Purjehdi aurinkoon

Maailmankaikkeudessa mikään ei pysy paikallaan.

Linnunradalla, miljardit tähdet ovat kiertoradalla galaksin keskustan ympärillä.

Jotkin niistä, kuten Aurinkomme, pitävät etäisyyden pitkälti tasaisena. Aurinko kiertää keskustaa noin 30,000 valovuoden päässä. Tehden täyden kierroksen 230 miljoonan vuoden välein. Tämä tanssi ei ole järjestäytynyt baletti, vaan enemmänkin luistinrata, täynnä humalaisia vauvoja. Tämä kaaos tekee galaksistamme vaarallisen. Tähti naapurustomme muuttu jatkuvasti, tähtien liikkuen satoja tuhansia kilometrejä joka sekunti. Suojanamme on ainostaaan suuret matkat avaruuden kappaleiden välillä. Tulevaisuudessa onnemme saatta loppua. Jossain vaiheessa, vastaamme saattaa tulla supernovaksi muuttuva tähti tai massiivinen kappale, joka hukuttaa maan asteroideihin.

Jos jotain tällaista tulisi tapahtumaan, tietäsimme siitä todennäköisesti jo tuhansia ellei miljoonia vuosia etukäteen. Mutta emme kuitenkaan voisi tehdä asialle oikein mitään. Paitsi. Jos, siirtäisimme koko aurinkokuntamme pois tieltä. Jotta voisimme siirtä aurinkokuntaa, tarvitsemme tähtimoottorin, megarakennelman, jota käytetään tähden liikuttamiseen galaksin läpi. Sellaisen saattaisi rakentaa kehittynyt sivilisaatio, jolla on Dyson kehän tasoista teknologiaa ja joka miettii tulevaisuuttaan miljoonia vuosia eteenpäin. Mutta miten ihmeessä siirrämme sadat tuhannet aurinkokunnan kappaleet? Onneksi voimme jättää huolimatta siitä. Meidän täytyy vain siirtää aurinkoa; kaikki muu on liimautunut siihen painovoiman ansiosta ja seuraavat sitä minne tahansa se meneekin. On monia eri ideoita siitä, miltä tähtimoottori saattaisi näyttää ja miten se toimisi.

Valitsimme niistä kaksi, jotka sopivat parhaiten nykyiseen käsitykseen fysiikasta ja jotka ovat teoriassa mahdollisia rakentaa. Yksinkertaisimman mallinen tähtimoottori on Shkadov työntö-moottori, joka on jättimäinen peili. Se toimii samalla periaatteella kuin raketti. Kuten raketin polttoaine, tähden säteilyn vapauttamissa fotoneissa on liikevoimaa, ei paljoa, mutta jonkun verran. Esimerkiksi, jos astronautti laittaisi taskulampun päälle avaruudessa se työntäisi häntä taaksepäin, hyvin, hyvin hitaasti. Tähtimoottori toimii hieman taskulamppua paremmin, koska Aurinko tuottaa paljon fotoneita. Shkadov työntimen keskeinen ajatus on heijastaa jopa puolet tähden säteilystä tuottaakseen työntövoimaa ja hiljalleen viedä aurinko haluamaamme paikkaan. Jotta Shkadov työnnin toimisi, se pitäisi pitää samassa paikassa, eikä se saisi kiertää Aurinkoa. Vaikka Auringon painovoima yrittäisi vetää sitä puoleensa, sen pitäisi paikallaan säteilyn paine. Tämä tarkoittaa, että sen pitäisi olla hyvin kevyt.

Se pitäisi rakentaa mikronin paksuisesta heijastavasta foliosta, kuten alumiinista. Peilin muoto on myös tärkeä seikka, Auringon ympäröiminen jättimäiseen pallon muotoiseen kuoreen ei toimisi, koska se keskittäisi valon takaisin Aurinkoon. Tämä lämmittäisi sitä liikaa ja loisi kaikenlaisia epämiellyttäviä ongelmia. Käyttäisimme sen sijaan paraabelia, joka ohjaisi suurimman osan fotoneista auringon ohi ja samaan suuntaan, maksimoiden työntövoiman. Välttyäksemme maapallon polttamiselta tai jäädyttämiseltä liiallisen tai liian vähäisen auringonvalon takia ainoa turvallinen paikka peilin rakentamiselle olisi auringon napojen yläpuolelle.

Voisimme siis liikuttaa Aurinkoa vain yhdessä suunnassa.

Joka rajoittaa liikkumismahdollisuuksiamme hiukan. Siinä se suurin piirtein oli. Sivilisaatiolle, joka pystyisi rakentamaan Dyson kehän tämä olisi suhteellisen yksinkertainen hanke. Yksinkertainen, mutta erittäin vaikea rakentaa.

Täydellä vauhdilla, aurinkokuntaamme saisi liikutettua noin sata valovuotta, 230 miljoonan vuoden aikana. Muutaman miljardin vuoden aikana saisimme likimain täyden hallinnan auringon kiertoradasta galaksissamme. Lyhyessä ajassa se ei kuitenkaan olisi tarpeeksi nopea väistämään tappavaa supernovaa. Siksi uskomme pystyvämme parempaan. Hän suostui ja kirjoitti siitä tutkielman, joka on mukana vertaisarvioidussa julkaisussa. Löydät sen lähteistämme. Kutsumme uutta tähtimoottoriamme Caplan työntimeksi. Se toimii pitkälti kuin perinteinen raketti: ammu moottorilla yhteen suuntaan liikkuaksesi toiseen. Se on suuri avaruusasema, joka saa voimansa Dyson kehästä, joka kerää ainetta auringosta tehden siitä voimaa ydinfuusion avulla.

Se ampuu erittäin nopean suihkun partikkeleja, jotka lentävät melkein yhden prosentin nopeudella valonnopeudesta. Toinen partikkeli suihku puskee Aurinkoa hinaajan tavoin eteenpäin. Caplan työnnin tarvitsee paljon polttoainetta, miljoonia tonneja sekunnissa. Kerätäkseen tämän polttoaineen, laitteemme käyttää hyvin suuria elektromangneettisia kenttiä ohjatakseen vetyä ja heliumia aurinkotuulista moottoriin. Aurinkotuulet eivät itsessään riitä polttoaineeksi, tämän takia tarvitsemme myös Dyson kehää. Käyttäen sen voimaa, voimme ohjata Auringon valoa takaisin Auringon pinnalle. Tämä lämmittää pieniä alueita äärimmäisen suuriin lämpötiloihin ja nostaa miljardeja tonneja massaa pois Auringon pinnalta. Voimme kerätä kyseisen massan ja erotella sen vedyksi ja heliumiksi. Helium poltetaan räjähtävästi termodynaamisissa fuusio reaktoreissa. Melkein miljardin asteen lämpöistä radioaktiivista happea poistuu suihkuna suuttimestamme.

Tästä tulee moottorimme ensisijainen voimanlähde. Jotta moottorimme ei törmää aurinkoon, sen pitää tasapainottaa itsensä. Tehdäksemme tämän. Kerätty vety pitää kiihdyttää elektromagneettisilla kentillä käyttäen hiukkaskiihdyttimiä, jotka ampuvat hiukkas-suihkun kohti Aurinkoa. Tämä tasapainottaa suihkumoottorin ja siirtää sen voiman takaisin Aurinkoa kohti. Tämä moottori voi jo miljoonassa vuodessa liikuttaa Aurinkoa 50 valovuotta. Enemmän kuin tarpeeksi supernovan väistämistä varten. Täydellä vauhdilla, voimme 10 miljoonassa vuodessa siirtää aurinkokuntamme kiertoradan kokonaan galaksin ympäri. Mutta kulutammeko Auringon loppuun tällä tavoin? Onneksi Aurinko on niin massiivinen, että miljoonatkin tonnit ainetta ovat vain raapaisu sen pinnalla. Itse asiassa, tämä megarakennelma oikeastaan pidentää Aurinkomme elinikää, sillä vähempimassaiset tähdet palavat hitaammin, pitäen aurinkokuntamme elinkelpoisen miljardeja vuosia pidempään.

Caplan työntimellä, voisimme muuttaa koko Aurinkokuntamme avaruusalukseksi. Esimerkiksi kiertämällä taaksepäin galaksissa perustaen siirtokuntia sadoille tai tuhansille tähdille, jotka kulkevat ohitsemme. Sen avulla voi olla mahdollista jopa irtautua kokonaan galaksistamme. Tähtimoottorit ovat sellaisia koneita, joita rakentavat siviilisaatiot, jotka eivät ajattele vain vuosia tai vuosikymmeniä eteenpäin, vaan vuosituhansia. Koska tiedämme, että Aurinkomme tulee jokin päivä kuolemaan tähtimoottori antaisi kaukaisille jälkeläisillemme mahdollisuuden matkustaa muille tähdille ilman tarvetta matkustaa ulkoavaruuden kammottavassa tyhjyydessä. Ennenkuin rakennamme tähtimoottorin, olemme tuuliajolla ja alttiina galaktisen meren oikuille. Emme välttämättä pidä siitä mihin se meidät johdattaa.