Projekt Dedal, czyli sięganie gwiazd

Kryteria projektowe zakładały wykorzystanie statku, jako sondy naukowej, określały, że statek kosmiczny musi wykorzystywać istniejącą lub niedaleką przyszłość technologii i musi być w stanie dotrzeć do celu w ciągu ludzkiego życia. Alan Bond, kierujący zespołem naukowców i inżynierów zaproponował użycie rakiety termojądrowej do dotarcia do celu, którym była Gwiazda Barnarda oddalona o 5,9 lat świetlnych. Podróż szacowano na 50 lat, ale projekt miał być na tyle elastyczny, aby można go było wysłać do dowolnej innej gwiazdy. Wymagałoby to podróżowania z prędkością około 12% prędkości światła w próżni. Takie osiągi byłyby niemożliwe do uzyskania przy pomocy rakiet o napędzie chemicznym, dlatego projekt wymagał statku o napędzie jądrowym. Napęd tego rodzaju był przedmiotem wcześniejszych analiz w czasie poprzedniego programu o nazwie Orion. W trakcie prac koncepcyjnych spodziewano się uzyskać jądrowy napęd pulsacyjny, złożony z mikroeksplozji termojądrowych o częstości 250 na sekundę.

Głównym bodźcem zakładającym w ogóle realność wykonania projektu była opracowana kilka lat wcześniej przez amerykańskiego fizyka niemieckiego pochodzenia, Friedwardta Winterberga koncepcja napędu wykorzystującego inercyjną fuzję nuklearną. Paliwem miałyby być małe drobiny paliwa deuterowo-trytowego (izotopy wodoru) lub deuterowo-helowego (zawierającego prawie niedostępny na Ziemi izotop hel-3), które byłyby zapalane w komorze reakcyjnej przez inercyjne uwięzienie za pomocą wiązek elektronów. System wiązki elektronów byłby zasilany przez zestaw cewek indukcyjnych wychwytujących energię ze strumienia spalin plazmy. 250 ładunków zostałoby zdetonowanych w casie sekundy, a powstała plazma byłaby kierowana przez dyszę magnetyczną, przy czym prędkość spalin wynosiłaby średnio 9 900 km/s. Ze względu na niedobór helu-3 na Ziemi, zakładano jego pozyskanie z atmosfery Jowisza przez duże zrobotyzowane fabryki szybujące w atmosferze Jowisza na balonach wypełnionych ogrzanym gazem lub z mniej odległego źródła, Księżyca. Oblicza się, że zgromadzenie odpowiedniej ilości paliwa zajęłoby 20 lat.

Dedal miał być rakietą dwustopniową. Założono, że zostanie zbudowany na orbicie okołoziemskiej i miałby początkową masę 54 000 ton, w tym 50 000 ton paliwa i 500 ton oprzyrządowania naukowego. Ze względu na wymagany ekstremalny zakres temperatur pracy, od bliskiego zeru absolutnemu do 1600 K, gondole silnika i konstrukcja nośna byłyby wykonane ze stopu molibdenu, tytanu, cyrkonu i węgla. Stop ten zachowuje wytrzymałość nawet w temperaturach kriogenicznych. Na pierwszym etapie, silniki w ciągu dwóch lat miały rozpędzić pojazd do prędkości 7,1% prędkości światła w próżni, po czym miały zostać odrzucone. Silniki drugiego stopnia działałyby przez kolejne 1,8 roku i te miały nadać mu maksymalną prędkość docelową, osiągając około 12% prędkości światła.

Dalej siłą bezwładności Dedal miał się poruszać w kierunku gwiazdy Barnarda przez kolejne 46 lat. Statek w tym czasie miał przeprowadzić badania ośrodka międzygwiazdowego. Drugi stopień miałby dwa 5-metrowe teleskopy optyczne i dwa 20-metrowe radioteleskopy. Około 25 lat po starcie teleskopy te rozpoczęłyby badanie obszaru wokół Gwiazdy Barnarda, aby dowiedzieć się więcej o towarzyszących jej planetach. W planach nie przewidywano lądowania. Zamiast tego, Dedal miał wysłać w kierunku gwiazdy lub orbitujących wokół niej planet kilkanaście sond, które zostałyby wystrzelone między 7,2 a 1,8 roku przed wejściem głównego statku do systemu docelowego, mające na celu zebranie danych naukowych. Sondy przeleciałyby obok swoich celów, wciąż poruszając się z prędkością 12% prędkości światła, i przesłałyby swoje odkrycia z powrotem do drugiego stopnia Dedala. Wyniki pomiarów miały być następnie przetransmitowane na Ziemię z użyciem silnej anteny statku macierzystego.

W 1980 roku Robert Freitas badacz w Institute for Molecular Manufacturing opublikował analizę inżynierską samoreplikującej się wersji Projektu Dedal. Statek zostałby zmodyfikowany tak, aby dostarczyć w pobliże celu wszystkie materiały i podsystemy niezbędne do produkcji sond badawczych. Powstały w miejscu docelowym zautomatyzowany kompleks przemysłowy pozwoliłby na nieprzerwaną pracę przez okres 1000 lat.

Inną możliwością jest wyposażenie Dedala w lej magnetyczny podobnie jak w silniku strumieniowym Bussarda, aby wykorzystać heliosferę docelowej gwiazdy jako hamulec, dzięki czemu przewożenie dodatkowego paliwa do silników hamujących nie byłoby konieczne, co pozwalałoby na znacznie dłuższe badanie wybranego układu gwiezdnego.

Planowany koszt projektu Dedal jest prawdopodobnie największym kosztem misji astronomicznych ze wszystkich proponowanych w historii. Szacuje się go na 100 bilionów dolarów. Dla porównania w 2019 roku światowe PKB wynosiło ok. 87,8 bilionów dolarów.

za: Project Daedalus: Demonstration the Engineering Feasibility of Interstellar Travel