În ciuda faptului că explorarea spațială a înregistrat progrese importante în ultima perioadă de timp, încă nu putem efectua călătorii interstelare din cauza faptului că actualele nave spaţiale nu ating o viteză de deplasare suficient de mare. Deşi suntem capabili să accelerăm particule până aproape de viteza luminii, în condiţii de laborator, încă ne străduim să accelerăm navele spațiale până la o viteză mai mare de 3% din viteza luminii. Cu tehnologia actuală, se estimează că oamenii pot ajunge pe Marte în aproximativ 5 luni.

Cu toate acestea, cercetătorul Philip Lubin de la NASA lucrează la un sistem de propulsie laser cu ajutorul căruia navele spațiale, având vele uriaşe, ar putea ajunge pe Planeta Roșie în mai puțin de trei zile. Acest sistem de „propulsie fotonică” se bazează pe impulsul fotonilor (particulele de lumină) şi utilizează lasere gigant amplasate pe Pământ.

Chiar dacă sună destul de science-fiction, Lubin arată că această tehnologie este deja disponibilă și că ea poate fi dezvoltată în continuare.

„Există progrese recente prin care această tehnologie a devenit realitate”, explică Lubin. „Nu există niciun motiv să nu putem face acest lucru”.

Haideţi să încercăm în continuare să înţelegem modul prin care funcționează acest sistem de propulsie. În prezent, forța de propulsie necesară lansării navelor spaţiale rezultă prin arderea unor substanțe chimice, cum ar fi combustibilul pentru rachete. Propulsia chimică este incredibil de ineficientă în comparație cu accelerația electromagnetică, cea care utilizează lumina sau alte radiații electromagnetice pentru a accelera obiectele în spaţiu. În plus, combustibilul utilizat în cazul propulsiei chimice îngreunează mult nava spațială.

„Accelerația electromagnetică este limitată numai de viteza luminii, în timp ce sistemele chimice sunt limitate de energia proceselor chimice”, afirmă Lubin.

Deşi accelerarea particulelor pe baza câmpurilor electromagnetice poate fi realizată relativ simplu în condiţii de laborator, aceasta necesită echipamente complicate și costisitoare, cum ar fi un inel de magneți supraconductori similar celui utilizat în acceleratorul Large Hadron Collider. Aceste echipamente sunt dificil de realizat la o mărime corespunzătoare pentru efectuarea unor călătorii în spaţiul cosmic.

Sistemul de propulsie utilizat în aşa-numitul motor de rachetă „imposibil” EM Drive a suscitat atenția specialiştilor pentru faptul că s-a afirmat că acesta ar funcţiona pe baza accelerării electromagnetice, dar oamenii de știință de la NASA nu au putut determina modul cum funcționează acesta în realitate şi nici nu au putut confirma că nu este vorba despre o eroare experimentală.

Pe de altă parte, propulsia laser funcţionează în teorie.

Propulsia laserPropulsia laser. Credit: NASA 360

Deci, cum ar putea fotonii propulsa un obiect atât de mare precum o navă spațială? În ciuda faptului că fotonii nu au masă, particulele de lumină au atât energie, cât și impuls, iar atunci când aceştia se reflectă de un obiect, impulsul lor generează o forţă mică de tracţiune. În cazul utilizării unor vele de mari dimensiuni, reflectorizante, este posibil să se genereze un impuls suficient de mare pentru a accelera treptat o navă spaţială.

Chiar dacă cercetătorii din echipa lui Lubin nu au testat sistemul lor de propulsie, calculele lor arată că prin propulsia fotonică o sondă spaţială de 100 de kilograme ar putea ajunge pe Marte în doar trei zile.

O navă spaţială mai mare, care ar transporta oameni, ar avea nevoie de o lună pentru a ajunge pe Marte, adică o cincime din durata de călătorie necesară pentru Space Launch System (SLS), cea mai puternică rachetă din lume care urmează să ne ducă pe Marte şi care în prezent este în faza de construcţie.

Aşa cum a arătat Lubin, propulsia laser ar putea accelera o navă spaţială până la o viteză de 30% din viteza luminii, dar avantajul real al acestui sistem de propulsie poate fi valorificat pe distanțe lungi, atunci când nava spaţială are mai mult timp la dispoziţie pentru a accelera. Astfel vom putea ajunge în afara Sistemului Solar și chiar la stelele vecine.

Sistemul fotonic de propulsie nu este conceput pentru a trimite oameni pe distanțe interstelare, deoarece roboții sunt mult mai potriviţi pentru astfel de misiuni şi pentru că astfel nava spaţială ar fi mult prea grea. În schimb, Lubin propune utilizarea unor nave spațiale uşoare care ar putea ajunge la o viteză apropiată de viteza luminii.

„Este timpul să începem această călătorie, inevitabilă, dincolo de casa noastră”, afirmă Lubin.

La solicitarea NASA, cercetătorii conduşi de Lubin vor încerca să dovedească că propulsia fotonică ar putea fi folosită într-adevăr pentru călătoria în spațiul cosmic, așa că ar trebui să vedem rezultate concrete în curând.

Puteţi afla mai multe amănunte în clipul video de mai jos:

Sursă: Sciencealert