Yoğunlaştırılmış bir parçacık ve foton demeti bizi Proxima Centauri’ye itebilir

Proxima Centauri b’ye ulaşmak için birçok yeni teknoloji gerekecek, ancak bunu yapmak için giderek daha heyecan verici nedenler var. Hem kamu hem de özel çabalar bunu gerçekleştirmenin yollarını ciddi şekilde araştırmaya başladı, ancak şimdiye kadar yolculuğun önünde önemli bir engel vardı: itme gücü.

Bu sorunu çözmek için şu anda Michigan Üniversitesi’nde profesör olan Christopher Limbach, bu teknolojinin en büyük zayıflığını aşmak için hem parçacık ışını hem de lazer kullanan yeni bir ışınlı tahrik sistemi üzerinde çalışıyor.

Öncelikle geleneksel tahrik sistemlerinin bir aracı Proxima b’ye ulaştırmak için neden işe yaramayacağına bakalım. Geleneksel roketler söz konusu olamaz, çünkü yakıtları çok ağırdır ve bir sondayı Proxima b’ye ulaşmak için ihtiyaç duyduğu hıza yaklaştırmak için çok hızlı yanar. Geleneksel güneş yelkenleri de başarısız olur, çünkü güneşten yeterince uzaklaştıklarında, onlara yalnızca minimum bir itme uygulanır.

Nükleer tahrik veya iyon sürücüleri gibi diğer geleneksel olmayan çözümler işe yarayabilir. Ancak, roket denkleminin tiranlığına kurban giderler; yakıtlarını taşımak zorunda oldukları için, daha hızlı gitmek için daha fazla kütle taşımak zorunda kalırlar ve böylece bu faydanın çoğunu ortadan kaldırırlar.

Geriye ışınlanmış itme kalıyor – esasen uzayda bir toplayıcı bulunan bir uzay aracını itmeye devam eden dev bir ışın yaratmak, bu da uzay aracının hedefine doğru yol aldığı süre boyunca itmeye devam edebilir. Genellikle, bu sistemlerde kullanılan iki tür ışın vardır – parçacık ışınları ve ışık ışınları. Ancak her birinin bir zayıflığı vardır – kırınım.

Hem ışık hem de parçacık ışınları uzun mesafelere yayılma eğilimindedir, bu da onları ışık yılları uzaklıkta olabilecek tek bir küçük nesneye odaklanmada çok daha az etkili hale getirir. Lazerler bile, çok uzağa işaret etmelerine izin verilirse, sonunda kullanılamaz ışığa dağılırlar. Ancak, bunun etrafından dolaşmanın bir yolu vardır.

Son zamanlarda, optik araştırmaları parçacık ve lazer ışınlarını birleştirmenin bir yolunu geliştirdi ve bu, ikisi aynı anda kullanıldığında kırınımı ve ışın yayılmasını neredeyse tamamen ortadan kaldırdı. Bu, ışınlanmış bir tahrik sisteminin, sonda uzaklaştıkça itme kuvvetini yavaşça kaybetmeden ışınını tam olarak doğru yere yoğunlaştırmaya devam etmesini sağlayacaktır.

Dr. Limbach, bu temel teknolojiyi kullanarak, tutarlı birleşik parçacık ve lazer ışınlı tahrik sistemi kullanan yeni bir tahrik yöntemi olan PROCSIMA’yı geliştirdi.

Dr. Limbach ve şu anda Stanford Üniversitesi’nde profesör olan işbirlikçisi Dr. Ken Hara’nın hesaplamaları, en azından teoride, Proxima b’ye kadar etkili bir şekilde dayanabilen ve yalnızca yaklaşık 10 metreye kadar kırınıma uğrayabilen tutarlı bir ışın üretmenin mümkün olduğunu gösteriyor.

Hesaplamalarına göre, Breakthrough Initiatives projesinin üzerinde çalıştığı 5g sondası, ışık hızının yüzde 10’una kadar çıkarılabilir ve bu da Proxima b’ye 43 yılda ulaşmasına olanak tanır.

Alternatif olarak, yaklaşık 1 kg ağırlığında çok daha büyük bir sondanın sisteme yaklaşık 57 yılda ulaşabileceğini de hesapladılar. Bu, sonda Proxima Centauri sisteminden ışık hızının önemli bir kısmında hızla geçse bile çok daha heyecan verici bir yüke olanak tanırdı.

Soğuk atom parçacık kaynakları gibi şeylerin geliştirilmesi ve ışın sistemlerinin işlevselliğinin artırılması da dahil olmak üzere yapılması gereken bazı işler var.

Ancak, şimdiye kadar proje başka bir hibeyle desteklenmedi, ancak Dr. Limbach’ın UM’deki laboratuvarı nanoNewton itme sistemi gibi benzer fikirler üzerinde çalışmaya devam ediyor. Sonunda bir sondayı başka bir yıldıza ulaştırmak için bir yıldız atışı yöntemi üzerinde geliştirme devam ediyor ve iyi ya da kötü, ışınlanmış itme oraya ulaşmamızın yolu gibi görünüyor.