Patrząc na kosmiczną skalę, ludzkość żyje na maleńkim ziarnie piasku, unoszącym się w niewyobrażalnie głębokim oceanie. Olbrzymie przestrzenie przestrzeni oddzielają nawet najbliższe gwiazdy, zapewniając, że jeśli jakakolwiek inteligentna forma życia spróbuje rozprzestrzenić się w galaktyce, to wymagałoby to znacznego wysiłku, aby pokonać morza międzygwiezdne.
Kiedy patrzymy na gwiazdy, w nadziei, że pewnego dnia możemy je odwiedzić, wielu twierdzi, że podróże międzygwiezdne są niemożliwe. W końcu najbliższy znany system gwiezdny znajduje się w odległości ponad 4 lat świetlnych od Ziemi.
Pomyślmy przez chwilę: światło zajmie 8 minut i 20 sekund, aby przemieścić się z powierzchni Słońca do atmosfery naszej planety. Dlatego, patrząc na Słońce, wiedz, że ciepło słoneczne, które czujesz na twarzy, przemierzyło 90 milionów mil przez przestrzeń międzyplanetarną i dotarło na twoją skórę prawie 9 minut później.
Ale światło potrzebuje około czterech i pół roku, aby przejść z naszego Słońca do Alfa Centauri, najbliższego układu gwiezdnego poza naszym Układem Słonecznym, aby pokryć 26 bilionów kilometrów przestrzeni międzygwiezdnej. Teraz mamy pomysł na taką skalę; jeśli wyślemy statek kosmiczny na Alpha Centauri przy użyciu obecnie dostępnych nam metod napędu, zajmie nam to około 80 000 lat. Nic więc dziwnego, że czujemy się kwarantannie wśród kosmicznej pustki.
Jak widzimy, podróż międzygwiezdna nie jest tak łatwa do spełnienia i jest historycznym wyzwaniem i trzeba będzie podjąć globalne wysiłki, aby było to możliwe. I coraz więcej naukowców rozumie, że w rzeczywistości jest to całkiem możliwe.
Kiedy więc we wtorek, w 55. rocznicę heroicznego wystrzelenia Jurija Gagarina w kosmos, wydano oświadczenie o przełomie Starshota, świat nagle odkrył, że istnieje grupa inżynierów, naukowców, futurologów i przedsiębiorców, którzy widzą przyszłość, w której ludzkość zrobi ten ważny krok w głąb nieznanego, wysyłając flotę drobnych robotów badawczych do tego „niemożliwego” celu - Alfa Centauri. Co więcej, brytyjska fizyka teoretyczna wagi ciężkiej, Stephen Hawking, wysila się, a rosyjski miliarder Jurij Milner inwestuje do 100 milionów dolarów na początku projektu. Znani ludzie, tacy jak Mark Zuckerberg, zasiadają w zarządzie, a byłym dyrektorem Centrum Badawczego NASA Ames Pete Warden będzie kierował projektem. To oczywiście nie jest pierwszy projekt, który rozważa kwestię podróży międzygwiezdnych. Skoki od gwiazd do gwiazd od wielu dziesięcioleci są pożywieniem fabuły science fiction, ale pierwszy znaczący plan powstał w Brytyjskim Towarzystwie Międzyplanetarnym w latach 70., co doprowadziło do Projektu Daedalusa - monstrualnego bezzałogowego statku międzygwiezdnego tak dużego jak Empire State Building. Duża część masy Dedala powstała z powodu ogromnej ilości paliwa, która byłaby potrzebna do przyspieszenia pojazdu i zahamowania go, gdy tylko dotrze do miejsca przeznaczenia. Studiując przestrzeń międzygwiezdną, Dedal wysłał potężny sygnał: wyślij duży statek lub nawet nie myśl o podróży.
W tym przypadku statek kosmiczny zostanie wprawiony w ruch przez serię eksplozji jądrowych przy użyciu metody wymyślonej w zimnej wojnie, znanej jako ruch przez impulsy jądrowe. Ta koncepcja dała wiele, głównie to, co stało się przełomową technologią i ogromnym osiągnięciem w dziedzinie badań materiałowych w przyszłości i które pozwoliło stworzyć taki pojazd.
Obecnie międzynarodowy zespół naukowców i inżynierów kontynuował dzieło Daedalusa, ponownie przemyślając tę pierwotną próbę w grupie non-profit Icarus Interstellar, która rozpoczęła się jako projekt Ikara („syna Daedala”). Icarus ma teraz kilka projektów, z których każdy ma ten sam ostateczny cel: przesunąć ludzkość w kierunku gwiazd i pokonać po drodze bariery technologiczne i społeczno-ekonomiczne.
Było kilka poważnie finansowanych wysiłków na rzecz dalszego rozwoju technologii międzygwiezdnej, ale zmieniło się to w 2011 r., Kiedy amerykańska agencja badawcza DARPA i NASA przekazały 500 000 USD na rozpoczęcie 100-letniego projektu Starship, który prowadził były astronauta NASA Mae Jemison. Ale społeczność międzygwiezdna nigdy nie widziała tak ogromnego wsparcia finansowego, które przynosi przełom w grze Starshot - fakt, który podekscytował członków międzygwiezdnej społeczności naukowej. „To niesamowite” - powiedział Andreas Tziolas, współzałożyciel i prezes Icarus Interstellar w Discovery News.
Kluczem do celu Icarus Interstellar jest próba przywrócenia spokoju radości międzygwiezdnej eksploracji. W takich niezliczonych historycznych przykładach ludzkość świeci, gdy przekracza granice, a mając tak wysokie cele, może stworzyć przełomowe lub przełomowe technologie.
Godne uwagi przykłady to wyścig kosmiczny, kiedy ideały polityczne popchnęły Stany Zjednoczone i Związek Radziecki na orbitę, a następnie wylądowały na Księżycu w 1969 roku. Technologie opracowane w celu uzyskania ostatecznej przewagi militarnej dojrzały, aby dać nam technologie kosmiczne, które dziś przyjmujemy za pewnik.
Często nowe technologie opracowane na drodze do wielkiego celu mają aplikacje, które początkowo mogą wydawać się mało obiecujące, ale ich nieoczekiwane wykorzystanie do osiągnięcia tego celu może przekształcić naszą planetę, od opracowania czystych źródeł energii po znalezienie sposobów na spowolnienie i być może odwrócić zmiany klimatu.
Zwykle badania nad nowymi technologiami narodziły się, aby rozwiązać ten problem, a Tziolas był w stanie zidentyfikować poważne problemy, z którymi projekt Starshot będzie musiał się zmierzyć niemal natychmiast.
Kluczową ideą Starshota jest zaprojektowanie małego statku kosmicznego, który użyje impulsu laserowego do przyspieszenia go do 20 procent prędkości światła. Ostatecznym celem Starshota jest osiągnięcie Alfa Centauri na jedno pokolenie. Te statki kosmiczne, znane jako „nanokraft”, będą musiały podróżować 1000 razy szybciej niż najszybszy statek kosmiczny zbudowany przez ludzkość. Nowe horyzonty - sonda kosmiczna NASA, która przeleciała obok Plutona w 2015 r., Przedarła się przez zewnętrzny układ słoneczny z prędkością 770 000 mil dziennie. Sonda Voyager-1 leciała jeszcze szybciej, pokonując prawie milion mil dziennie. Chociaż Alfa Centauri jest tak szybka jak Nowe Horyzonty i Voyager-1, nie dotarła do celu przez dziesiątki tysięcy lat. Warto zauważyć, że Voyager-1 jest teraz sondą międzygwiezdną, która opuściła magnetyczną bańkę heliosfery naszego Słońca i jest obecnie jedynym międzygwiezdnym statkiem kosmicznym. Ale biorąc pod uwagę, że statek kosmiczny z napędem jądrowym został wystrzelony w 1977 roku i spędził prawie 4 dekady tylko na dotarciu do przestrzeni międzygwiezdnej, musimy poruszać się szybciej. Znacznie szybciej.
Zespół Starshota to rozumie i poszedł drogą miniaturyzacji, aby zbudować flotę drobnych statków kosmicznych o wadze nie większej niż gram. Oczywiście, pakowanie wszystkich instrumentów potrzebnych do sterowania i kontrolowania takiego kierowanego spojrzenia przez mały statek kosmiczny, przy tak ograniczonej masie, może wydawać się nonsensem, ale wszystkie te prace badawcze przesuną paradygmat z większości innych koncepcji międzygwiezdnych. Będą to małe roboty wyposażone w kamery, czujniki i sprzęt nawigacyjny przymocowane do cienkiego i lekkiego żagla, który wykorzysta moc potężnego lasera naziemnego do przelotu z Układu Słonecznego do Alfa Centauri.
Ale, jak podkreśla Tziolas, chociaż technologia laserowa szybko się rozwija, trudno wyobrazić sobie, z jakiego materiału nanokraft zostanie zbudowany. Nawet jeśli ich żagle laserowe odbijają większość spadającej na nich energii lasera, wystąpi ogromny problem z ogrzewaniem. Szczerze mówiąc, nanokraft zostanie spalony przez hipotetyczny laser o mocy 100 gigawatów, jeśli ciepło nie zostanie skutecznie wypromieniowane. Aby jednak wypromieniować ciepło, nanokraft potrzebuje grzejników, które zwiększą masę.
„Bez chłodziwa musisz promieniować (ciepło) z powrotem w przestrzeń kosmiczną, a jedynym sposobem na to jest użycie mikrofal, a jedynym sposobem na to jest zwiększenie powierzchni” - powiedział Tziolas. „Więc potrzebujesz grzejników, które emitują ciepło, a to dodaje wagi ... grzejniki prawdopodobnie będą blachami”. Może to jeden z tych problemów, w których rodzą się nowe technologie? Można opracować ultralekkie, wysokotemperaturowe, łatwo chłodzone materiały, które mogą mieć ogromną liczbę zastosowań w przestrzeni i przemyśle. Kto wie.
Zakładając, że te nanowłókna mogą zostać wystrzelone i wysłane poza układ słoneczny, powinny być bardzo trwałe i odporne. Ale 20 lat to długi czas w kosmosie i chociaż środowisko międzygwiezdne jest raczej puste według standardów Układu Słonecznego, te pojazdy mogą zderzyć się z czymkolwiek, nawet najmniejsze ziarna pyłu wzdłuż jego 20-letniej ścieżki mogą wpływać na dowolny komponent, tak jak pocisk o dużej prędkości rozbija porcelanowy kubek. Nie zapominajmy, że te nanokraftów będą podróżować z prędkością 20 procent prędkości światła - ponad 130 milionów mil na godzinę. Czy choć będą małe, będą potrzebować ochrony? Być może, ale to jeszcze bardziej zwiększy ich wagę, ostatecznie spowalniając.
Zgodnie z obecnym planem niepowodzenie misji zostanie złagodzone poprzez wysłanie ogromnej ilości nanokraftów do misji. Chociaż wiele nanokraftów może umrzeć po drodze, niektóre mogą dotrzeć do miejsca przeznaczenia.
Są więc śruby i nakrętki do połączenia. Są to rzeczy niezbędne, aby wysłać maleńki statek kosmiczny do innej gwiazdy, ale po co nam ten obraz? Ten nanokraft potrzebuje nadajników do wysyłania danych domowych, ale jak potężne powinny być te nadajniki?
„Moim zdaniem dużym problemem jest komunikacja” - powiedział Robert Freeland, zastępca kierownika projektu w Ikar. „Kilku członków zespołu projektowego Icarus spędziło kilka miesięcy w zeszłym roku projektując system komunikacyjny dla statku Ikar. Należy zauważyć, że szybkość przesyłania danych dla Ikara jest o kilka rzędów wielkości wyższa niż projektu, ponieważ Ikar został zaprojektowany do pełnego spowolnienia w systemie Alpha Centauri i stworzenie stacji do długoterminowych, szczegółowych obserwacji. ” Freeland wskazuje, że nanokraft Starshot jest przeznaczony do prostego przejścia przez Alfa Centauri, bez wchodzenia na orbitę - kluczowa zaleta, aby uczynić je małymi i lekkimi. Podczas lotu będą musieli przeprowadzić szybką serię obserwacji, a następnie po pewnym czasie wysłać dane do domu. Ale osłabienie (utrata jakości sygnału) przy ogromnej odległości międzygwiezdnej może być problemem z nadajnikiem małej mocy umieszczonym w tak małym statku.
„Jeśli tak jest, to istnieją argumenty na korzyść większych sond z większymi zasilaczami” - dodał. „Daj mi kilogram ładunku, a problem stanie się nieco prostszy. Ale zwiększenie ładunku o 1000 razy będzie wymagało kombinacji większego lasera, większego żagla, dłuższego czasu przyspieszania lub mniejszej prędkości maksymalnej”.
Wtedy problemy szybko się mnożą.
Co z nawigacją? Oczywiście nanokraft może mieć maleńkie kamery, które mogą działać jako celowniki gwiazd, kierując je na właściwą ścieżkę, ale skąd wiemy, kiedy dotrą do Alpha Centauri? Jeśli zrobisz zdjęcia hipotetycznych planet krążących wokół gwiazdy, w jaki sposób te sondy będą wiedziały, gdzie (i kiedy) należy to zrobić? Zawsze pamiętaj, że nanokraft musi odesłać dane w ciągu 4 lat i musimy wysłać polecenie „spotkanie” 4 lata przed dotarciem sond do Alpha Centauri! Być może przed uruchomieniem będziemy mieli kosmiczne teleskopy, które dokładnie określą egzoplanety w systemie Alpha Centauri, a te nanoproble będą miały jakąś sztuczną inteligencję, aby pomóc im rozwinąć orbity po przybyciu.
A co z praktycznymi problemami posiadania potężnego lasera na Ziemi, świecącego w atmosferze? Czy może to być niebezpieczne dla przyrody, ruchu lotniczego i (ewentualnie) lotów kosmicznych? Być może będziemy musieli ponownie rozważyć plan lokalizacji tego lasera na Ziemi, być może powinniśmy znaleźć sposób na oparcie go w przestrzeni. Co z księżycem? Problemy i oczywiste zakazy obfitują, ale przynajmniej to jest początek. Po raz pierwszy wydaje się, że istnieje globalne zainteresowanie dotarciem do gwiazd, czemu zaczyna towarzyszyć znaczna ilość pieniędzy, które zostaną wykorzystane do dokonania ogromnego postępu w podstawowej nauce międzygwiezdnej. Ostatecznie, misji Starshota nie można nawet nazwać planem, jest to punkt wyjścia, ale międzygwiezdna nauka potrzebuje tego rodzaju inwestycji, przynajmniej po to, by przetestować teorię i pracować z pojawiającymi się problemami.
„Musimy zacząć gdzieś ... interesować się inteligencją międzygwiezdną, o to walczyliśmy” - powiedział Tziolas. „Jest to jedno z zadań Icarus Interstellar, które uczyniło międzygwiezdną eksplorację powszechną, aby podnieść świadomość”.
Grupy takie jak Icarus będą identyfikować problemy i opracowywać rozwiązania, znajdując nowe technologie, które mogą zmienić nasz sposób życia. Ponieważ wzrost zainteresowania powierzchniami handlowymi w Stanach Zjednoczonych wspiera dostawę ładunków na Międzynarodową Stację Kosmiczną i wystrzeliwanie satelitów na orbitę, możemy zauważyć rozwój przemysłu w zaawansowanych technologiach napędowych, które mogą przyciągnąć biznes i zainspirować dzieci do rozpoczęcia nauki w dziedzinie nauki i technologii.
Istnieje jednak kilka głównych powodów, dla których ludzkość powinna być zmotywowana do żeglowania w morzach międzygwiezdnych. Stephen Hawking jest zdecydowanym zwolennikiem kierunku ludzkości w kierunku gwiazd, na wypadek, gdyby nasza planeta zawiodła w przyszłości. „Ziemia to wspaniałe miejsce, ale nie może trwać wiecznie”, powiedział w komunikacie prasowym Starshot. „Prędzej czy później musimy spojrzeć na gwiazdy. Przełom w Starshot to bardzo ekscytujący pierwszy krok po drodze”.
Chociaż zniszczenie Ziemi jest z pewnością czynnikiem motywacji, zgadzam się, że jako gatunek jesteśmy zmotywowani do odkrywania granic naszego świata i naszego intelektu. Poprzez podejmowanie inicjatywy w przestrzeni kosmicznej, odkrywanie nowych światów w naszym układzie słonecznym i dążenie do gwiazd, ujawniamy najlepsze cechy naszego gatunku na długą podróż, która może pomóc nam zrozumieć nasze miejsce w przestrzeni.
