Impian untuk pergi ke sistem bintang lain, dan mungkin juga mencari dunia yang berpenduduk di sana, adalah impian yang telah menyibukkan umat manusia selama beberapa generasi. Tetapi tidak sampai era eksplorasi ruang angkasa, para saintis dapat menyelidiki pelbagai kaedah untuk melakukan perjalanan antarbintang. Walaupun banyak reka bentuk teori telah diusulkan selama bertahun-tahun, banyak perhatian akhir-akhir ini tertumpu pada probe antarbintang yang didorong oleh laser.
Kajian reka bentuk konseptual pertama, yang dikenali sebagai Project Dragonfly dihoskan oleh Initiative for Interstellar Studies (i4iS) pada tahun 2013. Konsep tersebut meminta penggunaan laser untuk mempercepat layar ringan dan kapal angkasa hingga 5% kelajuan cahaya, sehingga mencapai Alpha Centauri sekitar satu abad. Dalam sebuah makalah baru-baru ini, salah satu pasukan yang mengambil bahagian dalam pertandingan reka bentuk menilai kemungkinan proposal mereka untuk lampu sorot dan layar magnet.
Makalah yang berjudul "Project Dragonfly: Sail to the stars", baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal ilmiah Astra Astronautica. Kajian ini diketuai oleh Tobias Häfner, lulusan Université Paul Sabatier (UPS) Toulouse dan jurutera sistem semasa di Open Cosmos Ltd. Dia disertai oleh ahli Oxford Space Systems, Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI), dan AKKA Technologies.
Ketika datang ke konsep misi antarbintang, salah satu halangan terbesar adalah masa perjalanan yang terlibat. Seperti yang kami tunjukkan dalam artikel sebelumnya, memerlukan masa antara 1,000 hingga 81,000 tahun menggunakan teknologi semasa untuk sampai ke Alpha Centauri. Walaupun terdapat beberapa kaedah teori yang dapat menawarkan waktu perjalanan yang lebih pendek, mereka melibatkan fizik yang belum dapat dibuktikan atau mahal.
Oleh itu, tarikan lampu sorot, yang memanfaatkan perkembangan terbaru dalam miniaturisasi untuk membuat kapal angkasa yang lebih kecil dan lebih murah. Kelebihan lain, sekurang-kurangnya secara teoritis, ialah kapal angkasa seperti itu dapat dipercepat hingga sepersekian kecepatan cahaya, dan oleh itu dapat menutup jarak yang sangat jauh antara Sistem Suria kita dan bintang terdekat dalam beberapa dekad atau satu abad .
Seperti yang dinyatakan, i4iS - sebuah organisasi sukarelawan yang berdedikasi untuk menjadikan perjalanan angkasa antara menjadi kenyataan dalam masa terdekat - melancarkan kajian reka bentuk konseptual pertama untuk lampu jalan pada tahun 2013. Ini diikuti pada tahun 2014 dengan pertandingan untuk merancang kapal angkasa yang akan mampu mencapai Alpha Centauri dalam masa 100 tahun dengan menggunakan teknologi yang ada atau jangka pendek.
Keempat finalis itu mempersembahkan reka bentuk mereka di sebuah bengkel yang diadakan di British Interplanetary Society pada bulan Julai 2015. Konsep yang dikemukakan oleh pasukan Universiti Teknikal Munich menang, yang kemudian melancarkan kempen Kickstarter untuk mengumpulkan wang untuk reka bentuk mereka. Reka bentuk yang dikemukakan oleh pasukan dari University of California, San Diego, kemudian berkembang menjadi reka bentuk untuk Breakthrough Starshot Breakthrough Initiatives.
Pengarang utama Hafner dan rakan-rakannya adalah sebahagian daripada pasukan CranSEDS, yang terdiri daripada jurutera dan saintis dari Universiti Cranfield di UK, Institut Sains dan Teknologi Skolkovo (Skoltech) di Rusia, dan UPS di Perancis. Dalam kajian terbaru ini, dia dan beberapa bekas anggota pasukannya mengemukakan konsep misi mereka sebagai sebahagian daripada kajian kemungkinan.
Demi kajian ini, mereka mempertimbangkan setiap aspek dalam seni bina misi lightsail. Ini berkisar dari ukuran layar, bahan yang digunakan untuk membinanya, ukuran bukaan laser, posisi laser, berat kapal angkasa, dan metode yang digunakan oleh kapal angkasa untuk melambat setelah mendekati tujuannya.
Pada akhirnya, seni bina misi yang mereka buat memerlukan penggunaan kekuatan laser 100 GW untuk mempercepat 2750 kg (~ 6000 lbs) kapal angkasa hingga 5% kelajuan cahaya - menghasilkan waktu perjalanan sekitar satu abad hingga Alpha Centauri. Layar tersebut terdiri dari monolayer graphene berukuran 29,4 km diameter (18,26 mi), sehingga memerlukan laser dengan bukaan berdiameter 29,4 km (18,26 mi).
Laser ini akan ditempatkan di sekitar Matahari (baik di Bumi-Sun L1 Lagrange Point atau di orbit Cislunar) dan akan digerakkan oleh panel suria yang besar. Untuk melambatkan, kapal angkasa akan melepaskan layar cahaya dan menyebarkan layar magnet yang terdiri daripada wayar logam. Layar ini akan membentuk struktur gelung berdiameter kira-kira 35 km (22 mi) dan berat 1000 kg (2200 lbs).
Setelah digunakan, layar magnet akan memintas plasma dari medium antara bintang dan angin suria dari Alpha Centauri untuk melambatkan dan memasuki sistem. Senibina ini, mereka menyimpulkan, akan mencapai keseimbangan antara jisim dan kepantasan, memungkinkan misi mencapai Alpha Centauri dalam lebih dari 100 tahun, dan membiarkannya menjalankan operasi sains semasa ketibaan.
Seperti yang mereka nyatakan dalam kajian mereka, jenis seni bina misi ini menawarkan banyak kelebihan, yang paling tidak adalah kenyataan bahawa kapal angkasa yang lebih besar dapat membawa lebih banyak cara instrumen dan mengumpulkan lebih banyak data ilmiah daripada kapal angkasa skala gram (seperti Breakthrough Starshot's StarChip). Seperti yang mereka simpulkan:
"Kedua-dua [laser dan magnet berlayar] memiliki keuntungan bahwa tidak ada bahan bakar yang perlu diangkut di kapal angkasa ... Misi ini didasarkan pada teknologi yang saat ini tersedia atau sedang dikembangkan, tetapi memerlukan peningkatan yang luas untuk benar-benar membangun infrastruktur ruang yang diperlukan ... Dengan garis dasar misi kapal angkasa, sistem laser digunakan dalam jangka masa yang munasabah. Pelajaran yang dipelajari dan data yang dikumpulkan dari kapal angkasa pertama dapat digunakan untuk meningkatkan yang berikut. "
Mereka juga mengakui tantangan yang akan ditanggung oleh misi semacam itu, yang meliputi kebutuhan akan struktur berukuran kilometer di ruang angkasa. Struktur seperti itu harus dibina di orbit, yang memerlukan pembangunan kemudahan fabrikasi orbit terlebih dahulu. Dan tentu saja, laser dan sistem penting lain akan memerlukan penambahbaikan dan pengembangan lebih lanjut. Walaupun begitu, konsep itu, menurut kajian mereka, dapat dilaksanakan dan tepat secara teknikal.
Namun, ada yang mempunyai keraguan. Sebagai contoh, ada Dr. Claudius Gros, seorang ahli fizik teori dari Institut Fizik Teoretikal di Universiti Goethe Frankfurt. Gros adalah penyokong lama menggunakan teknologi pelayaran laser demi membangun kapal angkasa antara bintang, dan telah melakukan kerja teori mengenai penggunaan layar magnet untuk memperlambat kapal angkasa seperti itu.
Dia juga merupakan pengasas Project Genesis, sebuah cadangan untuk menghantar kapal angkasa laser yang dilayari dengan kapal yang dilengkapi dengan kilang gen atau pod kriogenik ke sistem bintang lain, di mana mereka akan menyebarkan kehidupan mikroba kepada “eksoplanet yang dapat ditinggalkan sementara - iaitu planet yang mampu menunjang kehidupan, tetapi tidak mungkin menimbulkannya sendiri. Seperti yang diungkapkannya kepada Space Magazine melalui e-mel:
“Mengenai perlambatan dengan medan magnet, itu sebenarnya tidak mungkin dilakukan dalam parameter yang diasumsikan. Perlu waktu berlayar magnet dengan berat beberapa ratus tan untuk melakukan tugas ketika kapal pesiar berlayar dengan kecepatan 5% dari cahaya dan ketika berhenti dalam 20 tahun, seperti yang diasumsikan dalam makalah ini. Untuk mempercepat kapal berat seperti itu, diperlukan sistem pelancaran yang lebih kuat. "
Konsep penggunaan laser atau layar solar untuk menjalankan misi antara bintang mempunyai akar yang mendalam. Namun, baru-baru ini beberapa tahun terakhir upaya untuk membuat kapal angkasa seperti itu benar-benar bersatu. Pada masa ini, terdapat banyak konsep yang menawarkan seni bina misi yang berbeza, yang semuanya mempunyai cabaran dan kelebihan.
Dengan banyak cadangan yang sedang dikembangkan - termasuk cadangan oleh Haefner dan rakannya, konsep Dragonfly ii4S dan Breakthrough Starshot - akan sangat menarik untuk melihat mana (jika ada) dari konsep lightsail semasa yang akan berusaha melakukan perjalanan ke Alpha Centauri dalam beberapa dekad yang akan datang.
Adakah ia akan sampai ke sana dalam jangka hayat kita, atau yang mampu menghantar lebih banyak lagi melalui data saintifik? Atau mungkinkah gabungan keduanya, semacam perjanjian jangka pendek / jangka panjang? Sukar diperkatakan. Intinya adalah, impian untuk melancarkan misi antarbintang mungkin tidak akan menjadi impian lebih lama lagi.
