IT News Факти і прогнози технології Юлія Козлова
| 28.08.2018
Можливо, через майже 50 років після висадки людини на Місяці, настає нова «епоха великих географічних відкриттів» в космосі. Новий проект Breakthrough Starshot - дітище мільярдера з Росії Юрія Мільнера, покійного Стівена Хокінга, Піта Вордена - колишнього директора Дослідницького центру НАСА імені Еймса, а також групи видатних фізиків і інженерів, відкриє людству ще невивчені частини галактики, розповідає портал CNET. Вчені планують відправити сотні невеликих космічних апаратів в зоряну систему Альфа Центавра, де вони займуться пошуками ознак життя. Однак, щоб досягти заданої мети, проекту знадобиться істотно вдосконалити технології будівництва космічних апаратів, їх запуску і комунікації з Землею.
Якщо Breakthrough Starshot виявиться успішним, людство може отримати знімки зоряної системи Альфа Центавра, розташованої в 4 світлових роках від Землі, що приблизно дорівнює 6800 польотів до Плутона і назад.
Виконавчий директор проекту, колишній керівник центру імені Еймса - одного з провідних дослідницьких підрозділів НАСА, C. Піт Уорден, сподівається, що Breakthrough Starshot зможе знайти в сусідніх зоряних системах планету з умовами придатними для існування життя.
Новий проект, однак, в корені відрізняється від інших космічних місій. Замість гігантських великовагових ракет, інженери проекту Starshot планують використовувати лазерну установку для запуску цілого флоту мініатюрних космічних апаратів. Подібна технологія може розігнати невеликий корабель до однієї п'ятої швидкості світла і дозволить йому досягти системи Альфа Центавра всього за 20 років.
Такі технології передбачав ще великий астроном 16 століття Іоганн Кеплер в листі Галілео Галілею: «З кораблями і вітрилами, побудованими для небесних вітрів, хтось зможе відправитися у велику порожнечу».
Незабаром після винаходу лазерів в 1962 році фізик Роберт Форвард запропонував технологію запуску космічних апаратів за допомогою концентрації лазерного променя на відображають вітрилах. Сонячні вітрила були використані 8 років тому в японському космічному кораблі Ikaros. Однак сонячне світло може забезпечити вітрила лише невелику тягу, що дорівнює одній десятій G.
Проект Starshot став можливим завдяки революційному зменшення електронних компонентів. Організатори місії планують використовувати «наноаппарати» вагою близько грама, на яких можна буде розмістити сенсори, здатні вимірювати магнітні поля і виявляти певні світлові хвилі, що вказують на можливість наявності життя.
Вчені з проекту Starshot вже пригледіли відповідну планету в потенційно населеної зоні навколо зірки Проксима Центавра, однією з трьох зірок, складових систему Альфа Центавра.
Початковий проект включав невелику кількість електроніки, прикріплене до плоского сонячного вітрила площею 1 - 4 метри. Однак потім інженери і фізики розробили нову модель - сферичний сонячне вітрило, всипаний електронікою з усіх боків. Вчені планують використовувати лазерний промінь в формі кільця, більш потужний до зовнішнього краю, на якому завдяки прискоренню зможе центрироваться сферичний сонячне вітрило.
Використання сонячних вітрил і наноелектроніки дозволяє вирішити одну з найважливіших проблем запуску космічних апаратів - їх колосальна вага. Наноаппарат з сонячним вітрилом стартує з платформи, розташованої на орбіті Землі і розганяється до необхідної швидкості за допомогою лазерного променя.
Вчені проекту Starshot планують використовувати лазерну систему, здатну сконцентрувати колосальну кількість світла на невеликому кораблі за лічені хвилини, прискоривши його з силою рівною 60 000G (Сила тяжіння Землі дорівнює 1G).
Автори проекту Breakthrough Starshot називають три основних проблеми, які необхідно вирішити для його здійснення.
Перше - це побудувати систему лазерів, досить потужну, порівняно дешеву і настільки тісно взаємопов'язану, щоб, з'єднавши мільйони лазерів, змусити їх працювати як один. Сукупна потужність вийшла системи наблизиться до 100 гігават, що приблизно дорівнює потужності 100 атомних електростанцій. Навіть з урахуванням колосального прогресу в лазерних технологіях подібна система може обійтися приблизно в 10 мільярдів доларів.
Друге завдання, що стоїть перед дослідниками, - створити сонячне вітрило, який зможе витримати промінь подібної потужності.
Третьою проблемою, над якою розмірковують вчені, є спосіб відправки інформації з апарату назад на землю. Поки для отримання зворотного сигналу планується використовувати ту ж систему лазерів, що і для відправки апарату, проте вченим необхідно буде знайти спосіб прийняти сигнал, ослаблений після подолання величезних відстаней.
Перевага проекту Breakthrough Starshot в тому, що подібні наноаппарати можна буде запускати в великих кількостях в різні напрямки, що підвищить шанси отримати зворотний сигнал.
Підготовка до настільки амбіційного проекту може зайняти десятиліття. Організатори проекту Starshot порівнюють його з найбільшими проектами людства - програмою «Аполлон», що відправила людей на Місяць, Великий адронний коллайдер, який виявив бозон Хіггса і лазерно-інтерферометричної гравітаційно-хвильової обсерваторією (LIGO), яка підтвердила теорію Ейнштейна про гравітаційних хвилях.
Однак від усіх перерахованих наукових програм проект Starshot відрізняє одне - приватне фінансування. Перші 100 мільйонів доларів, отримані програмою, вклав російський мільярдер Юрій Мільнер, випускник МДУ за напрямом «теоретична фізика», вдало вклав кошти в такі компанії, як Facebook, Twitter, Airbnb, Spotify, Alibaba і активно підтримує розвиток науки. Також до проекту Breakthrough Starshot підключився засновник Facebook Марк Цукерберг, і співзасновник Google Сергій Брін.
Як колись космічна гонка 1960-х допомогла колосального розвитку технологій, так і зараз вчені сподіваються отримати від проекту Starshot набагато більше, ніж просто фотографії системи Альфа Центавра.
Найцікавішою складової проекту наукове співтовариство вважає ідею використовувати систему лазерів для запуску космічних кораблів. На думку вчених, лазери можуть повністю змінити концепцію переміщення за допомогою сонячних вітрил і дозволять в майбутньому навіть налагодити регулярне транспортне сполучення з Марсом. Також подібні надпотужні лазерні системи можна буде використовувати для зсуву астероїдів, що загрожують Землі.
Звичайно, до повернення інвестицій доведеться чекати ще довгі роки, однак, якщо проект Starshot вирішить хоча б частину надзавдань, що стоять перед ним, він зможе дати величезний поштовх розвитку космічної галузі та надихнути майбутні покоління на нові відкриття.
Ключові слова: NASA
Журнал IT News [ Підписка на журнал ], Журнал IT Weekly