Автостопом до Проксимы Центавра

Ученые открыли ближайшую к нам экзопланету — как до нее добраться?

Juno на фоне Юпитера, художественная иллюстрация. Изображение: NASA/JPL-Caltech

Недавно астрономы объявили о том, что у ближайшей к нам звезды — Проксимы Центавра — найдена планета земного типа. Эта планета, Проксима b, находится в 4,22 световых года от нас — это примерно 40 триллионов километров. По сравнению с другими известными экзопланетами это не так уже много, однако добраться до нее не так-то просто.

«Добраться до этой звезды, конечно же, можно, но для такой авантюрной миссии потребуется жизнь нескольких поколений людей и совершенствование технологий космических двигателей», — рассказал Евгений Соков, младший научный сотрудник Пулковской обсерватории РАН и Специальной астрофизической обсерватории РАН.

Скорость из области фантастики

«Если бы космические корабли могли мгновенно набирать скорость, близкую к скорости света, и мгновенно останавливаться перед звездой, мы бы могли долететь до ближайшей к нам звезде примерно за 4,22 года. Но все не так просто. Во-первых, даже если бы это было возможно, для достижения такой скорости нам пришлось бы треть пути разгоняться, треть пути тормозить и лишь треть — лететь на предельной скорости», — пояснил он.

Таким образом, даже при возможности двигаться с околосветовой скоростью космическому кораблю пришлось бы потратить на разгон, движение на максимальной скорости и торможение около 70—100 лет. А с точки зрения наблюдателей на Земле, все это заняло бы около 200 лет. Кроме того, околосветовые скорости — это пока что область фантастики.

Тысячи лет до Проксимы Центавра

«На деле мы имеем пока только идеи по развитию космических двигателей и космической отрасли в целом. Сейчас в арсенале имеется не так уж много вариантов двигателей — от твердотопливного и жидкостного до ионного», — рассказал ученый.

Твердое топливо в космонавтике использовалось, например, для боковых ускорителей при запуске Space Shuttle, они давали стартовую тягу, после чего включались основные жидкостные двигатели шаттлов. Жидкостное топливо используется в таких аппаратах, как Voyager, New Horizons, Juno и других. Рекорд скорости Juno — одного из самых быстрых космических аппаратов — 213 480 км/ч. При такой скорости путь до Проксимы Центавра займет около 20 тысяч лет, если, конечно, в космос удастся запустить аппарат с достаточным количеством топлива на борту. Для сравнения: на Juno при запуске было около двух тонн топлива.

Juno на фоне Юпитера, художественная иллюстрация
Juno на фоне Юпитера, художественная иллюстрация. Изображение: NASA/JPL-Caltech


Более медленный, но и более экономичный ионный двигатель использовался на таких аппаратах, как Deep Space 1, изучавшем комету Борелли, Dawn, навестившем Весту и Цереру, Hayabusa, доставившем на Землю образцы грунта астероида Итокава, и других. «Двигатель на Deep Space 1 смог развить скорость около 56 000 км/ч. С такой скоростью можно было бы добраться до Проксимы Центавра за 81 тысячу лет», — рассчитал Соков.

Двигатель на эффекте Холла — разновидность ионного двигателя — на испытаниях в Лаборатории реактивного движения NASA
Двигатель на эффекте Холла — разновидность ионного двигателя — на испытаниях в Лаборатории реактивного движения NASA. Фото: NASA


«Сейчас развивают и уже планируют испытывать двигатель на ядерном тепловом движении. Турпоездку до Марса можно будет осуществить всего за 90 суток на космическом корабле с таким двигателем. Но вот в случае полета до звезды мы снова сталкиваемся с необходимостью разгона и торможения, которые отнимают немало времени. И в сумме мы сможем преодолеть расстояние от Земли до Проксимы Центавра приблизительно за 1000 лет», — объяснил астроном.

Световой парус

Таким образом, пока космических аппаратов, которые могли бы добраться до Проксимы Центавра за время, сопоставимое с временем человеческой жизни, нет. Однако в апреле этого года Юрий Мильнер и Стивен Хокинг анонсировали проект Breakthrough Starshot, цель которого — отправить к звездной системе альфы Центавра, в которую входит Проксима Центавра, наноаппарат весом в несколько граммов, который будет оборудован камерами, фотонными двигателями, блоком питания, приборами связи и навигации и световым парусом толщиной в сотни атомов.

«Аппарат, который мы отправляем в систему Центавра, сможет различать объекты размером порядка 100 километров. Мы также сможем измерять магнитные поля и отправим спектрометры, которые позволят собрать информацию о химии планеты», — пояснил Питер Клупар (Peter Klupar), главный инженер проекта Breakthrough Starshot.

Аппараты на световых парусах уже бывали в космосе, однако они двигались за счет солнечного света, а в проекте Starshot парус планируется разгонять лазерным лучом от массива лазеров площадью 10×10 километров. Предполагается, что аппарат будет двигаться со скоростью 60 тысяч км/с и долетит до Проксимы Центавра за 20—25 лет. Еще столько же времени потребуется на разработку проекта. Плюс, когда наноаппарат долетит до звезды, данные, которые он передаст, до Земли будут идти 4,22 года.

Солнечный парус NanoSail-D2
Солнечный парус NanoSail-D2. Иллюстрация: NASA


Некоторые эксперты смотрят на проект скептически: откуда взять огромное количество энергии, необходимой для питания лазеров, и где ее хранить? не будет ли наноаппарат уходить из фокуса лазера? не будет ли парус слишком сильно нагреваться? сможет ли техника работать при перегрузках, которыми будет сопровождаться разгон до столь высокой скорости? Некоторые относятся к нему с оптимизмом и подчеркивают, что проект опирается на технологии, которые можно разработать в обозримом будущем.

Есть и другой вариант изучения планеты — с помощью телескопов. Например, телескопа Джеймса Уэбба, который планируется запустить в 2018 году, или Европейского чрезвычайно большого телескопа, который должен начать работу в 2024 году.

Признаки жизни

В любом случае самый волнительный вопрос, конечно, есть ли на Проксиме b жизнь? «Узнать, есть ли жизнь на этой планете в принципе можно, но для этого требуются ювелирные исследования и техника на грани фантастики. Техника уже приближается к таковой, но тем не менее для убедительности результатов нужны годы тщательных исследований и проверок», — сказал Соков.

О наличии жизни на планете можно судить по «биомаркерам», которые указывают на существование органической формы жизни. Для этого используют сверхчувствительные приборы, которые раскладывают свет звезды на спектр. В случае Проксимы b нужно совершить исключительно трудоемкую задачу — отделить преломленный свет от планеты от света самой звезды, а точнее — разделить их спектры.

Проксима b на художественной иллюстрации
Проксима b на художественной иллюстрации. Изображение: ESO/M. Kornmesser


«Основные «биомаркеры», которые и будут искать в спектре от планеты, — это вода, углекислый газ и метан. Именно эти химические соединения отвечают за органическую жизнь, которую мы привыкли видеть на Земле. Я бы даже основным «биомаркером» назвал углекислый газ, так как наличие воды еще не означает наличие органики в ней, хотя и сильно увеличивает шансы ее найти. Метановая жизнь в теории также может существовать. Если удастся увидеть хотя бы один «биомаркер» в спектре, это даст нам основания верить в наличие жизни на этой планете», — рассказал астроном.

Но если даже признаков жизни планеты не обнаружится, «почти все исследования этой планеты могут дать нам новую почву для формирования новых знаний о планетных системах в целом, об их эволюции и химическом составе. Возможно, даст нам понять, что ждет нашу Солнечную систему в будущем или где нам эффективнее искать братьев по разуму или другой дом в отдаленной перспективе», — заключил ученый.
Теги:

Читать еще на Чердаке: