Miten rakentaisit tähtienvälisen avaruusaluksen?

Tähtienvälisen avaruusaluksen rakentaminen ei ole periaatteessa äärimmäisen vaikeaa: olemme tehneet jo viisi, kuten Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2 ja New Horizons. Kaikki nämä avaruusanturit liikkuvat pakokaasun nopeudella aurinkokunnasta ja saavuttavat jonain päivänä myös muita tähtijärjestelmiä.

Näiden veneiden ongelma käytännön kannalta on, että ne kaikki vaativat miljoonia vuosia päästäkseen tähtijärjestelmiin. Vaikka nämä koettimet eivät tutki muita tähtiä lähitulevaisuudessa, jotkut niistä, erityisesti Voyager 2, lähettävät jo tietoja aurinkotuulimme (heliosfäärin) ja hajanaisen tähtienvälisen väliaineen rajapinnasta.

Jos haluat rakentaa tähtienvälisen avaruusaluksen, joka saavuttaa kohdetähtinsä kohtuullisessa ajassa, esimerkiksi 50 vuodessa, tämä vaatii jonkinlaista työntövoimaa, joka on huomattavasti tehokkaampi kuin kemialliset raketit, jotka ovat erittäin tehottomia. Mahdollisia lähteitä ovat ydinvoima, pulssi- ​​ja ydinkaasuydinreaktoriversiot, aurinkopurjeet, sähkömagneettiset laukaisimet ja antiainevoimajärjestelmät. Vaikka antiaineiden käyttövoima ja EM -laukaisimet vaatisivat nykyistä kehittyneempää tekniikkaa, ydin- ja aurinkopurjevaihtoehdot ovat nykyisen tekniikkamme ulottuvilla.

70 -luvulla brittiläinen planeettojen välinen yhteiskunta teki yksityiskohtaisen tutkimuksen tähtienvälisestä koettimen suunnittelusta, joka kykenisi pääsemään Bernardin tähdelle (kuuden valovuoden päässä) vain viidenkymmenen vuoden kuluttua. Tämä tähtienvälinen koetinrakenne käytti ydinpulssin käyttövoimaa, mikä tarkoittaa, että se heitti atomipommeja perässään, jolloin he voivat siirtää osan energiastaan ​​työntölevyille, mikä nopeuttaisi venettä eteenpäin. Laskelmiensa perusteella anturi voisi saavuttaa nopeuden 6% valon nopeudesta. Tämä on ydinvoiman käyttörajan lähellä.

Antiaineella tai sähkömagneettisilla laukaisimilla voitaisiin saavuttaa valoa nopeammat nopeudet. Antiaineen teknisiä haasteita ovat sen tuottaminen tarvittavina määrinä (voimme tuottaa vasta tänään pikogrammeja antiaineesta miljoonien dollarien hintaan) ja sen riittävä säilyttäminen. Sähkömagneettisten kantorakettien haasteet tarjoavat tarvittavan energian (petawattialueella) ja pituuden (satoja kilometrejä) tähtienvälisen koettimen käynnistämiseksi lähellä valon nopeutta.