Неотдавнашното потвърждение за наличието на атмосфера около скалистата екзопланета LHS 1140b предизвика вълна от интерес в астрономическата общност. Планетата се движи в орбита в обитаемата зона около своята звезда – червено джудже, разположено на около 48 светлинни години от Земята.

Зоната на обитаемост е областта около звездата, където температурите са точно подходящи, за да може водата да остане в течно състояние на повърхността на планетата. Астрономите засякоха загуба на хелий от горните слоеве на атмосферата на LHS 1140b. Но по-тежки химични съединения, като например водата, която е ключов елемент за живота, биха могли да съществуват в по-ниските слоеве на атмосферата ѝ.

Наблюдението на далечни екзопланети с помощта на телескопи отваря нови хоризонти за науката, но дали някога ще бъде възможно да пътуваме до тези светове и да ги наблюдаваме отблизо? Макар досега това да се възприемаше като тема от научната фантастика, нововъзникващите технологии ни позволяват да си представим бъдеще, в което такива мисии ще бъдат възможни в следващите десетилетия.

Съществува особен интерес към миниатюрни космически апарати за междузвездни пътувания. До голяма степен това се дължи на факта, че е по-лесно и по-евтино да се изстреля малък космически апарат към друга звездна система — и той да стигне там в рамките на един човешки живот — отколкото да се направи същото с голям апарат.

Миниатюризацията на сензорите отбеляза големи напредъци, например чрез технологията на смартфоните, където рутинно се използват високопроизводителни камери с ниска маса, ниска консумация на енергия и малък обем. Изследователите дори са разработили „умна прах“: сензори с размер от порядъка на милиметри или по-малки, които могат да откриват светлина, температура или химикали.

Самата космическа сонда ще се нуждае от система за задвижване, способна да я ускори до леко релативистични скорости, да речем 10–20 % от скоростта на светлината. След пътуване, продължило много десетилетия, сензорите ще преминат през целевата звездна система, без да спират, като правят наблюдения на място и след това много бавно изпращат данните обратно към Земята.

Това не е точно като в „Стар Трек“, но е потенциално реалистична идея, която би ни позволила да изследваме отблизо съседните звезди и техните планети. Подобна концепция се разработва активно от финансиран с филантропични средства проект, известен като Breakthrough Starshot. Тази програма проучва ключовите технологии, необходими за междузвездно пътуване с помощта на малки сонди.

Светлинните платна се считат за една от най-подходящите форми на задвижване за такава мисия. Както подсказва името, това са тънки отразяващи мембрани.

За междузвездно пътуване може да се използва насочена енергия от лазер, за да се тласка космическият кораб напред. Фотоните – квантовите пакети енергия, от които се състои светлината – пренасят както импулс, така и енергия. Следователно, когато светлината се отрази от огледало, тя упражнява натиск върху него.

В повечето случаи налягането, причинено от светлината, е незабележимо малко. При достатъчно интензивен светлинен лъч и ултралеко огледално фолио обаче светлинното налягане може да служи като средство за задвижване на космическия апарат.

За да се ускори светлинното платно до релативистични скорости, ще е необходим мощен лазер с ефективна мощност от десетки гигавати. Това няма да бъде едно-единствено устройство. Вместо това вероятно ще се състои от масив от отделни лазерни устройства, синхронизирани помежду си, за да генерират лъч кохерентна светлина. Изтласкването на отразяващо светлинно платно с диаметър от няколко метра с такъв лазер би ускорило платното до неговата скорост на пътуване за броени минути.

Предимството на системите за задвижване с лазерна енергия е, че лазерният модул остава на Земята и към звездите се ускорява само малък полезен товар. За разлика от тях, конвенционалните ракети трябва да пренасят собственото си гориво, което ги поставя в сериозно неравностойно положение при такива мисии с ултрависока енергия. Недостатъкът на задвижването с лъчева енергия е, че полезният товар не може лесно да спре, така че сондата би преминала през целевата звездна система само за няколко дни.

Макар светлинните платна, задвижвани от лазери с мощност от няколко гигавата, да изглеждат малко нереалистични към момента поради колосалния мащаб на такова начинание, напредъкът в миниатюризацията би могъл да проправи пътя за миниатюрни интелигентни сензорни възли, които да станат нашите първи междузвездни пътешественици.

Може би първо ще пътуваме към звездите с изкуствен интелект, който ще „спи зад волана“ в продължение на десетилетия, докато не се събуди за няколко дни на трескава активност, когато нашите машини-представители за първи път зърнат извънземни светове.

Освен чрез задвижване на леки платна с гигаватни лазери, отразяващите мембрани могат да се задвижват и от слънчевото налягане. Тези „слънчеви платна“ имат дълга и богата история и за първи път са предложени през 20-те години на миналия век от Константин Циолковски и Фридрих Цандер – двама от великите руски пионери в космонавтиката. Именно Циолковски пише за използването на „огромни огледала от много тънки листове“.

Слънчевите платна могат също да се движат по нетрадиционни орбити, като светлинното налягане се използва за компенсиране на гравитацията. Например, това би позволило на едно слънчево платно да се задържи неподвижно високо над полюсите на Земята.

Слънчевите платна и светлинните платна са стъпала от настоящето към бъдещето, както и от изследването на нашата Слънчева система към изследването на далечни звезди. Може би екзопланетата LHS 1140b ще бъде посетена от светлинно платно в някакъв момент в бъдещето.

Снимка: Unsplash/Melissa Weiss/CfA

Виж още: Надеждност на уредите, на която можете да разчитате