کهکشان Alpha Centauri در سمت چپ شما قرار دارد.از بین تمام طرح های متهورانه بشر برای کاوش کهکشان، برنامه Breakthrough Starshot به راستی می تواند متفاوت ترین و عجیب ترین آنها باشد: این برنامه شامل فرستادن یک فضاپیما در اندازه یک تمبر پستی به نزدیک ترین سیستم ستاره ای یعنی آلفا سنتوری است.

گویا آی تی – این نانو کاوشگر با حرکت با سرعتی معادل ۲۰ درصد سرعت نور می تواند یک سفر ۳۷/۴ سال نوری را در ۲۰ سال زمینی انجام دهد، به طوری که به ما این شانس را می دهد تا بتوانیم نزدیک ترین سیاره شناخته شده شبیه زمین در بیرون از منظومه شمسی- یعنی Proxima b – را که احتمال یافتن حیات در آن وجود دارد را مطالعه کنیم.
سوالی که وجود دارد این است که در آن فضای سخت و خشن این فضاپیما چگونه سرعت خود را کاهش می دهد؟ دانشمندان تلاش می کنند تا پاسخی برای این پرسش بیابند.
پژوهشگرانی در آلمان روشی برای به کارگیری ترمز برای یک فضاپیمای بین ستاره ای در سرعت بیش از ۱۳،۸۰۰ کیلومتر (۹/۸۵۷۴ مایل) در ثانیه یافته اند.

ترمزها در چنین مواردی کاملاً الزامی هستند، زیرا اگر روشی برای کاهش سرعت وجود نداشته باشد یک کاوشگر بین ستاره ای ممکن است در طی چند ثانیه از محدوده یک منظومه ستاره ای خارج شود، در نتیجه زمان بسیار کمی برای جمع آوری اطلاعات درباره آن منظومه وجود خواهد داشت.
مایکل هیپکه، متخصص فیزیک نجومی در گفتگو با نادیا دِرِیک از سایت National Geographic می گوید، ” تنها چند ثانیه برای گرفتن عکس ها فرصت وجود دارد و اگر شما هدف را از دست بدهید هیچ دست آوردی نخواهید داشت. ”
” بر عکس، اگر شما موفق شوید تا وارد مدار هدف خود شوید می توانید تا وقتی که کاوشگر کار می کند در آنجا بمانید. ”
هیپکه و همکار پژوهشگر او رِن هِلر از موسسه پژوهش های منظومه شمسی Max Planck اشاره می کنند که یک روش برای به کار گیری ترمز و وارد شدن به مدار می تواند استفاده از یک بادبان خورشیدی و باز کردن آن در هنگام نزدیک شدن فضاپیما به مقصد و همچنین استفاده از انرژی تابشی و جاذبه ستاره های آلفا سنتوری برای کاهش سرعت فضاپیما است.
آنها در مطالعه تازه خود فضاپیمایی را به تصویر می کشند که ابعاد آن از کاوشگر Breakthrough Starshot بزرگ تر است، اما اندازه و وزن آن همچنان در حد یک قالب صابون است (کمتر از ۱۰۰ گرم).

اگرچه فضاپیمای Breakthrough Starshot طوری ساخته شده تا یک پرتو لیزر از کره زمین به عنوان پیشرانه به قسمت عقب آن تابیده شود، اما طرح پژوهشگران آلمانی این است که این فضاپیما را به یک بادبان سبک وزن متصل کنند، اندازه این بادبان در حدود ۱۰۰ هزار متر مربع است که با مساحت حدود ۱۴ زمین فوتبال برابر است.
این بادبان فوتون ها را از خورشید می گیرد تا سرعت فضاپیما را افزایش داده و آن را به سمت آلفا سنتوری بفرستد. از همین اصل در هنگام بازگشت نیز استفاده خواهد شد: وقتی کاوشگر به مقصد خود برسد انرژی تابشی از ستاره های آلفا سنتوری به بادبان برخورد می کند و مانند یک نیروی ترمز برای کاوشگر عمل خواهد کرد.
طبق محاسبات پژوهشگران، زمانی که فضاپیما به حدود ۴ میلیون کیلومتری (۴۹/۲ میلیون مایلی) ستاره آلفا سنتوری A می رسد باید یک سپر به کار گرفته شود.
اگرچه فوتون های ستاره ای به بادبان برخورد می کنند و سرعت فضاپیما را کاهش می دهند، اما این فضاپیما تحت تاثیر میدان جاذبه آلفا سنتوری A نیز قرار خواهد گرفت.
این بدین معناست که این کاوشگر نه فقط قادر به قرار گرفتن در مدار آلفا سنتوری A خواهد بود، بلکه همچنین پژوهشگران عقیده دارند که این کشتی فضایی قادر خواهد بود از انرژی تابشی این ستاره برای هدایت خود به سمت آلفا سنتوری B استفاده کند و حتی شاید بتواند به سمت Proxima Centauri نیز حرکت کند – این ستاره سومین ستاره در این سیستم است و از سیاره Proxima b که شبیه به زمین است میزبانی می کند.
این کاملاً شگفت انگیز به نظر می رسد، البته اگرچه فضاپیمای بادبانی این پژوهشگران می تواند از قدرت مانور خوبی برخوردار باشد – چیزی که Breakthrough Starshot فاقد آن است- اما این به قیمت کاهش سرعت آن تمام خواهد شد.

کاوشگر Breakthrough Starshot طبق برنامه باید به ۲۰ درصد سرعت نور دست یابد، که به معنای رسیدن به آلفا سنتوری در مدت ۲۰ سال است.
اما این کشتی فضایی بادبانی فقط به ۶/۴ درصد سرعت نور (۱۳،۸۰۰ کیلومتر یا ۹/۸۵۷۴ مایل در ثانیه) خواهد رسید، این بدین معناست که حدود ۹۵ سال طول می کشد تا به سیستم ستاره ای رسیده و بعد از آن نیز ۴۶ سال دیگر طول خواهد کشید تا به Proxima Centauri برسد.
اگرچه در حقیقت تمام این اتفاقات فقط در تئوری امکان پذیر هستند، اما باز هم به شدت دلگرم کننده است – با این وجود، مسئله این است که مدت زمان طولانی این ماموریت متاسفانه امکان قریب الوقوع بودن وسوسه انگیز برنامهBreakthrough Starshot را کاهش می دهد.
آوی لوب، متخصص فیزیک نجومی از دانشگاه هاروارد و دانشمند ارشد این پروژه می گوید، ” الزام اصلی ما در تعریف ایده Starshot این بود که در طول عمر خود بتوانیم آلفا سنتوری را ملاقات کنیم. ”
اگرچه در مدل تئوری پژوهشگران سرعت این فضاپیمای بادبانی خورشیدی ممکن است از Breakthrough Starshot کمتر باشد، اما این گروه عقیده دارد که اصلاحات انجام شده در این بادبان – که قرار است از گرافن ساخته شود – در نهایت می تواند آن را سریع تر کند، علاوه بر این به آن کمک می کند تا از انرژی تابشی جذب شده از ستاره برای تامین انرژی کشتی فضایی و سیستم های ارتباطی آن استفاده کند.
این پژوهشگران در حال مذاکره با اعضای پروژه Breakthrough Starshot Initiative هستند تا ببینند آیا پژوهش آنها می تواند ایده های جدیدی برای این پروژه ۱۰۰ میلیون دلاری ایالات متحده ایجاد کند.

حتی اگر توافقی هم حاصل نشود باز هم این دو ایده مانعی برای هم ایجاد نمی کنند و این امکان وجود دارد که در ماموریت های تحقیقاتی از کاوشگرهای گوناگون استفاده شود به طوری که هرکدام به نوبه خود بتوانند در کاوش کهکشان به ما کمک کنند.
هِلِر در یک کنفرانس مطبوعاتی اشاره می کند، ” ایده ماموریت جدید ما می تواند ثمره علمی بزرگی داشته باشد، اما یقیناً نوه های نوه های ما از آن برخوردار خواهند شد. ”
“به عبارت دیگر، پروژه Starshot در طول چندین دهه به ثمر خواهد نشست و نسل بعدی آن را درک خواهد کرد. بنابراین ما باید یک ایده و برنامه طولانی مدت و دنباله دار برای آن تعریف کنیم.”
این یافته ها در پایگاه The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.