Pada 14 Julai 2015, Horizon Baru misi membuat sejarah ketika menjadi kapal angkasa robot pertama yang melakukan flyby Pluto. Pada 31 Disember 2018, ia melakar sejarah lagi dengan menjadi kapal angkasa pertama yang mengadakan pertemuan dengan Kuiper Belt Object (KBO) - Ultima Thule (2014 MU69). Di samping itu, Pelancong 2 siasatan baru-baru ini bergabung dengan siasatan kakaknya (Pelayaran 1) di ruang antara bintang.
Dengan pencapaian ini, dapat difahami bahawa cadangan untuk misi antara bintang sekali lagi dipertimbangkan. Tetapi apa yang diperlukan oleh misi seperti itu, dan apakah itu layak? Kelvin F. Long, pengasas bersama Inisiatif Kajian Antarbintang (i4iS) dan penyokong utama penerbangan antarbintang, baru-baru ini menerbitkan sebuah makalah yang menyokong idea menghantar misi robotik ke sistem bintang berdekatan untuk melakukan pengintaian in-situ.
Makalah tersebut, yang berjudul "Interstellar Probes: The Benefits to Astronomy and Astrophysics", baru-baru ini muncul dalam talian. Makalah ini merangkum bahan yang akan dipersembahkan oleh Long pada Simposium IAA ke-47 mengenai Astronomi Angkasa Masa Depan dan Misi Sains Sistem Suria - yang merupakan sebahagian daripada Kongres Astronautik Antarabangsa ke-70 - pada 10 Oktober 2019; secara khusus, sesi berurusan dengan Strategi dan Rancangan Agensi Angkasa.
Sebagai permulaan, Long menggariskan bagaimana astronomi / astrofizik (terutamanya di mana teleskop angkasa telah terlibat) dan penerokaan ruang angkasa yang menggunakan probe robotik telah memberi kesan mendalam kepada spesies kita. Seperti yang dijelaskannya kepada Space Magazine melalui e-mel:
"Usaha astronomi telah membuka cakrawala pengetahuan kita tentang asal usul dan evolusi Sistem Suria, galaksi dan Alam Semesta yang lebih luas. Ini adalah aktiviti yang telah dilakukan manusia selama puluhan ribu tahun ketika kita melihat ke arah bintang-bintang, dan mereka mendorong rasa ingin tahu kita. Kami tidak pernah dapat menyentuh bintang-bintang, tetapi kami dapat melihatnya, dan instrumen memberi kami potensi untuk melihatnya lebih dekat. Kemudian, penemuan spektrum elektromagnetik membantu kita memahami Alam Semesta dengan cara yang tidak pernah kita lakukan sebelumnya. "
Pada masa ini, usaha manusia untuk mempelajari planet-planet dan benda-benda langit secara langsung telah tertumpu sepenuhnya pada Sistem Suria. Misi robot paling jauh telah dilalui (the Pelayaran 1 dan 2 ruang angkasa) telah sampai ke pinggir luar heliopause, sempadan antara Sistem Suria kita dan medium antara bintang.
Semua misi ini telah mengajar kita banyak tentang pembentukan planet, sejarah dan evolusi Sistem Suria kita, dan tentang planet Bumi itu sendiri. Dan dalam beberapa dekad kebelakangan ini, penyebaran misi seperti Hubble, Spitzer, Chandra, Kepler, dan juga Melancarkan Satelit Survei Exoplanet (TESS) telah mengungkapkan ribuan planet di luar Sistem Suria kita.
Secara semula jadi, ini telah menyebabkan minat baru dalam misi pemasangan yang akan dapat meneroka planet luar angkasa secara langsung. Dengan cara yang sama seperti misi PESANAN, Juno, Subuh, dan Horizon Baru telah meneroka Mercury, Jupiter, Ceres dan Vesta, dan Pluto, masing-masing, misi ini akan bertanggungjawab untuk merapatkan jurang antara bintang dan memancarkan kembali gambar dan data planet yang jauh.
"[S] pertanyaannya adalah apakah kita puas melihat mereka dari jauh atau kita ingin pergi ke sana?" kata Long. "Penyelidik ruang angkasa menawarkan kelebihan yang jelas daripada penginderaan jauh jarak jauh, yang merupakan potensi penyelidikan langsung in-situ dari orbit atau bahkan di permukaan. Di alam semesta di mana Bumi dan bahkan sistem suria kita dikurangkan menjadi titik biru pucat di antara kekosongan, kita akan gila untuk tidak mencuba satu hari nanti. "
Tetapi tentu saja, prospek untuk meneroka sistem suria yang lain menunjukkan beberapa kesulitan besar, tidak sedikit daripadanya adalah kos. Untuk meletakkannya dalam perspektif, program Apollo menelan belanja $ 25,4 miliar USD, yang mencapai $ 143,7 miliar ketika disesuaikan dengan inflasi. Oleh itu, menghantar kapal ke bintang lain adalah seperti berlari ke trilion.
Tetapi seperti yang dijelaskan Long, semua cabaran ini dapat diringkaskan menjadi dua kategori. Yang pertama menangani hakikat bahawa kita tidak mempunyai kematangan teknologi yang diperlukan:
"Seperti semua kapal angkasa, penyelidikan ruang angkasa antara bintang memerlukan kekuatan, pendorong dan sistem lain untuk mencapai misinya dan berjaya mencapai sasarannya dan memperoleh datanya. Membangun kapal angkasa yang dapat melaju cukup cepat untuk mencapai perjalanan ke bintang terdekat dalam waktu kehidupan manusia yang wajar dan juga menggerakkan sistem pendorong itu, tidak mudah, dan melebihi prestasi teknologi yang pernah kita lancarkan ke angkasa lepas dengan beberapa pesanan besaran. Namun, asas-asas asas bagaimana mesin tersebut beroperasi, dari perspektif fizik dan kejuruteraan, dapat difahami dengan baik. Ia hanya memerlukan program usaha yang terfokus untuk mewujudkannya. ”
Seperti yang telah kami sampaikan dalam posting sebelumnya, memerlukan masa yang sangat lama untuk menjelajah ke bintang terdekat. Dengan menggunakan teknologi yang ada, kapal angkasa memerlukan masa antara 19,000 hingga 81,000 tahun untuk mencapai Alpha Centauri. Walaupun menggunakan dorongan nuklear (teknologi yang layak tetapi belum diuji), masih memerlukan masa 1000 tahun untuk sampai ke sana.
Isu utama kedua, menurut Long, adalah kurangnya kehendak politik. Pada masa ini, planet Bumi menghadapi banyak masalah, yang terbesar di antaranya adalah penduduk yang berlebihan, kemiskinan, dan perubahan iklim. Masalah-masalah ini, yang digabungkan, pada dasarnya bermaksud bahawa manusia harus memenuhi keperluan berbilion orang lagi dan pada masa yang sama berurusan dengan sumber yang berkurang.
"Mengingat masalah persaingan di Bumi, dirasakan tidak ada pembenaran hari ini untuk menyetujui pengeluaran misi tersebut," kata Long. "Jelas, penemuan eksoplanet dengan biologi yang berpotensi menarik dapat mengubahnya. Ada potensi sektor swasta untuk melakukan misi seperti itu, tetapi kemungkinan besar di masa depan, kerana kebanyakan usaha swasta tertumpu pada Bulan dan Marikh. "
Satu pengecualian untuk ini, Long menjelaskan, adalah Breakthrough Initiatives ’ Projek Starshot, yang bertujuan untuk mengirim penyelidikan skala gram ke Proxima Centauri hanya dalam 20 tahun. Ini mungkin dilakukan dengan menggunakan layar ringan, yang akan dipercepat oleh laser untuk kecepatan relativistik hingga 60.000 km / s (37.282 mps), atau 20% kecepatan cahaya.
Konsep misi serupa dikenali sebagai Projek Dragonfly, konsep yang dikembangkan oleh pasukan saintis antarabangsa oleh Tobias Häfner. Cukup menarik, cadangan ini lahir dari kajian reka bentuk konseptual yang sama yang memberi inspirasi Starshot- yang dihoskan oleh Initiative for Interstellar Studies (i4iS) pada tahun 2013.
Suka Starshot, yang Pepatung konsep konsep untuk pelayaran cahaya yang digerakkan oleh laser yang akan menaiki kapal angkasa hingga kelajuan relativistik. Walau bagaimanapun, Pepatung kapal angkasa jauh lebih berat daripada probe skala gram, yang memungkinkan lebih banyak instrumen saintifik dimasukkan. Kapal angkasa juga akan diperlahankan oleh layar magnet semasa ketibaan.
Walaupun misi seperti ini cenderung menelan belanja sekitar $ 100 bilion untuk dikembangkan, Long tentu merasakan bahawa ini dalam bidang kemampuan berpotensi memandangkan potensi hasilnya. Bercakap mengenai imbalan, misi antara bintang akan mempunyai banyak, semuanya akan memberi pencerahan dan menarik. Seperti yang dikatakan oleh Long:
“Peluang untuk melakukan pengamatan yang dekat dari sistem bintang lain akan memberi kita pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana Sistem Suria kita terbentuk dan juga sifat bintang, galaksi dan fenomena eksotik seperti lubang hitam, bahan gelap dan tenaga gelap. Ini juga dapat memberi kita ramalan yang lebih baik untuk potensi sistem evolusi kehidupan. "
Ada juga kemungkinan bahawa prob angkasa yang melakukan pelayaran antara bintang dengan kelajuan relativistik akan menemui fizik baru. Pada masa ini, saintis memahami Alam Semesta dari segi mekanik kuantum (tingkah laku jirim pada tahap subatomik) dan Relativiti Umum (jirim pada skala terbesar - sistem bintang, galaksi, superclusters, dll.).
Sehingga kini, semua percubaan mencari Teori Bersatu Besar (GUT) - aka. a Theory of Everything (TOE) - yang akan menggabungkan kedua-dua aliran pemikiran ini telah gagal. Long menegaskan bahawa misi saintifik ke sistem bintang lain dapat memberikan sintesis baru, yang akan membantu kita mempelajari lebih banyak lagi mengenai bagaimana Alam Semesta berfungsi secara keseluruhan.
Tetapi tentu saja, tidak ada pembicaraan mengenai pembayaran yang akan lengkap tanpa menyebut yang terbesar: mencari kehidupan! Walaupun hanya koloni mikroba, implikasi saintifiknya akan sangat besar. Adapun implikasi mencari spesies pintar, implikasinya tidak dapat diukur. Ini juga akan menyelesaikan persoalan abadi sama ada manusia bersendirian di Alam Semesta atau tidak.
"Mencari kehidupan yang cerdas akan menjadi pengubah permainan, kerana jika kita melakukan kontak dengan spesies seperti itu dan saling berbagi pengetahuan, ini akan memberi kesan yang mendalam terhadap sains kita tetapi juga falsafah peribadi kita," kata Long. "Ini penting ketika mempertimbangkan persoalan lama mengenai asal usul manusia."
Tetapi tentu saja, banyak yang perlu dilakukan sebelum misi seperti itu dapat dipertimbangkan. Sebagai permulaan, keperluan teknologi, bahkan untuk konsep yang layak secara teknikal seperti Starshot, perlu ditangani dengan lebih awal. Seperti juga semua risiko yang berpotensi berkaitan dengan penerbangan antara bintang dengan kelajuan relativistik.
Tetapi di atas segalanya, kita perlu mengetahui lebih awal dari mana untuk menghantar misi ini untuk memaksimumkan pulangan ilmiah pelaburan kita. Di sinilah astronomi tradisional dan astrofizik akan memainkan peranan besar. Seperti yang dijelaskan oleh Long:
Sebelum mana-mana misi dilancarkan di sistem bintang lain, perlu terlebih dahulu mencirikan nilai saintifik untuk mengunjungi sistem tersebut sebelum tangan, yang memerlukan platform pemerhatian astronomi jarak jauh. Kemudian, setelah siasatan dilancarkan, mereka juga akan membantu menentukurkan ukuran skala jarak kosmik kita, yang juga akan membantu meningkatkan instrumen astronomi kita. Oleh itu, jelas bahawa setiap spesies yang berhasrat untuk diberi pencerahan mengenai Alam Semesta dan tempatnya di dalamnya, harus merangkumi kedua-dua bentuk penyelidikan kerana mereka saling meningkatkan.
Mungkin sudah beberapa dekad sebelum umat manusia bersiap sedia untuk meluangkan masa, tenaga dan sumber daya untuk misi antarbintang. Atau mungkin hanya bertahun-tahun sebelum cadangan yang ada menyelesaikan semua masalah teknikal dan logistik. Bagaimanapun, apabila misi antarbintang dipasang, ia akan menjadi peristiwa yang sangat penting dan bersejarah.
Dan apabila ia mula menghantar kembali data dari sistem bintang terdekat, itu akan menjadi peristiwa yang tidak ada tandingannya dalam sejarah. Selain kemajuan teknologi yang diperlukan, semua yang diperlukan adalah kehendak untuk membuat pelaburan penting.
