Interstellar Probe, verkefnishugmynd fyrir NASA, miðar að því að ferðast 93 milljarða kílómetra framhjá sólinni

Interstellar Probe, verkefnishugmynd fyrir NASA, miðar að því að ferðast 93 milljarða kílómetra framhjá sólinni

LAUREL, Md. - Einn af efstu verðlaununum á Fort Worth Regional Science Fair í mars 1970 - skyggnuregla og ókeypis kvöldverður í Dallas - hlaut yngri menntaskóla að nafni Ralph McNutt, sem hafði skrifað 30 síður um spurninguna „Interstellar ferðast: Er það framkvæmanlegt? og smíðaði pappa í mælikvarða líkan af geimfarinu sem hann sagði að gæti verið það fyrsta sem heimsækir aðra sól.

Menn höfðu lent á tunglinu sumarið áður, sagði 16 ára gamli í ritgerðinni sem móðir hans skrifaði upp fyrir hann á Royal No. 10 ritvélinni sinni. Bráðum, hann var viss um, myndum við hætta okkur til allra annarra pláneta sólkerfisins. Þá væri kominn tími á næsta skref: 'Að fara til stjarnanna.'

Á sveittum sumarsíðdegi, McNutt situr á skrifstofu sinni á Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, 65 ára gamall með Mikki Mús armbandsúr og þynnt hár. Á tölvuskjánum hans eru nýjustu drögin að drengskapardraumi hans: áætlun um könnun sem myndi ferðast 1.000 sinnum lengra en jörðin er frá sólu og skilja eftir öryggi sólkerfisins okkar til að kanna óbyggðir geimsins.

Auglýsing Saga heldur áfram fyrir neðan auglýsingu

Frá þeim fjarlæga sjónarhóli, Millistjörnurannsókn mun hjálpa mönnum að sjá okkur loksins fyrir því sem við erum í raun og veru, segir McNutt: þegnar vetrarbrautar. Heimaplánetan okkar verður bara einn heimur af mörgum og sólin sem gefur okkur lífið bara enn einn ljósstunguna í endalausu myrkrinu.

Þetta er djörf tillaga, jafnvel miðað við geimferðastaðla. Rannsóknin myndi taka 50 ár að ná áfangastað og þá munu næstum allir sem taka þátt í verkefninu vera dánir.

Apollo 11: Fylgstu með afmælisumfjölluninni

Engu að síður vonast McNutt og hópur annarra draumóramanna til að fá mikilvæga viðurkenningu eftir nokkur ár, þegar geimvísindamenn þjóðarinnar gefa út lista yfir forgangsverkefni þeirra í rannsóknum. Til að fá Interstellar Probe á dagskrá verða stuðningsmenn þess að sannfæra samstarfsmenn sína um að markmið þess sé vísindalega dýrmætt, svo ekki sé minnst á pólitískt hagkvæmt, þegar svo mörgum spurningum innan sólkerfisins er enn ósvarað og svo mörgum jarðneskum deilum enn óleyst.

Auglýsing Saga heldur áfram fyrir neðan auglýsingu

Hvað fær McNutt til að trúa því að það sé mögulegt?

Vísindamaðurinn hallar sér aftur í stólnum og krossleggur handleggina. Þegar hann svarar er það í formi ljóða.

„Ég held að svigrúm mannsins ætti að fara yfir tök hans,“ segir hann og umorðar Robert Browning. 'Annars, til hvers er himnaríki?'

93 milljarða kílómetra frá sólu

Sólin okkar situr á minniháttar armi hringsnúnings, stjörnustrákuðu hjóli Vetrarbrautarinnar, u.þ.b. 25.000 ljósár frá vetrarbrautarkjarnanum. Aðdráttur í gegnum alheiminn um það bil hálf milljón kílómetra á klukkustund , sólkerfið er barist af vindhviðum af gasi og ryki og sprengjuárás af orkumiklum ögnum sem uppruni er ráðgáta.

En við á jörðinni erum að hluta til varin frá þessari glundroða af heliosphere , blöðrulík mannvirki sem blásið er upp af sólvindinum. Hlaðnar agnir sem streyma frá sólinni streyma út á brún sólkerfisins — framhjá plánetunum, handan Plútós, í gegnum frosinn geislabaug Kuiperbeltis, á stað sem kallast þyrluhögg.

Auglýsing Saga heldur áfram fyrir neðan auglýsingu

Þetta er jaðarsvæðið milli ánna sólagna og hafsins í geimnum; mörkin milli himneska hverfis okkar og víðari alheims.

Aðeins tvö geimför hafa náð því svæði og lifað til að segja söguna: tvíbura Voyager rannsaka , sem hleypt var af stokkunum árið 1977 og tók meira en 35 ár að ná þyrlupásunni. (Pioneer-kannanir yfirgáfu sólkerfið en voru hættir á þeim tíma.) Nú eru fjarskipti þeirra sífellt veikari og nokkur tæki hafa bilað.

Voyager 1, fjarlægasta manngerða fyrirbærið í alheiminum, er nú 145 stjarnfræðilegar einingar frá jörðinni (stjörnueining er jöfn fjarlægðinni milli jarðar og sólar). Á þeim hraða myndi það taka 283 ár að ná 1.000 AU - 93 milljarða kílómetra frá sólu - staðinn sem McNutt vonast til að ná.

Auglýsing Saga heldur áfram fyrir neðan auglýsingu

„Til að kanna raunverulega hvað er þarna úti. . . þú vilt komast út úr sólkerfinu eins fljótt og auðið er,“ sagði hann.

Og til þess þarftu virkilega stóra eldflaug.

NASA gæti fljótlega fengið einn. Gert er ráð fyrir að hið ofurkraftmikla (en seinkaði lengi) geimskotkerfi, sem er fært um næstum tvöfalt meira álag en stærsta eldflaug í rekstri, fari í sitt fyrsta flug einhvern tímann árið 2020 eða 2021.

Farartækin sem fara með þig út í geim

Með SLS gæti Interstellar Probe farið frá jörðinni á um 9 mílna hraða á sekúndu. Eftir að hafa farið í lykkju um Júpíter myndi rannsakandinn falla aftur í átt að sólinni og taka upp hraða frá þyngdarkrafti stjörnunnar okkar. Það myndi fara framhjá brautum innri reikistjarnanna og svífa í gegnum sólkórónuna þar til að lokum, rétt fyrir ofan logandi yfirborð sólarinnar, myndi það skjóta annarri eldflaug og þysja út í myrkrið allt að 60 mílur á sekúndu. Á þessum hraða - og að vísu eftirvæntingu - þyrfti lítið meira en áratug til að ná þyrlupásunni.

Auglýsing Saga heldur áfram fyrir neðan auglýsingu

Ferðatíminn myndi ekki fara til spillis. Kathy Mandt , plánetuvísindamaður, hefur verið að kanna möguleika millistjörnurannsókna til að fljúga framhjá Úranusi, Neptúnusi eða ísköldum líkama í Kuiperbeltinu sem kallast Quaoar.

Abigail Rymer , eðlisfræðingur, er að dreyma um leiðir fyrir verkefnið til að aðstoða við rannsóknir á fjarreikistjörnum. Ein tilraun gæti falið í sér að horfa til baka á pláneturnar með sömu tækni sem vísindamenn á jörðinni nota til að rannsaka framandi heima.

„Með bakgrunni stjarnanna,“ segir hún, „við munum sjá okkar byggilega heimili . . . og við munum hafa betri skilning á því hvað búseta þýðir.“

Með því að fara yfir landamærin inn í geiminn milli stjarna, gæti rannsakandi leitað að ryki og leyst upp agnir til að hjálpa rannsakendum að skilja uppbyggingu heilhvolfsins og efnið sem sólkerfið okkar myndaðist úr.

Sagan heldur áfram fyrir neðan auglýsingu

Og þegar hún fór frá verndandi loftbólu sólarinnar, gæti hún loksins rannsakað fyrirbæri sem heilahvelið hylur: geimgeislar vetrarbrauta frá sprengistjörnum; ljós frá eftirljóma miklahvells; skífur af rusli þar sem plánetur eru að myndast í kringum aðrar sólir.

Rétti tíminn til að prófa?

Í bili er Interstellar Probe aðeins til í formi PowerPoint kynninga og blik í augum McNutt. Lið hans hefur fengið um $700.000 fyrir hugmyndarannsóknir og þeir bíða eftir að heyra hvort NASA muni gefa þeim 6,5 milljónir dollara til viðbótar á næstu þremur árum til að taka saman ítarlegri vísindaáætlun og verkefnishönnun.

Gera-eða-deyja augnablik þeirra mun koma árið 2023, þegar National Academy of Sciences, Engineering and Medicine er ætlað að gefa út næstu áratugarkönnun fyrir sólar- og geimeðlisfræði . Þessar úttektir, gerðar á 10 ára fresti að beiðni þingsins og NASA, tákna opinbera samstöðu um geimvísindamarkmið þjóðarinnar og leiðbeina fjárhagsáætlun NASA á næstu árum.

Sagan heldur áfram fyrir neðan auglýsingu

Ef Interstellar Probe ætlar að koma á markað á ævi McNutt þarf hann að vera í forgangi.

„Þetta var alltaf eitthvað sem við gátum ekki gert strax, en settum kannski til hliðar fyrir framtíðina,“ segir Richard Mewaldt , Caltech eðlisfræðingur sem starfaði sem formaður fyrir sólar- og heliospheric eðlisfræði panel í nýjustu áratugarkönnun, sem birt var árið 2013. Sú skýrsla raðaði 'fyrirfram áætlanagerð' fyrir millistjörnurannsókn í áttunda sæti af níu nauðsynlegum fyrir NASA.

Mewaldt bendir á að NASA heliophysics deild - sem myndi hafa umsjón með millistjörnuleiðangri - fær minnstu fjármögnun allra vísindasviða stofnunarinnar. Interstellar Probe gæti farnast betur ef skipuleggjendur fá meðmæli frá plánetuvísindasamfélaginu, sem gæti notið góðs af flugi framhjá ísrisunum eða í gegnum Kuiper beltið. Samt sem áður hefur vísindaheimurinn tilhneigingu til að vera í silo, segir hann, sem gerir það erfitt að fá verkefni fjármögnuð yfir margar NASA deildir.

Sagan heldur áfram fyrir neðan auglýsingu

Jafnvel þótt verkefnið haldi áfram er ekki ljóst hvernig geimfar gæti lifað af sólarflugið. Besti hitaskjöldur sem menn hafa búið til, sem fljúga um þessar mundir á Parker sólkönnun NASA, er hannaður til að halda geimfari öruggu innan 3,8 milljón mílna frá yfirborði sólar. Til að ná æskilegum hraða þyrfti Interstellar Probe að komast meira en tvöfalt nærri.

„Það er augnablik fyrir hvert stórt verkefni, næstum „aha“ augnablik, þegar tæknin er tilbúin og þú hefur áætlun og hún er skynsamleg og á eftir að svara vísindaspurningunum,“ segir Nicky Fox , forstöðumaður heliophysics deildar NASA. Hitaskjaldvandamálið, segir hún, standi enn á milli Interstellar Probe og þess augnabliks.

En aftur, segir hún, kemur líka stund fyrir hvert stórt verkefni þegar vísindamenn ákveða einfaldlega að nú sé rétti tíminn til að reyna.

Önnur spurning vofir yfir verkefninu, ein sem nær út fyrir málefni fjárlaga og skrifræði að mörkum þess sem menn geta áorkað.

Árið 2050 - árið sem könnunin myndi ná til millistjörnumiðilsins - hefur milliríkjanefnd Sameinuðu þjóðanna um loftslagsbreytingar spáð að meðalhiti á heimsvísu verði nú þegar meira en 2 gráðum á Celsíus hærri en á tímum fyrir iðnbyltingu. Nema heimurinn dragi verulega úr kolefnisnotkun sinni stöndum við frammi fyrir framtíð þar sem borgir eru á kafi undir nokkurra feta hækkun sjávarborðs eða hitnar upp í ólífrænar öfgar. En flestir stórir losarar eru hvergi nærri uppfylla loftslagsmarkmið sín .

Sjaldan hefur bilið á milli þess sem heimurinndósgera og hvað þaðviljavirtist svo stórt.

„Þeir geta bara ekki beðið eftir framtíðinni“

En kannski, segir Mandt, er augljós dirfska millistjörnuleiðangurs einmitt það sem gerir það þess virði að reyna.

„Þetta væri dæmi um stóran hóp fólks sem vinnur saman að einhverju fjölkynslóða,“ segir hún. „Sem er það sama og við þurfum með loftslagsbreytingar.

Meðlimir Interstellar Probe teymisins, sagði hún, eru allt frá náungum sem eru nýkomnir úr framhaldsnámi til fólks sem hættir að fara á eftirlaun. Þeir koma frá að minnsta kosti átta löndum. Meðal þeirra eru plánetuvísindamenn, stjörnufræðingar, verkfræðingar og agnaeðlisfræðingur.

Síðasta haust bauð Mandt Janet Vertesi frá Princeton, sem hefur framkvæmt þjóðfræðirannsóknir á geimfarateymum, til að vera liðinu til ráðgjafar um skipulagsmál. Þetta er í fyrsta skipti sem þeir vita af því að félagsfræðingur hefur tekið þátt í hugmyndinni um NASA verkefni.

Starf hennar er að „minna þá á mannlegu hliðina,“ segir Vertesi: Hvernig á að leysa átök. Hvar á að geyma gögn. Hvernig á að haga útbreiðslu þannig að lýðfræði verkefnishópsins í dag endurspegli þá fjölbreyttari þjóð sem mun hefja könnunina á næstu áratugum.

„Við erum að prófa þessa hugmynd að þú getur í raun skipulagt verkefni fyrirfram til að ná ákveðnum félagslegum markmiðum líka,“ segir Vertesi.

Á þessum „óvissutímum,“ bætir hún við, það er æðisleg tilfinning að taka þátt í einhverju sem er í eðli sínu bjartsýnt. Til að horfa á sem tölva reiknar út nákvæma staðsetningu plánetanna á dagsetningunni eftir 50 ár. Að sjá vísindamenn binda það sem eftir er af starfsferli sínum til hugmyndar sem þeir munu aldrei lifa til að sjá.

„Þetta fólk,“ segir hún, „það getur bara ekki beðið eftir framtíðinni.

Á skrifstofu sinni í Maryland snýr McNutt frá ókláruðu áætluninni á tölvuskjánum sínum og reynir að sjá augnablikið þegar Interstellar Probe nær tóminu milli stjarnanna.

Það er engin leið að vita hvað það mun finna þarna úti, handan blæju sólvindsins. En um eitt er hann viss.

Þegar rannsakandi snýr í átt að jörðinni til að senda gögnin sem hann hefur safnað til baka, mun hann hafa „einn sérstæðasta stað í alheiminum,“ segir McNutt: litla, vatnsríka heiminn þar sem fyrst var dreymt um að hann yrði til.

Það sem geimöldin kenndi okkur: Jörðin er best af öllum mögulegum heimum

Hvernig setti NASA menn á tunglið? Eitt hrífandi skref í einu.

50 geimfarar, að eigin sögn