Cizí hvězdy a planety, které je obíhají, lidstvo lákají. Jak se k nim ale dostat?

S nynějšími chemickými pohony raket to je nemyslitelné. Jsou příliš drahé a hlavně – příliš pomalé. Dorazit s nimi k nejbližší hvězdě Proxima Centauri by (v závislosti na hmotnosti plavidla) zabralo od 20 tisíc do 80 tisíc let.

„Všechny současné kosmické lodě a rakety létají díky rozpínání paliva. Čím rychleji se palivo spaluje, tím je raketa rychlejší. Množství paliva, které můžeme mít na palubě, je však omezené. Rychlost, kterou lze kosmické lodi udělit, je proto omezená, což se promítá do pomalého a nákladného průzkumu vesmíru,“ upozorňuje v magazínu Universe Today profesor fyziky Artur Davoyan z Kalifornské univerzity v Los Angeles

Pro cestování do vzdálenějších končin vesmíru tedy potřebujeme jiný, z dnešního pohledu revoluční pohon. Jaký? Třeba takový, který navrhuje právě profesor Davoyan se svými spolupracovníky.

Jeho projekt pohonu s mikročásticovým paprskem „Pellet-Beam Propulsion for Breakthrough Space Exploration“, popsaný na webu vesmírné agentury NASA, by měl urychlit vesmírnou loď o hmotnosti jedné tuny natolik, že by na hranici sluneční soustavy doletěla za dobu kratší než 20 let.

Když se do plachet opřou fotony

Projekt vychází z koncepce slunečních plachetnic, což jsou vesmírné lodě, jejichž základem je ultralehká odrazivá plocha. Do ní se opírají fotony ze Slunce jako vítr do plachet. Takové plavidlo by palivo nutné pro své urychlení nést nemuselo.

První sluneční plachetnice byly testovány a vesmírná agentura NASA plánuje v příštích letech vyslat do vesmíru několik dalších sond s tímto pohonem.

Je nicméně zřejmé, že světlo ze Slunce nebude stačit k tomu, aby sluneční plachetnice získaly významnější zlomek rychlosti světla potřebný pro let ke vzdálenějším cílům. Slunce tedy může jen šetřit chemické palivo.

Co když ale udělí impulz plavidlu místo fotonů ze Slunce fotony z laserového děla na Zemi?

Projekt laserové plachetnice rozvíjejí vědci z projektu Breakthrough Starshot. Podle jejich výpočtů by lasery o výkonu 100 gigawattů urychlily jednotky gramů vážící nanosondy až na 20 procent rychlosti světla. Díky tomu by sonda doletěla k Proximě za 20 let.

Současné lasery jsou ale příliš slabé a mají velký rozptyl. Laserové plachetnice by tedy bylo možné urychlovat laserovým paprskem vysílaným ze Země jen krátce, než by se rozptyl stal příliš velkým a předaná energie příliš malou.

Peletky, které nepatří do kamen

Právě problém dosahu energie z laseru řeší projekt pohonu s mikročásticovým paprskem, jednoduše peletkovým paprskem. K urychlení sondy se namísto tradičního laserového paprsku použije proud mikroskopických částic, které urychlí laserové pulzy. Částečky získají rychlost až 120 kilometrů za sekundu a jejich proud se ve vesmíru nerozptýlí tak brzy jako laser.

„V našem případě je paprsek, který tlačí kosmickou loď, tvořen malými peletami, proto mu říkáme peletový paprsek. Každá peleta je laserovou ablací (vypařováním) urychlena na vysokou rychlost a pelety pak svou hybností tlačí kosmickou loď,“ cituje Universe Today profesora Davoyana.

Koncepce pohonu s mikročásticovým paprskem – „Pellet-Beam Propulsion for Breakthrough Space Exploration“, která by měla urychlit sondu o hmotnosti jedné tuny na rychlosti 30 astronomických jednotek (AU) za rok. Měl by k tomu stačit laser o výkonu 10 megawattů. | zdroj: Kredit-Artur Davoyan/UCLA

Jeho koncept, na který tým získal od NASA grant, vzniká pro hypotetický teleskop na periferii sluneční soustavy, který by nám mohl zobrazit povrch exoplanet – planet, které obíhají jinou hvězdu než Slunce.

Takový teleskop, či spíše systém několika teleskopů, by musel být mnohem těžší než jednotky gramů. Peletkový paprsek by mu však mohl podle výpočtu vědců předat energii, s jejíž pomocí by překonal 500 až 1000 astronomických jednotek od Slunce už za 20 let.

Pro srovnání: sondy Voyager 1 a Voyager 2 odstartovaly před víc než 40 lety, a teď se nacházejí 132 a 158 astronomických jednotek od Slunce.

Davoyan a spol. odhadují, že k urychlení sondy o hmotnosti jedné tuny na rychlosti 30 AU za rok postačí desetimegawattový laserový paprsek.

Doletíme jednou na paprsku mikročástic ke hvězdám? Lákavá představa.