นักวิทยาศาสตร์ชี้ให้เห็นว่าเรือที่ขับเคลื่อนด้วยใบเรือสามารถไปถึงพร็อกซิมาเซนทอรี ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุดได้ภายในเวลาเพียง 20 ปี สิ่งที่ดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์เมื่อไม่นานมานี้ได้กลายมาเป็นความจริงทางเทคนิคแล้ว นักวิจัยจากทั่วโลกกำลังทำงานในโครงการที่จะเปลี่ยนความเป็นไปได้นี้ให้กลายเป็นภารกิจที่เป็นไปได้ในอีกสองทศวรรษข้างหน้า
การขับเคลื่อนด้วยแสงใช้พลังงานโฟตอนเพื่อผลักดันการแล่นที่เบามากผ่านอวกาศ เทคโนโลยีนี้แตกต่างจากจรวดทั่วไปที่เผาผลาญเชื้อเพลิง โดยไม่ได้อาศัยพลังงานสำรองในเครื่อง แต่ได้รับการกระตุ้นจากเลเซอร์อันทรงพลังที่ยิงจากโลกหรือแหล่งรังสีเข้มข้นอื่นๆ การเร่งความเร็วอย่างต่อเนื่อง แม้ว่าจะเล็กน้อย แต่ก็จะทำให้มีความเร็วมากขึ้นตลอดการเดินทาง
โครงการที่อยู่ระหว่างการพัฒนามุ่งสู่การใช้ใบเรือสุริยะ
หน่วยงานอวกาศและสถาบันวิจัยกำลังทดสอบต้นแบบในวงโคจรโลกอยู่แล้ว NASA และมหาวิทยาลัยชั้นนำของอเมริกาได้พัฒนาเทคโนโลยีนี้ในรูปแบบต่างๆ มาตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1980 เมื่อเร็ว ๆ นี้ ภารกิจทดลองได้วางใบเรือน้ำหนักเบาบนดาวเทียม ซึ่งพิสูจน์แนวคิดพื้นฐาน
ห้องปฏิบัติการขับเคลื่อนด้วยไอพ่น (JPL) ซึ่งเชื่อมโยงกับ NASA พัฒนาข้อกำหนดสำหรับใบเรือเบาพิเศษที่ทำจากวัสดุคอมโพสิต มีความหนาเพียงไม่กี่ไมโครเมตร และจะสะท้อนแสงอาทิตย์หรือแสงเลเซอร์ด้วยความแม่นยำระดับมิลลิเมตร การคำนวณระบุว่า เมื่อเครื่องเร่งบนพื้นสร้างลำแสงเลเซอร์เข้มข้น ยานอวกาศที่มีน้ำหนักเพียงไม่กี่กิโลกรัมจะมีความเร็วแสงถึง 10 ถึง 20% ซึ่งเพียงพอที่จะครอบคลุม 4.37 ปีแสงในสองทศวรรษ
ดาวเป้าหมายอยู่ห่างออกไป 40 ล้านล้านกิโลเมตร
Proxima Centauri ชื่อวิทยาศาสตร์ Proxima do Centauri อยู่ห่างจากโลกของเรา 4.24 ปีแสง ระยะทางเป็นกิโลเมตรประมาณ 40 ล้านล้านกิโลเมตร ยานสำรวจโวเอเจอร์ซึ่งเป็นยานอวกาศที่เร็วที่สุดที่มนุษยชาติสามารถปล่อยได้นั้น จะใช้เวลา 70,000 ปีจึงจะไปถึงที่นั่น การแล่นเบาๆ ด้วยความเร็วเชิงสัมพัทธภาพจะสร้างโอกาสที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง
การศึกษาล่าสุดระบุว่า Proxima Centauri มีดาวเคราะห์นอกระบบอย่างน้อยสามดวงที่โคจรอยู่ หนึ่งในนั้นคือ Proxima Centauri d อาจอยู่ในเขตเอื้ออาศัยได้ ซึ่งเป็นบริเวณที่อาจมีน้ำของเหลวอยู่บนพื้นผิว อีกดวงหนึ่งคือ Proxima Centauri b ถูกค้นพบในปี 2559 และยังทำให้นักดาราศาสตร์สนใจอีกด้วย ความเป็นไปได้ในการตรวจสอบโลกตรงเหล่านี้เป็นแรงบันดาลใจให้นักวิจัยในโครงการ Breakthrough Starshot ซึ่งเป็นโครงการริเริ่มระดับนานาชาติที่ได้รับทุนสนับสนุนจากมหาเศรษฐีด้านเทคโนโลยี
ความท้าทายทางเทคนิคยังคงมีอยู่อย่างมาก
การสร้างเทียนที่สามารถทนต่อความเร่งของเลเซอร์เทราวัตต์โดยไม่ละลายหรือสลายตัวยังคงเป็นอุปสรรคสำคัญ วัสดุในปัจจุบันสลายตัวอย่างรวดเร็วภายใต้การแผ่รังสีเข้มข้นที่มีความเข้มข้นดังกล่าว
วิศวกรยังต้องแก้ไข:
- เสถียรภาพของวิถีในระหว่างการเร่งความเร็วอย่างต่อเนื่องหลายปี
- การสื่อสารกับโลก – สัญญาณจะใช้เวลามากกว่าสี่ปีในการกลับมา
- ป้องกันการชนกับฝุ่นระหว่างดวงดาวด้วยความเร็วสูง
- ความแม่นยำของลำแสงเลเซอร์เพื่อให้ใบเรืออยู่ในแนวเดียวกันเป็นระยะทางหลายพันล้านกิโลเมตร
- การย่อขนาดกล้องและเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ให้มีมวลรวมเพียงไม่กี่กรัม
เรือบรรทุกสินค้าและเครื่องตรวจสอบอัตโนมัติจะเป็นแพลตฟอร์มที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในตอนแรก กล้องและเซ็นเซอร์ที่บรรทุกใบเรือจะมีความสามารถทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญ การส่งข้อมูลที่จับได้ระหว่างการบินผ่าน Proxima Centauri อาจใช้เวลานานหลายปี แต่ข้อมูลจะมาถึง การขนส่งมนุษย์ยังคงเป็นปัญหาที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น — ความเร็วที่เกี่ยวข้องทำให้เกิดความท้าทายทางชีวภาพที่ไม่ได้รับการแก้ไข
หน่วยงานด้านอวกาศมองเห็นความอยู่รอดทางการเงิน
คาดว่าต้นทุนในการพัฒนาเทคโนโลยีจะอยู่ระหว่าง 5 ถึง 10 พันล้านดอลลาร์ในช่วงสองทศวรรษ ประเทศอย่างจีนและรัสเซียก็กำลังค้นคว้าเกี่ยวกับการขับเคลื่อนด้วยรังสีเช่นกัน องค์การอวกาศยุโรปได้รวมเทคโนโลยีดังกล่าวไว้ในแผนการสำรวจระยะยาว การบรรจบกันระหว่างประเทศนี้ชี้ให้เห็นว่าการลงทุนจะไม่ใช่เรื่องเล็กน้อย
โครงการเชิงพาณิชย์ก็เข้าร่วมการแข่งขันด้วย บริษัทเทคโนโลยีการบินและอวกาศได้ให้บริการด้านวิศวกรรมแก่หน่วยงานด้านอวกาศอยู่แล้ว การย่อขนาดของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์มีความก้าวหน้ามากพอที่จะทำให้หัววัดหุ่นยนต์ที่ซับซ้อนมีน้ำหนักเพียงกรัมเท่านั้น
ขั้นตอนต่อไปได้แก่การทดสอบในวงโคจร
นักวิจัยวางแผนที่จะเปิดตัวต้นแบบการเดินเรือทดลองบนดาวเทียมเชิงพาณิชย์ในอีกสามปีข้างหน้า การทดสอบความต้านทานรังสีความเข้มสูงเกิดขึ้นในห้องปฏิบัติการเฉพาะทาง การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ปรับแต่งพารามิเตอร์ความเร่งและเสถียรภาพ
หากการทดสอบคืบหน้าตามที่คาดไว้ การตัดสินใจลงทุนครั้งใหญ่จะเกิดขึ้นระหว่างปี 2571 ถึง 2573 ภารกิจสาธิตที่ใช้ใบเรือเร่งด้วยเลเซอร์ขนาดเล็กอาจเริ่มขึ้นในช่วงกลางปี 2573 สิ่งนี้จะทำให้มีที่ว่างสำหรับการปรับเปลี่ยนก่อนที่ยานสำรวจขนาดใหญ่จะเปิดตัวไปยัง Proxima Centauri ประมาณปี 2040 หรือ 2045
นักวิทยาศาสตร์เน้นย้ำว่าไม่รับประกันกำหนดเวลา 20 ปี ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการจัดหาเงินทุนที่สม่ำเสมอ นวัตกรรมด้านวัสดุ และการแก้ปัญหาของความท้าทายที่ยังไม่ทราบแน่ชัด อย่างไรก็ตาม ส่วนใหญ่ยอมรับว่าเส้นทางทางเทคนิคนั้นเปิดกว้าง นิยายวิทยาศาสตร์กลายเป็นความจริงต้องอาศัยความพากเพียรและทรัพยากร ในที่สุดทั้งคู่ก็เคลื่อนไหวแล้ว