Bilangan planet suria tambahan yang telah disahkan telah meningkat pesat dalam beberapa tahun kebelakangan. Dengan setiap penemuan baru, persoalan kapan kita dapat meneroka planet-planet ini secara langsung timbul. Sejauh ini terdapat beberapa cadangan, mulai dari nanokraft yang didorong oleh laser-layar yang akan pergi ke Alpha Centauri hanya dalam 20 tahun (Breakthrough Starshot) hingga mikrokraft bergerak lebih lambat yang dilengkapi dengan makmal gen (The Genesis Project).
Tetapi ketika melakukan pengereman kapal ini sehingga mereka dapat melambatkan dan mempelajari bintang dan planet orbit yang jauh, keadaan menjadi sedikit lebih rumit. Menurut satu kajian baru-baru ini oleh orang yang mengarang The Genesis Project - Profesor Claudius Gros dari Institut Fizik Teori Universiti Goethe Frankfurt - layar khas yang bergantung pada superkonduktor untuk menghasilkan medan magnet dapat digunakan hanya untuk tujuan ini.
Starshot dan Genesis serupa kerana kedua-dua konsep ini berusaha memanfaatkan kemajuan terkini dalam miniaturisasi. Hari ini, jurutera dapat membuat sensor, pendorong dan kamera yang mampu menjalankan pengiraan dan fungsi lain, tetapi sebahagian kecil dari ukuran instrumen yang lebih tua. Dan mengenai penggerak, ada banyak pilihan, mulai dari roket konvensional dan pemacu ion hingga layar cahaya yang didorong oleh laser.
Melambatnya misi antarbintang tetap menjadi tantangan yang lebih penting kerana kapal seperti itu tidak dapat dilengkapi dengan pendorong pengereman dan bahan bakar tanpa menambah beratnya. Untuk mengatasi hal ini, Profesor Gros menyarankan untuk menggunakan layar magnet, yang akan memberikan banyak kelebihan berbanding kaedah lain yang tersedia. Seperti yang dijelaskan oleh Prof Gros kepada Space Magazine melalui e-mel:
“Secara klasik, anda akan melengkapkan kapal angkasa dengan mesin roket. Enjin roket biasa, seperti yang kita gunakan untuk melancarkan satelit, dapat mengubah halaju hanya dengan 5-15 km / s. Itupun hanya apabila menggunakan beberapa peringkat. Itu tidak cukup untuk melambatkan kapal terbang dengan kecepatan 1000 km / s (0.3% c) atau 100000 km / s (c / 3). Pemacu fusion atau antimateri akan membantu sedikit, tetapi tidak banyak. "
Layar yang dibayangkannya akan terdiri daripada gelung superkonduktor besar-besaran yang berukuran sekitar 50 kilometer dengan diameter, yang akan membuat medan magnet setelah arus yang hilang disebabkan. Setelah diaktifkan, hidrogen terionisasi dalam medium antarbintang akan dipantulkan dari medan magnet layar. Ini akan membawa kesan memindahkan momentum kapal angkasa ke gas antar bintang, secara perlahan-lahan melambatkannya.
Menurut pengiraan Gros, ini akan berfungsi untuk belayar yang lambat walaupun ketumpatan zarah ruang antara bintang sangat rendah, yang berfungsi hingga 0,005 hingga 0,1 zarah per sentimeter padu. "Kapal magnet menukar penggunaan tenaga dengan masa," kata Gros. "Jika anda mematikan enjin kereta anda dan membiarkannya terbiar, ia akan menjadi perlahan kerana geseran (udara, tayar). Layar magnet melakukan perkara yang sama, di mana geseran berasal dari gas antar bintang. "
Salah satu kelebihan kaedah ini adalah hakikat yang dapat dibina menggunakan teknologi yang ada. Teknologi utama di sebalik layar magnet adalah gelung Biot Savart yang, apabila dipasangkan dengan gegelung superkonduktor yang sama yang digunakan dalam fizik tenaga tinggi, akan menghasilkan medan magnet yang kuat. Dengan menggunakan layar seperti itu, kapal angkasa yang lebih berat - yang beratnya hingga 1,500 kilogram (1,5 metrik tan; 3,307 lbs) - dapat dipercepat dari pelayaran antarbintang.
Satu kelemahan besar adalah masa yang diperlukan oleh misi seperti itu. Berdasarkan perhitungan Gros sendiri, transit berkelajuan tinggi ke Proxima Centauri yang bergantung pada pengereman momentum magnetik akan memerlukan kapal dengan berat sekitar 1 juta kg (1000 metrik tan; 1102 tan). Walau bagaimanapun, misi antara bintang yang melibatkan kapal 1.5 metrik tan akan dapat mencapai TRAPPIST-1 dalam masa 12,000 tahun. Seperti yang disimpulkan oleh Gros:
"Ini memerlukan masa yang lama (kerana ketumpatan media antar bintang yang sangat rendah). Itu tidak baik jika anda ingin melihat pulangan (data saintifik, gambar menarik) sepanjang hayat anda. Kapal magnet berfungsi, tetapi hanya apabila anda senang mengambil perspektif panjang.
Dengan kata lain, sistem seperti itu tidak akan berfungsi untuk nanokraft seperti yang dibayangkan oleh Breakthrough Starshot. Seperti yang dijelaskan oleh Dr. Abraham Loeb milik Starshot, tujuan utama projek ini adalah untuk mencapai impian perjalanan antara bintang dalam satu generasi keberangkatan kapal. Selain menjadi Profesor Sains Frank B. Baird Jr di Universiti Harvard, Dr. Loeb juga merupakan Pengerusi Jawatankuasa Penasihat Breakthrough Starshot.
Seperti yang dijelaskannya kepada Space Magazine melalui e-mel:
"[Gros] menyimpulkan bahawa pemecahan gas antarbintang hanya dapat dilakukan pada kecepatan rendah (kurang dari seperseratus persen dari kelajuan cahaya) dan bahkan seseorang memerlukan layar yang lebarnya berpuluh-puluh batu, beratnya banyak. Masalahnya ialah dengan kelajuan rendah, perjalanan ke bintang terdekat akan memakan masa lebih dari seribu tahun.
"Inisiatif Breakthrough Starshot bertujuan untuk melancarkan kapal angkasa pada kelima kelajuan cahaya sehingga akan mencapai bintang terdekat dalam jangka hayat manusia. Sukar untuk membuat orang teruja dengan perjalanan yang tidak akan disaksikan oleh mereka. Tetapi ada peringatan. Sekiranya umur panjang orang boleh diperpanjang hingga ribuan tahun dengan kejuruteraan genetik, maka reka bentuk jenis yang dipertimbangkan oleh Gros tentu akan lebih menarik. "
Tetapi untuk misi seperti The Genesis Project, yang mula-mula dicadangkan oleh Gros pada tahun 2016, masa bukanlah faktor. Penyelidikan seperti itu, yang akan membawa organisma bersel tunggal - sama ada dikodkan di kilang gen atau disimpan sebagai spora beku kriogenik - memerlukan ribuan tahun untuk mencapai sistem bintang yang berdekatan. Sesampai di sana, ia akan memulakan penyemaian planet-planet yang telah dikenal sebagai "tempat tinggal sementara" dengan organisma bersel tunggal.
Untuk misi seperti itu, masa perjalanan bukanlah faktor yang sangat penting. Yang penting adalah kemampuan untuk melambatkan dan membuat orbit mengelilingi planet. Dengan cara itu, kapal angkasa akan dapat menghasilkan dunia yang berdekatan ini dengan organisma daratan, yang dapat menyebabkan perlahan-lahan melakukan terraforming di hadapan penjelajah manusia atau peneroka.
Memandangkan berapa lama masa yang diperlukan manusia untuk mencapai planet ekstra suria terdekat, misi yang berlangsung beberapa ratus atau beberapa ribu tahun bukanlah masalah besar. Pada akhirnya, kaedah mana yang kita pilih untuk menjalankan misi antarbintang akan turun pada berapa lama kita bersedia melabur. Demi penerokaan, kesesuaian adalah faktor utama, yang bermaksud kapal ringan dan kelajuan yang sangat tinggi.
Tetapi di mana tujuan jangka panjang - seperti menanam dunia lain dengan kehidupan dan bahkan menjadikannya sebagai penyelesaian manusia - prihatin, pendekatan lambat dan mantap adalah yang terbaik. Satu perkara yang pasti: apabila jenis misi ini bergerak dari peringkat konsep ke realisasi, ia pasti akan menarik untuk disaksikan!
