Fermi Explorer: первый шаг к межзвездным путешествиям

В научной фантастике межзвездные перелеты часто изображаются как простые и доступные. Однако реальность такова, что законы физики и огромные расстояния делают такие путешествия крайне сложными и дорогостоящими. Тем не менее, недавно был анонсирован проект Fermi Explorer, который ставит перед собой амбициозную задачу — достичь Альфы Центавра, ближайшей к Земле звездной системы. Несмотря на то что зонд доберется до цели лишь через 77 тысяч лет, его создатели надеются продемонстрировать возможности существующих технологий и исследовать философские аспекты космических путешествий.

Что такое проект Fermi Explorer

Fermi Explorer — это проект, основанный на идее максимального упрощения конструкции и использовании уже готовых технологий. Инженеры планируют использовать стандартный корпус с ионными двигателями на ксеноне, добавив к нему полезную нагрузку. Общий вес конструкции составит около 100 килограммов, из которых две трети займёт топливо. К проекту предъявляются четыре основных требования:

Запуск должен состояться до конца 2029 года.

Полезная нагрузка должна весить минимум 1 килограмм и помещаться в объём 10 × 10 × 10 см.

Проектирование, сборка, запуск и сопровождение на первом этапе полета должны входить в стоимость.

За почти 80 тысяч лет зонд должен пройти не менее 99% пути до Альфы Центавра.

Альфа Центавра представляет собой тройную звездную систему. Хотя Проксима Центавра находится ближе к Солнцу, целью Fermi Explorer выбраны Альфа Центавра A и B. Эти звезды более яркие и удобные для навигации, чем тусклый красный карлик Проксима.

Связь и полезная нагрузка

Связь с аппаратом будет поддерживаться в течение полутора лет, пока он находится в пределах орбиты Юпитера. После этого расстояние станет слишком большим для его маломощной радиосистемы. На корпусе планируется установить уголковые отражатели, которые позволят наземным телескопам отслеживать зонд по отраженному свету. Полезная нагрузка Fermi Explorer будет символической. На борт планируется поместить копию золотой пластинки с «Вояджеров», детские письма, системы регистрации столкновений с межзвездной пылью, дозиметры и аэрогелевые ловушки. Также будут образцы радиоактивных изотопов, чтобы в будущем можно было определить возраст зонда и изучить его путь.

Процесс разгона

Ионные двигатели требуют электричества, которое будет получаться от солнечных панелей. Однако по мере удаления от Солнца выработка энергии будет падать, что ограничит возможности разгона. Зонд выйдет на вытянутую орбиту вокруг Солнца, где в самой близкой точке расстояние до звезды составит около 0,42 астрономической единицы. Во время сближений с Солнцем аппарат будет постепенно увеличивать скорость, а затем уходить на дальний участок орбиты. Эта схема, известная как «накачка в перигелии», позволит зонд набирать скорость, необходимую для выхода из Солнечной системы. Двигатели будут работать в течение года, а весь этап разгона займет около 12 лет. В конце этого периода зонд выйдет из Солнечной системы со скоростью около 24–25 км/с.

Долгий путь к Альфе Центавра

Если бы Альфа Центавра оставалась на месте, расстояние в 4,4 светового года аппарат преодолел бы примерно за 50 тысяч лет. Однако звезды движутся по Галактике, и за это время система значительно сместится относительно Солнца. Поэтому зонд будет нацелен на расчетную точку будущей встречи, которая окажется примерно в шести световых годах от Земли, что увеличит общий путь до 77 тысяч лет. К самим звездам аппарат не подойдет, пройдя примерно в 2500 астрономических единицах от центра системы Альфы Центавра. Он не выйдет на орбиту и не сможет исследовать звезды или их планеты, продолжая свой путь в межзвездном пространстве.

Текущие технологии для межзвездных перелетов

На данный момент у человечества нет технологий, позволяющих осуществлять межзвездные перелеты, таких как кротовые норы или гипердвигатели. Рекорд по скорости принадлежит солнечному зондy Parker, который достигал около 200 км/с, но только при приближении к Солнцу. Для Fermi Explorer важно, что он должен выйти на скорость 24–25 км/с и удаляться от Солнца на 30% быстрее, чем «Вояджер-1».

Зачем нужен Fermi Explorer

15 миллионов долларов — это не маленькая сумма, и отдача от такой миссии будет скромной. В первые годы зонд будет проверять работу ионного двигателя и расчет траектории. Однако проект продемонстрирует возможности существующих технологий и покажет, что отправить аппарат к другой звезде можно уже сейчас, не дожидаясь прорывных технологий. Кроме того, Fermi Explorer имеет философский аспект, связанный с парадоксом Ферми. Если человечество смогло отправить бюджетный зонд к соседним звездам, то другие развитые цивилизации могли бы заполнить Галактику такими аппаратами за миллионы лет. Однако мы не видим никаких следов чужой техники. Один запуск не решит этот парадокс, но поможет понять проблемы, с которыми может столкнуться подобная миссия. Проект также поможет инженерам оценить ресурс коммерческой электроники, скорость деградации солнечных панелей и надежность автопилота при долгой автономной работе. Эти данные пригодятся и в обычных миссиях внутри Солнечной системы. В заключение, заявленный бюджет в 15 миллионов долларов пока лишь ориентир. Авторам проекта необходимо найти финансирование, утвердить финальный проект, выбрать подрядчиков и провести полный цикл испытаний. Если все получится, то спустя 77 тысяч лет кто-то сможет поймать древний зонд в районе Альфы Центавра и рассчитать его траекторию, хотя его создатели об этом уже не узнают.