Vienu metu žmonija turėjo ambicijų, kurios paskatino tokius neįtikėtinus projektus kaip pirmasis įgulos skrydis į kosmosą ar misija į Mėnulį. Kitas žingsnis bus planetų kolonizavimas, o tada tarpžvaigždinės kelionės. „Breakthrough Starshot“iniciatyva yra žmogaus užmojų perėmėja ir žada nutiesti kelią į žvaigždes, esančias netoliese.
Rusijos milijardieriaus verslininko Jurijaus Milnerio „Breakthrough Starshot“idėja pasirodė 2016 m. Balandžio mėn. Spaudos konferencijoje, kurioje dalyvavo žymūs fizikai, įskaitant Stepheną Hawkingą ir Freemoną Dysoną. Nors projektas dar toli gražu nėra baigtas, preliminariame plane numatyta išsiųsti tūkstančius pašto ženklų dydžio lustų ant didelių sidabrinių burių, kurie pirmiausia pateks į Žemės orbitą, o paskui bus pagreitinti antžeminiais lazeriais.
- „Salik.biz“
Per dvi lazerio pagreičio minutes erdvėlaivis įsibėgės iki penktadalio šviesos greičio - tūkstantį kartų greičiau nei bet kuri dirbtinė transporto priemonė per visą žmonijos istoriją.
Kiekvienas erdvėlaivis skris 20 metų ir rinks mokslinius duomenis apie tarpžvaigždinę erdvę. Pasiekęs planetos žvaigždžių sistemoje „Alpha Centauri“, įmontuotas skaitmeninis fotoaparatas fotografuos didelės skiriamosios gebos ir siųs vaizdus į Žemę, leisdamas mums pažvelgti į artimiausius mūsų planetos kaimynus. Be mokslinių žinių, mes galime sužinoti, ar šios planetos yra tinkamos žmonių kolonizavimui.
„Breakthrough Starshot“komanda yra tokia pat įspūdinga kaip ir technologijos. Direktorių valdyboje yra Milneris, Hawkingas ir Markas Zuckerbergas, „Facebook“kūrėjas. Pete Wardenas, buvęs NASA Ames tyrimų centro direktorius, yra generalinis direktorius. Keli žymūs mokslininkai, įskaitant Nobelio premijos laureatus, pataria projektui, o Milneris įnešė 100 milijonų dolerių savo lėšų, kad galėtų pradėti darbą. Kartu su kolegomis jie per kelerius metus investuoja daugiau nei 10 milijardų dolerių, kad baigtų darbą.
Nors visa ši idėja atrodo visiškai mokslinė, jos įgyvendinimui nėra jokių mokslinių kliūčių. Tačiau tai nebūtinai turi įvykti rytoj: norint, kad „Starshot“būtų sėkminga, reikalinga nemaža technologijos pažanga. Organizatoriai ir moksliniai konsultantai tiki eksponentine pažanga ir tuo, kad „Starshot“gyvuoja jau 20 metų.
Žemiau rasite vienuolikos „Starshot“technologijų sąrašą ir tai, kas viliasi, kad mokslininkai sieks savo eksponentinio vystymosi per ateinančius dvidešimt metų.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Exoplanet aptikimas
Egzoplaneta yra planeta, esanti už mūsų Saulės sistemos ribų. Pirmasis mokslinis egzoplanetos atradimas įvyko tik 1988 m., Tačiau nuo 2017 m. Gegužės 1 d. 2 702 planetų sistemose buvo aptiktos 3 608 egzoplanetos. Nors kai kurie iš jų primena Saulės sistemos planetas, yra daug neįprastų, pavyzdžiui, tokių, kurių žiedai yra 200 kartų platesni nei Saturno.
Kokia yra šio atradimų potvynio priežastis? Esminis teleskopų tobulinimas.
Vos prieš 100 metų didžiausias teleskopas pasaulyje buvo „Hooker“teleskopas su 2,54 metro veidrodžiu. Šiandien ESO labai didelis teleskopas, sudarytas iš keturių didelių 8,2 metro skersmens teleskopų, yra pats produktyviausias antžeminis astronominis įrenginys, per dieną leidžiantis vieną mokslinį straipsnį per ekspertų apžvalgą.
Mokslininkai naudoja MBT ir specialų įrankį kietų ekstrasoliarių planetų paieškai žvaigždės potencialiai gyvenamoje zonoje. 2016 m. Gegužės mėn. Mokslininkai, pasinaudoję TRAPPIST teleskopu Čilėje, potencialiai gyvenamoje zonoje rado ne vieną, o septynias Žemės dydžio egzoplanetas.
Tuo tarpu kosmose NASA erdvėlaivis „Kepler“, specialiai sukurtas šiai užduočiai, jau nustatė daugiau nei 2000 egzoplanetų. Džeimso Webbo kosminis teleskopas, kuris startuos 2018 m. Spalio mėn., Suteiks precedento neturintį supratimą, ar egzoplanetos gali palaikyti gyvybę. „Jei šiose planetose yra atmosfera, JWST bus raktas į jų paslapčių atskleidimą“, - sako Dogas Hudginsas, NASA būstinės Vašingtone egzoplanetų programos mokslininkas.
Paleidimo išlaidos
Motinos laivas „Starshot“bus paleistas į raketą ir išleis 1000 laivų. Naudingų krovinių gabenimo naudojant vienkartines raketas išlaidos yra didžiulės, tačiau privatūs paslaugų teikėjai, tokie kaip „SpaceX“ir „Blue Origin“, pademonstravo sėkmę paleidžiant daugkartinio naudojimo raketas, kurios, tikimasi, žymiai sumažins paleidimo išlaidas. „SpaceX“jau sumažino išlaidas iki 60 milijonų JAV dolerių, kad galėtų paleisti „Falcon 9“, o plečiantis privačiai kosmoso pramonei ir vyraujant daugkartinio naudojimo raketoms, kaina kris ir kris.
Krakmolo
Kiekviename 15 mm „Starchip“(„žvaigždiniame luste“) turi būti didelis skaičius modernių elektroninių prietaisų, tokių kaip navigacijos sistema, fotoaparatas, ryšių lazeris, radioizotopo baterija, fotoaparato multiplekseris ir jo sąsaja. Inžinieriai tikisi, kad jie gali visa tai išspausti į mažą pašto ženklo dydžio aparatą.
Juk pirmuosiuose septintojo dešimtmečio kompiuterių lustuose buvo sauja tranzistorių. Moore'o dėsnio dėka šiandien kiekviename luste galime talpinti milijardus tranzistorių. Pirmasis skaitmeninis fotoaparatas svėrė kelis kilogramus ir užfiksavo 0,01 megapikselio vaizdus. Šiandien skaitmeninio fotoaparato jutiklis fotografuoja aukštos kokybės spalvotus vaizdus 12 megapikselių atstumu ir telpa į išmanųjį telefoną - kartu su kitais jutikliais, tokiais kaip GPS, akselerometras ir giroskopas. Ir mes matome, kad šie patobulinimai yra susiję su kosmoso tyrimais, kai mažesni palydovai teikia mums kokybiškus duomenis.
Kad „Starshot“būtų sėkminga, mums iki 2030 m. Reikės maždaug 0,22 gramo lusto masės. Tačiau jei patobulinimai ir toliau vyks tokiu pat tempu, prognozės rodo, kad tai yra visiškai įmanoma.
Lengva burė
Burė turėtų būti pagaminta iš medžiagos, kuri bus labai atspindinti (kad lazeriu būtų galima gauti maksimalų impulsą), minimaliai sugerianti (kad nesudegtų šiluma) ir tuo pačiu metu labai lengva (leistų greitai įsibėgėti). Šie trys kriterijai yra nepaprastai svarbūs, ir šiuo metu nėra jiems tinkamos medžiagos.
Būtini pasiekimai gali būti padaryti automatizuojant dirbtinį intelektą ir paspartinant naujų medžiagų atradimą. Ši automatizavimas nuėjo taip toli, kad mašinų mokymosi metodai šiandien gali „sugeneruoti kandidatų į tinkamas medžiagas bibliotekas dešimtyse tūkstančių pozicijų“ir leisti inžinieriams nustatyti, už kurias verta kovoti, o kurias verta išbandyti tam tikromis sąlygomis.
Energijos kaupimas
Nors „Starchip“24 metų kelionei naudos mažą radioaktyvių izotopų bateriją, mums vis tiek reikės įprastų cheminių baterijų, skirtų lazeriams. Lazeriai per trumpą laiką turės išlaisvinti didelę energiją, tai reiškia, kad energija turės būti kaupiama netoliese esančiose baterijose.
Baterijos per metus pagerėja maždaug 5–8%, nors dažnai to nematome, nes energijos sąnaudos didėja. Jei akumuliatoriai ir toliau tobulės tokiu greičiu, per dvidešimt metų jie bus 3–5 kartus didesni nei dabar. Didelės investicijos į baterijų pramonę galėtų paskatinti ir kitas naujoves. „Tesla-Solar City“bendroji įmonė „Kauai“jau pristatė 55 000, kad galėtų naudoti didžiąją dalį savo infrastruktūros.
Lazeriai
Tūkstančiai galingų lazerių bus naudojami plaukiojantiems laivams kartu su burėmis.
Lazeriai Moore'io įstatymui pakluso beveik taip pat, kaip ir integriniai grandynai, kas 18 mėnesių padidindami galią. Pastarąjį dešimtmetį pastebimai pagreitėjo diodų ir pluošto lazerių galios padidėjimas. Pirmasis 2010 m. Pramušė 10 kilovatų vienmodį pluoštą, o po kelių mėnesių - 100 kilovatų galios barjerą. Be neapdorotos galios, mums taip pat reikia sėkmės derinant fazių matricų lazerius.
Greitis
Mūsų sugebėjimas greitai judėti … greitai judėjo. 1804 m. Traukinys buvo išrastas ir labai greitai įgijo negirdėtą 100 kilometrų per valandą greitį. Erdvėlaivis „Helios-2“užfiksavo šį rekordą 1976 m.: Greičiausias momentas „Helios-2“pasitraukė iš Žemės 356 040 km / h greičiu. Po 40 metų „New Horizons“erdvėlaivis pasiekė 45 kilometrų per sekundę (daugiau nei 200 000 kilometrų per valandą) heliocentrinį greitį. Bet net tokiu greičiu prireiktų daug laiko, kad pasiekčiau Alfa Kentaurą, esantį per keturis šviesos metus.
Nors dalelių greitintuvuose įprasti subatominių dalelių pagreitėjimai iki beveik šviesos greičio tapo įprasti, makroskopiniai objektai negalėjo taip paspartinti. Pasiekus 20 proc., Šviesos greitis būtų 1000 kartų didesnis už bet kokio žmogaus pastatyto objekto greitį.
Atminties saugojimas
Gebėjimas kaupti informaciją tapo skaičiavimų pagrindu. „Starshot“priklausys nuo nuolatinio skaitmeninės atminties kainos ir dydžio mažėjimo, kad būtų pakankamai vietos programoms ir vaizdams, užfiksuotiems „Alpha Centauri“žvaigždžių sistemoje ir jo planetose.
Atminties kaina dešimtmečiais smarkiai mažėjo: 1970 m. Megabaitas buvo vertas maždaug milijono dolerių; dabar - tik centai. Taip pat sumažėjo saugojimui reikalingas dydis - nuo 5 megabaitų kietojo disko, pakrauto 1956 m. Su šakiniu krautuvu, iki 512 gigabaito USB atmintinių, sveriančių kelis gramus.
Telekomunikacijos
Kai „Starchip“užfiksuos vaizdus, juos reikės siųsti atgal į Žemę perdirbti.
Telekomunikacijos labai pažengė į priekį po to, kai 1876 m. Aleksandras Grahamas Bellas išrado telefoną. Vidutinis interneto greitis šiandien yra apie 11 megabitų per sekundę. Pralaidumui ir greičiui, kurio reikia skaitmeniniams vaizdams per 4 šviesmečius siųsti - 40 trilijonų kilometrų - reikės naujausių telekomunikacijų pažangų.
„Li-Fi“technologija yra ypač perspektyvi, o jos belaidis perdavimas žada būti 100 kartų greitesnis nei „Wi-Fi“. Taip pat yra eksperimentų kvantinių telekomunikacijų srityje, kurie nebus greiti, bet saugūs.
Skaičiavimai
Paskutinis projekto „Starchip“žingsnis bus analizuoti erdvėlaivio grąžintus duomenis. Norėdami tai padaryti, turėsime pasikliauti eksponentine skaičiavimo galios plėtra, kuri per pastaruosius 60 metų padidėjo trilijoną kartų.
Pastaruoju metu skaičiavimo kainos mažėjimas buvo stipriai susijęs su debesimis. Žvelgiant į ateitį ir naudojant naujus skaičiavimo metodus, tokius kaip kvantai, galime tikėtis, kad 1000 kartų padidės galia, kol „Starshot“pateiks duomenis. Ši išskirtinė skaičiavimo galia leis mums atlikti sudėtingus mokslinius savo artimiausios kaimyninių žvaigždžių sistemos modeliavimus ir analizę.
ILYA KHEL