В.А. Коноваленко
Проксима Центавра

Изображение Проксимы Центавра
        Международная группа астрономов при помощи телескопа ALMA (Atacama Large Millimeter Array) обнаружила свидетельства того, что в окрестностях Проксимы Центавра находится планетная система и пояс астероидов (исследование Европейской южной обсерватории опубликовано в Astrophysical Journal Letters). Астрономы заметили на расстоянии от одной до четырёх астрономических единиц от Проксимы Центавра свечение холодной пыли. «Пыль вокруг Проксимы – очень важная находка. После открытия землеподобной планеты Proxima b это первое свидетельство существования у ближайшей к Солнцу звезды многокомпонентной планетной системы, а не просто одиночной планеты», – сказал соавтор исследования Гиллем Англада.
        Проксима Центавра b (Проксима b) – экзопланета, вращающаяся вокруг красного карлика Проксима  (от лат. proxima – ближайшая) Центавра, ближайшей к Солнцу звезды. Проксима Центавра является третьей (наименьшей) компонентой в системе Альфа Центавра. Расположена на расстоянии примерно 4,22 светового года (1,3 парсека, 40 трлн км) от Земли. Проксима b является ближайшей известной экзопланетой и одновременно ближайшей экзопланетой, находящейся в зоне обитаемости.
       Наблюдения показали, что большая часть пыли сосредоточена в поясе на расстоянии до нескольких сот миллионов километров от Проксимы Центавра. Общая масса пыли в данном поясе составляет примерно одну сотую часть массы Земли, а её температура оценивается в минус 2300 С, что близко к температуре пояса Койпера в Солнечной системе. Данные позволяют предположить, что вокруг Проксимы Центавра имеется и другой, более холодный, пылевой пояс. Оба пояса расположены гораздо дальше от звезды, чем Proxima b, орбита которой отстоит от светила на четыре миллиона километров. Температура поверхности красного карлика более чем в два раза (почти на три тысячи кельвинов) меньше, чем у Солнца, масса – меньше солнечной в десять раз, а светимость – меньше на четыре порядка. Это позволяет считать планету Proxima b потенциально обитаемой.
        Учитывая, что Проксима Центавра – это ближайшая к нам звёздная система, имеет смысл озаботиться её зондированием. Вполне очевидно, что скорости «Вояджеров», «Кассини» и других уже летающих по Солнечной системе зондов явно недостаточны. С другой стороны, как показало моделирование такого полёта в НАСА, не годятся и ракетные технологии с ядерными двигателями (ЯД) из-за их массивности, следовательно, непомерных энергозатрат. НАСА моделировала два типа ЯД, использующие потоки ядерных частиц и тепло, образующееся в ядерном реакторе. Результаты этих исследований иллюстрируются следующей цитатой:
        «... были разработаны и 2 модификации звездолётов. Первая модификация должна достигнуть Альфы Центавра за 1800 лет и имеет следующие характеристики: стартовая масса – 40 млн тонн, масса после разгона – 10 млн тонн, количество используемых зарядов – 30 млн шт., диаметр тяговой плиты – 20 км, материал тяговой плиты – медь, экипаж – 20 тысяч человек. Вторая модификиция менее радикальна: масса на старте – 500 тыс. тонн, масса после разгона – 100 тыс. тонн, количество используемых зарядов – 300 тыс. штук, диаметр тяговой плиты – 400 метров, максимальная скорость – 10000 км/с. Данная модификация должна достигнуть Aльфы Центавра за 130 лет».
        Вряд ли полученные результаты можно считать приемлемыми, хотя принципиально такой полёт возможен. Следовательно, необходимо рассчитывать на внешние (не корабельные) источники энергии для разгона зонда и, разумеется, отказаться от обитаемого полёта, заменив «личный визит» виртуальным по технологии «дополненной реальности». Приемлемым может быть зонд минимальной массы с парусом в качестве движителя. Здесь несколько проблем, которые решаются тем более успешно, чем меньше масса зонда.
        Минимизацию массы можно обеспечить, разместив на зонде только датчики, процессор обработки данных и атомный источник энергии, подобный тем, которые питают «Вояджеры». Но сразу возникает вопрос, как передавать полученные данные на Землю. Так, как это делали «Вояджеры», не годится – сама антенна, механизм её ориентации, генератор сигнала – всё это и масса, и энергозатраты. Экономичный способ связи, при котором зонд расходует свою энергию только на модуляцию запроса с Земли, предложен в прошлогоднем «Демиурге» (№ 2 2017 г.) в статье «Модуляция отражённого сигнала». Ответный сигнал зонда и его ориентацию обеспечивает уголковый отражатель, модулирующий отражённый сигнал твёрдотельными ячейками Поккельса, работающими с частотой до 10 ГГц.
При связи в оптическом диапазоне размеры антенны могут быть достаточно небольшими. Если при этом отражающие грани уголкового отражателя сделать толстыми, то всю электронику можно разместить в толще этих граней. Тогда весь зонд может уместиться в октаэдре с ребром в полтора – два десятка сантиметров.
         Далее. Использование внешней энергии предполагает использование солнечного паруса. Мы не знаем, какие «космические штормы» могут ожидать наш зонд по пути к цели, и вообще почти ничего не знаем о пространстве между гелиосферой и «проксимосферой». Раньше можно было надеяться на галактическую пустоту, но полёт «Вояджеров» показал, что в «пустоте» господствуют «галактические ветры».

Взаимодействие гелиосферы с галактической «пустотой»
        Реагировать на шквалы этих «галактических штормов» не представляется возможным как из-за непомерных энергозатрат, так и из-за огромного времени запаздывания сигнала управления. Поэтому нужно очень точно нацелить зонд в упреждённую точку нахождения «проксимосферы» и далее надеяться на баллистику. Это прицеливание необходимо выполнить самое позднее во время нахождения зонда в гелиопаузе.

Дистанция Солнце – Проксима в логарифмическом масштабе
        Дело в том, что давление солнечного света на перпендикулярную зеркальную поверхность, находящуюся на расстоянии одной а.е. от Солнца составляет около 9 мкН/м2 и быстро слабеет при удалении от Солнца (см. таблицу):
Расстояние 
(от Солнца, а. е.)
0.39
(Меркурий)
0.72
(Венера)
1.00
(Земля)
1.52 
(Марс)
3.00 
(пояс астероидов)
5.20 
(Юпитер)
100.0 
(Гелиопауза)
Давление
(мкН/м2)
60.6
17.4
9.08
3.91
1.01
0.34
0.001
        Парус радиусом 50 м на орбите Земли может дать тягу ~ 70 мН. С такой тягой процесс разгона зонда – длительная и не простая задача, требующая постоянной реакции на гравитационные возмущения от объектов Солнечной системы. Осуществить такую корректировку можно, например, с помощью «Устройства управления вектором тяги солнечного паруса», «Виртуальный мир» № 2 2012 г. Последняя корректировка траектории должна быть проведена в гелиопаузе (запаздывание сигнала управления около 105 с). Вполне очевидно, что зону ударной волны и облако Оорта зонд должен проходить в баллистическом режиме с минимальными размерами, то есть парус должен быть отстрелен на внешней границе гелиопаузы, так как тяга становится очень малой, а вероятность дестабилизирующих воздействий на площадь паруса возрастает. Причём отстрел должен обеспечить передачу возможно большей части суммарного импульса собственно зонду. Далее только информация от него!
В оглавление