Lety ke hvězdám - základní problémy, vzdálenosti

Budoucnost letů ke hvězdám a vhodný pohon pro obrovské mezihvězdné vzdálenosti. Proč už vlastně lidstvo svým způsobem  ke hvězdám letí? (délka blogu 3 min.)

Jak by se daly uskutečnit mezihvězdné lety? 

Je to možná zvláštní - ale s mezihvězdnými lety jsme ve skutečnosti už začali. Automatické sondy Pioneer 10 a 11 a Voyager 1 a 2 se chystají nebo už dokonce překročily hranice sluneční soustavy a zamířili ke hvězdám. 

Pioneer 10 míří k Aldebaranu a k této hvězdě se přiblíží za 2 miliony roků. Pioneer 11 proletí kolem hvězdy Lambda Orla za 4 miliony let. Voyager 1 míří ke hvězdě Gliese 445 a svého cíle dosáhne za 40 000 roků a Voyager 2 bude u Síria za 256 000 let.

Tyto sondy jsou důkazem toho, že mezihvězdné lety nejsou v zásadě nemožné. Je jen otázka, zda se je podaří provést v rámci jednoho lidského života. Zatím toho nejsme schopni. 

Při současné úrovni naší technologie dnes můžeme cestovat pouze po Sluneční soustavě. Nejbližší hvězdná soustava, Alfa Centauri, je pro nás už příliš vzdálená. 

Poloměr Sluneční soustavy (na vnější straně Kuiperova pásu) - se odhaduje na 55 astronomických jednotek (tedy vzdáleností Země od Slunce, což je 150 milionů km). Z dosavadních sond se nejdále dostal Voyager 1 - přes 150 astronomických jednotek, a nutno říci, že mu to trvalo půl století (sonda startovala v roce 1977). Abychom doletěli k  Proximě Centauri, tedy k naší nejbližší hvězdě, musela by sonda překonat zhruba 1750x větší vzdálenost, než se podařilo překonat Voyageru 1.

První úvahy, které se týkaly letů k cizím hvězdám, se objevily před 70 roky. Tehdy se uvažovalo o pohonu, který získává energii anihilací hmoty a antihmoty. Koneckonců se jedná o nejefektivnější způsob získávání energie.  První podrobný návrh mezihvězdné lodi vytvořila Britská meziplanetární společnost v letech 1973-1978. Návrh mezihvězdné sondy Daidalos vytvořilo 120 vědců. Ukázalo se, že na současné úrovni technického vývoje nelze žádnou takovou sondu postavit. Dnes už umíme vyrobit řádově stovky atomů antihmoty, to ale samozřejmě na pohon kosmické lodi nestačí. 

Návratové a beznávratové mise

Různé mise ke hvězdám se dělí do dvou kategorií: mise s návratem lodi zpět na Zemi a mise bez návratu. 

Pokud zůstaneme realističtí a akceptujeme dnešní úroveň i budoucí vývoj technologií, musíme si uvědomit, že rozhodně nebude existovat možnost návratu. Komplikace, které by vznikly při nutnosti zpátečního letu, mnohonásobně navyšují složitost mise.  Jinými slovy - odstartovat z naší planety na raketě, která se dá před dosažením oběžné dráhy Země odhodit, je úplně jiná liga, než vytvořit raketu, která bude v kosmické lodi plně integrovaná a bude schopna odstartovat i z jiné planety, o které ani nevíme, jaké bude mít parametry. 

Automatické mise

Co se týká automatických sond, jsou tyto typy kosmických lodí jednodušší než ty, které by měly nést na palubě živé lidi. Zajímavé jsou úvahy o samoreplikujících se systémech. 

Předpokládá se, že kosmická sonda doletí k nejbližší hvězdě, tam postaví své repliky a začne je vysílat ke vzdálenějším hvězdám. Dnes se mimochodem dávná myšlenka stala reálnou. Je to díky vynálezu a rychlému rozvoji 3D tiskáren. Sonda by si dnes už skutečně mohla svou repliku “vytisknout”. 

Pohon pro cestu ke hvězdám

U dnešních raketových motorů je nejdůležitějším parametrem charakterizujícím možnost mezihvězdného letu rychlost, s jakou produkty spalování (pohonná hmota) opouští pracovní komoru motoru. U dobrých moderních raketových motorů je tato rychlost vyšší než 4 km/s. Mezihvězdný let s takovým pohonem by však vyžadoval obrovské množství paliva, proto takové motory nepřicházejí v úvahu. 

Daleko slibnější pro pohon mezihvězdných letů se zdá být laserový fúzní raketový motor. Ten využívá k "zapálení" malých porcí fúzního paliva (drženého v magnetickém poli) větší množství laserů. 

Ačkoli se na motoru prý aktuálně nepracuje, vývoj laserové fúze (ILF), probíhá už dlouhou dobu a je velmi aktivní. Experiment, který využívá podobné technologie, se například nachází v USA. Jedná se o National Ignition Facility (NIF).  Zakládá se na 192 výkonných laserech, které mohou předat neuvěřitelných 1,8 megajoulu energie kapsli s deuteriem a tritiem. V materiálu se pak zažehne termonukleární reakce. V roce 2014 získal NIF kladnou energetickou bilanci, vyprodukoval tedy více energie, než bylo potřeba k zažehnutí reakce. 

Při použití v pohonu mezihvězdné lodi by odpadla některá zařízení, která jsou nutná při experimentu, který probíhá na Zemi, jiná by se musela zkonstruovat. Pro využití ve vesmíru by například přicházely v úvahu plynové lasery, které jsou sice větší ale lehčí než ty, které používá pozemský experiment. I když je tato cesta ještě dlouhá a náročná, teoreticky už dnes lidstvo zvládlo onen pomyslný první krůček k vytvoření motoru pro mezihvězdné lety. Pohon tedy dnes není limitujícím faktorem. 

Pokračování příště, pondělí 12. 6. 2023 - Jaké objevy chybí k tomu, abychom mohli letět ke hvězdám?