Umat manusia memiliki sarana untuk meluncurkan wahana ke orbit di sekitar bintang terdekat. Tetapi apakah kita memiliki kesabaran yang diperlukan?
Perjalanan antarbintang, yang telah menjadi pokok fiksi ilmiah selama bertahun-tahun, dapat menjadi kenyataan hari ini - seandainya ada uang. Hanya dengan $ 100 juta atau lebih, pelanggan sebenarnya dapat membeli roket komersial terbaru dan bepergian ke luar tata surya. Kesabaran adalah kuncinya di sini. Jika roket semacam itu diluncurkan besok ke pelabuhan tujuan terdekat - exoplanet Proxima b yang berpotensi dihuni, baru-baru ini ditemukan di sistem bintang tiga Alpha Centauri pada jarak 4 tahun cahaya dari Bumi - penerbangan akan memakan waktu 80.000 tahun.
Alih-alih menghabiskan $ 100 juta untuk transportasi yang lambat, pengusaha miliarder Yuri Milner mengatakan pada bulan April lalu bahwa dia akan menghabiskan uang yang sama untuk menemukan cara lain untuk mencapai sistem Alpha Centauri dalam kerangka waktu yang tidak melebihi batas kehidupan manusia. Proyek tersebut, yang disebut Breakthrough Starshot, berupaya untuk menjauh dari roket secara global demi layar ringan - permukaan cermin tertipis yang didorong oleh sinar laser untuk melaju di luar angkasa. Rencana awal untuk proyek ini menyediakan penggunaan roket konvensional, di mana pada awal 2040-an, ribuan layar cahaya empat meter dengan berat masing-masing hanya satu gram direncanakan untuk dipasang di orbit Bumi. Layar akan berisi chip sentimeter dengan kamera built-in, sensor, mesin jet dan baterai. Setiap pesawat ruang angkasa ultralight akan diarahkan dari orbit Bumi menuju sistem Alpha Centauri menggunakan laser tanah 100 gigawatt dengan kecepatan 20 persen kecepatan cahaya. Dalam kasus ini, penerbangan antarbintang hanya akan memakan waktu 20 tahun, dan wahana tersebut akan mencapai Alpha Centauri pada tahun 2060-an.
Tetapi kecepatan tinggi ini menghabiskan banyak uang. Bahkan perkiraan paling sederhana dari proyek Starshot jauh melebihi $ 100 juta awal Milner - proyek tersebut dapat membutuhkan $ 10 miliar selama beberapa dekade, atau lebih, terutama karena biaya besar untuk membangun fasilitas laser berbasis darat. Kemungkinan besar, ini tidak akan mungkin dilakukan tanpa bantuan pemerintah dan kerja sama internasional. Selain itu, layar cahaya, yang akan bertahan dalam perjalanan selama 20 tahun, akan menyapu sistem Centauri secepat kilat sehingga mereka hanya memiliki beberapa detik untuk mendapatkan foto makro dan data lain di Proxima b dan planet lain di sekitarnya. Dan sementara probe bergerak ke kegelapan antarbintang, layar cahaya akan mencoba mengirimkan informasi berharga ke Bumi menggunakan sinar laser,kekuatan yang tidak melebihi kekuatan sinyal ponsel konvensional.
Perjalanan lambat menuju bintang
Beberapa kritikus menganggap pengejaran Alpha Centauri yang cerewet ini sebagai investasi yang buruk. “Setelah mempelajari tentang proyek Starshot, kami merasa boros menghabiskan uang sebanyak itu untuk misi terbang yang akan memakan waktu beberapa dekade dan membutuhkan beberapa detik untuk mengambil gambar,” kata peneliti independen Michael Hippke dari Jerman. Bekerja sama dengan Rene Heller, astrofisikawan di Institut Max Planck untuk Penelitian Tata Surya di Göttingen, Hippke mengembangkan program penerbangan alternatif yang menurutnya akan lebih berguna secara ilmiah dan lebih murah. Alih-alih membangun sistem laser multi-miliar dolar untuk mempercepat layar cahaya kecil ke kecepatan mendekati cahaya dan menerbangkannya sekali, Heller dan Hippke mengusulkan menggunakan cahaya bintang saja untuk mengirim layar yang lebih besar dengan kecepatan lebih rendah ke ketiga bintang di sistem Alpha Centauri dengan kemampuan untuk "parkir" di orbit. Temuan mereka akan diterbitkan dalam Astrophysical Journal Letters edisi 1 Februari.
Inti dari proposal mereka adalah menggunakan tidak hanya sinar matahari untuk mempercepat layar cahaya meninggalkan sistem kita, tetapi juga cahaya dan gravitasi dari tiga bintang sistem Alpha Centauri di akhir penerbangan. Heller dan Hippke menghitung bahwa perjalanan seperti itu dapat dilakukan di atas layar dengan kepadatan sangat rendah, dengan berat sekitar 100 gram dan meliputi area seluas 100 ribu meter persegi (yaitu sekitar 15 lapangan sepak bola!). Desain layar ini tampaknya layak mengingat pesatnya perkembangan ilmu material. Dengan secara bertahap menyesuaikan sudut saat mendekati bintang untuk menangkap lebih banyak tekanan dari bintang, layar seperti itu dapat mengembangkan kecepatan yang cukup untuk berlabuh di orbit mana pun dalam sistem.
Video promosi:
Untuk mencapai planet Proxima b yang berpotensi dapat dihuni, sistem tambahan "fotogravitasional" semacam itu, anehnya, akan membutuhkan pengiriman layar cahaya terlebih dahulu ke bintang-bintang seperti matahari yang cerah Alpha Centauri A dan Alpha Centauri B, terlepas dari kenyataan bahwa mereka terletak dua triliun kilometer lebih jauh jauh dari kita daripada bintang induk yang lebih kecil dan redup dari planet Proxima b - Proxima Centauri. Hal ini disebabkan oleh perlambatan yang disebabkan oleh tekanan radiasi tinggi dari bintang Alpha Centauri A dan B, dan oleh karena itu, pendekatan yang lebih cepat ke sistem layar ringan dalam berbagai ukuran. Tetapi radiasi dari bintang kembar memiliki batas; jika layar besar Heller dan Hippke mencapai kecepatan lebih tinggi dari 4,6 persen kecepatan cahaya, layar itu akan melewati sistem. Mereka memperkirakan bahwa penerbangan ke Alpha Centauri A dan B akan memakan waktu hampir satu abad.diikuti oleh 50 tahun perjalanan ke tujuan akhirnya - orbit stabil di sekitar Proxima.
“Perjalanan Anda akan memakan waktu 7 kali lebih lama dari misi Starshot selama 20 tahun, tetapi Anda dapat menghabiskan waktu bertahun-tahun bahkan puluhan tahun untuk penelitian menyeluruh, bukan beberapa detik,” kata Heller. Membandingkan rasio waktu penelitian dengan waktu tempuh dalam kedua kasus, Heller menambahkan, "Starshot hanya dapat menggunakan seperseratus juta dari seluruh misi untuk penelitian di tempat, dan kami dapat menggunakan sekitar seperseratus, atau satu juta kali lebih banyak." Selain itu, dengan menggunakan sinar matahari untuk meluncurkan layar, opsi ini menghilangkan kebutuhan untuk membangun unit laser bernilai miliaran dolar.
Namun, perjalanan 150 tahun yang mereka usulkan tidak dapat dimulai besok. Proposal Heller dan Hippke, antara lain, menyediakan konfigurasi bintang yang langka di sistem Alpha Centauri, yang terjadi hanya sekali setiap 80 tahun, ketika semua orbitnya berada di bidang yang sama, melintasi lintasan probe apa pun dari tata surya kita. Lain kali itu akan terjadi pada 2035, tetapi dalam waktu yang sesingkat itu, tidak ada layar yang bisa mendekati sistem. Heller dan Hippke menyarankan untuk menunggu "penyelarasan" berikutnya di tahun 2115.
Mengirim layar mereka langsung ke Proxima Centauri akan membutuhkan kecepatan kosmik yang jauh lebih rendah karena tekanan radiasi yang lemah dan daya henti dari dua bintang yang lebih kecil, kata Heller, sehingga total waktu penerbangan mencapai milenium penuh.
Mohon kesabarannya
Hippke melihat misi multi-generasi dengan titik akhir di orbit sekitar Alpha Centauri layak untuk ditunggu, bahkan jika dia tidak pernah melihatnya kembali. “Anak-anak dan cucu kita akan menerima foto-foto menakjubkan dari pesawat luar angkasa ini. Bayangkan saja sungai alien, gunung berapi, dan mungkin bahkan kehidupan yang eksotis! Memilih misi selama seabad membuka peluang untuk mempelajari bintang terang terdekat lainnya juga, kata Hippke. Bintang besar Sirius, misalnya, hanya dua kali lebih jauh dari Alpha Centauri - tetapi karena ia bersinar sekitar 25 kali lebih terang dari Matahari, efek penghambatannya dari tekanan radiasi lebih kuat, dan ini akan memastikan pendekatan layar cahaya yang lebih cepat ke sana. Bagaimanapun,Kemampuan untuk mengirim layar cahaya ke orbit di sekitar banyak bintang di dekatnya menunjukkan kesimpulan alami dari generasi berikutnya dalam jangka panjang untuk tujuan langsung dari misi Starshot.
Terlepas dari semua keuntungan ini, Avi Loeb, seorang astronom di Universitas Harvard dan ketua komite penasehat ilmiah untuk proyek Breakthrough Starshot, tidak yakin bahwa proposal alternatif ini menawarkan keuntungan nyata dibandingkan rencana Starshot untuk menggunakan laser kelas gigawatt untuk mengirim layar kecil ke bintang-bintang. … “Layar yang sangat tipis diperlukan untuk mencapai kecepatan mendekati cahaya menggunakan cahaya bintang,” kata Loeb, mencatat bahwa semakin rendah tekanan dari sinar matahari, semakin rendah kepadatan layar cahaya tersebut. Hippke dan Heller mengatakan bahwa, secara teori, layar mereka dapat dibuat dari bahan ultra-ringan berkekuatan tinggi seperti graphene, tetapi Loeb meragukan bahwa pembuatan selembar graphene untuk probe antarbintang memiliki ketebalan beberapa atom dan 100.000 meter persegi akan lebih mudah daripada membangun fasilitas laser besar-besaran. "Permukaan seperti itu adalah urutan besarnya lebih tipis dari panjang gelombang cahaya yang seharusnya dipantulkan, dan karena itu reflektifitasnya akan rendah," kata Loeb. "Tidak mungkin mengurangi berat beberapa kali lipat dengan tetap mempertahankan kekakuan dan koefisien refleksi bahan layar." Dengan kata lain, layar graphene seluas 100.000 meter persegi mungkin terlalu tipis untuk perjalanan luar angkasa yang sebenarnya. Selain itu, rencana proyek Starshot termasuk meluncurkan bukan hanya satu, tetapi ribuan layar, dan bahkan jika setiap wahana yang berhasil melintasi ruang antarbintang hanya menerima beberapa detik untuk gambar panorama, jumlahnya akan melebihi apa yang dapat diperoleh selama beberapa penerbangan berturut-turut."Permukaan seperti itu adalah urutan besarnya lebih tipis dari panjang gelombang cahaya yang seharusnya dipantulkan, dan karena itu reflektifitasnya akan rendah," kata Loeb. "Tidak mungkin mengurangi berat beberapa kali lipat dengan tetap mempertahankan kekakuan dan koefisien refleksi bahan layar." Dengan kata lain, layar graphene seluas 100.000 meter persegi mungkin terlalu tipis untuk perjalanan luar angkasa yang sebenarnya. Selain itu, rencana proyek Starshot termasuk meluncurkan bukan hanya satu, tetapi ribuan layar, dan bahkan jika setiap wahana yang berhasil melintasi ruang antarbintang hanya menerima beberapa detik untuk gambar panorama, jumlahnya akan melebihi apa yang dapat diperoleh selama beberapa penerbangan berturut-turut."Permukaan seperti itu adalah urutan besarnya lebih tipis dari panjang gelombang cahaya yang seharusnya dipantulkan, dan karena itu reflektifitasnya akan rendah," kata Loeb. "Tidak mungkin mengurangi berat beberapa kali lipat dengan tetap mempertahankan kekakuan dan koefisien refleksi bahan layar." Dengan kata lain, layar graphene seluas 100.000 meter persegi mungkin terlalu tipis untuk perjalanan luar angkasa yang sebenarnya. Selain itu, rencana proyek Starshot termasuk meluncurkan bukan hanya satu, tetapi ribuan layar, dan bahkan jika setiap wahana yang berhasil melintasi ruang antarbintang hanya menerima beberapa detik untuk gambar panorama, jumlahnya akan melebihi apa yang dapat diperoleh selama beberapa penerbangan berturut-turut.dan karena itu reflektifitasnya akan rendah,”kata Loeb. "Tidak mungkin mengurangi berat beberapa kali lipat dengan tetap mempertahankan kekakuan dan koefisien refleksi bahan layar." Dengan kata lain, layar graphene seluas 100.000 meter persegi mungkin terlalu tipis untuk perjalanan luar angkasa yang sebenarnya. Selain itu, rencana proyek Starshot termasuk meluncurkan bukan hanya satu, tetapi ribuan layar, dan bahkan jika setiap wahana yang berhasil melintasi ruang antarbintang hanya menerima beberapa detik untuk gambar panorama, jumlahnya akan melebihi apa yang dapat diperoleh selama beberapa penerbangan berturut-turut.dan karena itu reflektifitasnya akan rendah,”kata Loeb. "Tidak mungkin mengurangi berat beberapa kali lipat dengan tetap mempertahankan kekakuan dan koefisien refleksi bahan layar." Dengan kata lain, layar graphene seluas 100.000 meter persegi mungkin terlalu tipis untuk perjalanan luar angkasa yang sebenarnya. Selain itu, rencana proyek Starshot termasuk meluncurkan bukan hanya satu, tetapi ribuan layar, dan bahkan jika setiap wahana yang berhasil melintasi ruang antarbintang hanya menerima beberapa detik untuk gambar panorama, jumlahnya akan melebihi apa yang dapat diperoleh selama beberapa penerbangan berturut-turut.000 meter persegi mungkin terlalu tipis untuk perjalanan luar angkasa yang sebenarnya. Selain itu, rencana proyek Starshot termasuk meluncurkan bukan hanya satu, tetapi ribuan layar, dan bahkan jika setiap wahana yang berhasil melintasi ruang antarbintang hanya menerima beberapa detik untuk gambar panorama, jumlahnya akan melebihi apa yang dapat diperoleh selama beberapa penerbangan berturut-turut.000 meter persegi mungkin terlalu tipis untuk perjalanan luar angkasa yang sebenarnya. Selain itu, rencana proyek Starshot termasuk meluncurkan bukan hanya satu, tetapi ribuan layar, dan bahkan jika setiap wahana yang berhasil melintasi ruang antarbintang hanya menerima beberapa detik untuk gambar panorama, jumlahnya akan melebihi apa yang dapat diperoleh selama beberapa penerbangan berturut-turut.
Tantangan terbesar, menurut Loeb, adalah apakah rencana proyek multigenerasi yang ambisius akan bertahan dari perjumpaan yang tak terelakkan dengan kelemahan hidup manusia. “Jika Anda mengabaikan lamanya perjalanan, Anda selalu dapat menggunakan roket konvensional dan mencapai sistem Alpha Centauri dengan kerugian rendah dalam 80.000 tahun,” katanya. “Tapi orang-orang yang mengerjakan proyek Starshot lebih ambisius. Kami ingin sampai di sana dalam hidup kami."
Lee Billings
