Hver dag ser det ut til at en ny eksoplanett blir funnet (eller i tilfelle av tirsdag, forskere oppdaget tre potensielt beboelige eksoplaneter som kretser rundt en stjerne). Men det er mange hindringer som vi må fjerne før vi noen gang har sjansen til å besøke dem: de enorme stråledosene som vil bli absorbert av astronauter, potensielle skader forårsaket av interstellært støv og gass på et håndverk å bevege seg i ekstremt høye hastigheter, og det faktum at å reise til og med nærmeste beboelige eksoplanett ville ta nesten 12 år i et romfartøy som kjørte med lysets hastighet.
Det største problemet kan imidlertid være den enorme mengden energi et slikt håndverk vil kreve. Hvordan brensler du et romskip for en reise mer enn 750 000 ganger lenger enn avstanden mellom jorden og solen?
Basert på vår nåværende teknologi for å utforske rom og potensielle fremtidige tilnærminger, er her en oversikt over mulige måter å drive romfartøy på.
Konvensjonelle raketter, som brenner flytende eller fast kjemisk brensel, har blitt brukt til nesten alle romoppdrag til dags dato. (Foto via NASA) Konvensjonelle raketter: Disse skaper drivkraft ved å brenne et kjemisk drivmiddel som er lagret inne, enten et fast eller flytende drivstoff. Energien som frigjøres som et resultat av denne forbrenningen løfter et håndverk ut av jordas gravitasjonsfelt og ut i rommet.
Fordeler: Rakettteknologi er veletablert og godt forstått, siden den stammer fra det gamle Kina og har blitt brukt siden begynnelsen av romalderen. Når det gjelder avstand, er den største prestasjonen hittil å frakte Voyager 1- romsonden til ytterkanten av solsystemet, omtrent 18, 5 milliarder kilometer unna Jorden.
Ulemper: Voyager 1 er anslått til å gå tom for drivstoff rundt år 2040, en indikasjon på hvor begrenset rekkevidde konvensjonelle raketter og thrustere kan føre et romskip. Dessuten, selv om vi kunne plassere en tilstrekkelig mengde rakettdrivstoff på et romskip for å frakte det helt til en annen stjerne, er det svimlende faktum at vi sannsynligvis ikke engang har nok drivstoff på hele planeten vår til å gjøre det. Brice Cassenti, professor ved Rensselaer Polytechnic Institute, fortalte Wired at det vil ta en mengde energi som overgår dagens produksjon for å sende et håndverk til den nærmeste stjernen ved hjelp av en konvensjonell rakett.
Ionmotoren som drev NASAs Deep Space 1-romfartøy. (Foto via NASA) Ionmotorer : Disse fungerer noe som konvensjonelle raketter, bortsett fra i stedet for å fordrive produktene med kjemisk forbrenning for å generere skyvekraft, skyter de ut strømmer av elektrisk ladede atomer (ioner). Teknologien ble først demonstrert på en vellykket måte på NASAs 1998 Deep Space 1-oppdrag, der en rakett tett fløy forbi både en asteroide og en komet for å samle inn data, og har siden blitt brukt til å drive flere andre romfartøyer, inkludert et pågående oppdrag for å besøke dvergen planeten Ceres.
Fordeler: Disse motorene produserer mye mindre skyvekraft og begynnelseshastighet enn en konvensjonell rakett - så de kan ikke brukes til å unnslippe jordens atmosfære - men når de først har blitt ført ut i verdensrommet av konvensjonelle raketter, kan de løpe kontinuerlig i mye lengre perioder (fordi de bruker et tettere drivstoff mer effektivt), slik at et fartøy gradvis kan øke hastigheten og overgå hastigheten til en som drives av en konvensjonell rakett.
Ulemper: Selv om det er raskere og mer effektivt enn konvensjonelle raketter, vil det å bruke en ionedrift for å reise til og med den nærmeste stjernen likevel ta overveldende lang tid - minst 19.000 år, ifølge noen anslag, noe som betyr at et sted i størrelsesorden 600 til 2700 generasjoner av mennesker ville være nødvendig for å se det gjennom. Noen har antydet at ionemotorer kan føre til en tur til Mars, men interstellar plass er sannsynligvis utenfor muligheten.
En gjengivelse av stjerneskipet Daedalus, foreslått på 1970-tallet, som ville ha brukt kjernefusjonsreaksjoner som drivmiddel. (Bilde via Nick Stevens) Nuclear Rockets: Mange ildsjeler for romfartsundersøkelser har tatt til orde for bruk av kjernefysiske reaksjonsdrevne raketter for å dekke store avstander mellom interstellar rom, som dateres til Project Daedalus, et teoretisk britisk prosjekt som forsøkte å utforme en ubemannet sonde for å nå Barnards Star, 5.9 lys- år borte. Atomraketter skulle teoretisk være drevet av en serie kontrollerte atomeksplosjoner, kanskje ved bruk av rent deuterium eller tritium som drivstoff.
Fordeler: Beregninger har vist at et fartøy fremdrevet på denne måten kan nå hastigheter raskere enn 9000 miles per sekund, noe som betyr en reisetid på omtrent 130 år til Alpha Centurai, stjernen nærmest solen - lenger enn en menneskelig levetid, men kanskje innen riket til et flergenerasjonsoppdrag. Det er ikke Millenium Falcon som lager Kessel Run i mindre enn 12 parsecs, men det er noe.
Ulemper: For en er kjernefysiske raketter for øyeblikket helt hypotetiske. På kort sikt vil de sannsynligvis holde seg slik, fordi detoneringen av ethvert kjernefysisk utstyr (enten det er ment som et våpen eller ikke) i det ytre rom, ville krenke traktaten om delvis nuklear testforbud, som tillater slike eksplosjoner på nøyaktig ett sted : underjordisk. Selv om det er lovlig tillatt, er det enorme sikkerhetsmessige bekymringer når det gjelder utskytning av en kjernefysisk enhet i verdensrommet på en konvensjonell rakett: En uventet feil kan føre til at radioaktivt materiale regner over hele planeten.
Sunjammer, som har det største solfanget som noensinne er bygget, er anslått å lansere høsten 2014. (Foto via L'Garde / NASA) Solar Sails: I sammenligning med alle andre teknologier på denne listen, fungerer disse etter et ganske annet prinsipp: I stedet for å drive et fartøy ved å brenne drivstoff eller skape andre slags forbrenning, trekker solseil et kjøretøy ved å utnytte energien til de ladede partiklene. kastet ut fra solen som en del av solvinden. Den første vellykkede demonstrasjonen av en slik teknologi var Japans IKAROS-romfartøy, som ble lansert i 2010, som reiste mot Venus og nå reiser mot Solen, og NASAs Sunjammer, syv ganger større, skal lanseres i 2014.
Fordeler: Fordi de ikke trenger å frakte en bestemt mengde drivstoff - i stedet for å bruke kraften fra solen, omtrent som en seilbåt utnytter vindens energi - kan et romfartøy med solseil assistere mer eller mindre på ubestemt tid.
Ulemper: Disse reiser mye saktere enn rakettdrevet håndverk. Men viktigere for interstellare oppdrag - de krever at energien som kastes ut fra solen eller en annen stjerne i det hele tatt reiser, noe som gjør det umulig for dem å krysse de store mellomrommene mellom rekkevidden til vår sols solvind og den til et annet stjernesystem. Solseil kan potensielt integreres i et håndverk med andre måter å drive seg selv på, men de kan ikke stole på alene for en interstellar reise.
En kunstners oppfatning av en teoretisk antimateriell rakettdesign. (Bilde via NASA) Antimateriale raketter: Denne foreslåtte teknologien vil bruke produktene fra en materie-antimateriell utslettelsesreaksjon (enten gammastråler eller sterkt ladede subatomære partikler kalt pioner) for å drive et håndverk gjennom verdensrommet.
Fordeler: Å bruke antimateriell til å drive en rakett ville teoretisk sett være det mest effektive drivstoffet som mulig, da nesten all massen av saken og antimaterien blir konvertert til energi når de ødelegger hverandre. I teorien, hvis vi var i stand til å regne ut detaljene og produsere nok antimateriale, kunne vi bygge et romskip som kjører i hastigheter nesten like raskt som lyset - den høyeste hastigheten som er mulig for ethvert objekt.
Ulemper: Vi har ennå ikke en måte å generere nok antimaterie for en romfart - estimater er at en måned lang tur til Mars vil kreve rundt 10 gram antimaterie. Til dags dato har vi bare vært i stand til å lage et lite antall atomer med antimaterie, og ved å gjøre det har vi konsumert en stor mengde drivstoff, noe som også har gjort ideen om en antimateriellrakett uoverkommelig dyr. Lagring av dette antimateriet er et annet problem: Forslag til ordninger innebærer bruk av frosne pellets med antihydrogen, men også disse er langt unna.
En gjengivelse av en ramjet, som vil samle hydrogen fra verdensrommet når den reiser til bruk som drivstoff. (Bilde via NASA) Mer spekulative teknologier: Forskere har foreslått alle slags radikale, ikke-rakettbaserte teknologier for interstellare reiser. Disse inkluderer et håndverk som ville høste hydrogen fra verdensrommet når det reiser til bruk i en atomfusjonsreaksjon, lysstråler eller magnetiske felt skutt fra vårt eget solsystem på et fjernt romfartøy som ville bli utnyttet av et seil, og bruk av svart hull eller teoretiske ormehull for å reise raskere enn lysets hastighet og gjøre en interstellar reise mulig i et enkelt menneskes levetid.
Alle disse er ekstremt langt borte fra implementering. Men hvis vi noen gang klarer det til et annet stjernesystem (en stor hvis, for å være sikker), gitt problemene med de fleste eksisterende og nærmeste fremtidsteknologier, kan det faktisk være en av disse kake-i-himmelen ideer som fører oss dit - og kanskje lar oss besøke en beboelig eksoplanett.
