Când privim la o scară cosmică, omenirea trăiește pe un fir de nisip mic, plutind într-un ocean inimaginabil de adânc. Marile expansiuni ale spațiului separă chiar și cele mai apropiate stele, asigurându-se că, dacă o formă de viață inteligentă încearcă să se răspândească în întreaga galaxie, atunci acest lucru va face eforturi considerabile pentru a depăși mările interstelare.
Când ne uităm la stele, în speranța că le putem vizita într-o zi, mulți susțin că călătoria interstelară este imposibilă. În cele din urmă, cel mai apropiat sistem de stele cunoscut este la mai mult de 4 ani lumină distanță de Pământ.
Să gândim un moment: lumina va dura 8 minute și 20 de secunde pentru a călători de la suprafața Soarelui la atmosfera planetei noastre. Prin urmare, când vă uitați la Soare, știți că căldura solare pe care o simțiți pe față a parcurs 90 milioane de mile prin spațiul interplanetar și a ajuns pe pielea dvs. aproape 9 minute mai târziu.
Dar lumina durează aproximativ patru ani și jumătate pentru a călători de la Soarele nostru la Alpha Centauri, cel mai apropiat sistem stele din afara sistemului nostru solar, pentru a acoperi 26 de miliarde de mile de spațiu interstelar. Acum avem o idee despre această scală; dacă trimitem o navă spațială către Alpha Centauri utilizând metode de propulsie disponibile în prezent, ne-ar lua aproximativ 80.000 de ani. Prin urmare, nu este surprinzător faptul că ne simțim în carantină în spațiul cosmic.
După cum se poate vedea, călătoria interstelară nu este atât de ușor de îndeplinit și este o provocare istorică și trebuie depuse eforturi globale pentru a face posibil acest lucru. Și tot mai mulți oameni de știință înțeleg că, de fapt, este foarte posibil.
Deci, când marți, ziua celei de-a 55-a aniversări a lansării eroice a lui Yuri Gagarin în spațiu, sa făcut o declarație despre Starshot Breakthrough, lumea a descoperit brusc că există un grup de ingineri, oameni de știință, futurologi și antreprenori care văd un viitor în care omenirea va face acest pas important în adâncurile necunoscutului, trimițând o flotă de mici roboți de cercetare la această destinație "imposibilă" - Alpha Centauri. În plus, fizica teoretică britanică greu de mare, Stephen Hawking, își îndreaptă eforturile, în timp ce miliardarul rus Yuri Milner investește până la 100 de milioane de dolari la începutul proiectului. Persoane de renume precum Mark Zuckerberg se află în consiliul de administrație, iar fostul director al Centrului de Cercetare Ames al NASA, Pete Warden, va conduce proiectul. Acest lucru, desigur, nu este primul proiect care are în vedere călătoria interstelară. Sarind de la o stea la alta au fost hrană pentru storylines de science fiction pentru zeci de ani, dar primul plan notabil originea în British Interplanetary Society în 1970, care a dus la „Proiectul Daedalus“ - o navă spațială fără pilot monstruoasă, la fel de mare ca Empire State Building. O mare parte din masa Daedalus a apărut datorită cantității mari de combustibil care ar fi necesară pentru accelerarea autovehiculului și frânarea acestuia de îndată ce ajunge la destinație. Când studiază spațiul interstelar, Daedalus a trimis un semnal puternic: trimite o navă mare sau nici măcar nu se gândește la călătorie.
În acest caz, nava spațială va fi pusă în mișcare printr-o serie de explozii nucleare folosind metoda inventată în Războiul Rece, cunoscută sub numele de mișcări datorate impulsurilor nucleare. Acest concept a dat mult, în principal ceea ce a devenit o tehnologie revoluționară și o realizare uriașă în domeniul cercetării materialelor în viitor și care a făcut posibilă crearea unui astfel de vehicul.
În prezent, o echipă internațională de oameni de știință și ingineri au continuat activitatea lui Dedal, reinterpretare efortul original în grup non-profit Icar Interstelar, care a început ca un proiect Icar ( „fiul lui Dedal“). Icarus are acum mai multe proiecte, toate cu același scop final: de a muta omenirea spre stele și de a depăși barierele tehnologice și socio-economice de-a lungul drumului.
Pe drum au existat mai multe eforturi serioase finanțate pentru a favoriza dezvoltarea tehnologiei interstelar, dar acest lucru sa schimbat în 2011, când agenția de cercetare din SUA DARPA și NASA a oferit 500.000 $ pentru a începe un „proiect Starship 100 ani“, care este condus de fostul astronaut NASA Mae Jemison. Dar comunitatea interstelară nu a văzut niciodată un astfel de sprijin financiar imens, ceea ce aduce descoperirea Starshot - un fapt care a încântat membrii comunității științifice interstelare. "Acest lucru este uimitor", a declarat Andreas Tziolas, co-fondator și președinte al Icarus Interstellar, la Discovery News.
Cheia pentru obiectivul lui Icarus Interstellar este un efort de a aduce pacea în plăcerea explorării interstelare. În astfel de nenumărate exemple istorice, omenirea strălucește când trece granițele și, având astfel de obiective înalte, poate crea o tehnologie de descoperire sau "descoperire".
Exemple notabile includ cursa spațială atunci când idealurile politice au împins Statele Unite și Uniunea Sovietică în orbită și apoi au aterizat pe Lună în 1969. Tehnologiile dezvoltate pentru a obține superioritatea militară finală s-au maturizat pentru a ne oferi tehnologiile spațiale pe care le luăm drept astăzi.
Adesea, noile tehnologii dezvoltate de-a lungul drumului către un scop major au aplicații care inițial par a fi neprofesionale, dar utilizarea lor neașteptată pentru a atinge acest obiectiv poate transforma planeta noastră, de la dezvoltarea surselor de energie curată la găsirea de modalități de încetinire și, schimbările climatice inverse.
De obicei, s-au născut cercetări în domeniul noilor tehnologii pentru a rezolva problema, iar Tziolas a reușit să identifice problemele grave pe care proiectul Starshot va trebui să le facă față aproape imediat.
Ideea principală a lui Starshot este de a proiecta o mică navă spațială care să utilizeze un puls laser pentru ao accelera la 20% din viteza luminii. Scopul final al Starshot este de a realiza Alpha Centauri pentru o generație. Aceste nave spațiale, numite "nanocraft", vor trebui să călătorească de 1000 de ori mai repede decât cele mai rapide nave spațiale construite de omenire. Noi orizonturi - nave spațiale NASA, care au zburat după Pluto în 2015, au rupt sistemul solar exterior cu o viteză de 770.000 mile pe zi. Nava spațială Voyager-1 a zburat chiar mai repede, acoperind aproape un milion de kilometri pe zi. Deși Alpha Centauri este la fel de rapid ca New Horizons și Voyager-1, nu și-a atins destinația de zeci de mii de ani. Este interesant de observat că Voyager-1 este acum o sondă interstelară care a părăsit balonul magnetic al heliosferei Soarelui nostru și în prezent este singura nava spațială interstelară. Dar dat fiind că nava spațială cu motor nuclear a fost lansată în 1977 și a petrecut aproape 4 decenii doar pentru a ajunge la spațiul interstelar, trebuie să ne mișcăm mai repede. Mult mai repede.
Echipa Starshot înțelege acest lucru și a mers în calea miniaturizării pentru a construi o flotă de nave spațiale care cântăresc cel mult un gram fiecare. Desigur, ambalajul tuturor instrumentelor necesare pentru operarea și gestionarea unei astfel de aspect nave spațiale mici controlate într-o greutate limitată, poate părea o prostie, dar toate aceste lucrări de cercetare se va schimba paradigma de cele mai multe alte concepte interstelare. Acestea vor fi mici roboți echipați cu aparate de fotografiat, senzori și echipamente de navigație atașate unei pânze subțiri și ușoare, care vor folosi puterea unui laser puternic la sol pentru a zbura de la Sistemul Solar la Alpha Centauri.
Dar, așa cum subliniază Tziolas, deși tehnologia laser avansează rapid, este dificil să ne imaginăm ce material va fi construit de nanocraft. Chiar dacă pânzele lor laser reflectă cea mai mare parte a energiei laser care cade pe ele, va exista o mare problemă de încălzire. Sincer, nanocraftul va fi ars de un laser ipotetic de 100 de gigawați, dacă căldura nu este radiată eficient. Dar pentru a radia căldura, nanocraftul va avea nevoie de radiatoare care vor crește masa.
"Cu nici un lichid de răcire, trebuie să radiați (căldură) înapoi în spațiu, iar singura modalitate de a face acest lucru este utilizarea de microunde, iar singura modalitate de a face cu adevărat este să crească suprafața", a spus Tziolas. "Așadar, aveți nevoie de radiatoare care radiază căldura și care adaugă greutate ... radiatoarele sunt susceptibile de a fi plăci metalice". Poate aceasta este una dintre problemele în care se nasc tehnologii noi? Se pot dezvolta materiale ultra-ușoare, la temperaturi ridicate și ușor răcite, care ar putea avea un număr mare de aplicații în spațiu și în industrie. Cine știe.
Presupunând că aceste nanocraft-uri pot fi lansate și expediate în afara sistemului solar, ele ar trebui să fie foarte durabile și rezistente. Dar 20 de ani sunt mult timp în spațiu și, deși mediul interstelar este destul de gol de standardele sistemului solar, aceste vehicule se pot ciocni cu orice, chiar și cele mai mici granule de praf de-a lungul căii de 20 de ani pot afecta orice componentă, glonț de mare viteză distruge ceașcă de porțelan. Să nu uităm că aceste nanocraft vor călători la 20% din viteza luminii - mai mult de 130 milioane de mile pe oră. Chiar dacă sunt mici, vor avea nevoie de protecție? Poate, dar acest lucru va crește în continuare greutatea lor, în cele din urmă încetinirea lor.
În conformitate cu planul actual, eșecul misiunii va fi atenuat prin trimiterea unei cantități uriașe de nanocraft la misiune. Deși multe nanocraft-uri pot muri pe drum, unii pot ajunge la destinație.
Așadar, există și piulițe și șuruburi pentru conexiune. Acestea sunt lucruri necesare pentru a trimite o altă navă spațială unei alte stele, dar care este scopul dacă nu putem vedea imaginile? Acest nanocraft are nevoie de transmițătoare pentru a trimite date de acasă, dar cât de puternice ar trebui să fie aceste transmițătoare?
"În opinia mea, marea problemă este comunicarea", a declarat Robert Freeland, director adjunct de proiect pentru Icarus. "Mai mulți membri ai echipei proiectului Icarus au petrecut mai multe luni anul trecut proiectând un sistem de comunicații pentru nava Icarus. Trebuie să recunoaștem că rata de transfer a datelor pentru Icarus este cu mai multe ordine de mărime mai mare decât cea a proiectului, deoarece Icarus este proiectat să încetinească complet sistemul Alpha Centauri și crearea unei stații pentru observații detaliate pe termen lung. " Freeland subliniază faptul că Starshot de nanocraft sunt proiectate pentru trecerea simplă de-a lungul Alpha Centauri, fără a intra pe orbită - un avantaj cheie pentru a le face mici și ușoare. În timpul zborului, vor trebui să efectueze o serie rapidă de observații și, după un timp, să trimită datele acasă. Dar slăbirea (pierderea calității semnalului) la o distanță interstelară imensă poate fi o problemă cu un emițător cu putere redusă, ambalat într-o navă atât de mică.
"Dacă acest lucru este valabil, atunci există argumente în favoarea unor sonde mai mari, cu surse de alimentare mai mari", a adăugat el. "Dați-mi un kilogram de sarcină utilă și problema devine puțin mai simplă, dar creșterea volumului de sarcină de 1000 de ori va necesita o combinație între un laser mai mare, o navigație mai mare, un timp de accelerare mai lungă sau o viteză maximă mai mică".
Apoi problemele par să se înmulțească rapid.
Cum rămâne cu navigarea? Desigur, un nanocraft poate avea camere mici care pot acționa ca un detector de direcție stele, orientându-le spre calea cea bună, dar cum știm când ajung la Alpha Centauri? Dacă luați instantanee ale planetelor ipotetice care orbitează o stea, cum știu aceste sonde unde și când trebuie să se facă? Rețineți întotdeauna că este nevoie de aproximativ 4 ani pentru ca nanocraftul să trimită datele înapoi și trebuie să trimitem comanda "întâlnire" cu 4 ani înainte ca sondele să ajungă la Alpha Centauri! Poate că, înainte de lansare, vom avea telescoape spațiale care vor determina cu precizie exoplanetă în sistemul Alpha Centauri și acești nanoprobi vor avea un fel de inteligență artificială care să-i ajute să își dezvolte orbitele la sosire.
Cum rămâne cu problemele practice de a avea un laser puternic pe Pământ strălucind prin atmosferă? Ar putea fi periculos pentru natura, traficul aerian și (eventual) zborurile spațiale? Poate că ar fi trebuit să reconsiderăm planul de localizare a acestui laser pe Pământ, poate că ar trebui să găsim o cale de ao baza în spațiu. Dar lună? Problemele și interdicțiile evidente abundă, dar cel puțin acesta este începutul. Pentru prima dată, se pare că există un interes global pentru a ajunge la stele, iar acest lucru începe să fie însoțit de o sumă semnificativă de bani care va fi utilizată pentru a face progrese uriașe în știința interstelară fundamentală. În cele din urmă, misiunea Starshot nu poate fi chiar numită un plan, acesta este un punct de plecare, dar știința interstelară are nevoie de acest tip de investiții, cel puțin pentru a testa teoria și a lucra cu problemele emergente.
"Trebuie să începem undeva ... interesul pentru inteligența interstelară, pentru care am luptat", a spus Tziolas. "Aceasta este una dintre sarcinile lui Icarus Interstellar de a face explorarea interstelară obișnuită pentru a crește gradul de conștientizare".
Grupuri precum Icarus vor identifica problemele și vor dezvolta soluții, găsind noi tehnologii de-a lungul drumului care ne-ar putea schimba modul de viață. Ca o creștere a intereselor spațiului comercial în Statele Unite sprijină livrarea de mărfuri către Stația Spațială Internațională și lansarea sateliților pe orbită, putem vedea dezvoltarea industriei în tehnologii avansate de propulsie care pot atrage afaceri și inspira copiii să înceapă educația în știință și tehnologie.
Dar există mai multe motive principale pentru care omenirea ar trebui să fie motivată să navigheze în marea interstelară. Stephen Hawking este un susținător deschis al direcției omenirii față de stele, în cazul în care planeta noastră nu reușește în viitor. "Pământul este un loc minunat, dar nu poate dura pentru totdeauna", a spus el într-un comunicat de presă Starshot. "Mai devreme sau mai târziu, trebuie să ne uităm la stele. Descoperirea Starshot este un prim pas foarte interesant de-a lungul drumului."
Deși distrugerea Pământului este cu siguranță un factor de motivare, sunt de acord că, ca specie, suntem motivați să explorăm limitele lumii și intelectului nostru. Prin inițierea în spațiu, explorarea unor noi lumi în sistemul nostru solar și lupta pentru stele, dezvăluim cele mai bune calități ale speciei noastre pentru o călătorie lungă care ne poate ajuta să înțelegem locul nostru în spațiu.
