Idea untuk satu hari melakukan perjalanan ke sistem bintang yang lain dan melihat apa yang ada di sana adalah impian orang yang demam jauh sebelum roket dan angkasawan pertama dihantar ke angkasa lepas. Tetapi di sebalik semua kemajuan yang telah kita buat sejak awal Zaman Angkasa, perjalanan antara bintang tetap seperti itu - mimpi demam. Walaupun konsep teoritis telah diusulkan, masalah biaya, waktu perjalanan dan bahan bakar tetap sangat bermasalah.
Banyak harapan saat ini bergantung pada penggunaan tenaga dan lampu sorot yang diarahkan untuk mendorong kapal angkasa kecil ke kelajuan relativistik. Tetapi bagaimana jika ada cara untuk membuat kapal angkasa yang lebih besar cukup cepat untuk melakukan pelayaran antarbintang? Menurut Prof David Kipping - ketua makmal Cool Worlds University Columbia - kapal angkasa masa depan boleh bergantung pada Halo Drive, yang menggunakan kekuatan graviti lubang hitam untuk mencapai kelajuan yang luar biasa.
Prof Kipping menerangkan konsep ini dalam satu kajian baru-baru ini yang muncul dalam talian (preprint juga terdapat di laman web Cool Worlds). Di dalamnya, Kipping menangani cabaran terbesar yang dihadapi oleh penerokaan ruang angkasa, yang merupakan jumlah masa dan tenaga yang diperlukan untuk menghantar kapal angkasa dalam misi untuk meneroka di luar Sistem Suria kita.
Seperti yang diberitahu oleh Kipping kepada Space Magazine melalui e-mel:
"Perjalanan antara bintang adalah salah satu prestasi teknikal yang paling mencabar yang dapat kita bayangkan. Walaupun kita dapat membayangkan pergeseran antara bintang selama berjuta-juta tahun - yang merupakan perjalanan antarbintang yang sah - untuk mencapai perjalanan pada skala waktu berabad-abad atau kurang memerlukan dorongan relativistik. "
Seperti yang dinyatakan oleh Kipping, penggerak relativistik (atau mempercepat pecahan kepantasan cahaya) sangat mahal dari segi tenaga. Kapal angkasa yang ada tidak mempunyai kapasiti bahan bakar untuk dapat mencapai kelajuan seperti itu, dan kekurangan bom nuklear untuk menghasilkan daya tuju - à la Project Orion (video di atas) - atau membina ramjet fusi - à la Project Daedalus - tidak banyak pilihan yang ada.
Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, perhatian telah beralih ke idea menggunakan lampu sorot dan nanokraft untuk melakukan misi antarbintang. Contoh yang terkenal ialah Starshot Terobosan, inisiatif yang bertujuan untuk menghantar kapal angkasa bersaiz telefon pintar ke Alpha Centauri sepanjang hayat kita. Dengan menggunakan array laser yang kuat, lampu sorot akan dipercepat hingga kecepatan hingga 20% dari kecepatan cahaya - sehingga membuat perjalanan dalam 20 tahun.
"Tetapi di sini anda juga membincangkan beberapa tenaga terra-joule untuk kapal angkasa paling minimum (berjisim gram)," kata Kipping. "Itulah output tenaga kumulatif stesen janakuasa nuklear yang beroperasi selama berminggu-minggu (yang mana kita tidak mempunyai cara menyimpan begitu banyak tenaga)! Jadi inilah sebabnya sukar. "
Untuk ini, Kipping menyarankan versi yang diubah dari apa yang dikenal sebagai "Dyson Slingshot", sebuah ide diusulkan oleh ahli teori teori terhormat Freeman Dyson (pikiran di belakang Dyson Sphere). Dalam buku 1963, Komunikasi antara bintang (Bab 12: "Mesin Gravitasi"), Dyson menerangkan bagaimana kapal angkasa dapat meluncur di sekitar bintang binari padat untuk menerima peningkatan kecepatan yang signifikan.
Seperti yang dijelaskan oleh Dyson, sebuah kapal yang akan dihantar ke sistem binari kompak (dua bintang neutron yang mengorbit satu sama lain) di mana ia akan melakukan manuver bantuan graviti. Ini akan terdiri daripada kapal angkasa yang mengambil kelajuan dari graviti intensif binari - menambah sama dengan dua kali ganda putarannya sendiri - sebelum dikeluarkan dari sistem.
Walaupun prospek memanfaatkan tenaga semacam ini demi pendorong sangat teoritis pada masa Dyson (dan masih), Dyson menawarkan dua sebab mengapa "mesin graviti" patut dijelajahi:
"Pertama, jika spesies kita terus memperluas populasi dan teknologinya pada tingkat eksponensial, mungkin ada saatnya di masa depan yang jauh di mana kejuruteraan pada skala astronomi mungkin layak dan diperlukan. Kedua, jika kita mencari tanda-tanda kehidupan maju teknologi yang sudah ada di tempat lain di alam semesta, adalah berguna untuk mempertimbangkan jenis fenomena yang dapat dilihat yang mungkin dihasilkan oleh teknologi yang sangat maju. "
Ringkasnya, mesin graviti patut dikaji sekiranya suatu hari nanti menjadi mungkin, dan kerana kajian ini dapat memungkinkan kita melihat kemungkinan kecerdasan luar daratan (ETI) melalui teknosignature yang akan dihasilkan oleh mesin tersebut. Dengan memperluas ini, Kipping mempertimbangkan bagaimana lubang hitam - terutama yang terdapat dalam pasangan binari - dapat membentuk katapel graviti yang lebih kuat.
Cadangan ini sebagian didasarkan pada kejayaan baru-baru ini Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), yang telah memilih banyak isyarat gelombang graviti sejak yang pertama dikesan pada tahun 2016. Menurut anggaran terkini berdasarkan pengesanan ini, mungkin ada sebanyak 100 juta lubang hitam di galaksi Bima Sakti sahaja.
Di mana binari berlaku, mereka mempunyai sejumlah besar tenaga putaran, yang merupakan hasil putaran mereka dan cara mereka mengorbit satu sama lain dengan cepat. Selain itu, seperti catatan Kipping, lubang hitam juga dapat bertindak sebagai cermin graviti - di mana foton yang diarahkan di tepi cakrawala peristiwa akan membengkokkan dan kembali langsung ke sumbernya. Seperti yang dinyatakan oleh Kipping:
"Oleh itu, lubang hitam binari adalah sebilangan cermin raksasa yang berputar di antara satu sama lain dengan halaju berpotensi tinggi. Pemacu halo mengeksploitasi ini dengan memantul foton dari "cermin" ketika cermin menghampiri anda, foton memantul ke belakang, mendorong anda, tetapi juga mencuri sebahagian tenaga dari binari lubang hitam itu sendiri (fikirkan bagaimana bola ping pong dilemparkan ke dinding yang bergerak akan kembali lebih pantas). Dengan menggunakan persediaan ini, seseorang dapat menuai tenaga lubang hitam binari untuk penggerak. "
Kaedah penggerak ini menawarkan beberapa kelebihan yang jelas. Sebagai permulaan, ia menawarkan pengguna berpotensi untuk melakukan perjalanan dengan kecepatan relativistik tanpa memerlukan bahan bakar, yang saat ini merupakan sebahagian besar kenderaan peluncur. Terdapat juga banyak lubang hitam yang ada di Bima Sakti, yang dapat berfungsi sebagai rangkaian perjalanan ruang angkasa relativistik.
Lebih-lebih lagi, para saintis telah menyaksikan kekuatan katapel graviti berkat penemuan bintang-bintang halaju. Menurut penyelidikan dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), bintang-bintang ini adalah hasil penggabungan galaksi dan interaksi dengan lubang hitam besar, yang menyebabkan mereka ditendang keluar dari galaksi mereka pada sepersepuluh hingga sepertiga kelajuan cahaya - ~ 30,000 hingga 100,000 km / s (18,600 hingga 62,000 mps).
Tetapi tentu saja, konsep ini hadir dengan banyak cabaran dan lebih daripada beberapa kekurangan. Sebagai tambahan untuk membangun kapal angkasa yang dapat dilemparkan di cakrawala peristiwa lubang hitam, ada juga banyak ketepatan yang diperlukan - jika tidak, kapal dan kru (jika ada) akhirnya dapat ditarik terpisah di maw lubang hitam. Selain itu, ada satu perkara yang boleh dicapai:
"[T] dia mempunyai kelemahan besar bagi kita kerana kita harus sampai ke salah satu lubang hitam ini. Saya cenderung memikirkannya seperti sistem lebuh raya antara bintang - anda perlu membayar satu kali tol untuk sampai di lebuh raya, tetapi setelah anda dapat menaiki galaksi seberapa banyak yang anda mahukan tanpa menghabiskan lebih banyak bahan bakar. "
Cabaran bagaimana kemanusiaan dapat mencapai lubang hitam yang sesuai akan menjadi tajuk makalah Kipping seterusnya, katanya. Walaupun idea seperti ini hampir sama dengan kita dengan membina Dyson Sphere atau menggunakan lubang hitam untuk menggerakkan kapal luar angkasa, ia menawarkan beberapa kemungkinan yang cukup menarik untuk masa depan.
Ringkasnya, konsep mesin graviti lubang hitam menyajikan manusia dengan jalan masuk akal untuk menjadi spesies antara bintang. Sementara itu, kajian konsep tersebut akan memberi penyelidik SETI satu lagi teknosignature yang mungkin dicari. Sehingga tiba hari ketika kita mungkin mencuba sesuatu seperti ini untuk diri kita sendiri, kita akan dapat melihat apakah ada spesies lain yang telah menikamnya dan berjaya!
