Interstellar Probe, koncept misije za NASA, namerava prepotovati 93 milijard milj mimo sonca

LAUREL, Md. — Ena od najvišjih nagrad na regionalnem znanstvenem sejmu v Fort Worthu marca 1970 — drsna ploska in brezplačna večerja v Dallasu — je pripadla srednješolcu po imenu Ralph McNutt, ki je napisal 30 strani o vprašanju »Interstellar potovanje: Ali je to izvedljivo?' in zgradil kartonsko pomanjšano maketo vesoljskega plovila, za katerega je dejal, da bi lahko prvi obiskal drugo sonce.

Ljudje so pristali na Luni prejšnje poletje, je 16-letnik zapisal v razpravi, ki mu jo je mati prepisala na svoj pisalni stroj Royal No. 10. Kmalu, je bil prepričan, se bomo podali na vse druge planete sončnega sistema. Potem bi bil čas za naslednji korak: 'Oditi k zvezdam.'

Na preznojeno poletno popoldne, McNutt sedi v svoji pisarni v Laboratoriju za uporabno fiziko univerze Johns Hopkins, 65-letnik z zapestno uro Mickey Mouse in redčimi lasmi. Na njegovem računalniškem zaslonu je najnovejši osnutek njegovih otroških sanj: načrt za sondo, ki bi potovala 1000-krat dlje, kot je Zemlja od sonca, in pustila za seboj varnost našega sončnega sistema za raziskovanje divjine medzvezdnega prostora.

Oglasna zgodba se nadaljuje pod oglasom

S tega daljnega vidika, Medzvezdna sonda bo ljudem pomagalo, da se končno vidijo takšne, kot smo v resnici, pravi McNutt: državljani galaksije. Naš domači planet bo le en svet med mnogimi, sonce, ki nam daje življenje, pa le še en kanček svetlobe v neskončni temi.

To je drzen predlog, tudi po standardih vesoljskih potovanj. Sonda bi potrebovala 50 let, da bi dosegla cilj, do takrat pa bodo skoraj vsi, ki so trenutno vključeni v projekt, mrtvi.

Apollo 11: Spremljajte poročanje o obletnici

Kljub temu McNutt in skupina sanjačev upajo, da bodo čez nekaj let dobili pomembno potrditev, ko bodo vesoljski znanstveniki objavili seznam svojih najpomembnejših raziskovalnih prednostnih nalog. Da bi bila medzvezdna sonda na dnevnem redu, morajo njeni podporniki prepričati svoje kolege, da je njen cilj znanstveno dragocen, da ne omenjam politično izvedljiv, ko je toliko vprašanj znotraj sončnega sistema še neodgovorjenih in toliko zemeljskih prepirov še nerešenih.

Oglasna zgodba se nadaljuje pod oglasom

Zakaj McNutt verjame, da je to mogoče?

Znanstvenik se nasloni na stol in prekriža roke. Ko odgovori, je to v obliki poezije.

'Mislim, da bi moral človekov doseg preseči njegov dojem,' pravi in ​​parafrazira Roberta Browninga. 'Sicer pa, čemu so nebesa?'

93 milijard milj od sonca

Naše sonce sedi na manjšem kraku vrtečega se, z zvezdami posejanega kolesca Rimske ceste, približno 25.000 svetlobnih let iz galaktičnega jedra. Skozi vesolje na približno pol milijona milj na uro , sončni sistem prebijajo sunki plina in prahu ter bombardirajo energijski delci, katerih izvor je skrivnost.

Toda mi na Zemlji smo delno zaščiteni pred tem kaosom heliosfera , balonu podobna struktura, ki jo napihne sončni veter. Nabiti delci, ki tečejo iz sonca, se izlivajo na rob sončnega sistema - mimo planetov, onstran Plutona, skozi zamrznjeni halo Kuiperjevega pasu, do mesta, imenovanega heliopavza.

Oglasna zgodba se nadaljuje pod oglasom

To je mejno območje med reko sončnih delcev in oceanom medzvezdnega prostora; meja med našo nebesno soseščino in širšim vesoljem.

Samo dve vesoljski plovili sta dosegli to območje in živeli, da bi povedali zgodbo: dvojni sondi Voyager , ki se je začela leta 1977 in je trajalo več kot 35 let, da je dosegla heliopavzo. (Sonde Pioneer so zapustile sončni sistem, vendar so bile do takrat že ugasnjene.) Zdaj so njihove radijske komunikacije vse bolj šibke in več instrumentov je odpovedalo.

Voyager 1, najbolj oddaljen objekt v vesolju, ki ga je zgradil človek, je zdaj od Zemlje oddaljen 145 astronomskih enot (astronomska enota je enaka razdalji med Zemljo in soncem). S tem tempom bi trajalo 283 let, da bi dosegli 1000 AU - 93 milijard milj od sonca - kraj, ki ga McNutt upa.

Oglasna zgodba se nadaljuje pod oglasom

»Zares raziskati, kaj je tam zunaj. . . želite čim prej izstopiti iz sončnega sistema,« je dejal.

In za to potrebujete res veliko raketo.

NASA bi ga morda kmalu imela. Izjemno zmogljiv (a z dolgo zamudo) Space Launch System, ki je sposoben skoraj dvakrat večjega potiska kot največja raketa v delovanju, naj bi svoj prvi polet opravil nekje leta 2020 ali 2021.

Vozila, ki vas bodo popeljala v vesolje

S SLS bi lahko medzvezdna sonda zapustila Zemljo s hitrostjo približno 9 milj na sekundo. Po zavoju okoli Jupitra bi sonda padla nazaj proti soncu in nabirala hitrost zaradi gravitacijskega vleka naše zvezde. Prehajal bi skozi orbite notranjih planetov in se dvigal skozi sončno korono, dokler ne bi končno, tik nad sončno žarečo površino, izstrelil drugo raketo in se oddaljil v temo s hitrostjo 60 milj na sekundo. S tem hitrim - in res aspirativnim - tempom bi potrebovalo malo več kot desetletje, da bi dosegli heliopavzo.

Oglasna zgodba se nadaljuje pod oglasom

Čas potovanja ne bi bil izgubljen. Kathy Mandt , planetarni znanstvenik, raziskuje možnost, da bi medzvezdna sonda letela mimo Urana, Neptuna ali ledenega telesa v Kuiperjevem pasu, imenovanem Quaoar.

Abigail Rymer , fizik, sanja o načinih za misijo, ki bi pomagal pri raziskavah eksoplanetov. En poskus bi lahko vključeval pogled nazaj na planete z enakimi tehnikami, ki jih znanstveniki na Zemlji uporabljajo za preučevanje tujih svetov.

»Na ozadju zvezd,« pravi, »bomo videli naš bivalni dom. . . in bolje bomo razumeli, kaj pomeni bivalnost.'

Ko prečka mejo v medzvezdni prostor, bi sonda lahko iskala prah in zdrobila delce, da bi raziskovalcem pomagala razumeti strukturo heliosfere in materiala, iz katerega je nastal naš sončni sistem.

Zgodba se nadaljuje pod oglasom

In ko je zapustil sončni zaščitni mehurček, je lahko končno preučeval pojave, ki jih heliosfera zakriva: galaktične kozmične žarke eksplodirajočih zvezd; svetloba iz posijaja velikega poka; diski naplavin, kjer se okoli drugih sonc oblikujejo planeti.

Pravi čas za poskus?

Za zdaj Interstellar Probe obstaja le v obliki PowerPointovih predstavitev in bleščanja v McNuttovih očeh. Njegova ekipa je prejela približno 700.000 dolarjev za konceptualne študije in čakajo, da slišijo, ali jim bo NASA dala dodatnih 6,5 milijona dolarjev v naslednjih treh letih, da pripravijo podrobnejši znanstveni načrt in načrt misije.

Njihov trenutek 'naredi ali umri' bo prišel leta 2023, ko naj bi Nacionalne akademije znanosti, inženirstva in medicine objavile svoj naslednji desetletna raziskava za sončno in vesoljsko fiziko . Te ocene, ki se izvajajo vsakih 10 let na zahtevo Kongresa in Nase, predstavljajo uradno soglasje o nacionalnih ciljih vesoljske znanosti in usmerjajo Nasin proračun v naslednjih letih.

Zgodba se nadaljuje pod oglasom

Če se bo Interstellar Probe lansirala v McNuttovem življenju, jo je treba uvrstiti med prvo prednostno nalogo.

'Vedno je bilo nekaj, česar nismo mogli storiti takoj, ampak smo ga morda namenili za prihodnost,' pravi Richard Mewaldt , fizik s Caltecha, ki je služil kot predsedujoči za panel za fiziko sonca in heliosfere med najnovejšo desetletno raziskavo, objavljeno leta 2013. To poročilo je 'napredno načrtovanje' za medzvezdno sondo uvrstilo na osmo med devetimi imperativi za NASA.

Mewaldt ugotavlja, da je NASA oddelek za heliofiziko - ki bi nadzoroval medzvezdno misijo - dobi najmanj sredstev od katerega koli od znanstvenih oddelkov agencije. Medzvezdna sonda bi se lahko odrezala bolje, če bi načrtovalci dobili potrditev planetarne znanstvene skupnosti, ki bi ji lahko koristili leti mimo ledenih velikanov ali skozi Kuiperjev pas. Vendar pa je znanstveni svet ponavadi izoliran, pravi, zaradi česar je težko pridobiti financiranje misij v več oddelkih NASA.

Zgodba se nadaljuje pod oglasom

Tudi če bo projekt šel naprej, ni jasno, kako bi vesoljsko plovilo preživelo prelet sonca. Najboljši toplotni ščit, ki so ga ljudje kdaj naredili, ki trenutno leti z NASA-ino sončno sondo Parker, je zasnovan tako, da varuje vesoljsko plovilo v območju 3,8 milijona milj od sončne površine. Da bi dosegla želeno hitrost, bi se morala Interstellar Probe približati več kot dvakrat.

'Za vsako veliko misijo obstaja trenutek, skoraj 'aha' trenutek, ko je tehnologija pripravljena in imaš načrt in je smiseln in bo odgovoril na znanstvena vprašanja,' pravi Nicky Fox , direktor Nasinega oddelka za heliofiziko. Problem toplotnega ščita, pravi, še vedno stoji med Medzvezdno sondo in tistim trenutkom.

Toda spet pravi, da za vsako veliko misijo pride tudi trenutek, ko se znanstveniki preprosto odločijo, da je zdaj pravi čas za poskus.

Nad poslanstvom se postavlja še eno vprašanje, ki presega vprašanja proračunov in birokracije do meja tega, kar ljudje lahko dosežejo.

Do leta 2050 – leta, ko bo sonda dosegla medzvezdni medij – je Medvladni svet Združenih narodov za podnebne spremembe predviden da bo globalna povprečna temperatura že za več kot 2 stopinji Celzija višja kot v predindustrijskih časih. Če svet drastično ne zmanjša porabe ogljika, se soočamo s prihodnostjo, v kateri bodo mesta potopljena pod več metrov dviga morske gladine ali segreta do ekstremov, ki jih ni mogoče živeti. Toda večina velikih oddajnikov ni nikjer blizu izpolnjevanje svojih podnebnih ciljev .

Redkokdaj je prepad med tem, kar je na svetulahkonarediti in kaj jevoljase je zdelo tako veliko.

'Enostavno komaj čakajo, da pride prihodnost'

Morda pa je, pravi Mandt, navidezna drznost medzvezdne misije ravno tisto, zaradi česar je vredno poskusiti.

'To bi bil primer velike skupine ljudi, ki dela skupaj na nečem večgeneracijskem,' pravi. 'Kar je isto, kar potrebujemo pri podnebnih spremembah.'

Omenila je, da člani ekipe Interstellar Probe segajo od kolegov, ki so šele končali podiplomsko šolo, do ljudi, ki preprečujejo upokojitev. Prihajajo iz najmanj osmih držav. Med njimi so planetarni znanstveniki, astronomi, inženirji in fizik delcev.

Lansko jesen je Mandt povabil Janet Vertesi s Princetona, ki je opravil etnografske študije ekip vesoljskih plovil, da bi svetoval ekipi pri organizacijskih vprašanjih. Prvič vedo, da je sociolog sodeloval pri zasnovi misije NASA.

Njena naloga je, da jih »opominja na človeško stran«, pravi Vertesi: Kako rešiti konflikt. Kam shraniti podatke. Kako izvajati ozaveščanje, da bo demografija projektne skupine danes odražala bolj raznolik narod, ki bo v prihodnjih desetletjih sprožil sondo.

'Preizkušamo to idejo, da lahko dejansko vnaprej načrtujete misijo za doseganje določenih družbenih ciljev,' pravi Vertesi.

V teh 'negotovih časih', dodaja, je omamljen občutek sodelovati pri nečem tako po naravi optimističnem. Če želite gledati, kako računalnik izračuna natančno lokacijo planetov na datum čez 50 let. Videti, kako znanstveniki preostanek svoje kariere posvetijo ideji, katere uresničitve morda ne bodo nikoli dočakali.

'Ti ljudje,' pravi, 'komaj čakajo, da pride prihodnost.'

V svoji pisarni v Marylandu se McNutt obrne stran od nedokončanega načrta na zaslonu svojega računalnika in poskuša vizualizirati trenutek, ko Medzvezdna sonda doseže praznino med zvezdami.

Ni mogoče vedeti, kaj bo izvedel tam, onstran tančice sončnega vetra. Toda v eni stvari je prepričan.

Ko se sonda obrne proti Zemlji, da bi poslala nazaj zbrane podatke, bo imela na vidiku 'eno najbolj posebnih krajev v vesolju,' pravi McNutt: majhen, vodnat svet, kjer so prvič sanjali, da nastane.

Kaj nas je naučila vesoljska doba: Zemlja je najboljši od vseh možnih svetov

Kako je NASA postavila ljudi na Luno? En mučen korak naenkrat.

50 astronavtov, po lastnih besedah