men stadig hvilemasse, er dette felt i stand til at fange lys i en cirkulær bane.
Kips arbejde er baseret på en lidt anden bane, der dirigerer de fotoner, der udsendes af rumfartøjet rundt om det sorte hul og tilbage igen - en slags boomerang-bane. Under rejsen vil fotonerne på boomerang modtage kinetisk energi fra bevægelsen af det sorte hul.
Det er denne energi, der kan accelerere et rumfartøj udstyret med et passende let sejl. Kipping kalder sin idé for en "halo-motor". Halo-motoren overfører kinetisk energi fra et bevægeligt sort hul til rumfartøjet ved hjælp af tyngdekraften. Derudover bruger rumfartøjet ikke noget af sit eget brændstof i denne proces.
Da halo-motoren bruger bevægelsen af et sort hul, anvendes det bedst på binære grupper, hvor et sort hul kredser rundt om et andet objekt. Fotonerne modtager derefter energi fra bevægelsen af det sorte hul på de passende punkter i dets bane.
Og en sådan motor skal arbejde med enhver masse, der er væsentligt mindre end massen af det sorte hul. Kipping siger, at planetstore mekanismer er mulige med ham. Således kan en tilstrækkelig avanceret civilisation køre med relativistiske hastigheder fra den ene del af galaksen til den anden og hoppe fra et binært system med sorte huller til en anden.”En avanceret civilisation kunne bruge lyssejlkonceptet til at opnå relativistiske hastigheder og ekstremt effektiv bevægelse,” siger han.
Den samme mekanisme kan også bremse rumfartøjet. Så denne avancerede civilisation er sandsynligvis på udkig efter par af binære systemer med sorte huller, der fungerer som acceleratorer og moderatorer.
Mælkevejen indeholder ca. 10 milliarder binære sorte hulsystemer. Men Kipping bemærker, at der sandsynligvis kun vil være et begrænset antal baner, der binder dem sammen, så disse interstellare motorveje er sandsynligvis meget værdifulde.
Naturligvis er den teknologi, der kræves for at udnytte dette koncept, i øjeblikket uden for menneskehedens rækkevidde. Men astronomer skal være i stand til at finde ud af, hvor de bedste stjernernes motorveje er placeret, samt se efter technosignaturer af civilisationer, der kan udnytte dem.
Ilya Khel
