Nu, hvor vi har nået Pluto, må det være på tide, at rumfarten får et nyt mål – og hvad er mere nærliggende end en rejse til vor nærmeste stjernenabo Alfa Centauri?
Om det er sådan, den russiske milliardær Yuri Milner har tænkt, er naturligvis ikke til at vide, men i hvert fald holdt han den 12. april en stor pressekonference, hvor han fortalte om sin plan om at sende en serie ganske små rumsonder på bare få gram ud på den over fire lysår lange rejse til Alfa Centauri.
Planen har navnet 'Breakthough Starshot', og Milner har skudt 100 millioner dollar i projektet, som blandt andet fysikeren Stephen Hawking er en del af (se også videoen nederst i artiklen).
Dagen for pressekonferencen er ikke tilfældig valgt. Den 12. april er årsdagen for det første menneske i rummet Yuri Gagarin, og hvert år fejres dagen i Rusland som rumfartens dag. Gagarin blev opsendt i 1961, så i år markeres 55 året for hans flyvning. Og som et kuriosum kan nævnes, at Yuri Milner selv er opkaldt efter Yuri Gagarin.
Når rejsen er lang, er småt godt
Der er en enorm forskel på at sende en rumsonde til Pluto og så til den nærmeste stjerne, som er en bagatel af 8.300 gange længere borte end Pluto.
New Horizons ville nemlig være omkring 90.000 år om at tilbagelægge vejen til Alfa Centauri, så der er brug for nytænkning. Og den tænkning har en ret imponerende gruppe af internationale eksperter leveret til Milners projekt.
Når det gælder om sende en rumsonde til stjernerne, så må man tænke småt. Det kræver så meget energi at sende en sonde på en stjernerejse, at vore dages tonstunge sonder er helt udelukkede. Selv med det yderste opbud af teknik skal sonderne ned på højst nogle få kilo og helst endnu længere ned til få gram for at kunne accelerere op til den enorme hastighed, der kræves.
Og den tanke har Breakthrough Starshot taget til sig. Deres plan er netop at opsende rumsonder på få gram, meget passende kaldet StarChip.
Det er, for nu at sige det mildt, noget af en udfordring at udstyre en så lille sonde med kameraer, energiforsyning, kommunikations og navigationsudstyr og alle de andre ting, som hører til en rumsonde.
Til sammenligning var holdet bag New Horizons meget stolte af, at de fik bragt Pluto sondens vægt ned på bare 478 kg, hvilket i vore dage anses for at være en ret lille rumsonde.
StarChip-sonderne skal sendes ud i rummet med en raket. De skal opsendes flere ad gangen, og når de frigøres fra raketten, så udfolder de et lille solsejl.
Det er nu ikke sollys, der anvendes til at sætte fart på sejlet, men derimod kraftige laserstråler fra Jorden. Solsejlene selv skal også kun veje få gram, og være få atomer tykke.
Kæmpe acceleration giver udfordringer
Når en så let og spinkel konstruktion rammes af en laserstråle, der er sendt af sted med en effekt på måske op til 100 Gigawatt, så sker der noget. På få minutter er sejl og starchip kommet op på en fart på 20 procent af lysets hastighed, eller godt 60.000 km i sekundet. Det svarer til at flyve fra Jorden til Månen på bare seks sekunder.
Her er det klogt lige at standse op og tage en overslagsberegning. Med en accelerationstid på to minutter skal farten hvert sekund øges med 500 km i sekundet, hvilket kræver en acceleration, der svarer til 50.000 gange tyngdeaccelerationen her på Jorden.
Hvordan en så lille og spinkel sonde kan klare en så høj acceleration er et meget åbent spørgsmål.
Men den høje acceleration er nødvendig, da sonden meget hurtigt kommer for langt væk til at de jordbaserede lasere kan levere yderligere skub. Selv på de to minutter vil sonden komme 3,6 millioner kilometer bort fra Jorden.
Med 20 procent af lysets hastighed kommer rejsetiden til Alfa Centauri ned på omkring 20 år. Til gengæld farer sonden forbi de to stjerner Alfa Centauri A og B på få timer, og det giver jo ikke meget tid til at se sig omkring. Selv i bedste fald vil forbiflyvningen af en planet vare under et minut, så sonden skal være ret kvik til at tage billeder.
Andre udfordringer kan også blive en showstopper
Derefter kommer det ikke helt lille problem med at sende data tilbage til Jorden. New Horizons har endnu ikke fået alle data hjem på grund af den store afstand, der nedsætter dataraten til nogle få kilobit per sekund.
Som nævnt er Alfa Centauri over 8000 gange længere væk end Pluto, så et andet uløst spørgsmål er, hvordan man både får energi til senderen og derefter rettet en ret stor antenne/laser mod Jorden.
Det problem klares med bare to linjer fra projektets hjemmeside.
- Capturing images of a planet, and other scientific data, and transmitting them back to Earth using a compact on-board laser communications system.
- Using the same light beamer that launched the nanocrafts to receive data from them over four years later.
Og det bliver man jo ikke meget klogere af.
Til gengæld nævner projektet et andet problem, som virkelig kan vise sig at være en showstopper, nemlig sammenstød med mikroskopiske støvkorn. Med 60.000 km i sekundet slår selv det mindste støvkorn meget hårdt. Det ved vi af erfaring, som da rumsonden Giotto blev delvist ødelagt ved sammenstød med støvkorn fra Halleys komet – og det var ved en langt lavere hastighed.
Desuden er tætheden af støvkorn i et solsystem langt større end ude i det tomme rum mellem stjernerne. Hvis det er en udfordring at komme helskindet til Alfa Centauri, så er udfordringen langt større med at klare de få timers gennemflyvning af et fremmed solsystem. I øvrigt ved vi ikke engang, om der planeter omkring de to Alfa Centauri stjerner – måske skal vi meget længere væk for at finde et planetsystem, vi kan udforske.
Yuri Milners bidrag kan gøre en forskel
Yuri Milner er blot én ud af den lille gruppe af milliardærer, der vil bruge noget af deres formue til at fremme udforskningen af rummet. I modsætning til Elon Musk fra Space X og Jeff Bezos fra Blue Origin, så satser Milner sine penge på meget langsigtede projekter med en lav mulighed for succes.
Milner er IT milliardær og har studeret fysik – dog uden at få eksamen. Han mener selv, at hans interesse for fysik skyldes, at han har været fysiker i et tidligere liv.
Men uanset hans begrundelse, så giver han virkelig mange penge til forskning. Sidste år søsatte han for den nette pris af 135 millioner dollar projektet 'Breakthrough Listen'. Det er et 10-årigt projekt, som skal støtte eftersøgningen af intelligent liv i rummet ved at lytte efter radiosignaler fra andre civilisationer – den såkaldte SETI forskning. Dette skete også i samarbejde med Stephen Hawking.
Det er interessant at sammenligne de to projekter. Nok er det ikke særligt sandsynligt, at vi opfanger et signal fra en anden civilisation, men Milners projekt kan nu gøre en meget stor forskel her.
SETI har i mange år kørt for meget små og skrabede midler, hovedsageligt givet af private. Men med 135 millioner dollar i ryggen er der virkelig en mulighed for at gøre en forskel. Og hvis der skulle komme et SETI-signal ud af hans tilskud, vil hans navn med sikkerhed blive husket i al fremtid.
Rumfarten har brug for både kortsigtede og langsigtede projekter
Breakthrough Starshot er noget helt andet. Det er sundt nok at begynde at tænke over udfordringerne ved stjerneflyvning, men sagen er, at vi teknologisk set er så langt fra at kunne sende en sonde mod selv den nærmeste stjerne, at det måske er lige tidligt nok at ofre så mange penge på ideen.
Amerikanerne har et lidt tilsvarende projekt kaldet 100 Year Starship Study, ledet af DARPA, der står for Defense Advanced Research Projects Agency. Projektet har ikke noget stort budget, men støtter flere mindre studier af problemerne ved stjerneflyvning. Og så holder man nogle årlige konferencer, hvor nye ideer præsenteres.
Spørgsmålet er, om det på teknikkens nuværende stade er klogt at gå meget videre. Selvfølgelig vil Milners penge sætte gang i noget konkret forskning, som måske kan føre til et gennembrud. Det mest sandsynlige er dog, at vi ikke kommer Alfa Centauri meget nærmere på denne måde.
Måske får vi i stedet lagt grunden til små sonder, der kan udforske vort eget solsystem helt ud til Oortskyen langt uden for Plutos bane. Og det vil i sig selv være af stor værdi for rumfarten.
Men rumfarten har brug for det hele – både dem, der tager sig af de kortsigtede projekter og dem, der ser på den lange bane. Men selv ville vi måske nok have valgt at bruge et så stort beløb på et rumprojekt, hvor de teknologiske udfordringer er noget mindre.
Om 50-100 år er teknikken nok kommet så langt, at vi har et meget bedre grundlag til at gå videre med et så ambitiøst projekt som Breakthrough Starshot.
Stephen Hawking er også en del af Breakthrough Starshot-projektet. I videoen slutter han passende af med at sige: »We are Human, our nature is to fly.« (Videoen er lavet af Space.com)
