Jumlah planet ekstra-matahari yang dikonfirmasi telah meningkat dengan pesat dalam beberapa tahun terakhir. Dengan setiap penemuan baru, pertanyaan tentang kapan kita dapat menjelajahi planet-planet ini secara langsung muncul secara alami. Ada beberapa saran sejauh ini, mulai dari nanocraft didorong berlayar laser yang akan melakukan perjalanan ke Alpha Centauri hanya dalam 20 tahun (Breakthrough Starshot) ke mikrokraft bergerak lambat yang dilengkapi dengan laboratorium gen (The Genesis Project).
Tetapi ketika harus mengerem pesawat ini sehingga mereka dapat melambat dan mempelajari bintang-bintang jauh dan mengorbit planet-planet, segalanya menjadi sedikit lebih rumit. Menurut sebuah studi baru-baru ini oleh orang yang memahami The Genesis Project - Profesor Claudius Gros dari Institute for Theoretical Physics Goethe University Frankfurt - layar khusus yang mengandalkan superkonduktor untuk menghasilkan medan magnet dapat digunakan hanya untuk tujuan ini.
Starshot dan Genesis serupa dalam hal kedua konsep berusaha memanfaatkan kemajuan terbaru dalam miniaturisasi. Saat ini, para insinyur dapat membuat sensor, pendorong dan kamera yang mampu melakukan komputasi dan fungsi lainnya, tetapi sebagian kecil dari ukuran instrumen yang lebih tua. Dan ketika datang ke propulsi, ada banyak pilihan, mulai dari roket konvensional dan ion drive untuk layar cahaya yang digerakkan laser.
Namun, memperlambat misi antarbintang, tetap merupakan tantangan yang lebih signifikan karena pesawat semacam itu tidak dapat dilengkapi dengan pendorong rem dan bahan bakar tanpa menambah bobotnya. Untuk mengatasinya, Profesor Gros menyarankan menggunakan layar magnetik, yang akan menghadirkan banyak keuntungan dibandingkan metode lain yang tersedia. Seperti yang dijelaskan Prof Gros kepada Space Magazine melalui email:
“Klasik, kamu akan melengkapi pesawat ruang angkasa dengan mesin roket. Mesin roket normal, seperti yang kita gunakan untuk meluncurkan satelit, dapat mengubah kecepatan hanya dengan 5-15 km / s. Dan itu pun hanya ketika menggunakan beberapa tahapan. Itu tidak cukup untuk memperlambat pesawat terbang dengan kecepatan 1000 km / s (0,3% c) atau 100000 km / s (c / 3). Fusi atau drive antimateri akan membantu sedikit, tetapi tidak secara substansial. "
Layar yang ia bayangkan akan terdiri dari loop superkonduktor besar yang berdiameter sekitar 50 kilometer, yang akan menciptakan medan magnet begitu arus yang hilang diinduksi. Setelah diaktifkan, hidrogen terionisasi dalam medium antarbintang akan dipantulkan dari medan magnet layar. Ini akan memiliki efek mentransfer momentum pesawat ruang angkasa ke gas antarbintang, secara bertahap memperlambatnya.
Menurut perhitungan Gros, ini akan bekerja untuk berlayar lambat meskipun kepadatan partikel sangat rendah dari ruang antarbintang, yang bekerja hingga 0,005 hingga 0,1 partikel per sentimeter kubik. "Layar magnetik memperdagangkan konsumsi energi dengan waktu," kata Gros. "Jika Anda mematikan mesin mobil Anda dan membiarkannya berputar, itu akan melambat karena gesekan (udara, ban). Layar magnetik melakukan hal yang sama, di mana gesekan berasal dari gas antarbintang. ”
Salah satu kelebihan dari metode ini adalah fakta yang dapat dibangun menggunakan teknologi yang ada. Teknologi utama di balik layar magnetik adalah loop Biot Savart yang, ketika dipasangkan dengan jenis superkonduktor yang sama yang digunakan dalam fisika energi tinggi, akan menciptakan medan magnet yang kuat. Menggunakan layar seperti itu, bahkan pesawat ruang angkasa yang lebih berat - yang beratnya mencapai 1.500 kilogram (1,5 metrik ton; 3.307 lbs) - dapat diperlambat dari pelayaran antarbintang.
Satu kekurangan besar adalah waktu yang dibutuhkan misi semacam itu. Berdasarkan perhitungan Gros sendiri, transit kecepatan tinggi ke Proxima Centauri yang mengandalkan pengereman momentum magnet akan membutuhkan kapal yang beratnya sekitar 1 juta kg (1.000 metrik ton; 1102 ton). Namun, misi antarbintang yang melibatkan kapal 1,5 metrik ton akan dapat mencapai TRAPPIST-1 dalam waktu sekitar 12.000 tahun. Sebagai Gros menyimpulkan:
“Butuh waktu lama (karena kepadatan media antarbintang sangat rendah). Itu buruk jika Anda ingin melihat pengembalian (data ilmiah, gambar menarik) dalam hidup Anda. Layar magnetik bekerja, tetapi hanya ketika Anda senang mengambil perspektif (sangat) panjang. "
Dengan kata lain, sistem seperti itu tidak akan bekerja untuk nanocraft seperti yang dibayangkan oleh Breakthrough Starshot. Seperti yang dijelaskan oleh Starshot, Dr. Abraham Loeb, tujuan utama dari proyek ini adalah untuk mencapai impian perjalanan antarbintang dalam satu generasi keberangkatan kapal. Selain menjadi Profesor Ilmu Pengetahuan Frank B. Baird Jr di Universitas Harvard, Dr. Loeb juga adalah Ketua Komite Penasihat Starshot Terobosan.
Seperti yang dia jelaskan kepada Space Magazine melalui email:
“[Gros] menyimpulkan bahwa memecah gas antarbintang hanya dimungkinkan pada kecepatan rendah (kurang dari sepersekian persen dari kecepatan cahaya) dan bahkan saat itu pun diperlukan layar dengan lebar puluhan mil, berbobot ton. Masalahnya adalah bahwa dengan kecepatan rendah, perjalanan ke bintang terdekat akan memakan waktu lebih dari seribu tahun.
"Inisiatif Breakthrough Starshot bertujuan untuk meluncurkan pesawat ruang angkasa dengan kecepatan seperlima dari cahaya sehingga akan mencapai bintang terdekat dalam masa hidup manusia. Sulit membuat orang bersemangat tentang perjalanan yang penyelesaiannya tidak akan disaksikan oleh mereka. Tetapi ada peringatan. Jika umur panjang orang dapat diperpanjang hingga ribuan tahun dengan rekayasa genetika, maka desain jenis yang dipertimbangkan oleh Gros tentu akan lebih menarik. ”
Tetapi untuk misi seperti The Genesis Project, yang awalnya diusulkan Gros pada tahun 2016, waktu bukanlah faktor. Penyelidikan semacam itu, yang akan membawa organisme bersel tunggal - baik yang disandikan di pabrik gen atau disimpan sebagai spora yang dibekukan secara kriogenik - dapat memakan waktu ribuan tahun untuk mencapai sistem bintang yang berdekatan. Sesampai di sana, itu akan mulai menabur planet yang telah diidentifikasi sebagai "hunian sementara" dengan organisme bersel tunggal.
Untuk misi seperti itu, waktu perjalanan bukanlah faktor yang sangat penting. Yang penting adalah kemampuan untuk memperlambat dan membangun orbit di sekitar planet. Dengan begitu, pesawat ruang angkasa akan dapat menabur dunia-dunia terdekat ini dengan organisme terestrial, yang dapat memiliki efek perlahan-lahan melakukan terraformasi terlebih dahulu sebelum penjelajah atau pemukim manusia.
Mengingat berapa lama waktu yang dibutuhkan manusia untuk mencapai planet ekstra-solar terdekat, misi yang bertahan beberapa ratus atau beberapa ribu tahun bukanlah masalah besar. Pada akhirnya, metode mana yang kita pilih untuk melakukan misi antarbintang akan sampai pada berapa banyak waktu yang kita ingin investasikan. Demi eksplorasi, kebijaksanaan adalah faktor kunci, yang berarti kerajinan ringan dan kecepatan sangat tinggi.
Tetapi di mana tujuan jangka panjang - seperti menyemai dunia lain dengan kehidupan dan bahkan mengubah mereka untuk pemukiman manusia - diperhatikan, pendekatan yang lambat dan mantap adalah yang terbaik. Satu hal yang pasti: ketika jenis misi ini berpindah dari tahap konsep ke realisasi, tentu akan menarik untuk disaksikan!
