Näib, et iga päev leitakse uus eksoplaneet (või teisipäeva puhul avastasid teadlased kolm potentsiaalselt elavat eksoplaneeti, mis tiirlevad ühe tähe ümber). Kuid on palju takistusi, mis tuleb enne nende külastamist ära hoida: tohutud kiirgusdoosid, mida tulevased astronaudid neelaksid, tähtedevahelise tolmu ja gaasi potentsiaalne kahju käsitööle äärmiselt suurtel kiirustel liikudes ning asjaolu, et isegi lähimale elamiskõlblikule eksoplaneedile reisimine võtab valguse kiirusega liikuvas kosmoselaevas aega peaaegu 12 aastat.
Suurim probleem võib siiski olla tohutu energiakogus, mida selline käsitöö nõuab. Kuidas kütust kosmoselaevale saab teekonnaks rohkem kui 750 000 korda kaugemale kui Maa ja Päikese vahemaa?
Tuginedes meie praegusele tehnoloogiale kosmose ja võimalike tulevaste lähenemisviiside uurimiseks, on siin esitatud kosmoselaevade tõukamise võimalikud viisid.
Tavapäraseid rakette, mis põletavad vedelat või tahket keemilist kütust, on praeguseks peaaegu kõigis kosmoseülesannetes kasutatud. (Foto NASA kaudu) Tavalised raketid: Need tekitavad tõuke, põletades seespool hoitud keemilist raketikütust, kas tahket või vedelat kütust. Selle põlemise tulemusel vabanev energia tõstab veesõiduki Maa gravitatsiooniväljast kosmosesse.
Plussid: raketitehnoloogia on väljakujunenud ja hästi mõistetav, kuna see pärineb iidsest Hiinast ja seda on kasutatud kosmoseajastu algusest peale. Kauguse osas on selle seni suurim saavutus Voyager 1 kosmosesondi kandmine Päikesesüsteemi välisservale, umbes 18, 5 miljardi miili kaugusele Maast.
Miinused: Voyager 1 kütus peaks prognooside kohaselt lõppema umbes 2040. aastal - see näitab, kui piiratud ulatusega tavapärased raketid ja tõukejõud võivad kosmoselaeva kanda. Veelgi enam, isegi kui me mahutaksime kosmoseaparaadile piisavas koguses raketikütust, et seda kogu tähe alla teise tähe alla vedada, on jahmatav tõsiasi, et tõenäoliselt pole meil kogu meie planeedil selleks piisavalt kütust. Rensselaeri polütehnilise instituudi professor Brice Cassenti ütles Wiredile, et tavalise raketi abil lähima tähe juurde veesõiduki saatmiseks kulub kogu maailmas praegust võimsust ületav kogus energiat.
NASA kosmoseaparaadi Deep Space 1 mootoriks olnud ioonmootor. (Foto NASA kaudu) Ioonmootorid : Need töötavad mõneti nagu tavalised raketid, välja arvatud selle asemel, et keemilise põlemissaadused tõukejõu tekitamiseks välja saata, lasevad nad välja elektrilaenguga aatomite (ioonide) voolu. Seda tehnoloogiat demonstreeriti esimest korda NASA 1998. aasta missioonil Deep Space 1, mille käigus rakett lendas andmete kogumiseks tihedalt mööda nii asteroidi kui ka komeeti ning seda on hiljem kasutatud mitmete teiste kosmoselaevade tõukamiseks, sealhulgas käimasoleva missiooni jaoks kääbus planeet Ceres.
Plussid: need mootorid tekitavad palju vähem tõukejõudu ja algkiirust kui tavaline rakett - seega ei saa neid kasutada Maa atmosfäärist pääsemiseks - kuid kui need on tavapäraste rakettide abil kosmosesse kantud, saavad need töötada pidevalt pikema aja jooksul (kuna nad kasutavad tihedam kütus tõhusamalt), võimaldades veesõidukil järk-järgult kiirendada ja ületada tavapärase raketi abil liikuva kiirust.
Miinused: Ehkki tavalistest rakettidest kiirem ja tõhusam, võtab iooniajami kasutamine lähima täheni jõudmiseks ikkagi ülemäära pika aja - mõne hinnangu kohaselt vähemalt 19 000 aastat, mis tähendab, et kuskil suurusjärgus 600 kuni 2700 Selle läbi nägemiseks oleks vaja põlvkondi inimesi. Mõned on väitnud, et ioonmootorid võiksid sõita Marsile, kuid tähtedevaheline kosmos on tõenäoliselt väljaspool võimalusi.
1970ndatel kavandatud Daedalus-tähelaeva renderdamine, mis oleks kasutanud raketikütuseks tuumasünteesi reaktsioone. (Pilt Nick Stevensi kaudu) Tuumaraketid: Paljud kosmoseuuringute entusiastid on propageerinud tuumareaktsioonil töötavate rakettide kasutamist tähtedevahelise kosmose ulatuslike vahemaade katmiseks. Projekt Daedalus on Briti teoreetiline projekt, mille eesmärk oli kavandada mehitamata sond Barnardi tähe, 5, 9-ne aastate kaugusel. Tuumarakette toitaks teoreetiliselt rea kontrollitud tuumaplahvatuste abil, kasutades võib-olla kütusena puhast deuteeriumi või triitiumi.
Plussid: arvutused on näidanud, et sel moel liikuv veesõiduk võib kiirusega üle 9000 miili sekundis jõuda, mis tähendab Päikesele lähima tähe Alfa Centurai reisi kestuseks umbes 130 aastat - inimese eluajast pikem, kuid võib-olla mitme põlvkonna missiooni valdkond. See ei ole millenniumi Falcon, mis paneks Kesseli jooksma vähem kui 12 parseciga, kuid see on midagi.
Miinused: ühe tuumaenergiaga raketid on praegu täiesti hüpoteetilised. Lühiajaliselt jäävad need tõenäoliselt selliseks, sest mis tahes tuumaseadme (olenemata sellest, kas see on mõeldud relvana või mitte) lõhkamine kosmoses rikuks osalise tuumakatsetuste keelustamise lepingut, mis lubab selliseid plahvatusi täpselt ühes kohas : maa all. Isegi kui see on seadusega lubatud, on tuumaseadme kosmosesse laskmise korral tavapärase raketi kohal tohutult muret ohutuse pärast: ootamatu tõrge võib põhjustada radioaktiivsete ainete vihma kogu planeedile.
Sunjammeri, millel on läbi aegade suurim päikesepurje, plaanitakse käivitada 2014. aasta sügisel. (Foto L'Garde / NASA kaudu) Päikesepurjed: Võrreldes kõigi teiste selles loendis sisalduvate tehnoloogiatega töötavad need üsna erineval põhimõttel: selle asemel, et veesõidukit kütusena põletada või muud tüüpi põlemist tekitada, tõmbavad päikesepurgad sõidukit, rakendades laetud osakeste energiat. Päikesetuule osana Päikesest väljutatud. Esimene sellise tehnoloogia edukas demonstratsioon oli 2010. aastal käivitatud Jaapani kosmoselaev IKAROS, mis reisis Veenuse poole ja sõidab nüüd Päikese poole ning NASA seitse korda suurem Sunjammer kavatseb kosmosesse minna 2014. aastal.
Plussid: kuna nad ei pea kaasas kandma teatud kogust kütust - selle asemel, et kasutada Päikese jõudu, nagu tuuleenergia, kasutab päikesepurjega kosmoselaev enam-vähem lõputult.
Miinused: need reisivad palju aeglasemalt kui rakettmootoriga käsitöö. Kuid tähtedevaheliste missioonide jaoks on see veelgi olulisem - nad nõuavad Päikeselt või teiselt tähelt väljutatud energia liikumist üldse, muutes nende jaoks võimatuks läbida tohutuid ruume meie Päikese päikesetuule ja mõne teise tähesüsteemi vahel. Päikesepurjeid võidakse veesõidukisse ühendada muude liikumapanevahenditega, kuid tähtedevahelise sõidu puhul ei saa sellele ainuüksi lootma jääda.
Kunstniku ettekujutus raketi teoreetilisest antimaterjalist. (Pilt NASA kaudu) Antimaterjalide raketid: see väljapakutud tehnoloogia kasutaks veesõiduki kosmoses liikuma panemiseks mateeriavastaste antikehade hävitamisreaktsiooni (kas gammakiired või tugevalt laetud subatomaalsed osakesed, mida nimetatakse pioonideks) saadusi.
Plussid: antimaterjali kasutamine raketi toiteks oleks teoreetiliselt kõige tõhusam kütus, kuna peaaegu kogu aine ja antimaterjali mass muundatakse energiaks, kui nad üksteist hävitavad. Teoreetiliselt, kui me suudaksime detaile välja töötada ja toota piisavalt antimaterjali, saaksime ehitada kosmoselaeva, mis liigub peaaegu sama kiiresti kui valguskiirus - mis tahes objekti jaoks võimalikult suur kiirus.
Miinused: meil pole veel viisi kosmosereisiks piisavalt antimaterjali genereerida - hinnanguliselt vajaks kuu pikkune Marsi-reis umbes 10 grammi antimaterjali. Praeguseks oleme suutnud luua ainult vähesel hulgal antimaterjalide aatomeid ja seda tehes on kulutatud palju kütust, muutes ka antimaterjalide raketi idee liiga kulukaks. Selle antimaterjali säilitamine on teine probleem: kavandatavad skeemid hõlmavad antigeeniga külmunud graanulite kasutamist, kuid ka need on kaugel.
Rambi renderdamine, mis kogub kosmosest vesinikku kütusena kasutamiseks. (Pilt NASA kaudu) Spekulatiivsemad tehnoloogiad: teadlased on tähtedevahelise liikumise jaoks välja pakkunud igasuguseid radikaalseid, mitte raketipõhiseid tehnoloogiaid. Nende hulka kuulub veesõiduk, mis kogub kosmosest vesinikku, kui see läheb tuumasünteesi reaktsiooniks, meie päikesesüsteemist tulistatavad valguskiired või magnetväljad kauges kosmoseaparaadis, mida puri saaks kasutada, ja musta värvi kasutamine augud või teoreetilised ussiaugud, et liikuda kiiremini kui valguse kiirus ja teha tähtedevaheline teekond ühe inimese elu jooksul võimalikuks.
Kõik need on rakendamisest väga kaugel. Kuid kui me selle kunagi mõne teise tähesüsteemi juurde anname (kui see on kindel, siis suure tõenäosusega), arvestades enamiku olemasolevate ja lähituleviku tehnoloogiate probleeme, võib see tõesti olla üks neist taevas-taevas ideed, mis meid sinna viivad - ja võimaldavad meil külastada elamiskõlblikku eksoplaneeti.
