Impian bepergian ke sistem bintang lain, dan mungkin bahkan menemukan dunia berpenduduk di sana, adalah salah satu yang telah menyibukkan umat manusia selama beberapa generasi. Namun baru pada era eksplorasi ruang angkasa para ilmuwan telah dapat menyelidiki berbagai metode untuk melakukan perjalanan antarbintang. Sementara banyak desain teoritis telah diusulkan selama bertahun-tahun, banyak perhatian akhir-akhir ini telah difokuskan pada probe antarbintang yang didorong laser.
Studi desain konseptual pertama, yang dikenal sebagai Project Dragonfly dipandu oleh Initiative for Interstellar Studies (i4iS) pada 2013. Konsep ini menyerukan penggunaan laser untuk mempercepat pelayaran ringan dan pesawat ruang angkasa hingga 5% kecepatan cahaya, sehingga mencapai Alpha Centauri sekitar satu abad. Dalam sebuah makalah baru-baru ini, salah satu tim yang ikut serta dalam kompetisi desain menilai kelayakan proposal mereka untuk pelayaran ringan dan magnetik.
Makalah yang berjudul "Project Dragonfly: Sail to the stars", baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal ilmiah Astra Astronautica. Penelitian ini dipimpin oleh Tobias Häfner, lulusan Université Paul Sabatier (UPS) Toulouse dan seorang insinyur sistem saat ini di Open Cosmos Ltd. Ia bergabung dengan anggota Oxford Space Systems, Universitas Pascasarjana untuk Studi Lanjut (SOKENDAI), dan Teknologi AKKA.
Ketika datang ke konsep misi antarbintang, salah satu batu sandungan terbesar selalu waktu perjalanan yang terlibat. Seperti yang kami tunjukkan dalam artikel sebelumnya, perlu waktu antara 1.000 hingga 81.000 tahun menggunakan teknologi saat ini untuk sampai ke Alpha Centauri. Sementara ada beberapa metode teoretis yang dapat menawarkan waktu perjalanan yang lebih singkat, mereka melibatkan fisika yang belum terbukti atau akan mahal.
Karenanya daya tarik lightsail, yang mengambil keuntungan dari perkembangan terbaru dalam miniaturisasi untuk membuat pesawat ruang angkasa yang lebih kecil dan lebih murah. Keuntungan lain, setidaknya secara teoritis, adalah bahwa pesawat ruang angkasa seperti itu dapat dipercepat ke sebagian kecil dari kecepatan cahaya, dan karena itu akan dapat mencakup jarak yang sangat jauh antara Tata Surya kita dan bintang terdekat dalam beberapa dekade atau satu abad. .
Seperti dicatat, i4iS - sebuah organisasi sukarelawan yang didedikasikan untuk membuat perjalanan ruang angkasa antar bintang menjadi kenyataan dalam waktu dekat - meluncurkan studi desain konseptual pertama untuk lightsails kembali pada tahun 2013. Ini diikuti pada tahun 2014 dengan kompetisi untuk merancang pesawat ruang angkasa yang akan mampu menjangkau Alpha Centauri dalam 100 tahun menggunakan teknologi yang ada atau jangka pendek.
Keempat finalis mempresentasikan desain mereka di sebuah lokakarya yang diadakan di British Interplanetary Society pada bulan Juli 2015. Konsep yang diajukan oleh tim Technical University of Munich menang, yang kemudian meluncurkan kampanye Kickstarter untuk mengumpulkan uang untuk desain mereka. Desain yang diajukan oleh tim dari University of California, San Diego, kemudian berkembang menjadi desain untuk Breakthrough Initiatives 'Breakthrough Starshot.
Penulis utama Hafner dan koleganya adalah bagian dari tim CranSEDS, yang terdiri dari insinyur dan ilmuwan dari Cranfield University di Inggris, Institut Sains dan Teknologi (Skoltech) Skolkovo di Rusia, dan UPS di Prancis. Dalam penelitian terakhir ini, dia dan beberapa mantan anggota timnya mempresentasikan konsep misi mereka sebagai bagian dari studi kelayakan.
Demi penelitian ini, mereka mempertimbangkan setiap aspek arsitektur misi lightsail. Ini berkisar dari ukuran layar, bahan yang digunakan untuk membangunnya, ukuran lubang laser, posisi laser, berat pesawat ruang angkasa, dan metode yang digunakan oleh pesawat ruang angkasa untuk melambat begitu mendekati tujuannya.
Pada akhirnya, arsitektur misi mereka datang dengan menyerukan penggunaan 100 GW daya laser untuk mempercepat 2750 kg (~ 6000 lbs) pesawat ruang angkasa menjadi 5% kecepatan cahaya - menghasilkan waktu perjalanan sekitar satu abad ke Alpha Centauri. Layar akan terdiri dari monolayer graphene berukuran 29,4 km dengan diameter (18,26 mi), sehingga membutuhkan laser dengan bukaan berdiameter 29,4 km (18,26 mi).
Laser ini akan ditempatkan di sekitar Matahari (baik di Bumi-Matahari L1 Lagrange Point atau di orbit Cislunar) dan akan didukung oleh panel surya besar. Untuk melambat, pesawat ruang angkasa akan membuang layar cahaya dan menyebarkan layar magnetik yang terdiri dari kabel logam. Layar ini akan membentuk struktur melingkar dengan diameter 35 km (22 mi) dan beratnya 1.000 kg (2200 lbs).
Setelah dikerahkan, layar magnetik akan mencegat plasma dari medium antarbintang dan angin matahari dari Alpha Centauri untuk melambat dan memasuki sistem. Arsitektur ini, mereka menyimpulkan, akan mencapai keseimbangan antara massa dan kecepatan, memungkinkan misi untuk mencapai Alpha Centauri hanya dalam lebih dari 100 tahun, dan memungkinkannya melakukan operasi sains pada saat kedatangan.
Seperti yang mereka tunjukkan dalam studi mereka, jenis arsitektur misi ini menawarkan banyak keuntungan, tidak terkecuali fakta bahwa pesawat ruang angkasa yang lebih besar akan mampu membawa lebih banyak di jalan instrumen dan mengumpulkan lebih banyak data ilmiah daripada pesawat ruang angkasa skala gram (seperti dengan Breakthrough Starshot StarChip). Ketika mereka menyimpulkan:
“Baik [layar laser dan magnetik] memiliki manfaat yang tidak perlu diangkut dengan propelan di pesawat ruang angkasa… Misi ini didasarkan pada teknologi yang saat ini tersedia atau sedang dikembangkan, tetapi akan membutuhkan peningkatan ekstensif untuk benar-benar membangun infrastruktur ruang yang diperlukan ... Dengan garis dasar misi multi-pesawat ruang angkasa, sistem laser digunakan selama periode waktu yang wajar. Pelajaran yang dipelajari dan data yang dikumpulkan dari pesawat ruang angkasa pertama dapat digunakan untuk meningkatkan yang berikut ini. "
Mereka juga mengakui tantangan-tantangan yang akan ditimbulkan oleh misi semacam itu, yang mencakup kebutuhan akan struktur berukuran kilometer di ruang angkasa. Struktur seperti itu harus dibangun di orbit, yang membutuhkan pengembangan fasilitas fabrikasi orbital terlebih dahulu. Dan tentu saja, laser dan sistem penting lainnya akan membutuhkan penyempurnaan dan pengembangan lebih lanjut. Namun demikian, konsepnya, menurut penelitian mereka, layak dan secara teknis sehat.
Namun, beberapa memiliki keraguan mereka. Misalnya, ada Dr. Claudius Gros, seorang ahli fisika teori dari Institut Fisika Teoritis di Goethe University Frankfurt. Gros adalah pendukung lama menggunakan teknologi berlayar laser demi membangun pesawat ruang angkasa antarbintang, dan telah melakukan pekerjaan teoritis tentang penggunaan layar magnetik untuk memperlambat turunnya pesawat ruang angkasa tersebut.
Dia juga adalah pendiri Project Genesis, sebuah proposal untuk mengirim pesawat ruang angkasa yang dikendalikan oleh berlayar laser yang dilengkapi dengan pabrik gen atau pod kriogenik ke sistem bintang lainnya, di mana mereka akan mendistribusikan kehidupan mikroba ke "exoplanet yang dapat dihuni secara sementara - yaitu planet yang mampu mendukung kehidupan, tetapi tidak mungkin memunculkannya sendiri. Seperti yang ia ungkapkan ke Space Magazine melalui email:
“Mengenai perlambatan dengan medan magnet, itu sebenarnya tidak mungkin dalam parameter yang diasumsikan. Dibutuhkan pelayaran magnetik berbobot beberapa ratus ton untuk melakukan pekerjaan ketika kapal itu melaju dengan kecepatan 5% dari kecepatan cahaya dan ketika kapal itu harus berhenti dalam 20 tahun, seperti yang diasumsikan dalam makalah ini. Untuk mempercepat kapal sekuat itu, dibutuhkan sistem peluncuran yang jauh lebih kuat. ”
Konsep menggunakan laser atau layar surya untuk melakukan misi antarbintang memiliki akar yang dalam. Namun, baru dalam beberapa tahun terakhir ini upaya untuk menciptakan pesawat ruang angkasa seperti itu benar-benar datang bersamaan. Saat ini, ada banyak konsep yang menawarkan arsitektur misi yang berbeda, yang semuanya memiliki tantangan dan kelebihan.
Dengan beberapa proposal yang sekarang dalam pengembangan - yang mencakup proposal oleh Haefner dan rekannya, konsep Dragonfly ii4S dan Breakthrough Starshot - akan sangat menarik untuk melihat mana (jika ada) konsep lightsail saat ini akan berusaha untuk melakukan perjalanan ke Alpha Centauri dalam beberapa dekade mendatang.
Apakah itu akan ada di sana dalam masa hidup kita, atau yang mampu mengirim balik data ilmiah? Atau mungkinkah kombinasi keduanya, semacam kesepakatan jangka pendek / jangka panjang? Sulit untuk dikatakan. Intinya adalah, mimpi untuk melangsungkan misi antarbintang mungkin tidak akan menjadi mimpi untuk waktu yang lama.
