Κάθε μέρα, φαίνεται ότι βρέθηκε ένας νέος εξωπλανήτης (ή, στην περίπτωση της Τρίτης, επιστήμονες ανακάλυψαν τρεις δυνητικά κατοικήσιμες εξωπλανήτες σε τροχιά γύρω από ένα αστέρι). Αλλά υπάρχουν πολλά εμπόδια που θα πρέπει να ξεκαθαρίσουμε πριν έχουμε ποτέ την ευκαιρία να τα επισκεφθούμε: τις τεράστιες δόσεις ακτινοβολίας που θα απορροφηθούν από υποψήφιους αστροναύτες, τις πιθανές βλάβες που προκαλούνται από τη διαστρική σκόνη και το αέριο σε ένα σκάφος που κινούνται σε εξαιρετικά υψηλές ταχύτητες και το γεγονός ότι ταξιδεύουν ακόμα και στον πλησιέστερο κατοικήσιμο εξωπλανήτη θα χρειάζονταν σχεδόν 12 χρόνια σε ένα διαστημικό σκάφος που ταξίδευε με την ταχύτητα του φωτός.
Το μεγαλύτερο πρόβλημα, όμως, μπορεί να είναι η τεράστια ποσότητα ενέργειας που θα απαιτούσε ένα τέτοιο σκάφος. Πώς τροφοδοτείτε ένα διαστημικό σκάφος για ένα ταξίδι πάνω από 750.000 φορές μακρύτερα από την απόσταση μεταξύ της Γης και του Ήλιου;
Με βάση την τρέχουσα τεχνολογία μας για την εξερεύνηση του διαστήματος και των πιθανών μελλοντικών προσεγγίσεων, εδώ είναι μια ανασκόπηση των πιθανών τρόπων προωθήσεως διαστημικού οχήματος.
Οι συμβατικές ρουκέτες, οι οποίες καίουν υγρό ή στερεό χημικό καύσιμο, έχουν χρησιμοποιηθεί μέχρι σήμερα για όλες σχεδόν τις διαστημικές αποστολές. (Φωτογραφία μέσω της NASA) Συμβατικοί Ρόκετς: Αυτά δημιουργούν ώθηση με την καύση ενός χημικού προωθητικού αποθηκευμένου μέσα, είτε ενός στερεού είτε ενός υγρού καυσίμου. Η ενέργεια που απελευθερώνεται ως αποτέλεσμα αυτής της καύσης ανυψώνει ένα σκάφος από το βαρυτικό πεδίο της Γης και στο διάστημα.
Πλεονεκτήματα: Η τεχνολογία των πυραύλων είναι καθιερωμένη και καλά κατανοητή, δεδομένου ότι χρονολογείται στην αρχαία Κίνα και έχει χρησιμοποιηθεί από την αρχή της διαστημικής εποχής. Από την άποψη της απόστασης, το μεγαλύτερο επίτευγμά του μέχρι στιγμής είναι η μεταφορά του διαστημικού καθετήρα Voyager 1 στην εξωτερική άκρη του ηλιακού συστήματος, περίπου 18, 5 δισεκατομμύρια μίλια μακριά από τη Γη.
Μειονεκτήματα: Το Voyager 1 αναμένεται να εξαντλήσει τα καύσιμα γύρω στο έτος 2040, μια ένδειξη για το πόσο περιορισμένοι συμβατικοί ρουκέτες και προωθητές μπορούν να μεταφέρουν ένα διαστημικό σκάφος. Επιπλέον, ακόμα κι αν μπορούσαμε να τοποθετήσουμε αρκετό καύσιμο πυραύλων σε ένα διαστημικό σκάφος για να το μεταφέρουμε σε όλο το δρόμο προς ένα άλλο αστέρι, το εντυπωσιακό γεγονός είναι ότι πιθανότατα δεν έχουμε ακόμη αρκετά καύσιμα σε ολόκληρο τον πλανήτη μας για να το πετύχουμε. Ο Brice Cassenti, καθηγητής στο Πολυτεχνείο του Rensselaer, δήλωσε στον Wired ότι θα πάρει μια ποσότητα ενέργειας που ξεπερνάει την τρέχουσα παραγωγή ολόκληρου του κόσμου για να στείλει ένα σκάφος στο πλησιέστερο αστέρι χρησιμοποιώντας έναν συμβατικό πυραύλο.
Ο ιωνικός κινητήρας που τροφοδότησε το διαστημικό σκάφος Deep Space 1 της NASA. (Φωτογραφία μέσω της NASA) Ιόνιοι κινητήρες : Αυτοί λειτουργούν κάπως σαν τους συμβατικούς πυραύλους, εκτός από το να απομακρύνουν τα προϊόντα χημικής καύσης για να δημιουργήσουν ώθηση, βγάζουν ρεύματα ηλεκτρικά φορτισμένων ατόμων (ιόντων). Η τεχνολογία καταδείχθηκε για πρώτη φορά επιτυχώς στην αποστολή Deep Space 1 της NASA το 1998, κατά την οποία ένας πύραυλος πέταξε πολύ κοντά σε έναν αστεροειδή και έναν κομήτη για να συλλέξει δεδομένα και από τότε χρησιμοποιήθηκε για να προωθήσει πολλά άλλα διαστημικά οχήματα, συμπεριλαμβανομένης μίας συνεχιζόμενης αποστολής να επισκεφτεί τον νάνο τον πλανήτη Ceres.
Πλεονεκτήματα: Αυτοί οι κινητήρες παράγουν πολύ λιγότερη ώθηση και αρχική ταχύτητα από ένα συμβατικό πύραυλο - έτσι δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να ξεφύγουν από την ατμόσφαιρα της Γης - αλλά μόλις μεταφερθούν στο διάστημα με συμβατικές ρουκέτες, μπορούν να τρέξουν συνεχώς για πολύ μεγαλύτερες περιόδους ένα πιο πυκνό καύσιμο πιο αποδοτικά), επιτρέποντας σε ένα σκάφος να αυξάνει σταδιακά την ταχύτητα και να ξεπερνά την ταχύτητα του ενός που προωθείται από ένα συμβατικό πύραυλο.
Μειονεκτήματα: Αν και ταχύτερη και πιο αποδοτική από τις συμβατικές ρουκέτες, η χρησιμοποίηση ενός ιόντος για να ταξιδέψει ακόμα και στο πλησιέστερο αστέρι θα εξακολουθήσει να έχει ένα συντριπτικά μεγάλο χρονικό διάστημα - τουλάχιστον 19.000 χρόνια, με κάποιες εκτιμήσεις, που σημαίνει ότι κάπου στη σειρά των 600 έως 2700 θα χρειαζόταν γενιές ανθρώπων για να το δούμε. Μερικοί έχουν προτείνει ότι οι κινητήρες ιόντων θα μπορούσαν να τροφοδοτήσουν ένα ταξίδι στον Άρη, αλλά ο διαστρικός χώρος είναι πιθανώς έξω από τη σφαίρα της πιθανότητας.
Μια απόδοση του αστεροειδούς Daedalus, που προτάθηκε στη δεκαετία του 1970, η οποία θα χρησιμοποιούσε τις αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης ως προωθητικό. (Εικόνα μέσω Nick Stevens) Πυρηνικοί Πύραυλοι: Πολλοί λάτρεις της εξερεύνησης του διαστήματος έχουν υποστηρίξει τη χρήση πυραύλων με πυρηνική αντίδραση για να καλύψουν τεράστιες αποστάσεις διαστρικό χώρο, που χρονολογούνται από το Project Daedalus, ένα θεωρητικό βρετανικό πρόγραμμα που σχεδίασε έναν μη επανδρωμένο καθετήρα για να φτάσει στο Star Barnard, χρόνια μακριά. Οι πυρηνικές ρουκέτες θεωρητικά θα τροφοδοτούνται από μια σειρά ελεγχόμενων πυρηνικών εκρήξεων, ίσως χρησιμοποιώντας καθαρό δευτέριο ή τρίτιο ως καύσιμο.
Πλεονεκτήματα: Οι υπολογισμοί έχουν δείξει ότι ένα σκάφος που προωθείται με αυτόν τον τρόπο θα μπορούσε να φτάσει ταχύτητες ταχύτερα από 9000 μίλια ανά δευτερόλεπτο, μεταφέροντας σε χρόνο ταξιδιού περίπου 130 χρόνια στο Alpha Centurai, το αστέρι πλησιέστερο στον Ήλιο - περισσότερο από ανθρώπινη ζωή, το βασίλειο μιας αποστολής πολλών γενεών. Δεν είναι το Falcon της Χιλιετίας που κάνει το Kessel Run σε λιγότερα από 12 parsecs, αλλά είναι κάτι.
Μειονεκτήματα: Για έναν, οι πυραυλοκίνητοι πυραύλοι είναι, επί του παρόντος, εντελώς υποθετικοί. Βραχυπρόθεσμα, πιθανόν να παραμείνουν έτσι, επειδή η έκρηξη οποιουδήποτε πυρηνικού εξοπλισμού (είτε προορίζεται ως όπλο είτε όχι) στο διάστημα θα παραβίαζε τη Συνθήκη για την μερική απαγόρευση των πυρηνικών δοκιμών, η οποία επιτρέπει τέτοιες εκρήξεις σε ένα μόνο σημείο : υπόγειος. Ακόμα και αν είναι νόμιμα επιτρεπτό, υπάρχουν τεράστιες ανησυχίες για την ασφάλεια όσον αφορά την εκτόξευση μιας πυρηνικής συσκευής στο διάστημα επάνω σε ένα συμβατικό πύραυλο: Ένα απροσδόκητο σφάλμα θα μπορούσε να προκαλέσει βροχόπτωση του ραδιενεργού υλικού στον πλανήτη.
Το Sunjammer, που διαθέτει το μεγαλύτερο ηλιακό ιστιοφόρο που κατασκευάστηκε ποτέ, αναμένεται να ξεκινήσει το φθινόπωρο του 2014. (Φωτογραφία μέσω της L'Garde / NASA) Τα ηλιακά ιστία: σε σύγκριση με όλες τις άλλες τεχνολογίες που περιλαμβάνονται στον κατάλογο αυτό, λειτουργούν με μια μάλλον διαφορετική αρχή: Αντί να προωθούν ένα σκάφος κάνοντας καύσιμα ή δημιουργώντας άλλα είδη καύσης, τα ηλιακά πανιά τραβούν ένα όχημα αξιοποιώντας την ενέργεια των φορτισμένων σωματιδίων που εκτοξεύτηκε από τον Ήλιο ως τμήμα του ηλιακού ανέμου. Η πρώτη επιτυχημένη επίδειξη μιας τέτοιας τεχνολογίας ήταν το ιαπωνικό διαστημικό σκάφος IKAROS, το οποίο ξεκίνησε το 2010 και ταξίδεψε προς την Αφροδίτη και ταξιδεύει προς τον Ήλιο και το Sunjammer της NASA, επτά φορές μεγαλύτερο, πρόκειται να ξεκινήσει το 2014.
Πλεονεκτήματα: Επειδή δεν χρειάζεται να φέρουν μια καθορισμένη ποσότητα καυσίμου - αντί να χρησιμοποιούν τη δύναμη του Ήλιου, όπως ένα ιστιοφόρο χρησιμοποιεί την ενέργεια του ανέμου - ένα ηλιακό ιστιοφόρο υποβοηθούμενο διαστημικό σκάφος μπορεί να ταξιδέψει περισσότερο ή λιγότερο επ 'αόριστον.
Μειονεκτήματα: Αυτά τα ταξίδια είναι πολύ πιο αργά από τα πυραύλους. Αλλά πιο σημαντικό για τις διαστρικές αποστολές - απαιτούν την ενέργεια που εκτοξεύεται από τον Ήλιο ή άλλο αστέρι να ταξιδεύει καθόλου, καθιστώντας αδύνατο για αυτούς να διασχίσουν τους τεράστιους χώρους μεταξύ του εύρους του ηλιακού ανέμου του Ήλιου μας και του άλλου συστήματος των αστεριών. Τα ηλιακά πανιά θα μπορούσαν ενδεχομένως να ενσωματωθούν σε ένα σκάφος με άλλα μέσα προώθησης, αλλά δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο για ένα διαστρικό ταξίδι.
Η αντίληψη ενός καλλιτέχνη για ένα θεωρητικό σχέδιο πυραύλων αντιύλης. (Εικόνα μέσω της NASA) Πυροκροτητές αντιύλης: Αυτή η προτεινόμενη τεχνολογία θα χρησιμοποιεί τα προϊόντα μιας αντίδρασης εξαφάνισης-αντιύλης (είτε ακτίνες γάμμα ή πολύ φορτισμένα υποατομικά σωματίδια που ονομάζονται πόνυ) για να προωθήσουν ένα σκάφος μέσα από το διάστημα.
Πλεονεκτήματα: Η χρήση αντιύλης για την τροφοδοσία ενός πυραύλου θεωρητικά θα ήταν το πιο αποδοτικό καύσιμο, καθώς σχεδόν όλη η μάζα της ύλης και η αντιύλη μετατρέπονται σε ενέργεια όταν εξολοθρεύονται μεταξύ τους. Θεωρητικά, αν μπορούσαμε να επεξεργαστούμε τις λεπτομέρειες και να παράγουμε αρκετή αντιύλη, θα μπορούσαμε να οικοδομήσουμε ένα διαστημικό σκάφος που ταξιδεύει με ταχύτητες σχεδόν τόσο γρήγορα όσο εκείνες του φωτός - την υψηλότερη δυνατή ταχύτητα για οποιοδήποτε αντικείμενο.
Μειονεκτήματα: Δεν έχουμε ακόμα έναν τρόπο να παράγουμε αρκετή αντιύλη για ένα διαστημικό ταξίδι-οι εκτιμήσεις είναι ότι ένα ταξίδι μήκους ενός μηνός στον Άρη θα απαιτούσε περίπου 10 γραμμάρια αντιύλης. Μέχρι σήμερα έχουμε κατορθώσει μόνο να δημιουργήσουμε μικρούς αριθμούς ατόμων αντιύλης και με αυτόν τον τρόπο καταναλώσαμε μεγάλη ποσότητα καυσίμων, καθιστώντας απαγορευτικά δαπανηρή και την ιδέα ενός πυραύλου αντιύλης. Η αποθήκευση αυτής της αντιύλης είναι ένα άλλο ζήτημα: Τα προτεινόμενα σχήματα αφορούν τη χρήση κατεψυγμένων σφαιριδίων αντιυδρογόνου, αλλά και αυτά είναι πολύ μακριά.
Μια απόδοση μιας ramjet, η οποία θα συλλέγει υδρογόνο από το διάστημα που ταξιδεύει για να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο. (Εικόνα μέσω της NASA) Περισσότερες κερδοσκοπικές τεχνολογίες: Οι επιστήμονες έχουν προτείνει όλα τα είδη ριζοσπαστικών τεχνολογιών που δεν βασίζονται σε πυραύλους για διαστρικό ταξίδι. Αυτά περιλαμβάνουν ένα σκάφος που θα συλλέγει υδρογόνο από το διάστημα καθώς ταξιδεύει για χρήση σε μια αντίδραση πυρηνικής σύντηξης, δέσμες φωτός ή μαγνητικά πεδία που πυροβολούνται από το δικό μας Ηλιακό Σύστημα σε ένα απομακρυσμένο διαστημόπλοιο που θα αξιοποιηθεί από ένα πανί και η χρήση μαύρου οπές ή θεωρητικές σκουληκότρυπες να ταξιδεύουν ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός και να κάνουν ένα διαστρικό ταξίδι δυνατό σε μια ζωή ενός ανθρώπου.
Όλα αυτά είναι εξαιρετικά μακριά από την εφαρμογή. Αν όμως φτάσουμε ποτέ σε ένα άλλο αστέρα σύστημα (ένα μεγάλο, αν και σίγουρο), δεδομένων των προβλημάτων με τις περισσότερες υπάρχουσες και μελλοντικές τεχνολογίες, θα μπορούσε πράγματι να είναι ένα από αυτά τα πράγματα-σε-ουρανό ιδέες που μας φέρνουν εκεί - και ίσως μας επιτρέψουν να επισκεφτούμε μια κατοικήσιμη εξωπλανήτη.
