Pada bulan April 2016, jutawan Rusia Yuri Milner mengumumkan penciptaan Breakthrough Starshot. Sebagai sebahagian daripada organisasi saintifiknya yang bukan untung (dikenali sebagai Breakthrough Initiatives), tujuan Starshot adalah untuk merancang nanokraft lampu yang akan dapat mencapai sistem bintang terdekat - Alpha Centauri (aka Rigel Kentaurus) - dalam jangka hayat kita.
Sejak penubuhannya, para saintis dan jurutera di sebalik konsep Starshot telah berusaha untuk menangani cabaran yang akan dihadapi oleh misi tersebut. Begitu juga, terdapat banyak masyarakat ilmiah yang juga memberikan cadangan bagaimana konsep seperti itu dapat berfungsi. Yang terbaru datang dari Institut Penyelidikan Sistem Suria Max Planck, di mana dua penyelidik membuat kaedah baru untuk melambatkan kapal ketika ia sampai ke tempat tujuannya.
Untuk merakam, konsep Starshot melibatkan nanokraf skala gram kecil yang ditarik oleh lampu sorot. Dengan menggunakan array laser darat, lampu sorot ini akan dipercepat dengan kecepatan sekitar 60.000 km / s (37.282 mps) - atau 20% kecepatan cahaya. Dengan kelajuan ini, nanokraf akan dapat mencapai sistem bintang paling dekat dengan kita - Alpha Centauri, yang terletak sejauh 4.37 tahun cahaya - dalam masa 20 tahun sahaja.
Secara semula jadi, ini menyajikan sejumlah cabaran teknikal - yang merangkumi kemungkinan perlanggaran dengan debu antar bintang, bentuk lampu yang tepat, dan keperluan tenaga semata-mata untuk menghidupkan array laser. Tetapi sama pentingnya adalah idea bagaimana kapal itu akan menjadi perlahan setelah sampai ke tempat tujuannya. Tanpa laser di hujung yang lain untuk menggunakan tenaga pemecah, bagaimana kapal itu akan cukup perlahan untuk mulai mempelajari sistem ini?
Pertanyaan inilah yang dipilih oleh René Heller dan Michael Hippke dalam kajian mereka, “Penurunan foton interstellar berkelajuan tinggi berlayar ke orbit terikat di Alpha Centauri”. Heller adalah ahli astrofizik yang kini sedang membantu ESA dengan persiapannya untuk misi PLAnetary Transit and Oscillations of stars (PLATO) yang akan datang - pemburu eksoplanet yang dikerahkan sebagai sebahagian daripada program Cosmic Vision mereka.
Dengan bantuan pakar IT Michael Hippke, keduanya mempertimbangkan apa yang diperlukan untuk misi antarbintang untuk mencapai Alpha Centauri, dan memberikan pulangan ilmiah yang baik setelah kedatangannya. Ini memerlukan manuver pengereman dilakukan sebaik sahaja tiba sehingga kapal angkasa tidak akan melakukan overhoot sistem dalam sekelip mata. Seperti yang mereka nyatakan dalam kajian mereka:
"Walaupun penyiasatan antar bintang dapat mencapai Proxima 20 tahun setelah dilancarkan, tanpa pendorong untuk melambatkannya, ia akan melintasi sistem dalam beberapa jam. Di sini kita menunjukkan bagaimana tekanan bintang foton bintang tiga Alpha Cen A, B, dan C (Proxima) dapat digunakan bersamaan dengan bantuan graviti untuk memperlambat pelayaran suria yang masuk dari Bumi. "
Demi perhitungan mereka, Heller dan Hippke menganggarkan bahawa kapal itu beratnya kurang dari 100 gram (3.5 ons), dan akan dipasang di layar seluas 100,000 m² (1,076,391 kaki persegi) di luas permukaan. Setelah ini selesai, Hippke menyesuaikannya menjadi satu siri simulasi komputer. Berdasarkan hasilnya, mereka mengusulkan konsep misi yang sama sekali baru yang menghilangkan sepenuhnya keperluan laser.
Pada hakikatnya, konsep mereka yang disemak semula memerlukan kraf Autonomous Active Sail (AAS) yang akan memberikan tenaga dan daya henti sendiri. Kapal ini akan menggunakan layarnya semasa berada di Sistem Suria dan menggunakan angin matahari Matahari untuk mempercepatnya dengan kecepatan tinggi. Sebaik sahaja ia mencapai Sistem Alpha Centauri, ia akan menggerakkan kembali layarnya sehingga sinaran masuk dari Alpha Centauri A dan B akan membawa kesan melambatkannya.
Bonus tambahan dari manuver yang dicadangkan ini adalah bahawa kapal itu, setelah dipercepat sehingga ia dapat meneroka sistem Alpha Centauri dengan berkesan, kemudian dapat menggunakan bantuan gravitasi dari bintang-bintang ini untuk mengubah arah dirinya ke arah Proxima Centauri. Sesampai di sana, ia dapat melakukan penjelajahan pertama Proxima b - eksoplanet terdekat ke Bumi - dan menentukan bagaimana keadaan atmosfera dan permukaannya.
Sejak keberadaan planet ini pertama kali diumumkan oleh Observatorium Selatan Eropah pada bulan Ogos 2016, telah banyak spekulasi tentang apakah itu dapat dihuni atau tidak. Mempunyai misi yang dapat memeriksanya untuk memeriksa tanda-tanda - suasana yang layak, magnetosfera, dan air cair di permukaan - pasti akan menyelesaikan perbahasan itu.
Seperti yang dijelaskan oleh Heller dalam siaran pers dari Institut Max Planck, konsep ini menyajikan beberapa kelebihan, tetapi dilengkapi dengan bahagian perdagangannya - yang paling sedikit adalah masa yang diperlukan untuk sampai ke Alpha Centauri. "Konsep misi baru kita dapat menghasilkan pulangan ilmiah yang tinggi, tetapi hanya cucu cucu kita yang akan menerimanya," katanya. "Starshot, sebaliknya, bekerja pada skala waktu beberapa dekad dan dapat direalisasikan dalam satu generasi. Oleh itu, kami mungkin telah mengenal pasti konsep susulan jangka panjang untuk Starshot. "
Pada masa ini, Heller dan Hippke sedang membincangkan konsep mereka dengan Breakthrough Starshot untuk melihat apakah ia dapat dilaksanakan. Seorang individu yang telah memerhatikan pekerjaan mereka ialah Profesor Avi Loeb, Profesor Sains Frank B. Baird Jr di Universiti Harvard, dan ketua Lembaga Penasihat Breakthrough Foundation. Seperti yang dia katakan kepada Space Magazine melalui e-mel, konsep yang dikemukakan oleh Heller dan Hippke patut dipertimbangkan, tetapi mempunyai batasannya:
"Sekiranya mungkin untuk melambatkan kapal angkasa dengan cahaya bintang (dan bantuan gravitasi), maka mungkin juga untuk melancarkannya di tempat pertama dengan kekuatan yang sama ... Jika ya, mengapa projek Breakthrough Starshot yang baru diumumkan menggunakan laser dan bukan Sunlight untuk mendorong kapal angkasa kita? Jawapannya adalah bahawa array laser yang kita bayangkan dapat mendorong layar dengan fluks tenaga yang sejuta kali lebih besar daripada fluks solar tempatan.
"Dalam menggunakan cahaya bintang untuk mencapai kecepatan relativistik, seseorang harus menggunakan layar yang sangat tipis. Dalam makalah baru, Heller dan Hippke mempertimbangkan contoh miligram dan bukannya layar skala gram. Untuk belayar seluas sepuluh meter persegi (seperti yang dibayangkan dalam kajian konsep Starshot kami), ketebalan layar mereka mestilah hanya beberapa atom. Permukaan sedemikian adalah susunan magnitud yang lebih tipis daripada panjang gelombang cahaya yang ingin dipantulkannya, sehingga daya pantulannya rendah. Tampaknya tidak mungkin untuk mengurangkan berat dengan begitu banyak susunan besarnya namun tetap mengekalkan ketegaran dan pantulan bahan layar.
"Kekangan utama dalam mendefinisikan konsep Starshot adalah mengunjungi Alpha Centauri sepanjang hayat kita. Memanjangkan masa perjalanan di luar jangka hayat manusia, seperti yang disarankan dalam makalah ini, akan menjadikannya kurang menarik bagi orang-orang yang terlibat. Juga, seseorang harus ingat bahawa layar mesti disertai dengan elektronik yang akan menambah berat badannya dengan ketara. "
Ringkasnya, jika masa bukan faktor, kita dapat membayangkan bahawa percubaan pertama kita untuk mencapai Sistem Suria yang lain mungkin melibatkan AAS yang didorong dan diperlahankan oleh angin suria. Tetapi jika kita bersedia menunggu berabad-abad agar misi seperti itu selesai, kita mungkin juga mempertimbangkan untuk mengirim roket dengan mesin konvensional (mungkin juga yang berawak) ke Alpha Centauri.
Tetapi jika kita berniat untuk sampai ke sana dalam jangka hayat kita sendiri, maka layar yang didorong oleh laser atau yang serupa akan menjadi jalan keluar. Kemanusiaan telah menghabiskan lebih dari setengah abad untuk meneroka apa yang ada di halaman belakang rumah kita sendiri, dan ada di antara kita yang tidak sabar untuk melihat apa yang ada di sebelah!
