Сколько световых лет до альфа центавра
Обновлено: 07.07.2024
Звёзды, в отличие от планет, расположены от нас очень далеко и если радиосигнал до Марса в среднем идёт 10-15 минут и нам такая задержка кажется очень большой, то радиообмен с ближайшей звездой – α Центавра занял бы 4,3 года только в один конец, а чтобы получить ответ, понадобилось бы ждать практически восемь с половиной лет!
Что же мы знаем про нашу ближайшую соседку? Ну начнём с того, что это не просто звезда, а целая система, состоящая из 3х звёзд, двух сравнительно близких, которые вращаются вокруг общего центра масс, это жёлтый карлик спектрального класс G2 и светимостью в полтора раза больше солнечной, температура поверхности составляет примерно 5700К и оранжевая карликовая звезда, в два раза менее яркая нежели наше дневное светило спектрального класса К1.
Тритий компонент, прозванный «Проксимой», вращается вокруг системы из двух первых звёзд на расстоянии, в 700 раз превышающем расстояние от Земли до Солнца и является холодным и тусклым красным карликом, не видимым с земли без телескопа. Такое название эта звезда получила из за того, что находится ближе к нам на «целых» 0,21 св. года. (световой год это расстояние которое луч света, двигаясь со скоростью ок. 300000 км/сек. преодолевает за год) Светимость его ничтожна и выражается цифрой в шесть стотысячных долей солнечной при спектральном классе М5.
(спектральный класс, если не сильно углубляться в подробности, это деление звёзд по цвету, каждая буква соответствует голубому, бело-голубому, белому, бело-жёлтому, жёлтому, оранжевому или красному цвету. Каждый класс для большей точности делится на 10 подклассов)
Система звёзд α Центавра старше солнечной системы примерно на 2 млрд. лет, её возраст приближается к 6 миллиардам.
Проводимые наблюдения долгое время не могли обнаружить планет в системе альфы Центавра Только 16 октября 2012 года астрономы Европейской южной обсерватории объявили об открытии планеты α Центавра B b с массой, близкой к земной, на орбите вокруг α Центавра B. Планета была обнаружена методом измерения колебаний лучевых скоростей с помощью спектрографа HARPS. Для этого астрономам понадобилось более четырёх лет наблюдений.
На текущий момент α Центавра является единственной звездой, у которой из-за сравнительной близости оказалось возможным осуществить прямое наблюдение атмосферы и сравнить её с солнечной.
α Центавра имеет собственные имена: Ри́гель Кента́урус, что означает «нога Кентавра».
Предполагается, что α Центавра станет первой целью межзвёздных полётов. Преодоление расстояния между Солнцем и альфой Центавра при использовании современных технологий в разумные сроки невозможно. Однако возможности технологий солнечного паруса или ядерного ракетного двигателя могут позволить совершить такой перелёт за несколько десятилетий. В 2016 году было заявлено о начале подготовки полета "наноспутника на лазерных парусах" на Альфу Центавра, который может преодолеть расстояние до ближайшей звезды за 15 лет. Дальнейшая судьба этого проекта на данный момент не известна, равно кК и не понятен его смысл, т.к. получить с него какую-либо информацию не представляется возможным, т.е. это запуск ради заупуска или скорее даже PR-акция.
Для тех, кто захочет её увидеть на небе. к сожалению звезда не видна из наших широт, но вот если вы поедете отдыхать в тёплые края, то вполне реально полюбоваться там на эту близкую и по этому яркую звезду южного неба.
Как вовремя затормозить
Учитывая эти ограничения, а также отсутствие на данный момент подходящего решения, ученые предполагают, что зонд в таком случае просто пронесется мимо Альфы Центавра, как это было с космическим аппаратом «Новые горизонты», пролетевшим в свое время мимо Плутона. Но опять же, если учесть разность скорости, зонд, в отличие от «Новых горизонтов», не сможет обеспечить хоть какие-то более-менее точные измерения этой звездной системы. К счастью, по мнению двух ученых, есть вариант, который в теории позволит не только замедлить космический аппарат до приемлемых скоростей в нужной точке, но и провести детальное исследование системы Альфы Центавра.
«Мы нашли метод, который позволяет замедлить космический аппарат с помощью энергии самой звезды. Для замедления светового паруса можно использовать световые частицы. В этом случае наличие дополнительного топлива на борту не потребуется. Да и сам план в целом вписывается в общую концепцию, предложенную инициативной группой Breakthrough Starshot Initiative».
Для успеха реализации необходимо придумать способ, при котором аппарат сможет заново распустить свои паруса по прибытии в систему. В этом случае исходящее от системы излучение создаст необходимое давление, которое замедлит зонд. Благодаря компьютерным моделям Хеллер и Хиппке высчитали, что при весе зонда в 100 граммов площадь паруса будет составлять около 100 000 квадратных метров (примерно 14 футбольных полей). По прибытии в систему тормозящая сила излучения от Альфы Центавра, воздействующая на парус, увеличится. Компьютерные модели показывают, что силы будет вполне достаточно, чтобы эффективно замедлить аппарат. Другими словами, та же самая физика, которая будет отвечать за толкание зонда в сторону соседней системы, будет также тормозить аппарат по его прибытии в нужное место.
Во время маневра замедления зонду необходимо будет приблизиться к Альфе Центавра A на расстояние пяти звездных радиусов (то есть на дистанцию, эквивалентную пяти радиусам этой звезды), или примерно на 4 миллиона километров, чтобы быть захваченным на ее орбиту. С этого момента космический аппарат начнет замедление примерно до уровня 2,5 процента от скорости света. Однако здесь важно отметить, что в случае неудачи замедления с максимальной скорости (4,6 процента от скорости света) зонд будет выброшен обратно в межзвездное пространство.
Каждое успешное путешествие начинается с создания карты. В данном случае показаны все маневры автономного космического наноаппарата в его путешествии к Альфе Центавра A, от которой путь до Альфы Центавра B составит всего четыре дня. Конечной задачей зонда может быть 46-летнее путешествие к звезде Проксима Центавра – домашнему адресу землеподобной планеты Проксимы b
Добравшись до Альфы Центавра A, космический зонд будет захвачен ее гравитацией, чью силу можно использовать для дальнейших маневров. Аналогичные маневры, например, использовались для ускорения зондов «Вояджер-1» и «Вояджер-2», когда те еще находились внутри Солнечной системы. Теоретически автономный зонд может выйти на орбиту Альфы Центавра A и поискать возможные экзопланеты. Хеллер и Хиппке также разработали план по запуску зонда к системам других звезд – Альфе Центавра B (звезда-компаньон Альфы Центавра A) и Проксиме Центавра (удаленной третьей звезды системы, расположенной в 0,22 светового года, или в 1,2 триллиона километров) от общепринятых центров масс звезд A и B. Согласно этому плану, на полет к Альфе Центавра A уйдет около столетия, затем еще 4 дня потребуется для полета к Альфе Центавра B, а затем 46 лет на путешествие к Проксиме Центавра.
Сколько лететь до ближайшей звезды?
Космос непостижимо огромен. И даже самые близкие к нам звезды находятся очень далеко. Но если мы все же решимся добраться самой близкой из них, сколько времени займет подобное путешествие? Давайте посчитаем.
Используя технологии, доступные нам сейчас, и используя «гравитационную рогатку» в виде Юпитера, мы могли бы, вероятно, достичь скорости около 350 000 километров в час. Космический аппарат Parker Solar, например, сумел разогнаться до скорости 343 000 километров в час. И в настоящее время он является рекордсменом по скорости, когда-либо достигнутой искусственным телом.
Альфа Центавра находится на расстоянии около 4,3 световых лет от Земли. Это 40 триллионов километров. На такой скорости потребуется около 15 000 лет, чтобы достичь этой тройной звездной системы. Но есть ли другие технологии для межзвездных перелетов? Неужели наука топчется на месте? Наука, на самом деле, не спит. Она все время думает.
Как полететь в космос
Пара европейских ученых, кажется, нашли нужный ответ на этот вопрос. В работе, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal Letters, физик Рене Хеллер из Института Макса Планка и компьютерный специалист Майкл Хиппке рассказывают о том, как для замедления космического аппарата можно будет использовать излучение и гравитацию звезд системы Альфа Центавра. По мнению ученых, вместо того чтобы просто пронестись мимо, крошечный космический аппарат, оборудованный световым парусом, сможет достаточно замедлиться, чтобы в деталях изучить тройную звездную систему и, возможно, даже находящуюся возле одной из звезд этой системы землеподобную планету Проксима b.
Напомним, что рамках проекта Breakthrough Starshot Initiative Мильнер планирует инвестировать 100 миллионов долларов в разработку сверхлегкого автономного космического аппарата со световым парусом, который сможет разогнаться до 1/5 скорости света (около 60 000 км/с). Благодаря этому роботизированный зонд сможет достичь Альфы Центавра – ближайшей к Земле звездной системы – всего за 20 лет, а не за 100 000, как в случае использования традиционных химических ускорителей.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.
Как пользоваться световым парусом
Согласно оригинальному плану Мильнера и Хокинга, к крошечному зонду будет прикреплен компактный, размером несколько метров, световой парус, управляемый с помощью фазированной решетки лазеров. Энергии, производимой этими лазерами, теоретически будет достаточно для того, чтобы ускорить крошечный зонд до скоростей гораздо выше, чем способны показать самые быстрые на сегодняшний момент космические аппараты.
Рендер предложенной технологии светового паруса
Однако это не единственная из предложенных схема реализации этого проекта. Согласно варианту Хеллера и Хиппке, использование большего по размеру «фотонного» паруса позволит отказаться от необходимости задействовать лазерную решетку. При этом сам зонд будет размером всего в несколько сантиметров и весом всего несколько граммов. Для ускорения и выхода в межзвездное пространство аппарат будет оборудован несколькими большими, но в то же время очень легкими, тонкими и прочными парусами. По предложенному европейскими учеными сценарию в сторону Альфы Центавра зонд будет толкать излучение нашего Солнца. При достижении необходимого уровня инерции, аппарат сложит паруса и продолжит свое путешествие в сторону соседней звездной системы.
Ученые считают, что в этом случае зонд сможет развить 4,6 процента от скорости света и примерно за 95 лет достигнет Альфы Центавра. Да, это почти в пять раз дольше, чем в оригинальном плане Мильнера и Хокинга, однако в теории это серьезно упростит задачу по остановке зонда в нужном месте.
«Использование какого бы ни было топлива лишь усложнит проект в целом. Если корабль потребует наличия топлива на борту, то сам он в этом случае будет слишком тяжелым, что, в свою очередь, лишь сильнее повысит необходимость в наличии еще большего запаса топлива».
Относительно недорогая миссия могла бы найти планеты в системе Альфа Центавра
Альфа Центавра А и Б всего в 4,37 светового года от нас. Есть ли возле них планеты? Жизнь? Возможно, нам удастся это выяснить. Представьте, что вы находитесь в нескольких световых годах от нас, вращаясь возле другой звезды в нашей галактике. Если вы посмотрите на нашу Солнечную систему с такого большого расстояния, что вы должны увидеть, чтобы определить наличие жизни на одном из наших миров? Даже если бы Земля была всего одним пикселем в телескопе, вы все равно смогли бы это сделать. Отражая свет от Солнца, вы могли бы непосредственно увидеть наш мир и понять, что:
- на Земле есть океаны и континенты;
- ее цвет и отражательная способность меняется вместе со временем года, когда растения цветут и покрываются снегом;
- ледяные шапки растут и уменьшаются в течение года;
- облака формируются и рассеиваются;
- имея правильные инструменты, можно было бы заключить, что атмосфера состоит из органических молекул, сигнализирующих о присутствии жизни.
Если кто-то с расстояния в несколько световых лет смог сделать это с Землей, то будет понятно, что мы здесь, на Земле, можем сделать это с другой звездой. И если повезет, у ближайшей звездной системы будет два идеальных кандидата: Альфа Центавра А и Альфа Центавра Б.
Система Альфы Центавра — это система тринарных звезд. Альфа Центавра А — того же типа, что и наше Солнце, Альфа Центавра Б — немного холоднее, а Проксима Центавра — еще более холодный красный карлик. Конечно, Проксима Центавра немного ближе: в 4,24 светового года от нас, а не в 4,37 светового года. Но Альфа Центавра А и Б намного светлее и больше подходят для жизни на удалении от родительской звезды, а также их проще увидеть. Любые потенциально пригодные для жизни планеты — твердые миры на правильном расстоянии — будут находиться достаточно далеко от звезды, чтобы хорошо оборудованный телескоп смог увидеть их напрямую.
Обычно мы думаем, что наше Солнце — это «обычная» звезда. Но это не совсем правильно. Наше Солнце массивнее и ярче 95% звезд в нашей галактике, а Альфа Центавра на 50% ярче. Даже Альфа Центавра Б, почти такая же яркая, как наше Солнце, ярче 90% всех звезды. Поскольку эти две звезды настолько близки и необычайно ярки, любые потенциально пригодные для жизни миры будут отделены большим угловым размером от родительской звезды, чем другие долгоживущие звезды в небе (то есть живущие миллиарды лет). И значит, если искать потенциально обитаемые планеты возле Альфы Центавра А и Б, если ставить такую научную цель, мы можем сделать это при помощи маленького и недорогого, по астрономическим меркам, телескопа.
Космический телескоп Хаббл диаметром 2,4 метра, и большинство телескопов, которые проектируются, чтобы снимать планеты напрямую из космоса, должны иметь диаметры от четырех до двенадцати метров. Стоимость таких проектов быстро взлетает до миллиардов или десятков миллиардов долларов. Но с научной точки зрения телескопа диаметром 45 сантиметров будет достаточно, не только чтобы рассмотреть планеты возле звезд Альфы Центавра, но и найти — если они есть — признаки наличия атмосферы, океанов, времен года и прочих аспектов, по которым мы привыкли судить обитаемость. Следующая звезда типа нашей находится в 2,5 раза дальше, а значит, потребуется минимум метровый телескоп в диаметре.
Идея создать небольшой телескоп вроде этого, который отправится в космос с коронографом, блокирующим свет родительских звезд, вылилась в предложенную миссию ACESat, название которой расшифровывается как Alpha Centauri Exoplanet Satellite. Этот телескоп должен быть легким, небольшим, недорогим и при этом весьма способным: он сможет узнать, есть ли у ближайшей к нам звезды сигналы, которые мы могли бы связать с жизнью.
Это своего рода высоко рискованное предприятие с высоким вознаграждением. Альфа Центавра А и Б — это бинарная система звезд, а значит, есть всего три уверенных варианта найти планету в этой системе:
- на тесной орбите возле Альфы Центавра А;
- на тесной орбите возле Альфы Центавра Б;
- на далекой и широкой орбите, подальше от обеих звезд.
Любой из первых двух вариантов был бы абсолютно идеальным для поиска твердого, потенциально населенного мира возле похожей на солнце звезды. Но если жизнь редко встречается в потенциально обитаемой зоне или если вообще никаких планет нет, то научный выхлоп будет невелик. Неудивительно, что комитет по рассмотрению в NASA выразил озабоченность по поводу возможности этого «нулевого результата», и частично из-за этого миссия ACESat не была выбрана.
Но NASA — не единственный способ запустить в космос спутник. Подобная миссия может существовать как частное финансируемое предприятие — Project Blue. Логистика проще, чем можно себе представить. 45-сантиметровый телескоп относительно дешевый: его можно купить за несколько десятков тысяч долларов. Инструменты будут сложными, но не бесценными: миллионы долларов будут стоить коронограф, разработка новых технологий и интеграция инструментов. И цели миссии можно не ограничивать одним только взглядом на ближайшие звездные системы.
Общая стоимость такой миссии — включая разработку технологий, прототипирование, тестирование, окончательный дизайн и запуск — составит 50 миллионов долларов, что значительно меньше стоимости обычной миссии NASA. Даже если никаких планет не существует, разработка технологии коронографа (с деформируемым зеркалом), нового алгоритма управления волновым фронтом и новая техника улучшения подавления спеклов обеспечит на 500-1000 уникальных изображений одной и той же системы, что будет невероятно.
Красота Project Blue в том, что мы так и не смогли пока взглянуть на другую звезду типа Солнца в такой манере, а когда вы смотрите на новые вещи по-новому, возможности для открытия выходят далеко за пределы наших фантазий. Может потребоваться краудфандинг. Нужны правильные инвесторы и контракты. Это может быть один человек или консорциум, но за очень небольшую сумму денег мы сможем узнать ответ на самый главный вопрос: одиноки ли мы во Вселенной?
Ждите нас, звезды
Однако эти разработки буксуют по многим причинам. Ионные двигатели весьма сложны по своей конструкции. И для сколько-нибудь значимых экспедиций потребуется колоссальный запас рабочего тела.
Но унывать не стоит. Есть еще проекты ракетных двигателей, работа которых основана на ядерной энергии. И по теоретическим расчетам, скорость истекания рабочего тела в ядерных двигателях может достигать 20% скорости света! Или даже выше. На таких скоростях полет к Альфе Центавра займет менее 25 лет!
А это, согласитесь, практически миг в масштабах Вселенной.
Друзья! Если вам понравилась эта статья, ставьте лайк и подписывайтесь на наш канал! Спасибо!
Зачем нужно летать в далекий космос
И все же дополнительно потраченное время, по мнению ученых, сможет окупиться сполна. Одним из самых запоминающихся открытий 2016 года стало обнаружение астрономами земплеподобной планеты возле звезды Проксима Центавра. В конечном итоге возможность «вблизи» исследовать эту планету может оказаться одним из самых (если не самым) значимых событий в современной астрономии. Пересылка собранных данных о планете, учитывая дистанцию до Земли, займет чуть более 4 лет. Однако пока это всего лишь мечты, потому что на данный момент у нас нет систем, которые одновременно были бы достаточно компактны для того, чтобы уместиться на нанозонде, и в то же время обладали достаточной мощностью для передачи сигналов на такие расстояния.
Обнаружены следы второй планеты, кружащей вокруг красного карлика Проксима Центавра
Отсутствие подходящего передатчика – это далеко не единственная проблема, которую во чтобы то ни стало необходимо решить до отправки зонда в сторону соседней звездной системы. Не менее важным являются поиск решения и разработка подходящей системы питания для зонда. Тем не менее исследователи не собираются терять оптимизма, так как наука не стоит на месте. Например, не может не радовать тот факт, что в лабораториях уже разработаны некоторые сверхлегкие материалы, которые потребуются для реализации этого проекта.
Ученый также добавляет, что поверхность паруса должна быть выполнена таким образом, чтобы отражать волны синего и красного диапазонов видимого спектра, а возможно, и дальше за их пределами.
«Такой технологии у нас пока нет, но, опять же, за последние несколько лет научные лаборатории добились очень большого прогресса, и исследователи обнаружили материалы, способные отражать до 99,9% объема света».
Хеллер и Хиппке собираются представить свою детальную концепцию руководящей группе Breakthrough Starshot Initiative на предстоящей встрече Breakthrough Discuss, которая будет проходить в американском городе Пало-Алто в апреле этого года.
Можно ли долететь до Альфа Центавры
В прошлом году знаменитый физик-теоретик Стивен Хокинг и российский миллиардер Юрий Мильнер объявили об амбициозном плане по запуску крошечного космического аппарата к системе Альфа Центавра. Разумеется, столь амбициозный план требует поиска не менее амбициозных решений. Например, одна из нерешенных проблем связана с тем, каким образом двигающийся с одной пятой скорости света космический аппарат сможет остановиться после того, как достигнет своей точки назначения. Будет ли он вообще способен на такой маневр?
Космические полеты даже сложнее, чем кажутся.
Ионный двигатель
Например, конструкторы ракет изучают возможность использования для космических полетов ионных двигателей. Еще с 1950-х годов. И упоминания об этой технологии часто встречается в произведениях научной фантастики. И на практике ее уже тоже применяли.
Deep Space-1 - первый космический аппарат, использовавший ионный двигатель в качестве основной силовой установки. Вместо кучи огня, создаваемой обыкновенными ракетами, ионный двигатель излучает лишь жуткое голубое свечение. Оно возникает тогда, когда электрически заряженные атомы ксенона выталкиваются из двигателя. Ксенон - это тот же газ, что применяется в лампах накаливания. Такой процесс создает некоторую тягу. Ионы улетают в космос со скоростью около 110 тысяч километров в час. Но Deep Space 1 двигался не так быстро. Потому что он был намного тяжелее, чем ионы.
Поэтому получаемая тяга очень невелика. Ее можно сравнить с ощущением от бумажного листа, падающего на ладонь. И с помощью такой технологии быстро разогнаться не получится. Ионные двигатели - это для терпеливых.
Однако если спешить некуда, то эта технология Вам подойдет. Расчеты и эксперименты показывают, что за одни сутки такая тяга может увеличить скорость космического корабля на 25-32 км в час. К концу миссии Deep Space-1 ионный двигатель увеличил его скорость на 11 000 километров в час.
Используя подобную технологию, половины скорости света можно достичь примерно за 4900 лет. Для путешествия к Альфе Центавра половину пути корабль будет разгоняться. А вторую половину - замедляться.
Технология ионных двигателей позволит нам долететь до Марса за 270 дней!
Читайте также: