Egy csillagközi űrszonda tervei

A megfelelő csillagközi űrszonda tervezése sokat várat még magára. Kérdés, hogy tudományunk nem elég fejlett ehhez, vagy csupán az érdeklődés, a ráfordítandó fantázia és idő hiányáról van szó?

Előzmények

Ember alkotta űreszközt juttatni egy távoli csillaghoz még az ezredvégi tudásanyag birtokában is nagy kihívás. Mindenesetre már az 1950-es években is próbáltak olyan űrhajót tervezni, amely elhagyhatná a Naprendszert. Ám fél évszázaddal ezelőtt minden áron emberes missziót akartak megvalósítani.
Így született meg az Orion-terv, amely szerint a Földtől távolodó űreszközt rövid időközönként robbanó kis atombombák gyorsították volna. Hasonlóan fantasztikus elvekre építve született a Nova-program, amelyben az óriási távolságok leküzdésére magfúziós elven működő hajtóművet alkalmaztak volna. A cél a Barnard-csillag volt, hajtóanyagként folyékony deutériumot illetve a hélium hármas izotópját használták volna. Érdekes, hogy utóbbit a Jupiter melletti elrepülés során gyűjtötték volna össze. Az első, csillagközi küldetésre vonatkozó reális terv a Daedalus volt, amelyet a British Society dolgozott ki 1977-ben. Az általuk elképzelt űrhajó 500 tonnás, az utazás pedig 40 mintegy 40 évig tart.

Napjainkra azonban ezek egyike sem valósult meg, így a Pioneer- és Voyager-űrszondák váltak Naprendszerünk legmesszebbre jutott küldötteivé a csillagközi térben - amit egykori tervezőik valószínűleg nem hittek volna. A legnagyobb távolságban, ahová mostanáig ember építette űreszköz eljutott, a Voyager-1 száguld: mintegy 76 Csillagászati Egységnyire (11,4 milliárd km). Számítások szerint 20 ezer év múlva megérkezik a Naprendszer peremvidékére, az Oort-felhőhöz, 40 ezer év elteltével pedig eléri majd az üstökösök forrásvidékének külső határát. Szép teljesítmény ez olyan kutatószondáktól - mert a Voyager-2 és a Pioneer-10 és -11 is az előző nyomdokaiba lép majd -, amelyek működését eredetileg csupán 5 évre garantálták a mérnökök.

Az elmélet

Egy csillagközi utazás során igen sok hiba felmerülhet, amelyek próbára teszik az irányítók problémamegoldó képességét. Persze ez egyáltalán nem jelenti azt, hogy egy ilyen küldetés megvalósíthatatlan (technikai szempontból napjainkban akár az emberes Mars-expedíció is indítható lenne). Viszont rendkívül komolyan kell venni azt a tényt, hogy a távolodó űrszonda végleg magára marad, s a rádiójelek gyengülése miatt hosszú idő múlva már nem is lesz irányítható.

Erre jelenthet megoldást az űrszonda részegységeinek redundanciája, vagyis hogy az egyes alrendszerekből és műszerekből többet is visz magával, így meghibásodás esetén bekapcsolható a pótpéldány. Azonban túlzott óvatosság esetén az űrszonda nagy és nehézkes szerkezetté válik, amely törékeny és drága. A NASA a jövőben viszont éppen kicsi és olcsó eszközöket küld az űrbe, amelyek pótlása sem olyan drága.

Mindezek alapján talán úgy tűnik, a megfelelő csillagközi űrszonda tervezése sokat várat még magára. Kérdéses, hogy tudományunk nem elég fejlett ehhez, vagy csupán az érdeklődés, a ráfordítandó fantázia és idő hiányáról van szó? Számos tudós hisz benne, hogy inkább ez utóbbi a problémák és a tehetetlenség forrása.

Interstellar Probe

Egy megfelelőnek látszó űrszonda tervei mégis elkészültek - nem is csak papíron. Ugyan a program részben titkosított, mégis elég sokat elárultak róla.

A tervek szerint 200-400 Csillagászati Egységre távolodik majd és nem szállít embereket az űreszköz. Céljaként nem a legközelebbi csillag, a 260 ezer Csillagászati Egység távolságban lévő Proxima Centauri elérését jelölték meg, hanem a csillagközi térrész, valamint a Naprendszert érő külső hatások, sugárzások vizsgálata lesz majd a feladata.

Jelenlegi feltételezések szerint kb. 100 Csillagászati Egység találkozik össze a kifelé áramló napszél és a csillagközi por, kialakítva a heliopauza zónáját. Ezen az intersztelláris poranyag szinte egyáltalán nem jut át, vagyis számunkra ismeretlen. Ezen kívül, kb. 110 és 120 Csillagászati Egység távolságban található a semleges hidrogén fal, amely ugyancsak felderítésre vár. Az űrszonda további feladatát jelentené Kuiper-objektumok kutatása, ill. a csillagközi mágneses tér vizsgálata is.

Felépítésére jellemző a már említett "kicsit és olcsón" NASA-elv. Tömege 246 kg, fedélzetén 25 műszert helyeznének. Sok vita folyt a hajtóanyagról, illetve a gyorsítás módjáról. A mai technológiával a kémiai hajtóanyagok által elérhető maximális sebesség néhányszor tíz km másodpercenként. Ez azonban hamar felemészti a hajtóanyagot, bármi legyen is az.

Alternatív megoldást jelent a napvitorlás. Működéséhez egy szupervékony anyagból készült vitorlára van szükség (kb. 1 gramm /négyzetméter sűrűségű), amelyet Napunk 0,25 Csillagászati Egységre való megközelítése után kinyitnak majd, így az űrszonda "kivitorlázik" majd kb. 5 Csillagászati Egységnyi távolságra, ahol pedig megszabadul a vitorlától.

Természetesen sok más meghajtás-tervet átgondoltak, de mind közül a fent említett a legreálisabb, mert a kémiai meghajtással nem érhető el a szükséges gyorsulás, a fúziós reaktort még nem fejlesztettük ki, az antianyag-hajtómű pedig túlságosan drága lenne (1 mg antianyag előállítása kb. 1 millió dollár), ráadásul ekkora mennyiségű antianyag tárolása igen kockázatos lenne.
Az ötven éve még inkább csak tudományos fantáziaként kezelt terv napjainkra tehát egyre közelebb kerül a kivitelezhetőséghez. Aki pedig kételkedik, gondoljon bele a következőkbe: az 1957-ben pályára állított első Szputnyik maximum 900 km magasra emelkedett. Két évvel később egy Hold-szonda már ezerszer messzebb jutott el. Még matematikailag is hatalmas ugrás ezután belegondolni Armstrong "kis lépés"-ébe, amely óta alig 32 év telt el...

Miért pont most, az Űrodüsszeia évében, egy új évszázad hajnalán torpannánk meg?

Apagyi Katinka

Ajánlat:

Az űrkutatás nagy eseményei 1942-től 2356-ig

Az Interstellar Probe hivatalos oldala

Korábban az [origo]-ban:

Szex és társadalom az első csillaghajók fedélzetén
2002.03.21. Az emberiség még ebben a században nekivág a legközelebbi csillag felé vezető útnak, állítja a NASA egyik kutatója. A csillagközi felfedezőútra induló legénység pedig inkább egy hagyományos törzsi társadalomra hasonlít majd, mint az űrhajózásban eddig megszokott katonai hierarchiára.

Jelentkezett az egyik legtávolabbi űrszonda
2002.03.25. A 30 évvel ezelőtt elindított Pioneer-10 űrszondával március elsején ismét sikerült kapcsolatba lépni.
/tudomany/vilagur/20020325jelentkezett.html