Gordon István (Stockholm): A Proxima küldetés (részlet)

14. Palmgren napja

Lassan négy év telt el az emlékezetes „első egyeztető” találkozás óta. Ez alatt az idő alatt Palmgren és csoportja sok, szinte megoldhatatlan nehézséget jelentő problémával került szembe, de ezek között nem szerepelt a szabadidő eltöltésének problémája.

Ezen a késő őszi napon Palmgren számba vette a legfontosabb kihívásokat, amikkel a csillagközi fényvitorla kifejlesztése során szembesültek.

Már a kezdetekkor nyilvánvaló volt, hogy a fényvitorla anyaga döntő tényező. A szerkezet minimális súlya, illetve tömege alapvető és elsődleges követelmény. Ennek mindenképpen a néhány grammos tartományba kell esnie.

Ugyanakkor a súly csak az egyik tényező. Az egyes egyéb követelmények megkövetelte tulajdonságok ugyanilyen fontosak. A tökéletes fényvisszaverő képesség alapkövetelmény, de az elektromos tulajdonságok ennél sokkal nagyobb problémát jelentettek. A „vitorla” anyagának lehetővé kellett tennie áram termelését a felfogott lézersugárzásból, amellett az ernyő körüli elektromos és mágneses tér létrehozására szolgáló anyagszerkezeti megoldások szintén nagy kihívást jelentettek. Ugyanakkor fontos volt a kellő fizikai teherbírás biztosítása is, valamint a hatalmas lézer-sugárterhelés károsodás nélküli elviselésének megoldása.

A kulcsot a megoldások megtalálásához a nanotechnika jelentette: a megfelelően módosított grafén és szén nanocsöves anyagszerkezetek. És a kísérletek hosszú-hosszú sora… Mindez komoly terhelést jelentett Sam Johnson nanotechnika-csoportjának, nekik ugyanis a chipek megvalósításával is kellett foglalkozni.

A fényvitorla-csoportnak azonban nem légüres térben kellett dolgoznia – állapította meg Palmgren, meglehetős megelégedettséggel. A fő támasznak és partnernek mindebben – Sam csoportja mellett – maga a NASA bizonyult! Felhasználhatták az összes korábbi kutaások és kísérletek eredményeit és szorosan együttműködtek a NASA ilyen jellegű kutató-fejlesztő gárdájával is.

Mindezek nélkül teljesen lehetetlen lett volna az eddigi eredmények elérése – vonta le magában Palmgren a végső következtetést. És persze az iszonyatos költségek… A NASA is mélyen a zsebébe nyúlt, enélkül talán a Hawk Industries nem bírta volna az iramot. Mennyire beigazolódott – emlékezett vissza elégedetten Palmgren egy korai egyeztetésen elhangzott megállapításra, hogy az ő kinevezése, és ezáltal az együttműködés a NASA-val – tökéletes telitalálat volt.

Volt még követelmény bőven ezeken kívül is. Integrálni kellett néhány mikroszkopikus chipet is a „vitorlák” anyagába, amelyek megteremtik a megfelelő formájú és erősségű elektromos és mágneses erőtereket az ernyő körül. Az erőtér a védelmet is szolgálja, de hozzájárul a meghajtáshoz is, a kozmikus sugárzásból energiát nyerve. Ez szintén nagy feladat volt, amelynek a megoldásában Jenkins és Sam csoportja alapvető szerepet játszott.

Mindezt a földi kísérletek során már kipróbálták, de a teljes rendszernek a Naptól távolabb, most kell kiállnia a gyakorlat valódi próbáját.

Hasonló gondolatok foglalkoztatták a Palmgrent körülvevő csoport tagjait is. Ez a közvetlen munkatársakból és a NASA-beli, a projektben érintett kollégákból állt, akikkel az évek során a közös munka jól összekovácsolódott csapat jött létre. Micsoda négy év! A misszió számára kialakított irányító központban már szinte tapintható volt a feszültség. A bűvös pillanatig még mintegy 30 perc volt hátra. Ezt az időt az eseményről tudósító nemzeti tévétársaságok az ide vezető út ismertetésével igyekeztek kitölteni.

– Nézőinket a Proxima Projekt eseményeivel foglalkozó korábbi adásaink során már tájékoztattuk ennek a csillagközi utazásnak az állomásairól. Mint önök bizonyára tudják, most a misszió főpróbájának egy lényeges állomásához érkeztünk. Ezt a főpróbát a világmédiái „Hawking-missziónak” keresztelték, az alapgondolat kiötlőjének tiszteletére.
A Hawking-misszió már lassan egy éve folyik, a start pillanatáról ugyanerről a helyszínről tudósítottunk majd egy éve. Túl vagyunk tehát a Hawking-misszió hasznos rakományának útnak indításán, a starton. Túl vagyunk a hagyományos hordozórakéta Föld körüli pályára vezérlésén és a Naprendszeren belül megtervezett pályára állítás mozzanatán. Mint erről beszámoltunk, ettől a manővertől kezdve már a nukleáris meghajtás vette át a szerepet, a kémiai meghajtást szolgáló egység levált a hordozó rendszerről. Ez szolgálja a hamarosan elkövetkező pillanatig a teljes rendszer meghajtását.

Nagy szolgálatot tett ez a meghajtás, a Naprendszeren belüli űrhajózás hőse! Nélküle hosszú évekbe tellett volna eljutni a Pluto törpebolygó pályáján túlra, ahol a Hawking-misszió rakománya jelenleg van. Szükség volt erre a robusztus konstrukcióra a korábban elképzelhetetlen tartós gyorsulás fenntartásához, a manőverezéshez, de az érzékeny rakomány védelméhez is, a mikroszkopikustól a milliméter méretéig terjedő apró objektumokkal való ütközések veszélye miatt. Ez egészen a Kuiper-övön való áthaladásig reális veszélyt jelentett. Ez a veszély a csillagközi térben is fennáll, de messze nem olyan mértékben, mint a Naprendszer belső régióiban.

– De mi is történik hamarosan? Erre a legilletékesebbtől, Richard Palmgrentől kapunk választ, aki a fényvitorlák kifejlesztéséért és üzemeltetéséért felelős ennek a missziónak a során. Mr. Palmgren, elmondaná, minek leszünk tanúi az elkövetkező percekben?

– Természetesen! Egészen röviden: most fogjuk útjára bocsátani a Hawking-misszió valódi rakományát, a fényvitorlák által hajtott hasznos terhet, a nevezetes chipeket. Egyben megválunk a nukleáris meghajtástól, azaz magától az egész űreszköztől. A rakéta által eddig hordozott tartály leválik a rakétáról, kinyílik, és útjára bocsátja a fényvitorlákat, parányi hasznos terhükkel együtt.

– Hallhatnánk valamit erről a hasznos teherről és a fényvitorlákról?

– Ezek képviselik a tulajdonképpeni Hawking-missziót. Maga a hasznos teher, azaz a chipek pár cm-es, elektronikus áramköröket alkotó félvezetők-tranzisztorok millióit tartalmazó lemezkék. Természetesen speciális anyagból készítve, hogy a világűrbeli körülmények hatásainak ellenálljanak. A chipek tartalmazzák azokat a funkciókat, amiket Hawking már jó pár évtizede eltervezett. Ezek: a képalkotás, a kommunikációs képesség, a gyorsulás értékének megállapítása, az észlelt objektumok méretének és mozgási adatainak megállapítása, valamint esetleges légköri adatok mérése az észlelt bolygók esetén. Mindez elvileg már lehetséges volt Hawking idejében is, de nem a jelenlegi parányi méretekben. Ezt a nanotechnika azóta elért eredményei teszik lehetővé. Külön chipen kap helyet a fő kommunikációs egység, ami a Földdel való kommunikációt teremti meg, mégpedig időveszteség nélkül. Ez egyelőre csak egy egyszerűbb változatban lesz jelen a tömeg csökkentésének okán, egyes jelek vagy rövidebb kódsorok adására és vételére lesz alkalmas, valamint a többi chippel történő kommunikációra, hagyományos rádiójelek útján.
A fényvitorla, melyeket helyesebb lenne fotonvitorlának nevezni, szintén a nanotechnika csodája. Ez egy kb. 30 m átmérőjű, lapos ejtőernyő formájú vitorla, alig nyom többet néhány grammnál. Emellett különleges tulajdonságú anyagból és bevonatból áll, ami speciális elektromágneses hatásokat képes kelteni a vitorla körül.
A várható tolóerő a Newton tizedének nagyságrendjébe esik, ami a beavatatlanok előtt meglepően kis értéknek tűnhet – a Földön 1 kg tömeg súlyának egy századrészéről beszélünk. Ezt a tolóerőt is csak sok-sok megawatt teljesítményű lézersugárnak az ernyőre történő folyamatos  irányításával érjük el. Ezért is alapvető követelmény volt a misszió minden elemének a tömegét a minimumra csökkenteni.
Némi vigaszt jelent, hogy remélhetőleg használhatunk egy kiegészítő tolóerőforrást, ami nem más, mint maga a kozmikus sugárzás. Ezt az ernyők körül létesített elektromos és mágneses tér segítségével reméljük megszelídíteni. Ezzel, ha beválik, növelni tudjuk a fotonvitorla gyorsulását, ami csökkenti az utazási időt.

– Milyen hosszú utazási idővel számolhatunk a Proxima Centauri-rendszerig?

– Nagyjából 20 évvel számolunk, ha minden rendben megy. De most több felvilágosításra már nem maradt sok időnk, mert perceken belül kezdődik az előadás. Még talán hozzáfűzném, hogy itt annyi fog történni, hogy megadjuk a jelet a hasznos terhet hordozó kapszula leválására, amit automatikusan követ a rakomány kibocsátása, majd az ernyők kinyílásának folyamata. Minderről azonnali értesítés érkezik időveszteség nélkül, egyes jelsorok formájában. Erről értesülhetnek a nézők és hallgatók. A többi mozzanatról már hagyományos rádión közvetített jelek értesítenek minket, amelyek kb. 5 óra múlva érkeznek meg hozzánk. Az ernyők kinyitásának folyamata amúgy is legalább egy napot vesz igénybe – ennek az eredményéről csak később tudunk tájékoztatást adni. A NASA Holdon elhelyezett lézerei ezután lépnek csak üzembe.

– Végül még egy utolsó kérdés, amire talán van időnk. Hány napvitorlás hajtású chipet is küldünk most a Proxima Centauri-rendszerhez?

– Nem annyit, mint amennyit Hawking tervezett, csupán 20 darabot. Ezeknek is a fele duplikátum, azaz biztonsági tartalék. Mindenből kettő van, az esetleges sérülések vagy üzemhiba miatti kiesések pótlására. De ennyi is elég a főbb követelmények teljesítéséhez – a mi chipjeink már sokkal többet tudnak, mint amire Hawking idejében lehetőség volt.

– Köszönöm, akkor hát várjunk a rakomány kibocsátásának pillanatára.

Néhány perc elteltével erre a jeladás meg is történt, és azonnal megérkeztek a folyamat mozzanatainak hibátlan lezajlásáról értesítő jelek. A jelen lévők harsányan gratuláltak egymásnak, a feszültség pillanatnyilag elült. De sok volt még a teendő! Az adatok ezután folyamatosan érkeznek meg, egészen a meghajtó lézerek beindulásáig és az ezáltal keltett gyorsulás értékének kiértékeléséig. Még ezután is lesz teendő egy ideig: ez a teendő a lézerek hajszálpontos beirányzásával, az ennek folyamatos ellenőrzésével kapcsolatos, valamint az ernyők helyzetének finomra hangolásával, garantálja a megfelelő útirányt a program szerint. Végül elkezdődik a kiegészítő meghajtás üzembe helyezése, ami több mozzanatból áll, és napokat-heteket vehet igénybe. De ez már nem igazán sürgős… A Hawking-misszió már úton van a végleges formájában. A rendszerek főpróbája eddig minden részletében sikeres lett, és jogos a remény arra, hogy ez így is marad a továbbiakban. A hosszú út során a Proxima Projekt számára szolgáltatott adatokat aligha lehet túlértékelni.

Ezzel a gondolattal Palmgren már nyugodtabban fogadta a következő kérdést.

– Mr. Palmgren, ezzel most kijutott a Hawking-misszió a Naprendszerből?

– Az attól függ, hogyan definiáljuk a Naprendszer határát. Egy definíció szerint ez a határ felfogható annál a távolságnál, ahol a Nap részecskesugárzásának a hatásai már elenyészők, a kozmikus sugárzás ezt már semlegesíti. Ezt a zónát nevezzük a heliopauza zónájának. Ezen hamarosan átlép a Hawking-misszió rakománya. Ez 120-125-ször távolabbi, mint a Nap–Föld távolság. Egy másik meghatározás szerint a Naprendszer határa ott van, ahol a Nap gravitációs hatása még objektumokat képes a Nap körüli pályán tartani.

Az ilyen, legtávolabbi objektumok alkotják az Oort-felhőt. Ennek egyetlen objektumát ember még nem látta, de beigazolódott a feltételezés a létezéséről. Feltételezett kiterjedése a Naptól 2000–200 000 Nap–Föld távolságig terjed. Ez hatalmas távolság, a távolabbi széle már közelebb esik a Centauri-rendszerhez, mint a Földhöz. Végül létezik egy kompromisszumos meghatározás: szokás Naprendszert 1 fényév átmérőjű gömbnek tekinteni. Ennek a gömbnek a határa még nagyon messze van a Hawking-misszió fényvitorláitól; elérése még évek kérdése lehet.

– Köszönjük a felvilágosításokat, Mr. Palmgren, és a nézőinkkel együtt szorítunk a Proxima Projekt további sikereiért!

Gordon István (Stockholm): A Proxima küldetés
Garbo Kiadó, Budapest, 2024
143 oldal, teljes bolti ár 3000 Ft,
online ár az antikvarium.hu-n 2850 Ft