Gagasan suatu hari bepergian ke sistem bintang lain dan melihat apa yang ada telah menjadi mimpi banyak orang jauh sebelum roket dan astronot pertama dikirim ke luar angkasa. Namun terlepas dari semua kemajuan yang telah kami buat sejak awal Zaman Antariksa, perjalanan antarbintang tetap saja - mimpi yang panas. Sementara konsep teoritis telah diusulkan, masalah biaya, waktu perjalanan dan bahan bakar tetap sangat bermasalah.
Banyak harapan saat ini bergantung pada penggunaan energi terarah dan cahaya untuk mendorong wahana antariksa kecil ke kecepatan relativistik. Tetapi bagaimana jika ada cara untuk membuat pesawat ruang angkasa yang lebih besar cukup cepat untuk melakukan perjalanan antarbintang? Menurut Prof. David Kipping - pemimpin laboratorium Dunia Keren Universitas Columbia - pesawat ruang angkasa masa depan dapat mengandalkan Halo Drive, yang menggunakan kekuatan gravitasi lubang hitam untuk mencapai kecepatan luar biasa.
Prof. Kipping memaparkan konsep ini dalam studi terbaru yang muncul online (pracetak juga tersedia di situs web Cool Worlds). Di dalamnya, Kipping membahas tantangan tunggal terbesar yang ditimbulkan oleh eksplorasi ruang angkasa, yang merupakan jumlah waktu dan energi yang diperlukan untuk mengirim pesawat ruang angkasa pada misi untuk mengeksplorasi di luar Tata Surya kita.
Seperti yang dikatakan Kipping kepada Space Magazine melalui email:
“Perjalanan antarbintang adalah salah satu prestasi teknis paling menantang yang dapat kita bayangkan. Sementara kita dapat membayangkan melayang di antara bintang-bintang selama jutaan tahun - yang merupakan perjalanan antarbintang yang sah - untuk mencapai perjalanan dalam rentang waktu berabad-abad atau kurang membutuhkan dorongan relativistik. "
Seperti yang dikatakan Kipping, propulsi relativistik (atau mempercepat sebagian kecil dari kecepatan cahaya) sangat mahal dalam hal energi. Wahana antariksa yang ada sama sekali tidak memiliki kapasitas bahan bakar untuk dapat mencapai kecepatan seperti itu, dan kekurangan ledakan nuklir untuk menghasilkan daya dorong - ala Project Orion (video di atas) - atau membuat ramjet fusi - à la Proyek Daedalus - tidak ada banyak pilihan yang tersedia.
Dalam beberapa tahun terakhir, perhatian telah bergeser ke arah gagasan menggunakan lightsails dan nanocraft untuk melakukan misi antarbintang. Contoh terkenal dari ini adalah Terobosan Starshot, sebuah inisiatif yang bertujuan untuk mengirim pesawat luar angkasa seukuran smartphone ke Alpha Centauri dalam masa hidup kita. Menggunakan array laser yang kuat, lightsail akan dipercepat hingga kecepatan hingga 20% dari kecepatan cahaya - sehingga membuat perjalanan dalam 20 tahun.
"Tetapi bahkan di sini Anda berbicara tentang beberapa terra-joule energi untuk pesawat ruang angkasa paling minimalis (satu gram) yang dapat dibayangkan," kata Kipping. "Itu adalah output energi kumulatif dari pembangkit listrik tenaga nuklir yang berjalan selama berminggu-minggu (yang omong-omong kita juga tidak punya cara untuk menyimpan begitu banyak energi)! Jadi ini sebabnya sulit. "
Untuk ini, Kipping menyarankan versi modifikasi dari apa yang dikenal sebagai "Dyson Slingshot", sebuah gagasan diajukan oleh ahli fisika teoretis yang dihormati, Freeman Dyson (pikiran di balik Dyson Sphere). Dalam buku 1963, Komunikasi Antarbintang (Bab 12: "Mesin Gravitasi"), Dyson menggambarkan bagaimana pesawat ruang angkasa dapat menjepret di sekitar bintang-bintang biner yang kompak untuk menerima dorongan kecepatan yang signifikan.
Seperti Dyson menggambarkannya, sebuah kapal yang akan dikirim ke sistem biner kompak (dua bintang neutron yang saling mengorbit) di mana ia akan melakukan manuver bantuan gravitasi. Ini akan terdiri dari pesawat ruang angkasa mengambil kecepatan dari gravitasi intens biner - menambahkan setara dengan dua kali kecepatan rotasi mereka sendiri - sebelum terlempar keluar dari sistem.
Sementara prospek untuk memanfaatkan energi semacam ini demi daya dorong sangat teoretis pada masa Dyson (dan sampai sekarang), Dyson menawarkan dua alasan mengapa “mesin gravitasi” layak untuk dijelajahi:
"Pertama, jika spesies kita terus memperluas populasinya dan teknologinya pada tingkat eksponensial, mungkin akan tiba saatnya di masa depan yang jauh di mana rekayasa pada skala astronomi mungkin layak dan perlu. Kedua, jika kita mencari tanda-tanda kehidupan yang maju secara teknologi yang sudah ada di tempat lain di alam semesta, akan berguna untuk mempertimbangkan fenomena apa yang dapat diamati yang bisa dihasilkan oleh teknologi yang benar-benar maju.
Singkatnya, mesin gravitasi layak dipelajari jika berjaga-jaga suatu hari kelak, dan karena penelitian ini dapat memungkinkan kita untuk menemukan kemungkinan kecerdasan ekstra-terestrial (ETI) melalui tanda-tanda teknologi yang dibuat oleh mesin-mesin tersebut. Memperluas ini, Kipping mempertimbangkan bagaimana lubang hitam - terutama yang ditemukan dalam pasangan biner - dapat membentuk ketapel gravitasi yang lebih kuat.
Proposal ini sebagian didasarkan pada keberhasilan Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) baru-baru ini, yang telah mengambil banyak sinyal gelombang gravitasi sejak pertama kali terdeteksi pada 2016. Menurut perkiraan terbaru berdasarkan pendeteksian ini, mungkin ada sebanyak 100 juta lubang hitam di galaksi Bima Sakti saja.
Di mana binari terjadi, mereka memiliki jumlah energi rotasi yang luar biasa, yang merupakan hasil putaran mereka dan cara mereka dengan cepat mengorbit satu sama lain. Selain itu, seperti yang dicatat Kipping, lubang hitam juga dapat bertindak sebagai cermin gravitasi - di mana foton yang diarahkan di tepi horizon peristiwa akan membungkuk dan langsung kembali ke sumbernya. Seperti yang dikatakan Kipping:
“Jadi lubang hitam biner benar-benar sepasang cermin raksasa yang berputar-putar dengan kecepatan tinggi. Drive halo mengeksploitasi ini dengan memantulkan foton dari "cermin" saat cermin mendekati Anda, foton memantul kembali, mendorong Anda, tetapi juga mencuri sebagian energi dari biner lubang hitam itu sendiri (pikirkan tentang bagaimana bola ping pong dilemparkan terhadap dinding yang bergerak akan kembali lebih cepat). Dengan menggunakan pengaturan ini, seseorang dapat memanen energi lubang hitam biner untuk daya dorong. "
Metode propulsi ini menawarkan beberapa keuntungan yang jelas. Sebagai permulaan, ini menawarkan pengguna potensi untuk bepergian dengan kecepatan relativistik tanpa perlu bahan bakar, yang saat ini merupakan mayoritas massa kendaraan peluncuran. Ada juga banyak, banyak lubang hitam yang ada di Bima Sakti, yang dapat bertindak sebagai jaringan untuk perjalanan ruang angkasa relativistik.
Terlebih lagi, para ilmuwan telah menyaksikan kekuatan katapel gravitasi berkat penemuan bintang-bintang yang sangat cepat. Menurut penelitian dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), bintang-bintang ini adalah hasil dari penggabungan galaksi dan interaksi dengan lubang hitam masif, yang menyebabkan mereka dikeluarkan dari galaksi mereka dengan kecepatan sepersepuluh hingga sepertiga kecepatannya. cahaya - ~ 30.000 hingga 100.000 km / s (18.600 hingga 62.000 mps).
Tapi tentu saja, konsep ini hadir dengan tantangan yang tak terhitung dan lebih dari beberapa kelemahan. Selain membangun pesawat ruang angkasa yang akan mampu terlempar di sekitar cakrawala peristiwa lubang hitam, ada juga jumlah ketelitian luar biasa yang dibutuhkan - jika tidak, kapal dan kru (jika memiliki satu) bisa berakhir ditarik terpisah di rahang. dari lubang hitam. Selain itu, ada satu hal yang perlu dicapai:
“[Hal] dia memiliki kerugian besar bagi kita karena kita harus terlebih dahulu sampai ke salah satu lubang hitam ini. Saya cenderung menganggapnya seperti sistem jalan raya antar-bintang - Anda harus membayar satu kali tol untuk naik ke jalan raya, tetapi begitu Anda bisa naik melintasi galaksi sebanyak yang Anda suka tanpa mengeluarkan bahan bakar lagi. ”
Tantangan bagaimana umat manusia bisa mencapai lubang hitam terdekat yang sesuai akan menjadi subjek makalah Kipping berikutnya, katanya. Dan sementara ide seperti ini adalah tentang sejauh kita membangun Dyson Sphere atau menggunakan lubang hitam untuk menggerakkan kapal luar angkasa, itu memang menawarkan beberapa kemungkinan yang cukup menarik untuk masa depan.
Singkatnya, konsep mesin gravitasi lubang hitam menyajikan kepada manusia jalan yang masuk akal untuk menjadi spesies antarbintang. Sementara itu, studi konsep akan memberi peneliti SETI dengan kemungkinan teknologi lain untuk dicari. Jadi sampai saatnya tiba ketika kita mungkin mencoba sesuatu seperti ini untuk diri kita sendiri, kita akan dapat melihat apakah ada spesies lain yang telah menusuknya dan membuatnya bekerja!
