Vào ngày 14 tháng 7 năm 2015, Những chân trời mới Nhiệm vụ đã làm nên lịch sử khi nó trở thành tàu vũ trụ robot đầu tiên thực hiện một chuyến bay của Sao Diêm Vương. Vào ngày 31 tháng 12 năm 2018, nó đã làm nên lịch sử một lần nữa bằng cách trở thành tàu vũ trụ đầu tiên gặp gỡ đối tượng Vành đai Kuiper (KBO) - Ultima Thule (2014 MU69). Ngoài ra, Hành trình 2 thăm dò gần đây đã tham gia thăm dò chị em của nó (Hành trình 1) trong không gian giữa các vì sao.
Với những thành tựu này, có thể hiểu rằng các đề xuất cho các nhiệm vụ giữa các vì sao một lần nữa được xem xét. Nhưng những gì một nhiệm vụ như vậy đòi hỏi, và nó thậm chí có giá trị nó? Kelvin F. Long, người đồng sáng lập Sáng kiến Nghiên cứu giữa các vì sao (i4iS) và là người đề xuất chính cho chuyến bay giữa các vì sao, gần đây đã xuất bản một bài báo ủng hộ ý tưởng gửi các nhiệm vụ robot đến các hệ thống sao gần đó để tiến hành trinh sát tại chỗ.
Bài báo có tựa đề là các cuộc thăm dò giữa các vì sao: Những lợi ích đối với thiên văn học và vật lý thiên văn, gần đây đã xuất hiện trực tuyến. Bài viết tóm tắt tài liệu mà Long sẽ trình bày tại Hội nghị chuyên đề IAA lần thứ 47 về Nhiệm vụ khoa học thiên văn và hệ thống năng lượng mặt trời trong tương lai - là một phần của Đại hội hàng không vũ trụ quốc tế lần thứ 70 - vào ngày 10 tháng 10 năm 2019; cụ thể là phiên giao dịch với các kế hoạch và chiến lược của Cơ quan Vũ trụ.
Để bắt đầu, Long phác thảo cách thức thiên văn học / vật lý thiên văn (đặc biệt là nơi có kính viễn vọng không gian) và thám hiểm không gian sử dụng các đầu dò robot đã tác động sâu sắc đến loài của chúng ta. Như ông đã giải thích với Tạp chí Vũ trụ qua email:
Những nỗ lực thiên văn học đã mở ra những kiến thức của chúng ta về nguồn gốc và sự tiến hóa của Hệ Mặt trời, thiên hà và Vũ trụ rộng lớn hơn. Đó là một hoạt động mà con người đã tiến hành trong hàng chục ngàn năm được cho là khi chúng ta nhìn về phía các vì sao và chúng khuyến khích sự tò mò của chúng ta. Chúng ta không bao giờ có thể chạm vào các ngôi sao, nhưng chúng ta có thể nhìn vào chúng, và thiết bị đã cho chúng ta tiềm năng để nhìn chúng gần hơn nữa. Sau đó, việc phát hiện ra phổ điện từ giúp chúng ta hiểu về Vũ trụ theo cách mà chúng ta chưa từng làm trước đây.
Hiện tại, những nỗ lực của loài người để nghiên cứu các hành tinh và thiên thể trực tiếp đã bị giới hạn hoàn toàn trong Hệ Mặt Trời. Các nhiệm vụ robot xa nhất đã đi ( Hành trình 1 và 2 tàu thăm dò không gian) đã đến rìa ngoài của vòng xoắn, ranh giới giữa Hệ Mặt trời của chúng ta và môi trường liên sao.
Tất cả các nhiệm vụ này đã dạy chúng ta rất nhiều về sự hình thành hành tinh, lịch sử và sự tiến hóa của Hệ Mặt trời và về chính hành tinh Trái đất. Và trong những thập kỷ gần đây, việc triển khai các nhiệm vụ như Hubble, Spitzer, Chandra, Kepler, và Xuyên qua vệ tinh khảo sát Exoplanet (TESS) đã tiết lộ hàng ngàn hành tinh ngoài Hệ Mặt trời của chúng ta.
Đương nhiên, điều này đã dẫn đến sự quan tâm mới trong các nhiệm vụ gắn kết có thể khám phá trực tiếp các hành tinh ngoài hệ mặt trời. Theo cùng một cách mà các nhiệm vụ như TIN NHẮN, Juno, Bình minhvà Những chân trời mới đã khám phá Sao Thủy, Sao Mộc, Ceres và Vesta và Sao Diêm Vương, các nhiệm vụ này sẽ chịu trách nhiệm bắc cầu cho sự phân chia giữa các vì sao và chiếu lại hình ảnh và dữ liệu của các hành tinh xa xôi.
Càng [S] o câu hỏi là chúng ta có ý định chỉ nhìn họ từ xa hay chúng ta muốn đến đó? Long nói. Các tàu thăm dò vũ trụ cung cấp một lợi thế rõ ràng so với viễn thám tầm xa, đó là tiềm năng cho các nghiên cứu khoa học trực tiếp tại chỗ từ quỹ đạo hoặc thậm chí trên bề mặt. Trong một vũ trụ nơi Trái đất và thậm chí hệ mặt trời của chúng ta bị thu nhỏ lại thành một chấm màu xanh nhạt đơn thuần giữa khoảng trống, chúng ta sẽ phát điên nếu không một ngày nào đó thử.
Nhưng tất nhiên, triển vọng khám phá các hệ mặt trời khác có một số khó khăn lớn, không phải ít nhất là chi phí. Để đặt nó trong viễn cảnh, chương trình Apollo có giá ước tính 25,4 tỷ USD, tương đương với 143,7 tỷ USD khi được điều chỉnh theo lạm phát. Gửi một con tàu cho một ngôi sao khác vì thế muốn chạy vào hàng nghìn tỷ đồng.
Nhưng như Long giải thích, tất cả những thách thức này có thể được tóm tắt thành hai loại. Điều đầu tiên đề cập đến thực tế là chúng ta thiếu sự trưởng thành công nghệ cần thiết:
Giống như tất cả các tàu vũ trụ, tàu thăm dò không gian giữa các vì sao sẽ cần sức mạnh, lực đẩy và các hệ thống khác để đạt được nhiệm vụ và tiếp cận thành công mục tiêu và thu được dữ liệu của nó. Xây dựng tàu vũ trụ có thể đi đủ nhanh để hoàn thành hành trình tới những ngôi sao gần nhất trong thời gian sống hợp lý của con người và cung cấp năng lượng cho các hệ thống đẩy đó, không dễ dàng, và vượt quá hiệu suất của bất kỳ công nghệ nào chúng ta từng đưa lên vũ trụ cho đến nay theo một số đơn đặt hàng độ lớn. Tuy nhiên, các nguyên tắc cơ bản mà các máy đó sẽ vận hành như thế nào, từ góc độ vật lý và kỹ thuật, được hiểu rõ. Nó chỉ đòi hỏi một chương trình tập trung nỗ lực để biến điều này thành có thể.
Như chúng tôi đã đề cập trong một bài viết trước, sẽ mất một thời gian cực kỳ dài để mạo hiểm đến ngay cả ngôi sao gần nhất. Sử dụng công nghệ hiện có, sẽ cần một tàu vũ trụ ở bất cứ đâu từ 19.000 đến 81.000 năm để đến Alpha Centauri. Ngay cả khi sử dụng động cơ hạt nhân (một công nghệ khả thi nhưng chưa được thử nghiệm), vẫn sẽ mất 1000 năm để đến đó.
Vấn đề lớn thứ hai, theo Long, là thiếu ý chí chính trị. Hiện tại, hành tinh Trái đất đang phải đối mặt với nhiều vấn đề, trong đó lớn nhất là dân số quá mức, nghèo đói và biến đổi khí hậu. Những vấn đề này, kết hợp lại, về cơ bản có nghĩa là nhân loại sẽ phải đáp ứng nhu cầu của hàng tỷ người nhiều hơn trong khi cùng xử lý các nguồn tài nguyên đang giảm dần.
Long đưa ra các vấn đề cạnh tranh trên Trái đất, có cảm giác rằng ngày nay không có lý do nào để phê duyệt chi tiêu cho các nhiệm vụ như vậy, ông Long nói. Rõ ràng, việc phát hiện ra một hành tinh ngoại với khả năng sinh học thú vị có thể thay đổi điều này. Có khả năng khu vực tư nhân sẽ thực hiện các nhiệm vụ như vậy, nhưng những khả năng này trong tương lai, vì hầu hết các nỗ lực riêng tư đều tập trung vào Mặt trăng và Sao Hỏa.
Một ngoại lệ cho điều này, Long giải thích, là những sáng kiến đột phá Dự án Starshot, nhằm mục đích gửi một thăm dò quy mô gram đến Proxima Centauri chỉ trong 20 năm. Điều này có thể thực hiện được bằng cách sử dụng cánh buồm nhẹ, được gia tốc bằng tia laser tới tốc độ tương đối lên tới 60.000 km / giây (37.282 mps), hoặc 20% tốc độ ánh sáng.
Một khái niệm nhiệm vụ tương tự được gọi là Chuồn chuồn dự án, một khái niệm đang được phát triển bởi một nhóm các nhà khoa học quốc tế bởi Tobias Häfner. Thật thú vị, đề xuất này được sinh ra từ cùng một nghiên cứu thiết kế khái niệm đã truyền cảm hứng Starshot- được tổ chức bởi Initiative for Interstellar Studies (i4iS) vào năm 2013.
Giống Starshot, các con chuồn chuồn khái niệm kêu gọi một cánh buồm nhẹ điều khiển bằng laser sẽ kéo tàu vũ trụ lên tốc độ tương đối tính. Tuy nhiên, con chuồn chuồn tàu vũ trụ sẽ nặng hơn đáng kể so với đầu dò quy mô gram, cho phép đưa vào nhiều dụng cụ khoa học hơn. Tàu vũ trụ cũng sẽ bị làm chậm bởi một cánh buồm từ khi đến.
Trong khi các nhiệm vụ như thế này có khả năng chi phí trong khoảng 100 tỷ đô la để phát triển, Long chắc chắn cảm thấy rằng điều này trong lĩnh vực khả năng chi trả cho các khoản chi trả tiềm năng. Nói về tiền chi trả, một nhiệm vụ giữa các vì sao sẽ có rất nhiều, tất cả sẽ được khai sáng và thú vị. Như Long nói:
Cơ hội để tiến hành quan sát cận cảnh các hệ sao khác sẽ cho chúng ta hiểu rõ hơn về cách Hệ mặt trời của chúng ta hình thành và cả bản chất của các ngôi sao, thiên hà và các hiện tượng kỳ lạ như lỗ đen, vật chất tối và năng lượng tối. Nó cũng có thể cho chúng ta dự đoán tốt hơn về tiềm năng cho các hệ thống phát triển sự sống.
Ngoài ra, còn có khả năng các tàu thăm dò không gian thực hiện các chuyến đi giữa các vì sao với tốc độ tương đối tính sẽ khám phá ra vật lý mới. Hiện tại, các nhà khoa học hiểu Vũ trụ về mặt cơ học lượng tử (hành vi của vật chất ở cấp độ hạ nguyên tử) và Thuyết tương đối rộng (vật chất ở quy mô lớn nhất - hệ sao, thiên hà, siêu sao, v.v.).
Đến nay, tất cả các nỗ lực tìm kiếm một Lý thuyết thống nhất lớn (GUT) - aka. một lý thuyết về mọi thứ (TOE) - sẽ hợp nhất hai trường phái tư tưởng này đã thất bại. Long khẳng định rằng các nhiệm vụ khoa học cho các hệ sao khác rất có thể cung cấp một tổng hợp mới, điều này sẽ giúp chúng ta tìm hiểu nhiều hơn về cách thức toàn bộ vũ trụ hoạt động.
Nhưng tất nhiên, không có cuộc nói chuyện nào về việc chi trả sẽ được hoàn thành mà không đề cập đến vấn đề lớn nhất trong tất cả: tìm kiếm sự sống! Ngay cả khi nó chỉ là một thuộc địa của vi khuẩn, thì ý nghĩa khoa học sẽ rất lớn. Đối với ý nghĩa của việc tìm kiếm một loài thông minh, ý nghĩa sẽ là vô cùng. Nó cũng sẽ giải quyết câu hỏi vượt thời gian về việc liệu nhân loại có đơn độc trong Vũ trụ hay không.
Long Tìm kiếm cuộc sống thông minh sẽ là một người thay đổi cuộc chơi, vì nếu chúng ta tiếp xúc với một loài như vậy và chia sẻ kiến thức của chúng ta với nhau, điều này sẽ có ảnh hưởng sâu sắc đến khoa học của chúng ta mà cả triết lý cá nhân của chúng ta, Long nói. Đây là điều quan trọng khi xem xét câu hỏi cũ về nguồn gốc con người.
Nhưng tất nhiên, rất nhiều nhu cầu xảy ra trước khi bất kỳ nhiệm vụ nào như vậy có thể được dự tính. Đối với người mới bắt đầu, các yêu cầu công nghệ, ngay cả đối với một khái niệm khả thi về mặt kỹ thuật như Starshot, cần được giải quyết tốt trước. Tất cả các rủi ro tiềm ẩn liên quan đến chuyến bay giữa các vì sao với tốc độ tương đối tính.
Nhưng trên hết, chúng tôi sẽ cần biết trước thời gian để gửi các nhiệm vụ này để tối đa hóa lợi nhuận khoa học cho khoản đầu tư của chúng tôi. Đây là nơi thiên văn học và vật lý thiên văn truyền thống sẽ đóng một vai trò lớn. Như Long đã giải thích:
Trước khi bất kỳ nhiệm vụ nào được đưa ra tại các hệ thống sao khác, trước tiên cần phải mô tả giá trị khoa học của việc truy cập các hệ thống đó trước, điều này sẽ đòi hỏi các nền tảng quan sát thiên văn tầm xa. Sau đó, một khi các tàu thăm dò đã được đưa ra, chúng cũng sẽ giúp hiệu chỉnh các phép đo của chúng ta về thang đo khoảng cách vũ trụ, điều này cũng sẽ giúp cải thiện các công cụ thiên văn của chúng ta. Do đó, rõ ràng rằng bất kỳ loài nào khao khát được giác ngộ về Vũ trụ và vị trí của nó trong đó, nên nắm lấy cả hai hình thức tìm hiểu kể từ khi chúng tăng cường lẫn nhau.
Có thể là nhiều thập kỷ trước khi loài người chuẩn bị cam kết thời gian, năng lượng và tài nguyên cho một nhiệm vụ liên sao. Hoặc nó có thể chỉ đơn giản là vấn đề của nhiều năm trước khi các đề xuất hiện tại có tất cả các vấn đề kỹ thuật và hậu cần được giải quyết. Dù bằng cách nào, khi một nhiệm vụ giữa các vì sao được gắn kết, đó sẽ là một sự kiện quan trọng và cực kỳ lịch sử.
Và khi nó bắt đầu gửi lại dữ liệu từ các hệ thống sao gần nhất, nó sẽ là một sự kiện vô song trong lịch sử. Bên cạnh những tiến bộ cần thiết trong công nghệ, tất cả những gì cần thiết là ý chí để thực hiện các khoản đầu tư quan trọng.
