Setiap hari, seolah-olah sebuah eksoplanet baru dijumpai (atau, dalam kes hari Selasa, para saintis menemui tiga eksoplanet yang boleh dihuni yang mengorbit satu bintang). Tetapi ada banyak halangan yang perlu kita jelaskan sebelum kita mempunyai peluang untuk melawat mereka: dos radiasi yang besar yang akan diserap oleh angkasawan, kemungkinan kerosakan yang disebabkan oleh habuk dan gas interstellar ke kraf bergerak pada kelajuan yang sangat tinggi, dan fakta bahawa perjalanan ke bahkan eksoplanet yang boleh dihuni hampir akan mengambil masa hampir 12 tahun dalam sebuah kapal angkasa yang bergerak pada kelajuan cahaya.
Masalah terbesar, walaupun, mungkin jumlah besar tenaga yang diperlukan oleh kraf itu. Bagaimanakah anda menjana kapal angkasa untuk perjalanan lebih daripada 750, 000 kali lebih jauh daripada jarak antara Bumi dan Matahari?
Berdasarkan teknologi semasa kami untuk menerokai ruang dan pendekatan masa depan yang berpotensi, berikut adalah cara yang mungkin untuk menggerakkan kapal angkasa.
Roket konvensional, yang membakar bahan api cecair atau pepejal bahan kimia, telah digunakan untuk hampir semua misi angkasa setakat ini. (Foto melalui NASA) Rockets konvensional: Ini membuat tujahan dengan membakar bahan api bahan kimia yang disimpan di dalamnya, sama ada bahan api pepejal atau cecair. Tenaga yang dilepaskan akibat pembakaran ini mengangkat kraf dari medan graviti Bumi dan ke angkasa lepas.
Kelebihan: Teknologi roket ditubuhkan dengan baik dan difahami dengan baik, kerana ia bermula pada zaman purba dan telah digunakan sejak awal zaman angkasa. Dari segi jarak, pencapaian paling besar setakat ini membawa siasatan ruang Voyager 1 ke pinggir luar sistem suria, kira-kira 18.5 bilion batu jauhnya dari Bumi.
Cons: The Voyager 1 dijangka kehabisan bahan api sekitar tahun 2040, satu indikasi betapa terhadnya roket konvensional dan tujahan boleh membawa kapal angkasa. Lebih-lebih lagi, walaupun kita dapat menyesuaikan jumlah bahan api roket yang mencukupi ke kapal angkasa untuk membawanya ke arah bintang lain, fakta yang mengejutkan adalah kita mungkin tidak mempunyai bahan api yang mencukupi di seluruh planet kita untuk berbuat demikian. Brice Cassenti, seorang profesor di Institut Politeknik Rensselaer, memberitahu Wired bahawa ia akan mengambil sejumlah tenaga yang melampaui output semasa seluruh dunia untuk menghantar kraf ke bintang terdekat menggunakan roket konvensional.
Enjin ion yang menyalakan kapal angkasa Deep Space 1 NASA. (Foto melalui NASA) Enjin Ion : Kerja-kerja ini agak seperti roket konvensional, kecuali daripada mengusir produk pembakaran kimia untuk menjana tujah, mereka menembak aliran-aliran atom (ion) yang dikenakan elektrik. Teknologi ini mula-mula berjaya ditunjukkan pada misi 1998 Deep Space 1 NASA, di mana sebuah roket erat terbang melewati kedua-dua asteroid dan komet untuk mengumpul data, dan sejak itu digunakan untuk menggerakkan beberapa kapal angkasa lain, termasuk misi yang sedang berjalan untuk melawat kerdil planet Ceres.
Kelebihan: Enjin-enjin ini menghasilkan kelajuan yang lebih rendah dan awal daripada roket konvensional-sehingga ia tidak boleh digunakan untuk melepaskan atmosfera Bumi-tetapi sekali dibawa ke angkasa oleh roket konvensional, mereka boleh berjalan secara berterusan untuk tempoh lebih lama (kerana mereka menggunakan bahan api yang lebih padat dengan lebih cekap), membolehkan kraf secara perlahan-lahan membina kelajuan dan melepasi halaju satu yang digerakkan oleh roket konvensional.
Kekurangan: Walaupun lebih cepat dan lebih cekap daripada roket konvensional, menggunakan pemacu ion untuk perjalanan ke bintang yang hampir sama masih akan mengambil masa yang sangat lama-sekurang-kurangnya 19, 000 tahun, dengan beberapa anggaran, yang bermakna di mana pada urutan 600 hingga 2700 generasi manusia akan diperlukan untuk melihatnya. Ada yang mencadangkan bahawa enjin ion boleh menjana perjalanan ke Marikh, tetapi ruang antara bintang mungkin di luar bidang kemungkinan.
Penyerahan kapal bintang Daedalus, dicadangkan pada tahun 1970-an, yang akan menggunakan tindak balas gabungan nuklear sebagai propelan. (Imej melalui Nick Stevens) Roket Nuklear: Banyak peminat penerokaan angkasa telah menganjurkan penggunaan roket berkuasa reaksi nuklear untuk menampung jarak jauh antara bintang, yang berpangkalan dengan Project Daedalus, sebuah projek British teoretikal yang berusaha untuk mereka bentuk penyelidikan tanpa pemandu untuk mencapai Star Barnard, 5.9 lampu- tahun jauh. Roket nuklear secara teorinya akan dikuasakan oleh siri letupan nuklear terkawal, mungkin menggunakan deuterium tulen atau tritium sebagai bahan bakar.
Kelebihan: Pengiraan telah menunjukkan bahawa kraf yang digerakkan dengan cara ini dapat mencapai kelajuan lebih cepat daripada 9000 batu sesaat, menerjemahkan kepada perjalanan masa kira-kira 130 tahun ke Alpha Centurai, bintang terdekat Matahari-lebih panjang daripada seumur hidup manusia, tetapi mungkin dalam alam misi multi-generasi. Bukan Millenium Falcon yang menjadikan Kessel Run dalam kurang daripada 12 parsec, tetapi ia adalah sesuatu.
Cons: Untuk satu, roket berkuasa nuklear adalah, pada masa ini, sepenuhnya hipotesis. Dalam jangka pendek, mereka mungkin akan tetap seperti itu, kerana peledakan mana-mana peranti nuklear (sama ada dimaksudkan sebagai senjata atau tidak) di luar angkasa akan melanggar Perjanjian Ban Ujian Nuklear Separa, yang membenarkan letupan sedemikian tepat pada satu lokasi : bawah tanah. Walaupun dibenarkan secara sah, terdapat kebimbangan keselamatan yang sangat besar mengenai pelancaran peranti nuklear ke angkasa di atas roket konvensional: Kesilapan yang tidak dijangka dapat menyebabkan bahan radioaktif menjadi hujan di seluruh planet ini.
Sunjammer, yang mempunyai pelayaran solar terbesar yang pernah dibina, dijangka akan dilancarkan pada musim gugur 2014. (Foto melalui L'Garde / NASA) Solar Sails: Sebagai perbandingan dengan semua teknologi lain dalam senarai ini, ini beroperasi dengan prinsip yang agak berbeza: Daripada mendorong kraf dengan membakar bahan bakar atau membuat lain-lain jenis pembakaran, layar solar menarik kenderaan dengan memanfaatkan tenaga zarah yang dikenakan dikeluarkan dari Matahari sebagai sebahagian daripada angin suria. Demonstrasi teknologi pertama yang berjaya ialah kapal angkasa IKAROS Jepun, yang dilancarkan pada tahun 2010, yang mengembara ke arah Venus dan kini sedang menuju ke arah Matahari, dan Sunjammer NASA, tujuh kali lebih besar, akan dilancarkan pada tahun 2014.
Kelebihan: Kerana mereka tidak perlu membawa sejumlah bahan bakar-sebaliknya menggunakan kuasa Matahari, sama seperti perahu layar memanfaatkan tenaga angin-sebuah kapal angkasa yang dibantu kapal layar boleh melayari lebih atau kurang selama-lamanya.
Kekurangan: Perjalanan ini jauh lebih perlahan daripada kerajinan roket. Tetapi lebih penting untuk misi antarbintang-mereka memerlukan tenaga yang dikeluarkan dari Matahari atau bintang lain untuk mengembara sama sekali, menjadikannya mustahil untuk melintasi ruang yang luas antara jangkauan angin suria Matahari kita dan sistem bintang lain. Sailing solar berpotensi dimasukkan ke dalam kraf dengan cara lain yang mendorongnya sendiri, tetapi tidak dapat diandalkan bersendirian untuk perjalanan interstellar.
Konsepsi artis mengenai reka bentuk roket antimetro teoritis. (Imej melalui NASA) Antimatter Rockets: Teknologi yang dicadangkan ini akan menggunakan produk reaksi penghapusan bahan-antimatter (sama ada sinar gamma atau zarah-zarah subatomik yang sangat dipanggil dipanggil pion) untuk menggerakkan kraf melalui ruang.
Kelebihan: Menggunakan antimatter untuk kuasa roket secara teorinya akan menjadi bahan api yang paling cekap, kerana hampir semua jisim perkara dan antimatter ditukar kepada tenaga apabila mereka memusnahkan satu sama lain. Secara teorinya, jika kita mampu membuat butiran dan menghasilkan antimatter yang mencukupi, kita boleh membina sebuah kapal angkasa yang bergerak pada kelajuan hampir secepat cahaya - halaju tertinggi yang mungkin untuk objek apa pun.
Kekurangan: Kami belum mempunyai cara untuk menjana antimatter yang mencukupi untuk anggaran perjalanan ruang angkasa adalah bahawa perjalanan selama sebulan ke Marikh akan memerlukan sekitar 10 gram antimateri. Setakat ini, kita hanya dapat mencipta sejumlah kecil atom antimatter, dan berbuat demikian telah menggunakan sejumlah besar bahan bakar, menjadikan idea roket antimatter mahal mahal juga. Menyimpan antimatter ini adalah satu lagi masalah: Skim yang dicadangkan melibatkan penggunaan pelet beku antihidrogen, tetapi ini juga jauh.
Penyediaan ramjet, yang akan mengumpul hidrogen dari angkasa kerana ia digunakan sebagai bahan bakar. (Imej melalui NASA) Lebih banyak teknologi spekulatif: Para saintis telah mencadangkan pelbagai teknologi berasaskan radikal, bukan roket untuk perjalanan interstellar. Ini termasuk kraf yang akan menuai hidrogen dari angkasa kerana ia digunakan untuk menggunakan reaksi gabungan nuklear, rasuk cahaya atau medan magnet yang ditembak dari Sistem Suria kita sendiri di kapal angkasa jauh yang akan dimanfaatkan oleh belayar, dan penggunaan hitam lubang atau wormholes teori untuk bergerak lebih cepat daripada kelajuan cahaya dan membuat perjalanan antarbintang mungkin dalam seumur hidup tunggal manusia.
Semua ini sangat jauh dari pelaksanaan. Tetapi, jika kita pernah melakukannya ke sistem bintang lain (besar jika, pasti), memandangkan masalah dengan kebanyakan teknologi yang sedia ada dan mendekati masa depan, ia mungkin menjadi salah satu daripada langit-langit ini idea yang membawa kita ke sana-dan mungkin membenarkan kita melawat exoplanet yang boleh dihuni.
