Uruchomienie robota sondującego do innej gwiazdy jest zupełnie inną skalą w stosunku do uruchomienia sondy w najdalszych zakątkach Układu Słonecznego.
Ponieważ najbliższa nam gwiazda znajduje się w odległości większej niż 4 lata świetlne, musimy przyzwyczaić się do długotrwałych opóźnień w komunikacji - międzygwiezdny bezzałogowy statek powietrzny będzie musiał mieć sondę wieloskładnikową, która będzie w stanie samodzielnie zbadać kilka mediów.
Podsumowując, sonda gwiaździsta ma prawdopodobnie własny program eksploracji kosmosu, zaczynając od pakietu systemu transportowego, który jest przeznaczony dla projektu Icarus rakiet hybrydowych. Jednak rakiety hybrydowe nie skalują się dobrze i mają minimalną wielkość, zwykle setki ton.
Jest to podobne do tego, jak wysłaliśmy cały program eksploracji do innego systemu gwiezdnego i chociaż nie jest to główny problem, wymaga to robienia wielu rzeczy inaczej - będzie to zmiana paradygmatu w naszym podejściu i myśleniu o tym, jak eksplorować przestrzeń. Ani jeden kosmodrom nie może zapewnić zasobów do umieszczenia pojazdu na orbicie lub dostarczenia setek lub tysięcy ton paliwa do rakiety hybrydowej.
Konstrukcja rakiety hybrydowej „Firefly” zostanie zaprojektowana tak, aby latać do Alpha Centauri w ciągu 100 lat, będzie miała masę około 1500-3000 ton i będzie musiała przenieść paliwo deuterowe w ilości 19 razy większej niż jego własna masa. W ten sposób około 30 000–60 000 ton sprzętu i paliwa może zostać wprowadzonych na orbitę.
Ze względów bezpieczeństwa rakieta hybrydowa musi zostać wystrzelona ze znacznie wyższej orbity niż zwykła ziemia-ziemia (LEO), gdzie znajduje się Międzynarodowa Stacja Kosmiczna i inne pojazdy z załogą. Prawdopodobnie będą to stałe orbity między Ziemią a Księżycem, na przykład punkt Lagrange'a lub orbita Halo. Jednak transport 60 000 ton między orbitami będzie wymagał poważnej infrastruktury transportowej. W perspektywie średnioterminowej (dekadę lub dwie) prywatna rakieta SpaceX planuje uruchomienie 100 ton ładunków na Marsa w celu wsparcia budowy. Użycie rakiet chemicznych, takich jak Falcon Heavy, będzie oznaczało, że masa Mars kolonialnego transportera wyniesie co najmniej 600 ton. Wystrzelenie na orbitę księżycową będzie wymagać tyle samo paliwa, co orbita Marsa. Tak więc dla sondy kosmicznej o masie 60 000 ton potrzebna będzie 360 000 ton ładunku (głównie paliwa), tak będzie w przypadku użycia tylko rakiet chemicznych. Takie koszty będą nadmierne.
Należy jednak wziąć pod uwagę tę sytuację: często nie zastanawiamy się, jak ważą nasze źródła energii. Przy mocy 1 gigawata węgla, działającej z wydajnością 35 procent, wymaga on 0, 1 tony węgla na sekundę. W ciągu roku spala 3 000 000 ton węgla i wytwarza 10 000 000 ton dwutlenku węgla i około 150 000 ton popiołu.
Zaskakująco, biorąc pod uwagę miniaturowy nowoczesny statek kosmiczny, spójrz na uruchomienie tysięcy ton ładunku na dużych orbitach bliskich ziemi. Pod koniec lat siedemdziesiątych NASA na przykład przeprowadziła badania nad budową gigantycznych satelitów słonecznych na geostacjonarnej orbicie Ziemi, chociaż wyniki tych badań są tylko na papierze. Ale już stało się jasne, że architektury transportu można dobrze zastosować w konstrukcji sondy międzygwiezdnej. Zarówno Japonia, jak i Chiny wyraziły zainteresowanie uruchomieniem satelitów zasilanych energią słoneczną, przynajmniej w formie demonstracyjnej od 2030 r. I komercjalizacji ich w 2050 r.
Dlatego też, gdy sonda międzygwiezdna zostanie zbudowana, może się zdarzyć, że do tego czasu infrastruktura będzie dostępna w przestrzeni, aby wspierać proces budowy. Podstawę orbitalnej infrastruktury transportowej zaplanowano w następujący sposób:
- Po pierwsze, dostawa ładunków i paliwa na orbitę zostanie zorganizowana dla tych, którzy będą odwiedzać wyższe orbity. Będzie to najlepsza opcja, w pełni nadające się do ponownego użycia pojazdy, takie jak zaawansowane wersje serii SpaceX firmy Falcon, które mogą istnieć od dziesięciu do dwudziestu lat, lub European Rocket Hybrid Skylon.
- Po drugie, raz na orbicie Ziemi, paliwo potrzebne do wysłania ładunku na orbitę geostacjonarną będzie nadal masowo zastępowane paliwem rakietowym niechemicznym, takim jak termiczna energia jądrowa, a także słoneczna energia cieplna i słoneczna. Wymagają one znacznie mniejszej ilości paliwa, aby dostarczyć ładunek na wyższe orbity i, w zależności od wybranego systemu, może to zająć dni lub miesiące.
Warto rozważyć skalę systemów transportowych wymaganych do wsparcia budowy, na przykład, elektrowni satelitarnej. Typowy 1 gigawat ATP waży około 10 000 ton. Globalne zapotrzebowanie na energię rośnie. Obecny popyt wynosi około 500 gigawatów rocznie, a zatem dostarczenie połowy wymaganej energii za pomocą elektrowni satelitarnej satelitarnej będzie wymagać budowy około 250 satelitów rocznie - około 2,5 miliona ton sprzętu na orbicie.
Oczekuje się, że paliwem Ikara będzie deuter wydobywany z morza. Jednakże, gdy tylko SpaceX utworzy przyczółek na Marsie i powstanie infrastruktura transportowa, naukowcy aktywnie rozpoczną bardziej optymalną opcję. Kilka firm zamierza już zbadać potencjalne zasoby asteroid. Bardzo lukratywny rynek może tam powstać w ciągu kilku dekad, ale stanie się tak, jeśli materiały SPS można uzyskać z zasobów znajdujących się w przestrzeni przy niższych kosztach niż przy dostawach z kosmodromu z Ziemi. Bardziej przekonująca jest wersja, w której główne paliwo dla sondy gwiezdnej, deuteru, na Marsie i Księżycu, istnieje w znacznie wyższych procentach niż na Ziemi. Atomy deuteru są dwa razy cięższe niż normalny wodór, ponieważ jest izotopem. Ostatnie pomiary obecności deuteru w czapach polarnych Marsa wykazały, że jego zawartość będzie co najmniej 8 razy większa niż średnia wartość na Ziemi. Stwierdzono również, że księżyc ma dużą ilość lodu pochodzącego z wodoru, który dotarł tam wraz z wiatrem słonecznym i kometami, a księżyc powinien być jeszcze bogatszy w deuter niż Mars.
Dlatego, gdy nadejdzie czas na budowę statku gwiezdnego, może istnieć paliwo i materiały, które będą łatwo uzyskiwane ze źródeł pozaziemskich.
Aby zoptymalizować koszty transportu paliwa do statku, nowy potężny system może być w pełni wykorzystany do transportu wielu innych ładunków masowych. Fiński odkrywca Pekka Janhunen oferuje E-Sail, specjalny projekt koncepcyjny, który tworzy słoneczny żagiel z naładowanych przewodów elektrycznych.
Wiatr słoneczny składa się z szybkiego strumienia plazmy emanującego ze słońca, który będzie przepływał wokół pola elektrycznego utworzonego przez przewody, tworząc niezbędną przyczepność. Ten wynalazek został ogłoszony wraz z krótkim opisem w 2004 r., Został przetestowany na serii satelitów, a Europejska Agencja Kosmiczna planuje go uruchomić. W pełni funkcjonalny elektroniczny żagiel będzie w stanie holować odzyskany deuter z praktycznie dowolnego źródła w układzie słonecznym, takim jak Mars czy asteroidy, a także wszelkie inne ładunki. Te wynalazki mogą być również używane jako „grawitacyjne pojazdy holownicze” dla asteroid, które są niebezpieczne dla zderzenia z Ziemią, a nawet przenieść je na nowe, bardziej użyteczne orbity. Działalność produkcyjna w kosmosie będzie wymagała budowy statku i wielu innych zastosowań, a fakt ten potwierdza przewagę programu Apollo, który umożliwił ludziom lądowanie na Księżycu. Rewolucja mikroelektroniczna w latach 70. i 80. zawdzięcza wiele „jednemu gigantycznemu skokowi ludzkości”. W końcu wiele nowych procesów produkcyjnych zostało wynalezionych dość szybko i przeszkolono wielu naukowców w dziedzinie fizycznej, inżynieryjnej i komputerowej.
Powodzenia sprzyja tym, którzy wiedzą, jakie niewyobrażalne korzyści będą czerpać z tego, co stworzy statek kosmiczny.
