|
[[Kuva:Wormhole travel as envisioned by Les Bossinas for NASA.jpg|thumb|300px|Taiteilijan näkemys avaruusaluksesta, joka matkustaa tähtien välillä avaruudessa olevan ”madonreiän” kautta.]]
{{Korjattavat 2012}}
'''Tähtienvälinen matkustus''' tarkoittaa tähtijärjestelmien välillä tehtyjä miehittämättömiä tai miehitettyjä matkoja. Nykyisellä teknologialla tähtienvälinen matkailu on hyvin vaikeaa tai käytännössä mahdotonta saavutettavissa olevien pienten nopeuksien ja suurten etäisyyksien takia.
Teoreettisia, kohtuullisen vakavasti otettavia tutkimuksia ovat muun muassa [[British Interplanetary Society]]n (BIS) [[pulssifuusioraketti]] [[Daedalus-projekti]] ja NASA:n kevyempi versio [[Longshot-projekti]]. Näillä saavutetaan noin 10 % valon nopeudesta. Nämäkin vaativat tekniikan kehittymistä ja kykyä [[Planeettainväliset avaruuslennot|planeettainvälisiin lentoihin]] raaka-aineiden saamiseksi. Yhdysvaltalaiset ovat tutkineet ainakin kahta erityyppistä [[ydinpulssiraketti]]a, aikoinaan planeettainvälistä [[Orion-projekti|Project Orionia]] ja myöhemmin tähtienvälistä [[Longshot-projekti|Project Longshotia]].
== Haasteet ==
=== Etäisyydet ===
Tähdet ovat hyvin kaukana, Aurinkoa [[Lähimmät tähdet|lähin tähti]] [[Proxima Centauri]] on noin 4,24 valovuoden päässä. Se on Aurinkoa pienempi ja himmeämpi [[punainen kääpiö]]. Proxima Centauri kiertää melkein yhtä usein lähimmäksi tähdeksi mainittua 4,47 valovuoden päässä olevaa eteläisellä taivaanpallolla näkyvää kirkasta [[kaksoistähti|kaksoistähteä]] [[Alfa Centauri]]a, jolla on havaittu [[eksoplaneetta]].
Maasta kauimmaksi matkustanut ihmisen tekemä laite on amerikkalaisten lähettämä miehittämätön avaruusluotain [[Voyager 1]]. Sen nopeus on 1/18 000 valon nopeudesta. Jos luotain lentäisi kohti lähintä tähteä, [[Proxima Centauri]]a, matka veisi 72 000 vuotta.
=== Aikadilataatio ===
Einsteinin suhteellisuusteorian mukaan aika hidastuu huomattavasti lähellä valon nopeutta kulkevassa avaruusaluksessa. Mutta paikallaan pysyvässä maailmassa aika kulkee normaalia vauhtia. Jos joskus kehitetään tekniikka, jolla lennettäisiin hyvin lähellä valon nopeutta, niin pystyttäisin tekemään matka viiden valovuoden päähän aluksen ajan mukaan kymmenessä vuodessa mitaten aluksen ajalla. Mutta Maassa kuluisi Einsteinin teorian mukaan 24 vuotta, jos kiihtyvyys on suunnilleen 1 g eli 10 m/s<ref>Juhani Westman, Heikki Oja, Kohti tähtiä, sivu 180–180, taulukko 15.3</ref>. 37 valovuoden päähän suuntautuva edestakainen matka veisi aluksessa 16 vuotta, mutta Maassa 80 vuotta. Silloin useimmat lähdön aikaisen sukupolven ihmiset olisivat ehtineet kuolla. Näin matka tähtiin veisi nopean tähtialuksen ohjaajat myös arvaamattomaan tulevaisuuteen. Lento Linnunradan halki veisi miehistöltä vain 50 vuotta, mutta Maassa 420 000 vuotta, ja matka veisi 208 000 valovuoden päähän.
=== Muuta ===
Tähtienvälisen matkustuksen suurin ongelma on se, että [[valonnopeus]] on maailmankaikkeuden rajanopeus. Vaikeuksia tuottavat yhtä hyvin aluksen kiihdyttäminen suureen nopeuteen, sen suojeleminen törmäykseltä [[Tähtienvälinen aine|tähtienväliseen aineeseen]] suurissa nopeuksissa tuhoisalla tavalla.
== Teoreettisia menetelmiä ==
=== Rakettiteknologiat ===
==== Ydinpulssiraketti ja fuusioraketti ====
[[Ydinpulssiraketti]] toimii siten, että avaruusaluksessa on paksu takakilpi, jonka takana räjäytetään jatkuvasti pieniä ydinlatauksia. Näiden laajenemiskaasut työntävät rakettia eteenpäin. Yhdysvaltalaiset ovat tutkineet ainakin kahta erityyppistä ydinpulssirakettia, aikoinaan planeettainvälistä [[Orion-projekti|Project Orion]]ia ja myöhemmin tähtienvälistä [[Longshot-projekti|Project Longshot]]ia. Ydinpulssiraketti on melko nopea, sillä saavutetaan jopa 10 prosenttia valon nopeudesta. Jos ydinlataukset räjäytetään laserilla tai elektronisäteillä ja käytetään fuusiota, kyseessä onkin käytännössä fuusioraketti.
Pulssimaisesti toimiva [[fuusioraketti]] saattaa polttaa [[deuterium]]ia ja/tai [[helium-3|helium-3:a]] [[fuusioreaktio]]ssa. Alkuperäinen fuusiorakettitutkimus oli [[Daedalus-projekti|Project Daedalus]]. Siinä oli tarkoitus lähettää noin 50 000 tonnia painava kaksivaiheinen fuusiopulssiraketti kohti kuuden valovuoden päässä olevaa [[Barnardin tähti|Barnardin tähteä]], jolla aikoinaan uskottiin mahdollisesti olevan planeettoja. Mutta 1970-luvulla tutkijoiden tekemä rakettisuunnitelma oli vain luonnos, jonka toteuttaminen ei onnistu ennen planeettainvälisten lentojen vakiintumista, koska se vaatisi helium-3:n hankkimista Jupiterista kuumailmapallojen avulla.
==== Antiaineella toimiva raketti ====
Tavallinen aine koostuu [[Alkeishiukkanen|alkeishiukkasista]], joista [[Atomi|atomit]] koostuvat. [[Antimateria|Antiaine]] on ainetta, jonka alkeishiukkaset ovat tavallisen aineen hiukkasten [[Antihiukkanen|antihiukkasia]]. Kun antiaine ja tavallinen aine törmäävät toisiinsa, molemmat [[Annihilaatio|tuhoutuvat]], jonka seurauksena vapautuu näiden energiaa vastaava määrä energiaa sähkömagneettisena säteilynä.
Antiainetta on onnistuttu valmistamaan hyvin pieniä määriä [[hiukkaskiihdytin|hiukkaskiihdyttimissä]], mutta se vaatii suuria energioita ja on kallista. Antiainetta voidaan säilöä ainoastaan hyvin kylmään tyhjiöön magneettikenttien sisään [[Magneettinen pullo|magneettiseen pulloon]]. Nykyisellään antiaineen tuotantoon kuluu enemmän energiaa kuin sen tuhoutuessa vapautuu. Koska antiaineen valmistus ja säilytys on hankalaa, sitä ei pystytä käyttämään energian tuotantoon tai avaruusalusten voimanlähteenä vielä pitkiin aikoihin.
Jos voitaisiin valmistaa ja säilyttää suuria määriä antiainetta, tehokkaan [[fotoniraketti|fotoniraketin]] rakentaminen voisi olla mahdollista. Antiaineraketissa törmäytettäisiin kerrallaan pieni määrä tavallista ainetta ja magneettiseen pulloon varastoitua antiainetta. Niiden annihiloitumisesta syntyisi valtava määrä sähkömagneettista säteilyä ja lämpöä.
Antiainetta on tutkittu amerikkalaisissa tutkimuksissa nimeltä [[ICAN-II]] ja [[AIMStar]] hyvin alustavasti liittyen planeettainvälisiin ja melko lähelle ulos aurinkokunnasta ulottuviin lentoihin.
=== Muut ===
==== Säteilypurje ====
Jollain Aurinkokunnan taivaankappaleella voisi tuottaa hyvin voimakkaan lasersädekeilan, jossa tähtienvälinen alus voisi purjehtia käyttäen apunaan [[säteilynpaine]]tta käyttävää purjetta. Kohdetähden lähellä alus voisi hidastaa käyttäen kohdetähden omaa säteilynpainetta.
Laserilla toimivaa toimivaa purjetta ehdotti fyysikko ja tieteiskirjailija [[Robert L. Forward]] vuonna 1989. Myöhemmin hän ehdotti laserin tilalle mikroaaltoja. Forwardin mukaan purjeella voidaan purjehtia myös takaisinpäin, kun käytetään osaa purjeesta heijastimena.
Purjeen yksi rasite näyttää olevan pieni hyötykuorma.
Muutamat muutkin tutkijat ovat tutkiskelleet laser- tai mikroaaltopurjetta. ”Valopurjeen” eräs rasite on tähtienvälien vety, joka kuluttaa tai vaurioittaa alusta. Samoin epätasainen työntösäteilyn jakautuminen valopurjeen pinnalle voi laskostaa tai rikkoa sen.
==== Suihkumoottori ====
[[Kuva:Bussard Interstellar Ramjet Engine.jpg|thumb|300px|[[Robert W. Bussard]]in hahmottelema [[avaruussuihkumoottori]], tähtienvälistä kaasua hyödyntävä [[RAMJET]].]]
[[Robert W. Bussard]] ehdotti vuonna 1960 tähtienvälistä suihkumoottoria, jossa suppilo, apunaan ehkä [[magneettikenttä]], keräisi polttoainetta tähtienvälisestä avaruudesta fuusioreaktiota varten. Fuusioreaktion synnyttämä plasma virtaisi aluksesta ulos ja työntäisi alusta eteenpäin. Suihkumoottori olisi silloin [[patoputkimoottori]], jossa ei ole pyöriviä osia. Näin ollen se olisi [[RAMJET]]-tyyppiä. Joidenkin laskelmien mukaan aluksella ei päästäisi käytännössä liikkeellekään. Silti alus mahdollistaisi teoriassa hyvin suuria, lähellä valon nopeutta olevia vauhteja.
== Muita spekuloituja menetelmiä ==
[[Poimuajo]] tarkoittaa liikkumista järjestelmällä, joka käyristää avaruutta. Tällöin valon nopeus kattona menettää paikallisesti merkityksensä. Meksikolaissyntyinen fyysikko [[Miguel Alcubierre]] on esittänyt poimuja kuvaavan [[Alcubierren matematiikka|Alcubierren matematiikan]]. Siinä alus liikkuu ikään kuin kuplan sisässä. Brendan McMonigal, Geraint F. Lewis ja Philip O’Byrne väittivät vuoden 2012 tutkimuksessaan, että poimuajo tempaisisi mukaansa suuren määrän matkallaan törmäämistään hiukkasista, jotka määränpäähän saapuessa tuhoaisivat aluksen edessä olevan objektin.<ref>{{Verkkoviite | Osoite = http://www.avaruus.fi/uutiset/kosmologia-ja-teoreettinen-fysiikka/poimuajo-ei-toimi-kaytannossa.html | Nimeke = Poimuajo ei toimi käytännössä | Selite = | Julkaisu = Tähdet ja Avaruus | Ajankohta = 04.03.2012 | Julkaisija = | Viitattu = 13.1.2013 }}</ref><ref>{{Verkkoviite | Osoite = http://www.universetoday.com/wp-content/uploads/2012/02/MatterOfMatter-revised-final.pdf | Nimeke = The Alcubierre Warp Drive: On the Matter of Matter | Tekijä = Brendan McMonigal, Geraint F. Lewis ja Philip O'Byrne | Tiedostomuoto = pdf | Selite = | Julkaisu = | Ajankohta = | Julkaisupaikka = | Julkaisija = | Viitattu = 13.1.2013 | Kieli ={{en}} }}</ref> ▼
▲[[Poimuajo]] tarkoittaa liikkumista järjestelmällä, joka käyristää avaruutta . Tällöin valon nopeus kattona menettää paikallisesti merkityksensä. Meksikolaissyntyinen fyysikko [[Miguel Alcubierre]] on esittänyt poimuja kuvaavan [[Alcubierren matematiikka|Alcubierren matematiikan]]. Siinä alus liikkuu ikään kuin kuplan sisässä. Brendan McMonigal, Geraint F. Lewis ja Philip O’Byrne väittivät vuoden 2012 tutkimuksessaan, että poimuajo tempaisisi mukaansa suuren määrän matkallaan törmäämistään hiukkasista, jotka määränpäähän saapuessa tuhoaisivat aluksen edessä olevan objektin.<ref>{{Verkkoviite | Osoite = http://www.avaruus.fi/uutiset/kosmologia-ja-teoreettinen-fysiikka/poimuajo-ei-toimi-kaytannossa.html | Nimeke = Poimuajo ei toimi käytännössä | Selite = | Julkaisu = Tähdet ja Avaruus | Ajankohta = 04.03.2012 | Julkaisija = | Viitattu = 13.1.2013 }}</ref><ref>{{Verkkoviite | Osoite = http://www.universetoday.com/wp-content/uploads/2012/02/MatterOfMatter-revised-final.pdf | Nimeke = The Alcubierre Warp Drive: On the Matter of Matter | Tekijä = Brendan McMonigal, Geraint F. Lewis ja Philip O'Byrne | Tiedostomuoto = pdf | Selite = | Julkaisu = | Ajankohta = | Julkaisupaikka = | Julkaisija = | Viitattu = 13.1.2013 | Kieli ={{en}} }}</ref>
== Miehitettyjen lentojen menetelmiä ==
=== Ihmisen säilöminen ===
On ajateltu nukuttaa tai syväjäädyttää ihmiset mahdollisen pitkän tähtienvälisen matkan ajaksi.{{kenen mukaan|kuka on ajatellut?}} Nykytekniikalla syväjäädytys ei onnistu, ihmisruumiissa olevan veden jäätymisen synnyttämät jääkiteet rikkovat aina ruumiin. On myös ehdotettu ihmisen alkioiden [[Pakastus|pakastamista]] tähtimatkaa varten.{{kenen mukaan|kuka on ehdottanut?}}
Nykytekniikalla voisi teoriassa rakentaa miehitetyn [[Avaruusarkki|avaruusarkin]]. Avaruusarkki olisi valtava, satojen tai jopa kymmenien tuhansien ihmisten asuttama avaruuskaupunki, joka matkaisi hitaasti kohti tähtiä. Ravinto, ilma ja muut tarvikkeet tuotettaisiin arkissa, jossa olisi suljettu [[elossapitojärjestelmä]]. Arkki tekisi matkaansa jopa kymmeniä tuhansia vuosia, ja sadat sukupolvet vaihtuisivat siellä.▼=== Avaruusarkki ===
{{Pääartikkeli|[[Avaruusarkki]]}}
▲Nykytekniikalla voisi teoriassa rakentaa miehitetyn [[Avaruusarkki|avaruusarkin]]. Avaruusarkki olisi valtava, satojen tai jopa kymmenien tuhansien ihmisten asuttama avaruuskaupunki, joka matkaisi hitaasti kohti tähtiä. Ravinto, ilma ja muut tarvikkeet tuotettaisiin arkissa, jossa olisi suljettu [[elossapitojärjestelmä]]. Arkki tekisi matkaansa jopa kymmeniä tuhansia vuosia, ja sadat sukupolvet vaihtuisivat siellä.
== Fiktiossa ==
| 