Proč jsme tady? Tento plán nano kosmické lodi by mohl najít odpovědi přes jednu sluneční soustavu

Tech


Proč jsme tady? Tento plán nano kosmické lodi by mohl najít odpovědi přes jednu sluneční soustavu

Když byl Philip Lubin malý chlapec, zíral na ně noční obloha a divit se, kde se to všechno vzalo.

O desítky let později má Lubin, nyní fyzik na Kalifornské univerzitě v Santa Barbaře, plán, jak získat nějaké odpovědi. A nevadí mu, že může trvat několik dalších desetiletí, než dodá první data.


Ve skutečnosti Lubin počítá s tím, že to bude trvat tak dlouho. To je jediný způsob, jak si to lidstvo může dovolit.

Lubinova iniciativa Starshot má za cíl vypustit na oběžnou dráhu spoustu malých vesmírných lodí „StarChip“, z nichž každá váží gram, a odpálit je z obrovského laserového děla.

Laser by poháněl StarChips rychlostí až 20 procent rychlosti světla, neboli 37 000 mil za sekundu, směrem k Hvězdný systém Alfa Centauri , nejbližší soused naší vlastní sluneční soustavy, o něco více než čtyři světelné roky daleko.

Po desítkách let po spuštění, nanocraft by mohl prozkoumat Alpha Centauri nebo nějaký jiný mimozemský hvězdný systém, shromažďující data a přenášející je zpět na Zemi prostřednictvím svých vlastních palubních laserů.


'Proč jsme tady? Proč vesmír existuje? Jaký to má účel?' To jsou některé z otázek, na které bychom pak mohli začít odpovídat, řekl Lubin The Daily Beast.

Starshot může znít jako sci-fi, ale Lubin řekl, že všechny základní technologie pro iniciativu – malé kosmické lodě, ultratenké „lehké plachty“, které zachycují laserový výbuch, a samotné pohonné lasery – již existují.

miliardář Jurij Milner v roce 2016 naznačil svou vlastní důvěru ve Starshot když on a zesnulý fyzik Stephen Hawking oznámili, že organizace Milner’s Breakthrough Initiatives bude sponzorovat Starshot ve výši 100 milionů dolarů.

První velký test Starshotu proběhl o rok později, když inženýr Zac Manchester v roce 2017 vypustil na nízkou oběžnou dráhu několik kosmických lodí „sprite“ o velikosti 3,5 centimetru čtverečních.


„Tato vozidla jsou dalším krokem revoluce v miniaturizaci kosmických lodí, která může přispět k vývoji hvězdných čipů v centimetrovém a gramovém měřítku,“ Breakthrough stanovený .

Lehké plachty podstupují vlastní orbitální test díky úsilí samostatného programu. V červnu spustila nezisková Planetární společnost v Kalifornii svůj nejnovější, crowdfunded LightSail 2 , o které tvrdí, že je první kosmickou lodí „poháněnou výhradně slunečním světlem“.

Plachta LightSail 2 o 344 čtverečních stopách zachycuje sluneční světlo tam, kde Lubinovy ​​StarChips zachycují namířený laser, ale jinak jsou vozidla podobná ve svých základních konceptech.

Technologie Light-sail je elegantní ve své jednoduchosti. Fotony ze slunce nebo nějakého jiného zdroje světla se odrážejí od mylarové desky a pomalu, stabilně a levně urychlují připojenou kosmickou loď.


„V průběhu času může zrychlení poskytované slunečním světlem umožnit kosmické lodi výrazně zvýšit svou rychlost, což umožní kosmické lodi dosáhnout vnějších okrajů sluneční soustavy za kratší dobu než mise využívající tradiční chemický pohon,“ David Spencer, vedoucí mise LightSail 2. , řekl The Daily Beast.

Nejlepší část? 'Nepotřebujete žádné palivo,' řekl Bruce Betts, programový manažer LightSail 2, The Daily Beast. Rychlost a výdrž kosmické lodi nejsou omezeny počtem raket, které pod ni můžete naskládat.

LightSail 2 je v současné době na oběžné dráze a prochází několika závěrečnými testy, než rozvine plachtu. Zatím je vše dobré. 'Máme stabilní, zdravou a komunikující kosmickou loď,' řekl Betts.

Ale Starshot by stejnou technologii posunul do šíleného extrému. 'S programem LightSail pracujeme na blízkém období solárního plachtění, zejména v malých kosmických lodích,' vysvětlil Betts. 'Starshot pracuje na některých z mnoha výzev spojených s dlouhodobou mezihvězdnou vizí pro solární plachtění.'

Spencer řekl, že Starshot bude muset udělat několik technologických „skoků“, aby fungoval.

'Nasměrování laseru dostatečně přesně, aby poskytl přesný tlak na kosmickou loď o velikosti čipu, a udržení sondy správně orientované tak, aby ji tlak z fotonů poháněl správným směrem, to jsou klíčové výzvy,' řekl Spencer The Daily Beast.

'Možná důležitější je, že schopnost kosmické lodi o velikosti čipu je otázkou.' Dokáže předávat informace zpět na Zemi? Komunikační systémy obvykle vyžadují velké otvory nebo velký výkon. Pokud čipové satelity nemohou komunikovat zpět se Zemí, jaký je jejich účel?

'Četl jsem o konceptu, že technologie je proveditelná,' řekl Spencer. 'Ještě nejsem prodán za hodnotu mise.'

Lubin řekl, že hlavní překážkou Starshotu jsou náklady a rozsah. 100gigawattový pohonný laser – možná největší zařízení s řízenou energií, jaké kdy kdo plánoval – je ve skutečnosti shluk mnoha jednotlivých laserů, které všechny střílejí společně.

I když jsou dnešní lasery vysoce účinné, jsou také drahé. americká armáda plánuje utratit asi 140 milionů dolarů na vybudování jediného 100kilowattového laseru pro testování. Lubin by jich potřeboval milion. Dnes by to mohlo stát sto bilionů dolarů.

'Tento program čelí problému ekonomického škálování, který je docela hrozivý,' řekl Lubin. Jediný způsob, jak bude Starshot fungovat, je, že lasery zlevní. Ahodnělevnější.

Naštěstí pro Starshot se přesně to děje. Moorův zákon skvěle tvrdí, že výpočetní výkon počítačů se každé dva roky zdvojnásobí, zatímco jejich cena se sníží na polovinu. Zdá se, že stejný „zákon“ – ve skutečnosti je to pozorování, zdůraznil Lubin – platí pro lasery.

Při současném tempu poklesu by se cena 100gigawattového laseru mohla stát dostupnou za několik desetiletí, řekl Lubin, v tomto okamžiku by on a jeho tým nebo jejich nástupci skutečně mohli sestavit hardware Starshot a začít uvádět nanocraft. 'Realistické nasazení je pravděpodobně o tři desetiletí daleko,' řekl Lubin.

'Lubin odmítá upřesnit, kolik by Starshot mohl stát i za 30 let, ale řekl, že očekával, že spotřebuje přibližně tolik zdrojů jako program Apollo.'

Samozřejmě, že „cenově dostupné“ je relativní pojem. Lubin odmítá upřesnit, kolik by Starshot mohl stát i za 30 let, ale řekl, že očekává, že spotřebuje přibližně tolik zdrojů jako program Apollo.

Apollo, které v roce 1969 poprvé vysadilo lidské bytosti na Měsíci, připravilo americké daňové poplatníky zpět o zhruba 150 miliard dolarů v dolarech za rok 2019.

Stojí Starshot za to? 'Je pro mě důležité, aby lidstvo prozkoumalo vesmír,' řekl Lubin. Nikdo by ale neměl očekávat rychlé výsledky.

„Moderní svět, většina vašich čtenářů, jsou závislí na digitálním světě,“ dodal. 'Pokud to nemůžete získat v příštích pěti minutách, oni to nechtějí.'

S Starshot Lubin řekl, že se snaží uspokojit hlubší, starodávnější a trvalejší zvědavost. 'Když se podíváš na oblohu a uvidíš něco tajemného, ​​čemu tak úplně nerozumíš.'