TARS: Η «ηλιακή σφεντόνα» που φιλοδοξεί να μας ταξιδέψει κάποτε στον Alpha Centauri

Η ιδέα της διαστρικής εξερεύνησης έχει για δεκαετίες συνδεθεί με τεράστιας κλίμακας τεχνολογίες, όπως κινητήρες σύντηξης ή κολοσσιαία λέιζερ. Όμως ένας νέος θεωρητικός μηχανισμός πρόωσης υπόσχεται να ανοίξει τον δρόμο για ένα πιο προσιτό ταξίδι προς τα άστρα, χρησιμοποιώντας αποκλειστικά την ενέργεια του Ήλιου. Το όνομά του είναι TARS – συντομογραφία του Torqued Accelerator using Radiation from the Sun – και προτάθηκε από τον David Kipping, καθηγητή αστρονομίας στο Columbia University. Το όνομα δεν είναι τυχαίο: αποτελεί φόρο τιμής στον ρομπότ της ταινίας Interstellar, ενώ ταυτόχρονα περιγράφει έναν μηχανισμό που μοιάζει εντυπωσιακά απλός στη σύλληψή του.

Η βασική αρχή θυμίζει τις αποστολές με ηλιακά ιστία, όπου τα φωτόνια του Ήλιου σπρώχνουν μεγάλες ανακλαστικές επιφάνειες. Η διαφορά είναι ότι το TARS δεν περιορίζεται σε αυτή την ώθηση. Εκμεταλλεύεται την ηλιακή ακτινοβολία για να επιταχύνει τη συνεχή περιστροφή μιας δομής που αποτελείται από δύο αντίθετα «φτερά» ενωμένα με ένα καλώδιο. Η συνεχής ώθηση από το φως προκαλεί όλο και ταχύτερη περιστροφή, μέχρι τη στιγμή που το σύστημα απελευθερώνει ένα μικροσκοπικό διαστημικό σκάφος σε μέγεθος περίπου ενός smartphone, εκτοξεύοντας το σαν από σφεντόνα στο Διάστημα.

Με αυτό τον τρόπο, η ηλιακή ενέργεια δεν χρησιμοποιείται για μια απλή ώθηση, αλλά μετατρέπεται σε αποθήκευση κινητικής ενέργειας μέσω περιστροφής, η οποία στη συνέχεια απελευθερώνεται μονομιάς.

Ο Kipping και η φοιτήτρια Kathryn Lampo υπολόγισαν ότι δύο πάνελ πλάτους περίπου 7 μέτρων, ενωμένα με καλώδιο 63 μέτρων, θα μπορούσαν να συσσωρεύουν ενέργεια για τρία χρόνια. Στο τέλος αυτής της περιόδου, η εκτόξευση μιας μικρής διαστημοσυσκευής θα έφτανε ταχύτητα μεγαλύτερη από 12 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Αν προστεθεί και η ταχύτητα της τροχιάς του ίδιου του συστήματος, η διαφυγή από το ηλιακό μας σύστημα – που απαιτεί περίπου 42 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο – θα ήταν εφικτή.

Το πρόβλημα είναι ότι με τέτοιο ρυθμό, το κοντινότερο άστρο, το Alpha Centauri, θα χρειαζόταν πάνω από 30.000 χρόνια για να προσεγγιστεί.

Το μεγάλο στοίχημα είναι τα υλικά. Σήμερα, η καλύτερη λύση φαίνεται να είναι οι νανοσωλήνες άνθρακα, με υψηλή αντοχή και χαμηλό βάρος. Όμως η μελλοντική βιομηχανική παραγωγή γραφενίου θα μπορούσε να δώσει πολύ μεγαλύτερη ανθεκτικότητα, επιτρέποντας ταχύτερες περιστροφές και επομένως πολύ υψηλότερες ταχύτητες εκτόξευσης.

Ο Kipping θεωρεί ότι με προχωρημένους συνδυασμούς – όπως η αξιοποίηση του Oberth effect, όπου η επιτάχυνση κοντά σε ισχυρό βαρυτικό πεδίο πολλαπλασιάζει την απόδοση, ή ακόμα και με τη βοήθεια ισχυρών laser – οι ταχύτητες θα μπορούσαν να φτάσουν τα 1.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Αυτό αντιστοιχεί στο 0,3% της ταχύτητας του φωτός και μειώνει τον χρόνο ταξιδιού στο Alpha Centauri σε περίπου 1.300 χρόνια.

Μια βασική δυσκολία είναι ότι η συνεχής ώθηση του ηλιακού ανέμου θα τείνει να απομακρύνει το TARS από τον Ήλιο, περιορίζοντας την ενέργεια που μπορεί να απορροφήσει. Για να αντιμετωπίσει το ζήτημα, ο Kipping προτείνει μια παραλλαγή τροχιάς, την οποία ονομάζει «quasite». Πρόκειται για μια ιδιότυπη ισορροπία μεταξύ βαρύτητας και ακτινοβολίας, που διατηρεί το σύστημα αρκετά κοντά στον Ήλιο ώστε να εκμεταλλεύεται συνεχώς την ενέργειά του, χωρίς να παρασύρεται προς τα έξω όπως θα συνέβαινε με ένα κλασικό ηλιακό ιστίο.

Σήμερα, το TARS παραμένει μια ιδέα στο χαρτί. Ωστόσο, η απλότητα του σχεδιασμού του έχει ήδη κινήσει το ενδιαφέρον ορισμένων ιδιωτικών εταιρειών, οι οποίες εξετάζουν τη δυνατότητα να φιλοξενήσουν ένα πειραματικό πρωτότυπο μεγέθους cubesat στις εκτοξεύσεις τους. Οι τεχνικές προκλήσεις είναι σημαντικές – όπως το πώς θα ξεδιπλωθούν τόσο λεπτά πάνελ στο Διάστημα ή πώς θα ελεγχθεί η περιστροφή χωρίς να προκύψει αστάθεια. Παρ’ όλα αυτά, το γεγονός ότι το project μπορεί να αναπτυχθεί από πανεπιστημιακές ομάδες με σχετικά περιορισμένους πόρους, του δίνει ένα πλεονέκτημα σε σχέση με άλλα πιο δαπανηρά σχέδια διαστρικής πρόωσης.

Ο ίδιος ο Kipping τονίζει ότι η αξία του TARS δεν πρέπει να μετριέται με βάση τον χρόνο ζωής μιας γενιάς. «Δεν έχει σημασία αν δεν φτάσουμε οι ίδιοι στα άστρα. Σημασία έχει να ξεκινήσουμε το ταξίδι και να αφήσουμε αυτή την κληρονομιά στις επόμενες γενιές», λέει χαρακτηριστικά.

Πρόκειται για μια φιλοσοφία που βλέπει την εξερεύνηση του διαστρικού χώρου όχι ως άμεσο στόχο, αλλά ως μακροχρόνιο εγχείρημα που θα εξελίσσεται μέσα στους αιώνες. Η ανθρωπότητα μπορεί σήμερα να θέσει τα θεμέλια, ώστε οι αποστολές που θα ξεκινήσουν στο μέλλον να οδηγήσουν τελικά σε αποτελέσματα.

[via]