Сможет ли самый легкий звездолет в истории разглядеть цивилизацию у ближайшей звезды?
Увидеть берега Проксимы.
Международная группа ученых под руководством Маршалла Юбэнкса из компании Space Initiatives Inc (США) при участии специалистов Парижской обсерватории, Лаборатории реактивного движения NASA, Университета Люксембурга и других научных центров представила детальный анализ потенциальной научной миссии к звезде Проксима Центавра. Исследователи обнаружили, что использование лазерного паруса и роя сверхлегких зондов массой в несколько граммов, разогнанных до 20% скорости света, позволит получить гигапиксельные снимки экзопланеты Проксима b и впервые напрямую обнаружить признаки биологии или технологической цивилизации. Статья опубликована в репозитории препринтов arXiv.
Когда речь заходит о межзвездных путешествиях, воображение обычно рисует огромные корабли с термоядерными двигателями или экипажами в анабиозе. Однако группа ученых предлагает радикально иной подход. Вместо огромных кораблей они хотят отправить к ближайшей звезде Проксима Центавра рой… сверхлегких «звездных пылинок». И эти аппараты, разогнанные мощными лазерами до пятой части скорости света, смогут совершить революцию в астрономии.
В качестве цели выбрана система Проксимы Центавра — красного карлика, удаленного от нас на 4,24 световых года. Главный объект там это планета Проксима b, каменистый мир, находящийся в обитаемой зоне своей звезды. Но как сфотографировать чужую планету с расстояния в 40 триллионов километров? Даже самые мощные современные телескопы видят ее лишь как бледную точку. Решение — подлететь поближе.
Предлагаемый аппарат под названием «Coracle» имеет диаметр 4 метра, но толщину всего 10 миллиметров и массу 3,6 грамма. Он больше похож на большой компакт-диск, чем на космический корабль. Основу составляет аэрографит — один из самых легких материалов на Земле, который способен выдержать чудовищное ускорение в 10 000 g при старте с Земли от наземного лазера. За восемь минут лазерной «пальбы» зонд разгоняется до 0,2 скорости света и отправляется в путь. Путешествие займет чуть больше 21 года по земному времени.
Однако одного зонда мало. Во-первых, он слишком хрупок и мало что сможет передать. Во-вторых, на такой скорости столкновение даже с песчинкой межзвездной пыли будет разрушительным. Поэтому инженеры предлагают запустить рой из тысячи Coracle. Лететь они будут не плашмя, а повернувшись ребром, чтобы защитить хрупкую электронику и оптику. Лишь в конце путешествия, за несколько дней до встречи с Проксимой, часть зондов развернется для съемки.
Что же они увидят? Благодаря тому, что многие зонды пройдут на разном расстоянии от планеты, можно будет восстановить изображение с разрешением до 20 метров на пиксель. Это значит, что мы сможем разглядеть не только континенты или океаны Проксимы b, но и, например, крупные искусственные сооружения или массивы растительности. Ученые говорят о «вегетационном красном крае» — характерном отражении света от листьев, который можно увидеть даже на ночной стороне планеты при подсветке лазером с Земли или светом соседних звезд Альфа Центавра.
Связь на таком расстоянии — это отдельная инженерная проблема. Рой работает как «стена света»: все зонды одновременно посылают импульсы в направлении Земли, синхронизируясь с точностью до наносекунды. Это позволяет получить скорость передачи около 0,9 килобита в секунду. За год после пролета системы Проксимы рой передаст около 3,4 гигабайта данных, примерно столько же, сколько передал зонд New Horizons после встречи с Плутоном.
Но проблема в том, что за несколько секунд пролета каждый зонд накопит до терабайта сырых изображений. Отбирать, что отправить на Землю, придется автономным программам-агентам, похожим на роевой разум, который сам решит, какие снимки наиболее интересны для науки.
Ученые также предусмотрели ловушки для гравитационных волн, поиск лун и астероидов у Проксимы, а также уникальный метод обнаружения скрытых планет по микро-отклонениям траекторий членов роя. Самое захватывающее это поиск биосигнатур и техносигнатур.
Если на Проксиме b есть жизнь, то спектральный анализ атмосферы при проходе зонда на фоне звезды обнаружит кислород, метан или даже промышленные загрязнители вроде хлорфторуглеродов. А если потенциальная цивилизация использует искусственное освещение, рой сможет заснять свечение городов на ночной стороне.
Результатов от первой миссии к системе Проксимы Центавра следует ожидать не ранее чем через 50–60 лет от текущего момента, а в более реалистичном сценарии — ближе к 70–75 годам. Этот срок складывается из нескольких обязательных этапов. Сначала потребуется около 20–30 лет на разработку и строительство наземной лазерной установки мегаваттного или гигаваттного класса, а также на доводку технологий сверхлегких парусов из аэрографита, миниатюрных ядерных батарей и систем навигации. Затем необходима одна или две предварительные миссии, которые займут еще 10–15 лет: они нужны для точного измерения орбиты Проксимы b (иначе основной рой просто промахнется мимо планеты на сотни тысяч километров) и для калибровки пульсарной навигации. Только после этого можно запускать основной рой из тысячи зондов, чей полет продлится 21 год, а передача последних данных с учетом четырехлетнего запаздывания сигнала добавит еще несколько лет.
Таким образом, первые размытые снимки Проксимы b с разрешением в сотни метров могут быть получены уже через 50–60 лет, если технологии будут развиваться форсированными темпами. Однако для достижения заявленного в статье гигапиксельного разрешения (до 20 метров на пиксель) и полноценного поиска биосигнатур потребуется не один, а несколько последовательных роев, летящих с интервалом в несколько лет. Это смещает получение по-настоящему детальных научных результатов к рубежу 2090–2100 годов. Иными словами, дети, рожденные сегодня, имеют все шансы стать свидетелями первого в истории контакта с потенциальной внеземной жизнью, но их родителям, скорее всего, придется довольствоваться лишь первыми проблесками данных с приближающихся зондов.
В целом работа показывает, что миссия к Проксиме Центавра на лазерных парусах-«пылинках» технически осуществима в ближайшие десятилетия. Даже при сверхбыстром пролете рой из тысячи легких зондов способен не только передать на Землю гигапиксельные изображения и спектры экзопланеты, но и впервые в истории дать однозначный ответ о наличии жизни или разума у другой звезды. Это превращает научную фантастику в инженерный план на ближайшие несколько десятилетий.
Научная публикация:
Science from the In Situ Exploration of the Proxima Centauri System
T. Marshall Eubanks, Jean Schneider, Bruce Bills, W. Paul Blase et al, https://doi.org/10.48550/arXiv.2604.20182
Присоединяйтесь к нам в соцсетях
