Naukowcy obliczają, jak dolecieć do najbliższej gwiazdy za pomocą laserów

Naukowcy obliczają, jak dolecieć do najbliższej gwiazdy za pomocą laserów
Naukowcy obliczają, jak dolecieć do najbliższej gwiazdy za pomocą laserów
Anonim

Silnik fotonowy składający się ze 100 milionów laserów pomoże kosmicznemu żaglowcowi Breakthrough Starshot dotrzeć do Alpha Centauri, najbliższego sąsiada Układu Słonecznego, w ciągu zaledwie 20 lat. Australijscy naukowcy odkryli, jak przyspieszyć międzygwiezdny nanosatelita.

Naukowcy z Australian National University zaproponowali sposób na wystrzelenie żaglowca kosmicznego na najbliższą gwiazdę w ramach projektu Breakthrough Starshot. Zgodnie z ich pomysłem silnik fotonowy - system, który w sumie zawiera do 100 milionów laserów - pomoże nadać urządzeniu niezbędną prędkość. Naukowcy przedstawili swoje obliczenia w Journal of the Optical Society of America B.

W 2015 roku założyciel Mail. Ru Group, przedsiębiorca Yuri Milner wraz z żoną ustanowili program Breakthrough Initiatives, czyli program badań naukowych i technologicznych nad problemem życia we Wszechświecie. W ramach tego programu nagroda Przełomowa Nagroda jest przyznawana naukowym Oscarem, a poszukiwania życia pozaziemskiego trwają w ramach projektu Przełomowe Słuchanie.

Kolejnym projektem Breakthrough Initiatives jest projekt Breakthrough Starshot, którego celem jest udowodnienie możliwości lotów międzygwiezdnych w ciągu jednego pokolenia. W tym celu wybrano koncepcję żaglowca kosmicznego StarChip.

W nim nanosonda o wymiarach 3,5 na 3,5 centymetra i wadze około grama, wyposażona w czujniki, kamerę, antenę radiową i akceleratory, zostanie połączona z żaglem słonecznym o wymiarach cztery na cztery metry, grubości 100 nanometrów i wadze jednego grama.

Sam pomysł takiego żagla – urządzenia wykorzystującego do ruchu siłę światła – nie jest nowy: jako pierwszy wysunął go Konstantin Ciołkowski, a teoretycznie uzasadnił jeden z pionierów rakiety, Friedrich Zander. Takie urządzenia już istnieją: w 2010 roku wystartował japoński IKAROS, Stany Zjednoczone wysłały w kosmos LightSail-1 i LightSail-2.

Teraz australijscy naukowcy zaproponowali sposób na przyspieszenie kosmicznego żaglowca z orbity geostacjonarnej za pomocą gigantycznej sieci systemów laserowych. "Program Breakthrough Starshot zakłada, że wymagana moc optyczna (aby nadać urządzeniu wymaganą prędkość - Gazeta. Ru) to około 100 gigawatów" - powiedział jeden z badaczy, Robert Ward. Nie będzie łatwo zbliżyć się do takich liczb – powiedział – obecnie największe akumulatory mają 100 razy mniej energii.

Każdy kompleks będzie się składał z tysiąca sektorów z tysiącem modułów, z których każdy będzie miał 100 laserów. Każdy z tych laserów o długości fali 1064 nanometrów będzie emitował kilowat energii optycznej.

Według wstępnych szacunków dokonanych wcześniej, koszt takiego systemu może sięgnąć ośmiu miliardów dolarów, a koszt samej operacji akceleracji około sześciu.

Jednak przy obsłudze takiego urządzenia laserowego konieczne jest uwzględnienie wpływu atmosfery ziemskiej. „Atmosfera zniekształca wychodzącą wiązkę laserową, powodując jej zbaczanie z pożądanego kierunku” – powiedział inny badacz, profesor Michael Ireland. - Nasze rozwiązanie polega na zastosowaniu laserowej gwiazdy prowadzącej. W nim mały satelita skieruje laser na macierz z orbity Ziemi. Gdy światło gwiazdy przewodniej wędruje w kierunku Ziemi, pomoże zmierzyć zniekształcenia wywołane atmosferą. Opracowaliśmy algorytm, który pozwoli nam wykorzystać te informacje do wczesnych korekt.”

Ponadto należy wziąć pod uwagę ugięcie samych wiązek laserowych. „Używamy losowego sygnału cyfrowego do kodowania pomiarów każdego z laserów, a następnie ich dekodowania. To pozwala nam wybierać z ogromnego stosu informacji tylko te wymiary, których potrzebujemy. Wtedy możemy zawęzić problem do małych kompleksów”- powiedział Paul Sibley, inny członek grupy badawczej.

Podróż do Alpha Centauri konwencjonalnymi metodami podróży zajmie około 100 lat. Dotarcie do Alpha Centauri kosmiczną żaglówką napędzaną silnikiem fotonowym ma zająć 20 lat przy prędkości 20% światła.

„Podczas przelotu Alpha Centauri on (żaglówka - Gazeta. Ru) będzie robił zdjęcia i dokonywał pomiarów, które następnie zostaną przesłane na Ziemię” – powiedział główny autor badania, Chatura Bandutunga. Zakłada się, że pięć lat po pomiarach astronomowie otrzymają dane dotyczące satelity Proxima Centauri - Proxima Centauri b, a także innych egzoplanet w układzie, jeśli zostaną wykryte.

Jednak naukowcy podkreślają, że ich rozwój, podobnie jak sama żaglówka, to wciąż tylko koncepcja. „Pomimo tego, że jesteśmy pewni projektu naszego projektu, nie został on jeszcze przetestowany. Kolejnym krokiem będzie przetestowanie głównych elementów konstrukcyjnych w kontrolowanym środowisku laboratoryjnym. Wśród nich są koncepcje łączenia małych systemów laserowych i algorytmów do korekcji atmosferycznej”- powiedział Bandutunga.

Zalecana: