MOŽE LI ZVJEZDANI MOTOR POMAKNUTI CIJELI SUNČEV SUSTAV: Caplanov potisnik zahtijeva puno goriva, milijune tona u sekundi

Ništa u svemiru nije statično. U našoj galaktici Mliječnom putu milijarde zvijezda kruže oko galaktičkoga središta. Neke od njih, poput našeg Sunca, držeći se orbite udaljene oko 30.000 svjetlosnih godina od središta, prilično dosljedno obilaze puni krug svakih 230 milijuna godina. No taj ples nije uređeni balet, nego više nalikuje na klizalište ispunjeno pijancima. Taj kaos čini našu galaktiku veoma opasnim mjestom. Naše se solarno susjedstvo neprestano mijenja, a zvijezde se svake sekunde kreću stotinama kilometara na sat. Samo nas velike udaljenosti između objekata štite od katastrofe.

No samo je pitanje vremena kada više nećemo biti te sreće. U određenom bismo trenutku mogli naići na zvijezdu koja će ubrzo eksplodirati kao supernova, na crnu rupu ili pak na masivan objekt koji bi Zemlju mogao zasuti asteroidima. Da će se nešto takvo dogoditi, vjerojatno bismo znali tisućama, ako ne i milijunima godina unaprijed. No svejedno, najvjerojatnije ne bismo mogli puno učiniti da spriječimo opasnost. Doduše, znanstvenici imaju nevjerojatnu zamisao – možda bismo mogli pomaknuti cijeli naš Sunčev sustav.

Nevjerojatan pothvat

Za pomicanje Sunčeva sustava potreban nam je zvjezdani motor, megastruktura koja se koristi za usmjeravanje zvijezde kroz galaktiku. To je vrsta objekta koji bi mogla izgraditi napredna civilizacija s tehnologijom na razini Dysonove sfere te koja razmišlja o svojoj budućnosti milijunima godina unaprijed.

Dysonova je sfera, podsjetimo, hipotetska megastruktura koju je prvobitno opisao američki fizičar Freeman Dyson (1923.-2020.). Sfera je zamišljena kao sustav satelita koji bi orbitirali oko zvijezde, tako da je potpuno okružuju te konzumiraju energiju koju ona zrači. Kako Dyson nije ponudio inženjerska rješenja kako bi ta građevina trebala izgledati, to su nakon njega učinili brojni drugi inženjeri, fizičari, čak i umjetnici. Tako bi “Dysonov roj” bio prsten sačinjen od povezanih kolektora koji bi se slobodno rotirao oko zvijezde i prikupljao njezinu energiju. “Dysonov balon”, pak, podrazumijevao bi više takvih prstena koji bi bili stacionarni i međusobno nepovezani, dok bi “Dysonova opna” potpuno okružila zvijezdu, apsorbirala svu njezinu energiju i omogućila naseljavanje živih bića na izvanjskoj površini opne. I u slučaju pomicanja Sunčeva sustava morali bismo posegnuti za nečim sličnim.

No kako možemo pomaknuti stotine tisuća objekata u Sunčevu sustavu? Srećom, sve ih možemo zanemariti. Trebamo “samo” pokrenuti Sunce jer su svi ostali objekti vezani gravitacijom te će ga slijediti kud god se ono kretalo. Mnogo je ideja o tome kako bi mogao izgledati zvjezdani motor i kako bi mogao funkcionirati.

Na temelju našeg trenutnog razumijevanja fizike, znanstvenici predlažu dva moguća tehnološka rješenja za takav nevjerojatan pothvat.

Najjednostavnija vrsta zvjezdanog motora jest Škadovljev potisnik, divovsko zrcalo koje radi po istom principu kao i raketa. Nazvan je po ruskom znanstveniku i inženjeru dr. Leonidu Škadovu (1927.-2003.) koji ga je osmislio još 1983. godine.

Potpuna kontrola

Poput raketnog goriva, fotoni oslobođeni kao sunčevo zračenje daju zamah, ne baš previše, ali barem malo. Primjerice, ako bi astronaut upalio svjetiljku u svemiru, to bi ga odgurnulo, ali veoma, veoma sporo. Očito, zvjezdani će motor raditi malo bolje od svjetiljke jer Sunce proizvodi puno fotona.

Osnovna ideja Škadovljeva potisnika jest iskorištavanje polovice Sunčeva zračenja kako bi se stvorio potisak koji će polako gurnuti Sunce u željenu smjeru. Da bi Škadovljev potisnik mogao raditi, mora se držati na istom mjestu i ne smije orbitirati oko Sunca. Važnom se preprekom činila činjenica da će ga Sunčeva gravitacija pokušati privući i naposljetku “progutati”, Škadov je izračunao da će ga tlak Sunčeva zračenja istodobno gurati od sebe. To znači da zrcalo mora biti veoma lagano, izrađeno od mikronske tanke reflektirajuće folije od materijala poput aluminijskih legura. No važan je i oblik zrcala. Okruživanje Sunca u divovsku sfernu ljusku sa svih strana, poput Dysonove sfere, u ovom slučaju ne bi imalo smisla jer bi se svjetlo vraćalo na Sunce, zagrijavalo ga i dovelo do iznimno neugodnih problema, o kojima sada nećemo. Umjesto toga, Škadovljev bi potisnik morao imati oblik parabole koja će većinu Sunčevih fotona slati u istom smjeru, što će maksimizirati potisak.

Da bi se spriječilo “slučajno” spaljivanje ili smrzavanje Zemlje zbog previše ili premalo Sunčeve svjetlosti, jedino sigurno mjesto za izgradnju Škadovljeva potisnika jest iznad Sunčevih polova. No to istodobno znači da Sunce možemo pomicati samo okomito na ravninu Sunčeva sustava i u jednom smjeru unutar naše galaktike, što ograničava naše mogućnosti putovanja.

Za civilizaciju koja je sposobna izgraditi Dysonovu sferu, riječ je o prilično jednostavnom pothvatu. Potisnik u tehnološkom smislu nije kompliciran, samo ga je veoma teško izgraditi.

Punim gasom Škadovljeva potisnika, Sunčev sustav vjerojatno bi mogao biti pomaknut za stotinjak svjetlosnih godina tijekom 230 milijuna godina. Tijekom nekoliko milijardi godina mogao bi nam osigurati gotovo potpunu kontrolu nad Sunčevom orbitom u galaktici. No, kratkoročno to možda neće biti dovoljno brzo da bi se izmaknulo, primjerice, smrtonosnoj supernovi.

Zvjezdani motor

Stoga je dr. Matthew Caplan, američki fizičar s Državnoga sveučilišta u Illinoisu, smislio način redizajna Škadovljeva potisnika, o čemu je i napisao članak koji je 2019. objavljen u recenziranom časopisu. “Caplanov potisnik” djeluje slično kao i raketa – izbacuje svoj ispuh u jednom smjeru, kako biste se pomaknuli u suprotnome. Riječ je o golemoj platformi svemirske postaje koju pokreće Dysonova sfera koja okuplja Sunčevo zračenje za održavanje nuklearne fuzije. Takav bi potisnik mogao izbacivati veoma brz mlaz čestica, do gotovo jedan posto brzine svjetlosti!

Drugi bi mlaz gurao Sunce poput tegljača. Caplanov potisnik očito zahtijeva puno goriva, milijune tona u sekundi. Da bi prikupio to gorivo, morao bi se koristiti veoma velikim elektromagnetskim poljima za usmjeravanje vodika i helija iz Sunčeva vjetra u motor. Solarni vjetar sâm po sebi ne osigurava dovoljno goriva i upravo nam je tu potrebna Dysonova sfera. Koristeći se njezinom snagom, Sunčevu svjetlost možemo ponovno usmjeriti na površinu Sunca. To će neka mala područja na Suncu zagrijati do ekstremnih temperatura, što će podignuti milijarde tona Sunčeve mase.

Ta se masa može sakupljati i razdvajati u vodik i helij. Helij eksplozivno sagorijeva u termonuklearnim fuzijskim reaktorima. Mlaz radioaktivnog kisika na temperaturi od gotovo milijardu stupnjeva izbacuje se i postaje primarni izvor pogona zvjezdanog motora.

Da bismo spriječili da motor padne na Sunce, moramo ga uravnotežiti. Da bismo to učinili, moramo ubrzati sakupljeni vodik elektromagnetskim poljima koristeći se akceleratorima čestica te ispaliti mlaz prema Suncu. Tako ćemo uravnotežiti potisnik i prenijeti potisak našeg motora prema Suncu. Za samo milijun godina taj bi motor mogao pomaknuti Sunce i cijeli Sunčev sustav za pedeset svjetlosnih godina, što je i više nego dovoljno za izmicanje supernovi. Punim, pak, gasom Sunčev sustav za deset milijuna godina može se naći na sasvim suprotnom kraju svoje galaktičke orbite.

No ima li Sunce dovoljno goriva? Srećom, ono je toliko masivno da će čak i milijarde tona materijala jedva “ogrepsti površinu”. Štoviše, ta će megastruktura produljiti život našeg Sunca, jer zvijezde niže mase sporije izgaraju, što bi u konačnici značilo da bi Sunčev sustav bio nastanjiv još mnogo milijardi godina.

Mračni ponor

S pomoću Caplanova potisnika mogli bismo pretvoriti cijeli Sunčev sustav u svoj svemirski brod. Primjerice, mogli bismo kružiti po galaktici i kolonizirati stotine ili tisuće svjetova dok prolazimo pokraj njih. Možda je čak moguće i da potpuno pobjegnemo iz galaktike i proširimo se dalje od Mliječnog puta.

Zvjezdani motori vrsta su strojeva koje bi mogle izgraditi civilizacije koje ne razmišljaju u okvirima godina ili desetljeća, nego cijelih eona. Budući da znamo da će naše Sunce jednog dana umrijeti, zvjezdani bi motor mogao omogućiti dalekim budućim ljudskim potomcima da otputuju do drugih zvijezda, a da se nikada ne upuste u zastrašujući mračni ponor međuzvjezdanog svemira. Možda će naši potomci isploviti i postati međuzvjezdana vrsta za milijune godina koje dolaze.