Τον Απρίλιο, ο Ρώσος δισεκατομμυριούχος Γιούρι Μίλνερ και ο διάσημος κοσμολόγος Στίβεν Χόκινγκ αποκάλυψαν Έργο Starshot . Ως το τελευταίο εγχείρημα από Πρωτοβουλίες καινοτομίας , το Starshot επινοήθηκε με στόχο την αποστολή ενός μικροσκοπικού διαστημικού σκάφους στο γειτονικό αστρικό σύστημα Άλφα Κενταύρου τις επόμενες δεκαετίες.
Βασιζόμενο σε ένα πανί που θα οδηγούσε σε σχετικιστικές ταχύτητες από λέιζερ, αυτό το σκάφος θεωρητικά θα μπορούσε να κάνει το ταξίδι διαρκεί μόλις 20 χρόνια. Φυσικά, αυτό το έργο έχει προσελκύσει το μερίδιο των επικριτών του. Ενώ η ιδέα της αποστολής ενός αστρικού πλοίου σε ένα άλλο σύστημα αστέρων στη διάρκεια της ζωής μας είναι σίγουρα ελκυστική, παρουσιάζει πολλές προκλήσεις.
Χωρίς να αποφεύγει τυχόν προβλήματα, το Breakthrough Starshot έχει αρχίσει να χρηματοδοτεί την απαραίτητη έρευνα για να βεβαιωθεί ότι η ιδέα τους θα λειτουργήσει. Τα αποτελέσματα της πρώτης ερευνητικής τους προσπάθειας εμφανίστηκαν πρόσφατα στο arXiv, σε μια μελέτη με τίτλο « Η αλληλεπίδραση των σχετικιστικών διαστημικών σκαφών με το διαστρικό μέσο '.
Το Project Starshot, μια πρωτοβουλία που χρηματοδοτείται από το Ίδρυμα Breakthrough, προορίζεται να είναι το πρώτο διαστρικό ταξίδι της ανθρωπότητας. Πίστωση: breakthroughinitiatives.org
Αξιολογώντας τους κινδύνους του διαστρικού ταξιδιού, αυτό το έγγραφο εξετάζει τη μεγαλύτερη απειλή όσον αφορά τη σχετικιστική ταχύτητα: τις καταστροφικές συγκρούσεις! Για να το θέσω ήπια, το διάστημα δεν είναι ακριβώς ένα κενό μέσο (παρά το τι μπορεί να υποδηλώνει το όνομα). Στην πραγματικότητα, υπάρχουν πολλά πράγματα εκεί έξω στον «αστρικό αυτοκινητόδρομο» που μπορούν να προκαλέσουν μια θανατηφόρα συντριβή.
Για παράδειγμα, μέσα στον διαστρικό χώρο, υπάρχουν σύννεφα σωματιδίων σκόνης και ακόμη και αδέσποτα άτομα αερίου που είναι αποτέλεσμα αστρικών σχηματισμών και άλλων διεργασιών. Οποιοδήποτε διαστημικό σκάφος ταξιδεύει με ταχύτητα 20% της ταχύτητας του φωτός (0,2 c) θα μπορούσε εύκολα να καταστραφεί ή να καταστραφεί εάν υποστεί σύγκρουση ακόμη και με το πιο μικρό από αυτά τα σωματίδια.
Επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας ήταν ο Δρ. Chi Thiem Hoang, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο Καναδικό Ινστιτούτο Θεωρητικής Αστροφυσικής (CITA) στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο. Όπως είπε ο Δρ Hoang στο Universe Today μέσω email:
«Για να αξιολογήσουμε τους κινδύνους, υπολογίσαμε την ενέργεια που κάθε διαστρικό άτομο ή κόκκος σκόνης μεταφέρει στο πλοίο κατά μήκος της διαδρομής του βλήματος στο πλοίο. Αυτή η αποκτηθείσα ενέργεια θερμαίνει γρήγορα ένα σημείο στην επιφάνεια του πλοίου σε υψηλή θερμοκρασία, με αποτέλεσμα τη ζημιά μειώνοντας την αντοχή του υλικού, την τήξη ή την εξάτμιση».
Η διάταξη του ηλιακού συστήματος, συμπεριλαμβανομένου του Νέφους Oort, σε λογαριθμική κλίμακα. Πίστωση: NASA
Εν ολίγοις, ο κίνδυνος μιας σύγκρουσης δεν προέρχεται από τη φυσική πρόσκρουση, αλλά από την ενέργεια που παράγεται λόγω του γεγονότος ότι το διαστημόπλοιο ταξιδεύει τόσο γρήγορα. Ωστόσο, αυτό που βρήκαν ήταν ότι ενώ οι συγκρούσεις με μικροσκοπικούς κόκκους σκόνης είναι πολύ πιθανές, οι συγκρούσεις με βαρύτερα άτομα που μπορούν να κάνουν τη μεγαλύτερη ζημιά θα ήταν πιο σπάνιες.
Ωστόσο, η ζημιά από τόσες πολλές μικροσκοπικές συγκρούσεις σίγουρα θα αυξηθεί με την πάροδο του χρόνου. Και θα χρειαζόταν μόνο μία σύγκρουση με ένα μεγαλύτερο σωματίδιο για να τερματιστεί η αποστολή. Όπως εξήγησε ο Δρ Hoang:
«Διαπιστώσαμε ότι το πλοίο θα υποστεί ζημιά από σύγκρουση με βαριά άτομα και κόκκους σκόνης στο διαστρικό μέσο. Τα βαριά άτομα, κυρίως ο σίδηρος, μπορούν να βλάψουν την επιφάνεια σε βάθος 0,1 mm. Το πιο σημαντικό είναι ότι η επιφάνεια του πλοίου διαβρώνεται σταδιακά από κόκκους σκόνης, σε βάθος περίπου 1 mm. Το πλοίο μπορεί να καταστραφεί εντελώς εάν συναντήσει έναν πολύ μεγάλο κόκκο σκόνης μεγαλύτερο από 15 micron, αν και είναι εξαιρετικά σπάνιο.»
Όσον αφορά τη ζημιά, αυτό που προσδιόρισαν ήταν ότι κάθε άτομο σιδήρου μπορεί να δημιουργήσει μια τροχιά ζημιάς 5 νανόμετρων, ενώ ένας τυπικός κόκκος πυριτικού σκόνης μεγέθους μόλις 0,1. micron (και που περιέχει περίπου ένα δισεκατομμύριο άτομα σιδήρου) θα μπορούσε να δημιουργήσει έναν μεγάλο κρατήρα στην επιφάνεια του πλοίου.
Μια σταδιακή συστοιχία λέιζερ, ίσως στην ψηλή έρημο της Χιλής, ωθεί τα πανιά στο ταξίδι τους. Πίστωση: Πρωτοβουλίες πρωτοβουλιών.
Με την πάροδο του χρόνου, η σωρευτική επίδραση αυτής της ζημίας θα αποτελούσε σημαντικό κίνδυνο για την επιβίωση του πλοίου. Ως αποτέλεσμα, ο Δρ. Hoang και η ομάδα του συνέστησαν ότι θα χρειαζόταν να τοποθετηθεί κάποια θωράκιση στο πλοίο και ότι δεν θα έβλαπτε να «καθαρίσετε το δρόμο» επίσης.
«Συνιστήσαμε να προστατεύσουμε το πλοίο τοποθετώντας μια ασπίδα πάχους περίπου 1 mm κατασκευασμένη από ισχυρό υλικό υψηλής θερμοκρασίας τήξης όπως ο γραφίτης». αυτός είπε. «Προτείναμε επίσης την καταστροφή της διαστρικής σκόνης χρησιμοποιώντας μέρος της ενέργειας από πηγές λέιζερ».
Το Starshot είναι το τελευταίο σε μια μακρά σειρά κατευθυνόμενων ενεργειακών εννοιών που οφείλουν την ύπαρξή τους στον καθηγητή Phillip Lubin. Ένας καθηγητής από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Santa Barbara (UCSB), ο Lubin είναι επίσης το μυαλό πίσω από αυτό Directed Energy Propulsion for Interstellar Exploraiton (DEEP-IN) έργο και το Κατευθυνόμενη Ενεργειακή Διαστρική Μελέτη .
Αυτά τα έργα, τα οποία χρηματοδοτούνται από τη NASA, επιδιώκουν να αξιοποιήσουν την τεχνολογία πίσω από την προώθηση κατευθυνόμενης ενέργειας για την ταχεία αποστολή αποστολών στον Άρη και σε άλλες τοποθεσίες εντός του Ηλιακού Συστήματος στο μέλλον. Οι μακροπρόθεσμες εφαρμογές περιλαμβάνουν διαστρικές αποστολές, παρόμοιες με το Starshot.
Η εντύπωση του καλλιτέχνη για τον εξωπλανήτη που μοιάζει με τη Γη ανακαλύφθηκε σε τροχιά γύρω από τον Άλφα Κενταύρου Β δίπλα στο Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο στις 17 Οκτωβρίου 2012. Πιστώσεις: ES
Άλλα ενδιαφέροντα έργα που επιβλέπονται από τον Lubin και το εργαστήριο UCSB περιλαμβάνουν το Κατευθυνόμενο Σύστημα Ενέργειας για Στόχευση Αστεροειδών και Εξερεύνηση (DE-STAR). Αυτό το σύστημα απαιτεί τη χρήση λέιζερ για την εκτροπή αστεροειδών, κομητών και άλλων αντικειμένων κοντά στη Γη (NEO) που αποτελούν αξιόπιστο κίνδυνο πρόσκρουσης.
Σε όλες τις περιπτώσεις, η τεχνολογία κατευθυνόμενης ενέργειας προτείνεται ως λύση στα προβλήματα που δημιουργούνται από τα διαστημικά ταξίδια. Στην περίπτωση του Starshot, αυτά περιλαμβάνουν (αλλά δεν περιορίζονται σε) την αναποτελεσματικότητα, τη μάζα ή/και τις περιορισμένες ταχύτητες των συμβατικών πυραύλων και κινητήρων ιόντων.
Όπως είπε ο καθηγητής Lubin στο Universe Today μέσω email, αυτός και οι συνάδελφοί του συμφωνούν γενικά με την ερευνητική ομάδα και τα ευρήματά της:
'Η πρόσφατη εργασία των Hoang et al επανεξετάζει την ενότητα (7) στην εργασία μας' Ένας οδικός χάρτης για τη διαστρική πτήση Αυτό συζητά τον υπολογισμό μας για τις επιπτώσεις του ISM στο διαστημόπλοιο κλίμακας wafer. Το γενικό συμπέρασμά τους σχετικά με τις επιπτώσεις των συγκρούσεων αερίου και σκόνης ήταν ουσιαστικά το ίδιο με το δικό μας, δηλαδή ότι είναι ένα ζήτημα, αλλά όχι θανατηφόρο, εάν κάποιος χρησιμοποιήσει τη γεωμετρία του διαστημικού σκάφους που προτείνουμε στην εργασία μας, δηλαδή να προσανατολίσει την άκρη του διαστημικού σκάφους σε (όπως ένα Frisbee κατά την πτήση) και στη συνέχεια χρησιμοποιήστε μια επίστρωση άκρων (χρησιμοποιούμε [βηρύλλιο], χρησιμοποιούν γραφίτη).
«Όσον αφορά τις αλληλεπιδράσεις του πανιού με το ISM, συνιστούμε είτε να περιστρέψετε το πανί ώστε να είναι στην άκρη (κάτω διατομή) είτε να εκτιναχθεί το πανί μετά τα πρώτα λίγα λεπτά επιτάχυνσης, καθώς δεν χρειάζεται πλέον για την επιτάχυνση. Ωστόσο. Καθώς επιθυμούμε να χρησιμοποιήσουμε το πανί ως ανακλαστήρα για τις επικοινωνίες με λέιζερ, προτιμούμε να το διατηρήσουμε, αν και ένας δευτερεύων ανακλαστήρας θα μπορούσε να αναπτυχθεί αργότερα στην αποστολή, εάν είναι απαραίτητο. Αυτές οι λεπτομερείς ερωτήσεις θα είναι μέρος της εξελισσόμενης φάσης σχεδιασμού».
Πράγματι, υπάρχουν πολλοί κίνδυνοι για την ασφάλεια που πρέπει να ληφθούν υπόψη προτού πραγματοποιηθεί οποιαδήποτε αποστολή στο διαστρικό διάστημα. Όμως, όπως έδειξε αυτή η πρόσφατη μελέτη –με την οποία συμφωνεί ο καθηγητής Lubin– δεν είναι ανυπέρβλητα, και μια αποστολή στον Άλφα Κενταύρου (ή σταυρωμένα δάχτυλα, Proxima Centauri!) θα μπορούσε να πραγματοποιηθεί εάν ληφθούν οι κατάλληλες προφυλάξεις.
Ποιος ήξερε ότι το μέλλον των διαστημικών ταξιδιών θα ήταν τόσο ωραίο όσο μας έκαναν να πιστεύουμε – πλήρες με λέιζερ και θωράκιση;
Και φροντίστε να απολαύσετε αυτό το βίντεο από NASA 360 , που αφορά την προώθηση κατευθυνόμενης ενέργειας:
Περαιτέρω ανάγνωση: arXiv