Studieren von Proxima b: Winzige Segelsonden könnten einen nahegelegenen Exoplaneten umkreisen

Proxima b Landschaft

Künstlerische Darstellung der Oberfläche des erdgroßen, möglicherweise bewohnbaren fremden Planeten Proxima b. (Bildnachweis: ESO / M. Kornmesser)



Winziges Raumschiff könnte tatsächlich studieren Nächstes b aus dem Orbit, anstatt nur an der neu entdeckten, potenziell bewohnbaren fremden Welt vorbeizuzoomen, schlägt eine neue Studie vor.



Im April 2016 gaben der Kosmologe Stephen Hawking, mehrere andere Wissenschaftler und der milliardenschwere Investor Yuri Milner bekannt: Durchbruch Starshot , ein 100-Millionen-Dollar-Projekt, das darauf abzielt, die Technologie zu entwickeln, die erforderlich ist, um winzige, mit Segeln ausgestattete 'Nanosonden' mit leistungsstarken bodengestützten Lasern auf 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen.

Die langfristige Vision des Starshot-Teams sieht vor, Flotten dieser Segelschiffe zu nahegelegenen Sternsystemen zu schicken, darunter Alpha Centauri, ein Doppelstern, der nur 4,3 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt. Bei 20 Prozent Lichtgeschwindigkeit könnten solche Sonden theoretisch nur 20 Jahre nach dem Abheben Alpha Centauri erreichen. [ Bilder: Das bahnbrechende Starshot Interstellar Sailing Project ]



Künstlerische Darstellung der Oberfläche des erdgroßen, möglicherweise bewohnbaren fremden Planeten Proxima b.(Bildnachweis: ESO / M. Kornmesser)

Das Starshot-Projekt bekam im vergangenen August ein weiteres verlockendes Ziel, als Astronomen die Existenz eines möglicherweise bewohnbare erdgroße Welt umkreist Proxima Centauri - einen roten Zwergstern, den einige Wissenschaftler als Teil des Alpha Centauri-Systems betrachten. (Proxima Centauri liegt nur 0,22 Lichtjahre vom Alpha Centauri-Paar entfernt.)

Der ursprüngliche Starshot-Plan sieht vor, dass Missionen zu diesem Planeten (bekannt als Proxima b) oder zu jedem anderen Ziel Vorbeiflugangelegenheiten sind; die Nanosonden würden Fotos machen und andere Daten sammeln, während sie mit halsbrecherischer Geschwindigkeit vorbeirasen. Doch das muss nicht sein, so die neue Studie, die von René Heller vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen geleitet wurde.



Heller und Co-Autor Michael Hippke, ein IT-Spezialist, führten Computersimulationen durch, die zeigten, dass Starshot-ähnliche Sonden bei Alpha Centauri genug verlangsamen könnten, um dort in die Umlaufbahn gebracht zu werden. Diese Verlangsamung würde mit freundlicher Genehmigung des Sternenlichtdrucks des Binärsystems erfolgen – der die Segel der Nanosonden zurückdrängen würde, genauso wie ausgehende Photonen das Raumschiff zu Beginn seiner Wanderung vorwärts getrieben hätten – und der Anziehungskraft der Alpha Centauri-Sterne.

Die briefmarkengroßen Raumsonden von Breakthrough Starshot könnten innerhalb von 20 Jahren nach dem Start einen Vorbeiflug an Planeten um Alpha Centauri machen. Sehen Sie in unserer vollständigen Infografik, wie Breakthrough Starshot funktionieren könnte.

Die briefmarkengroßen Raumsonden von Breakthrough Starshot könnten innerhalb von 20 Jahren nach dem Start einen Vorbeiflug an Planeten um Alpha Centauri machen. Sehen Sie in unserer vollständigen Infografik, wie Breakthrough Starshot funktionieren könnte .(Bildnachweis: von Karl Tate, Infografik-Künstler)



Tatsächlich könnten Starshot-Sonden Alpha Centauri 'Photogravitational Assists' verwenden, um sich in die Umlaufbahn um Proxima Centauri zu schleudern und sich schließlich sogar um Proxima b selbst in Position zu bringen, schrieben Heller und Hippke in die neue studie , die diesen Monat in den The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht wurde.

Diese Strategie würde es den Sonden ermöglichen, viel mehr Daten zu sammeln, als sie während eines superschnellen Vorbeiflugs sammeln würden, der in wenigen Stunden vorbei sein würde, sagten die Forscher.

'Photogravitationshilfen ermöglichen den Besuch von drei Sternsystemen und einem erdgroßen potenziell bewohnbaren Planeten auf einmal, was extrem hohe wissenschaftliche Erträge verspricht', schrieben sie in der Studie.

Es gibt jedoch einige Fänge. Heller und Hippke fanden beispielsweise heraus, dass diese Verzögerungsstrategie wahrscheinlich nur für Sonden mit maximal 4,6 Prozent der Lichtgeschwindigkeit funktionieren würde – was bedeutet, dass das Segelschiff etwa 95 statt 20 Jahre brauchen würde, um Alpha Centauri zu erreichen. Die Reise von Alpha Centauri nach Proxima Centauri würde weitere 46 Jahre dauern, stellten die Forscher fest.

Darüber hinaus müssten die Segel der Sonden riesig sein, um genug Licht zum Abbremsen einzufangen – etwa 1,1 Millionen Quadratfuß (100.000 Quadratmeter) oder die Größe von 14 Fußballfeldern, sagten Heller und Hippke. (Dies setzt voraus, dass die Segel aus Graphen oder einem anderen ähnlich leichten und robusten Material bestehen.) Das grundlegende Konzept des Breakthrough Starshot sieht im Gegensatz dazu ein eingesetztes Segel vor, das nicht größer als 172 Quadratfuß (16 Quadratmeter) ist.

Auf der positiven Seite würde ein solch gigantisches Segel es Sonden ermöglichen, interstellare Geschwindigkeiten allein durch den Einfang von Licht der Sonne zu erreichen, was die Notwendigkeit eines Lasersystems überflüssig macht, sagten Heller und Hippke.

Die Forscher befürworten ihr Konzept nicht als Ersatz für die geplanten Vorbeiflug-Missionen von Starshot. Vielmehr könnten die beiden Ideen als eine Art Doppelschlag bei der interstellaren Erforschung dienen, sagten Heller und Hippke.

„Unser neues Missionskonzept könnte einen hohen wissenschaftlichen Nutzen bringen, aber nur die Enkel unserer Enkel würden ihn erhalten“, Heller sagte in einer Erklärung . „Starshot hingegen arbeitet auf einer Zeitskala von Jahrzehnten und könnte in einer Generation realisiert werden. Wir könnten also ein langfristiges Nachfolgekonzept für Starshot identifiziert haben.'

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