Ранние проекты, которые полагались на компоненты, становящиеся достаточно маленькими и легкими для движения с относительной легкостью, предполагали, что ученые могли бы приводить в движение небольшой корабль с помощью светового паруса и направленного лазера, в то время как более поздние предложения включали запуск элементарных частиц или микроволн в зонд. Проблема с этими идеями, согласно новой статье, заключается в том, что стоимость запуска исходного луча очень высока, и трудно предотвратить распространение луча, что делает его неэффективным. Не менее раздражающим является тот факт, что чем дальше от исходного луча, тем меньше энергии вы можете ему передать.

«Текущий проект Breakthrough Starshot предусматривает дальность луча порядка 0,1 а.е. от очень большой лазерной решетки, которая напрямую толкает световые паруса. Использование энергии луча для выталкивания реактивной массы из транспортного средства требует меньше мощности для заданной тяги, чем использование импульса луча напрямую для миссий, где общее изменение скорости намного меньше скорости луча», — объясняет команда в своей статье. «Однако ни один из режимов работы принципиально не меняет требования к компромиссу для лучей».

Пытаясь обойти эту проблему, команда предложила альтернативные методы ускорения кораблей с помощью солнечного паруса, использующего электроны, ускоренные до релятивистских скоростей. На этих скоростях они могут испытывать «релятивистский пинч», эффект, хорошо изученный в ускорителях частиц и физике пучков, который, по мнению команды, поможет остановить проблему распространения.

«В системе отсчета, движущейся вместе с электронным пучком, это можно рассматривать как релятивистское замедление времени; в системе отсчета пучка недостаточно времени для того, чтобы пространственный заряд распространил пучок очень далеко», — объясняет команда. «Или в системе отсчета, покоящейся относительно Солнца, можно рассматривать это как релятивистское увеличение импульса электрона, эффективно уменьшающее отношение заряда к массе электронов, снова замедляя распространение пучка».

Разогнать луч до релятивистских скоростей и удерживать его направленным на целевой зонд было бы довольно сложной задачей, и это все еще не то, что произойдет в ближайшее время. Команда предполагает, что наиболее многообещающей идеей является «солнечный статит» или гипотетический корабль, который использует свой собственный солнечный парус для изменения своей орбиты вокруг Солнца. Благодаря этой маневренности он мог бы иметь непрерывный обзор зонда, на который он направляет луч. Используя этот метод, мы могли бы потенциально сократить время путешествия до десятилетий, а не тысячелетий.

Хотя это потенциально может сделать проект осуществимым без особых усовершенствований, некоторые из них все равно потребуются, прежде чем мы сможем отправить зонд к нашим ближайшим звездам и потенциально пригодным для жизни планетам.

«Используя термоэлектрическое преобразование в околосолнечном статите, можно потенциально запустить большую инфраструктуру пучка ГВт-класса в ближайшем будущем, не дожидаясь индустриализации околоземного пространства», — заключает команда. «Однако полезность этого подхода зависит от открытия высокоэнергетических средств приема и преобразования этой энергии, либо в виде направленного импульса, либо для выброса реакционной массы или толкания межпланетной среды в качестве реакционной массы».

https://www.iflscience.com/...