Lesz-e valaha az emberiségnek lehetősége megtekinteni egy távoli, Földhöz hasonló bolygó kontinenseit, óceánjait és jégsapkáit? Jelenleg még egy pár pixeles kép is szinte elérhetetlennek tűnik: egy 10 x 10 képpontos felvételhez az űrtávcsőnek 160 kilométer átmérőjű tükörrel kellene rendelkeznie, hogy ilyen képet készítsen. Egy kisebb űrtávcsövekből álló flotta, illetve a Földön vagy a Holdon elhelyezett, összehangoltan működő hatalmas műszeregyüttes sem megoldás, mert évszázadokba telne, mire elegendő fotont gyűjtenének be, írják egy új tanulmány szerzői. A kutatók azonban felvetnek egy ígéretes lehetőséget: a Napot óriási lencseként lehetne használni, és ennek gravitációjával fókuszálni a fényt.

Ha néhány 1 méteres tükörrel rendelkező űrtávcsövet helyeznének el ennek a „naplencsének” a fókuszpontjában, a csillagászok gazdag, 800 x 800 pixeles képet készíthetnének egy exobolygóról. Amely elég jó ahhoz, hogy nemcsak az óceánokat, hanem a szárazföldek színét is megmutassa, amelyek zöld árnyalata a Földön olyan biológiai folyamatokat jelez, mint a fotoszintézis.

Van azonban egy bökkenő: ez a fókuszpont több mint 550-szer távolabb van a Naptól, mint a Föld – ez háromszorosa annak a távolságnak, amelyet a NASA Voyager 1 űrhajója közel 50 éves útja során megtett. De nagy, vékony napvitorlák révén 25 évre le lehetne rövidíteni ezt az utat, állítja Slava Turyshev, a NASA JPL munkatársa, az új tanulmány szerzője. Turyshev úgy döntött, hogy épít is egy űreszközt, hogy bebizonyítsa koncepciója megvalósíthatóságát.

A galaxisok és a galaxishalmazok gravitációja a fényt meghajlítva és felerősítve látványos képeket hozhat létre a távolabbi objektumokról. Az ötlet, hogy a Napot ezekhez hasonlóan gravitációs lencseként használják, már évtizedek óta létezik. Claudio Maccone olasz csillagász már 1993-ban is javasolta az Európai Űrügynökségnek egy ilyen küldetés megvalósítását, de ötletét nem fogadták kitörő lelkesedéssel. A W.M. Keck Űrkutató Intézet egy évtizeddel ezelőtt újra felvetette a lehetőséget, Turyshev és mások pedig támogatást is kaptak a NASA-tól, hogy mélyebben tanulmányozzák azt.

A naplencse nem adna tiszta képet a célbolygóról, állítja Geoffrey Landis, a NASA Glenn Kutatóközpontjának munkatársa egy 2015-ös tanulmányban. A kép elnyúlt és elmosódott lenne, és egy úgynevezett Einstein-gyűrű alakulna ki, amelynek átmérője meghaladhatja az 1 kilométert. A távcsőnek tehát a Nap fókuszpontjában kell mozognia, hogy a gyűrű minden részét rögzíteni tudja. A helyzetet tovább bonyolítja, hogy a gyűrű mozogni fog, mivel az exobolygó a csillaga körül kering, és a csillag a Naphoz képest is mozog. A Földön a kutatóknak aztán ki kell találniuk, hogyan alakíthatják át a gyűrű képét bolygóképpé, és hogyan távolíthatják el a bolygó fényének a Nap légkörén való áthaladásból eredő zavarait. „Ezek mind nehéz problémák, de megoldhatók” – mondja Landis.

Turyshev szerint a legnagyobb technikai kihívás az, hogy a távcsöveket észszerű időn belül eljuttassák távoli helyükre. Az olyan óriási rakéták, mint például a SpaceX Starship űreszköze, erős kezdőlökést adhatnak, de nem biztosítják a nagy sebesség eléréséhez szükséges állandó gyorsulást. A nukleáris meghajtás még nem bizonyított. Az egyetlen lehetőség szerinte egy könnyű napvitorla, amely vékony, alumíniummal bevont műanyag lapokból készül, és képes befogni a Nap fotonjainak gyenge nyomását.

Egy meg nem nevezett jótékonysági alapítvány finanszírozásával Turyshev és csapata már dolgozik is a Sundiver nevű demonstrációs űreszköz fejlesztésén. A CubeSat kisműholdakból épített jármű súlya kevesebb lesz 10 kilogrammnál. Az eszköz a 2027-es indítás után az űrben hat, egyenként 20 négyzetméter alapterületű, legyező alakú napvitorlát fog kinyitni, amelyek külön-külön pozícionálhatók, így az űrhajó irányítható lesz. A jármű a tervek szerint a Nap közelébe repül, így a hintamanőver lendületét és a vitorlákra eső fotonnyomást együttesen kihasználva másodpercenként körülbelül 33 kilométert megtéve kezdheti meg útját. Ez a Voyager 1 sebességének kétszerese. Még ilyen sebességgel is közel 80 évbe telne, mire elérné a fókuszpontot.

„Ahhoz, hogy a kívánt gyorsulást elérjük, még nagyobb vitorlákra lesz szükség” – mondja Les Johnson, a NASA Marshall Űrrepülési Központjának volt vezető technológusa. A teljes küldetés, amely Turyshev szerint 2034-re valósulhat meg, hat űrhajót foglalna magában, amelyek kétszer ekkora vitorlákkal háromszor ilyen gyorsan haladnának. A szondák később vékonyrétegű tükröket hajtanának ki, amelyek kettős funkciót látnának el: tükörként és lézeres kommunikációs vevőkként is működnének, mivel a rádió ilyen távolságon kevésbé hatékony. Johnson szkeptikus azzal kapcsolatban, hogy egy ilyen kihívásokkal teli küldetéssel ilyen hamar elkészülhetnek, de úgy véli, hogy néhány tesztrepüléssel egy-két évtizeden belül megvalósulhat.

Az űreszközöknek nem kell lassítaniuk, amikor elérik céljukat, mert a napfókusz nem egyetlen pont, hanem egy sugárirányban a Napból kifelé futó vonal. De hajtóművekre szükségük lesz, hogy oldalirányban mozoghassanak, és így a teljes, kilométeres szélességű képet rögzíthessék. És ennyire távol a Naptól a napenergia használhatatlan, így a hajtóművek és a fedélzeti elektronika radioizotópok bomlásával működő generátorokat igényel.

A küldetéshez egy megfelelő célpontra is szükség lesz. A teleszkópok a Naphoz igazodnak, és egyszerre csak egy bolygórendszert tudnak megfigyelni. Ahhoz, hogy egy másikat is megfigyelhessenek, hatalmas oldalirányú távolságot kellene megtenniük. A tervezőknek tehát 100%-ig biztosnak kell lenniük abban, hogy a célpontként kiválasztott exobolygó jó jelölt az életre, és légkörében olyan gázok vannak, amelyek szorosan köthetők a biológiai folyamatokhoz. Ez késleltetheti a küldetést: egy Földhöz hasonló bolygón az élet nyomainak megtalálásához valószínűleg a NASA tervezett Habitable Worlds Observatory (Élhető Bolygók Obszervatóriuma) szükséges, amelynek indítása csak a 2040-es években várható.

De valószínűleg megéri várakozni, mondja Bruce Macintosh csillagász, a Kaliforniai Egyetem Obszervatóriumának igazgatója. Hihetetlenül értékes lenne, ha többpixeles képet kapnánk, és minden egyes pixelt megvizsgálhatnánk olyan specifikus színek után kutatva, amelyek például a fotoszintézis jelenlétét jelezhetik, magyarázza a kutató. Aki a maga részéről már beletörődött abba, hogy nem fogja megérni, hogy ilyen képet lásson. De Turyshev 62 évesen még reménykedik, és sietne: „Ha még az én életemben el akarunk jutni erre a távolságra, akkor gyorsan kell cselekednünk.”