43 года до звезд: новый метод лучевой пропульсии откроет путь к Проксима Центавра b

Проект по достижению экзопланеты Проксима Центавра b становится все более реальным благодаря новейшим технологиям. Однако основной проблемой остается система двигателей. Кристофер Лимбах, профессор Мичиганского университета, получил грант от Института перспективных концепций NASA (NIAC) на разработку нового типа лучевой пропульсии, которая использует как луч частиц, так и лазер для преодоления технологических ограничений.

Современные ракетные двигатели не могут доставить аппарат к Проксима Центавра b, так как их топливо слишком тяжелое и быстро сгорает, не позволяя достичь необходимых скоростей. Солнечные паруса, которые используют давление солнечного света для движения, тоже неэффективны, так как по мере удаления от Солнца сила этого давления значительно снижается, и парус теряет способность эффективно ускоряться.

Необычные решения, такие как ядерные двигатели или ионные двигатели, тоже не подходят, поскольку требуют перевозки топлива, что увеличивает массу аппарата и снижает его скорость.

Лучшая альтернатива — это лучевая пропульсия. Принцип заключается в создании мощного луча в космосе, который продолжает толкать космический аппарат на протяжении всего пути. Обычные системы лучевой пропульсии используют либо световые, либо частичные лучи, но оба этих варианта имеют недостаток — дифракцию. Лучи рассеиваются на больших расстояниях, теряя свою силу и точность.

Однако исследователи нашли способ сочетания луча частиц и лазера, что позволяет практически полностью устранить дифракцию и рассеивание. Это позволит системе лучевой пропульсии сохранять концентрацию луча на нужном месте, не теряя силы по мере удаления аппарата.

На основе этой технологии доктор Лимбах разработал метод PROCSIMA, который использует согласованный комбинированный луч частиц и лазера. Расчеты показывают, что такой луч может эффективно работать до Проксима Центавра b, отклоняясь всего на 10 метров. По расчетам доктора Лимбаха и его коллеги, доктора Кена Хары, профессорa Стэнфордского университета, 5-граммовый зонд, подобный тому, который разрабатывается в рамках проекта Breakthrough Initiatives, может быть разогнан до 10% скорости света и достигнет Проксима Центавра b за 43 года.

Альтернативно, более крупный зонд массой около 1 кг сможет достичь системы примерно за 57 лет, что позволит разместить более интересный и многофункциональный полезный груз.

Пока еще требуется доработать некоторые элементы, такие как источники частиц холодного атома и улучшить функциональность системы лучей. Хотя проект не получил дальнейшего финансирования от NIAC, лаборатория доктора Лимбаха в Мичиганском университете продолжает работать над подобными идеями, включая наноньютоновую систему пропульсии. Разработка продолжается, и, кажется, что лучевая пропульсия станет ключом к достижению других звездных систем.