Zpět na články

Iontové motory napájené jádrem by mohly dohnat mezihvězdnou Oumuamuu

I když žijeme v éře, kdy jsme na běžné úrovni schopni detekovat srážky černých děr nebo planet kolem jiných hvězd, těžko popřít, že těleso Oumuamua bylo v posledních dvou letech tou nejpopulárnější astronomickou událostí. První detekovaný průlet mezihvězdného objektu sluneční soustavou vzbudil pozornost kvůli určité podobnosti slavným sci-fi příběhům. A hypotetickou možnost jeho umělého původu řešila řada vědců. Oumuamua je však už přes rok na únikové trajektorii, a dohnat ji dnešními raketovými technologiemi by bylo extrémně drahé. Co kdybychom však sáhli po technologiích, které jsou prakticky na obzoru - jako třeba mobilní jaderné reaktory a iontové motory?

Iontový motor. Ilustrační snímek Iontový motor. Ilustrační snímek, zdroj: Wikipedia

Těleso Oumuama momentálně uhání ze sluneční soustavy ven rychlostí 26 km/s vůči Slunci. Jenom pro srovnání, naše "nejrychlejší sonda" New Horizons letí momentálně zhruba rychlostí 14 km/s. Ze Země startovala rekordní rychlostí přes 16 km/s. V kosmických měřítkách jsou podobná čísla značně relativní, a nejen kvůli nutnosti je vztáhnout na jiný objekt, ale také kvůli proměnlivosti postupem času.

Jak Oumuamua, tak New Horizons získaly v minulosti rychlost díky gravitačnímu praku jiným objektem (v případě prvního Slunce, v případě druhého Jupitera). Rychlost obou navíc pomalu klesá - ačkoliv již dosáhly únikové rychlosti od Slunce, jeho gravitace je přesto mírně "zbrzďuje".

Přestože platí, že gravitační prak (či praky) by mohl hypotetickou sondu mířící za Oumuamua značně nakopnout, nedostatečný výkon dnešních motorů je stále značný. Snad pokud bychom se spokojili s tím, že Oumuamua dožene nějaká sonda do konce století, kapacity chemických raket by nám dostačovaly. Než se nějaká hypotetická sonda připraví, schválí, postaví a otestuje, zabere to tempem NASA typicky 10 až 20 let. Dalších 20 až 40 let by trvala samotná mise v závislosti na tom, jak rychlý by byl start ze Země a jak efektivní by byl gravitační prak Slunce a/nebo Jupitera. Základní podmínkou mise logicky je překonat rychlost Oumuamua. 

Fyzikální řešení

V extrémním případě bychom tak mohli těleso dohánět od počátku příprav mise po okamžik setkání až 60 a víc let. I dnešní nejdéle fungující sondy jsou přitom po 40 letech na konci své životnosti - Voyageru 2, který nedávno vlétl do mezihvězdného prostoru, dojde do dvou až sedmi let energie. Vzhledem k nejistým výsledkům tak dlouhé mise se tak není čemu divit, že kosmické agentury se k dohánění Oumuamua příliš neženou. Co kdybychom však nespoléhali jenom na dnešní chemické motory a sáhli po vyvíjené technologii?

Nad tím se zamýšlel Adam Crowl z webu Crowlspace, konkrétně nad využitím existujících iontových motorů SPT-140D a připravovaných SPT-230 a jejich propojením s vyvíjenými mobilními jadernými reaktory Kilopower. Iontové motory nejsou žádná magie - z mnoha let praxe dnes víme, že umí operovat po dlouhou dobu a mít značný vliv na trajektorii objektu. Na oběžné dráze se iontové motory využívají po korekci dráhy satelitů, již však byly využity i pro vzlétnutí na vyšší orbitu. I iontové motory potřebují palivo, nedílnou součástí je u nich však i elektřina.

Tu by právě mohl zajistit jaderný reaktor Kilopower, který testuje americká NASA. Kilopower má také poměrně malý, ale konstantní výkon. Crowl tak spočítal, že připravovaný motor SPT-230 by mohl s tunovou nádrží paliva a poháněním Kilopower generovat tah ~0.85 N po něco málo, než je doba jednoho roku. To při rozměrech poměrně malé sondy může znamenat zrychlení navíc o 18 km/s! Jedna tuna paliva, jeden reaktor a jeden iontový motor za rok dovedou získat vyšší rychlost, než obří raketa startující ze Země.

V kombinaci s nosiči jako Falcon Heavy nebo SHS a s gravitační výpomocí Slunce by iontový motor mohl udělit sondě mnohem vyšší rychlost než má Oumuamua - a co více, mohl by sondu u cíle i zpomalit. Celá doba letu by se mohla snížit na 10 až 15 let. Namísto pouhého průletu by navíc sonda mohla těleso studovat po delší dobu.

Neříkej hop, dokud neodstartuješ

Výše uvedené je samozřejmě prozatím jen duševní cvičení postavené na tom, že jak Kilopower, tak i SPT-230 jsou momentálně ve vývoji. Nic nezaručuje, že se oba projekty podaří dotáhnout do konce, nebo že se je někdo rozhodne využít pro dohánění Oumuamua. Modelový příklad však ilustruje, jak velkou měrou jsou fyzikální pohony potenciálně efektivnější pro cestování vesmírem než pohon chemický. Kombinace SPT-230 a Kilopower by mohla být po kosmické mise zítřka doslova revoluční.

Co tedy jejich uvedení do praxe bránilo doposud? Především skutečnost, že fyzikální motory jsou typicky naopak nevhodné pro start ze Země - jejich dlouhodobý, ale slabý impulz je přesným opakem krátkého, ale intenzivního tahu chemických motorů. Kosmické agentury tak neměly důvod ani prostředky na víc, než jen experimentální koketování s fyzikálními motory. I když by v důsledku technologie průzkum vesmíru zlevnila, v kratším horizontu rozpočtového plánování šlo o přílišný risk vůči malé krátkodobé návratnosti.

Dokonce i kosmičtí vizionáři jako Elon Musk nebo Jeff Bezos tak dnes operují pouze s chemickými pohony. A to i přesto, že dochází na určitý posun i v rámci této technologie vstříc metanovým motorům. Snad pokud dojde na naplnění vizí kolonií na Měsíci či Marsu, vysvitne pro fyzikální motory šance na upotřebení. Pak možná dojde i na slavný iontový závod k Oumuamua - než ale tato budoucnost případně nastane, budeme si muset ještě počkat. Tak či onak tedy v součtu platí, že Oumuamua možná někdy doženeme - stane se tak ale spíše na konci tohoto století.

diskuze: 0 příspěvků, nových

Zpět na články