Ученые планируют отправить крохотные космические корабли к Альфа Центавра
Возможно, спустя почти 50 лет после высадки человека на Луне, наступает новая «эпоха великих географических открытий» в космосе. Новый проект Breakthrough Starshot – детище миллиардера из России Юрия Мильнера, покойного Стивена Хокинга, Пита Уордена — бывшего директора Исследовательского центра НАСА имени Эймса, а также группы выдающихся физиков и инженеров, откроет человечеству ещё неизученные части галактики, рассказывает портал CNET. Ученые планируют отправить сотни небольших космических аппаратов в звездную систему Альфа Центавра, где они займутся поисками признаков жизни. Однако, чтобы достичь заданной цели, проекту понадобится существенно усовершенствовать технологии строительства космических аппаратов, их запуска и коммуникации с Землей.
Если Breakthrough Starshot окажется успешным, человечество может получить снимки звездной системы Альфа Центавра, расположенной в 4 световых годах от Земли, что примерно равно 6800 полетам до Плутона и обратно.
Исполнительный директор проекта, бывший руководитель центра имени Эймса – одного из ведущих исследовательских подразделений НАСА, C. Пит Уорден, надеется, что Breakthrough Starshot сможет найти в соседних звездных системах планету с условиями пригодными для существования жизни.
Новый проект, однако, в корне отличается от других космических миссий. Вместо гигантских тяжеловесных ракет, инженеры проекта Starshot планируют использовать лазерную установку для запуска целого флота миниатюрных космических аппаратов. Подобная технология может разогнать небольшой корабль до одной пятой скорости света и позволит ему достичь системы Альфа Центавра всего за 20 лет.
Такие технологии предсказывал ещё великий астроном 16 века Иоганн Кеплер в письме Галилео Галилею: «С кораблями и парусами, построенными для небесных ветров, кто-то сможет отправиться в великую пустоту».
Вскоре после изобретения лазеров в 1962 году физик Роберт Форвард предложил технологию запуска космических аппаратов с помощью концентрации лазерного луча на отражающих парусах. Солнечные паруса были использованы 8 лет назад в японском космическом корабле Ikaros. Однако солнечный свет может обеспечить парусам лишь небольшую тягу, равную одной десятой G.
Проект Starshot стал возможным благодаря революционному уменьшению электронных компонентов. Организаторы миссии планируют использовать «наноаппараты» весом около грамма, на которых можно будет разместить сенсоры, способные измерять магнитные поля и обнаруживать определенные световые волны, указывающие на возможность наличия жизни.
Учёные из проекта Starshot уже присмотрели подходящую планету в потенциально обитаемой зоне вокруг звезды Проксима Центавра, одной из трех звезд, составляющих систему Альфа Центавра.
Первоначальный проект включал небольшое количество электроники, прикрепленное к плоскому солнечному парусу площадью 1 – 4 метра. Однако затем инженеры и физики разработали новую модель – сферический солнечный парус, усыпанный электроникой со всех сторон. Ученые планируют использовать лазерный луч в форме кольца, более мощный к внешнему краю, на котором благодаря ускорению сможет центрироваться сферический солнечный парус.
Использование солнечных парусов и наноэлектроники позволяет решить одну из важнейших проблем запуска космических аппаратов – их колоссальный вес. Наноаппарат с солнечным парусом стартует с платформы, расположенной на орбите Земли и разгоняется до необходимой скорости с помощью лазерного луча.
Учёные проекта Starshot планируют использовать лазерную систему, способную сконцентрировать колоссальное количество света на небольшом корабле за считанные минуты, ускорив его с силой равной 60 000G (Сила притяжения Земли равна 1G).
Авторы проекта Breakthrough Starshot называют три основных проблемы, которые необходимо решить для его осуществления.
Первое – это построить систему лазеров, достаточно мощную, сравнительно дешевую и настолько тесно взаимосвязанную, чтобы, соединив миллионы лазеров, заставить их работать как один. Совокупная мощность получившейся системы приблизится к 100 гигаваттам, что приблизительно равно мощности 100 атомных электростанций. Даже с учетом колоссального прогресса в лазерных технологиях подобная система может обойтись примерно в 10 миллиардов долларов.
Вторая задача, стоящая перед исследователями, - создать солнечный парус, который сможет выдержать луч подобной мощности.
Третьей проблемой, над которой размышляют учёные, является способ отправки информации с аппарата обратно на землю. Пока для получения обратного сигнала планируется использовать ту же систему лазеров, что и для отправки аппарата, однако ученым необходимо будет найти способ принять сигнал, ослабленный после преодоления огромных расстояний.
Преимущество проекта Breakthrough Starshot в том, что подобные наноаппараты можно будет запускать в больших количествах в разные направления, что повысит шансы получить обратный сигнал.
Подготовка к столь амбициозному проекту может занять десятилетия. Организаторы проекта Starshot сравнивают его с крупнейшими проектами человечества - программой «Аполлон», отправившей людей на Луну, Большим Адронным Коллайдером, обнаружившим бозон Хиггса и лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией (LIGO), подтвердившей теорию Эйнштейна о гравитационных волнах.
Однако от всех перечисленных научных программ проект Starshot отличает одно – частное финансирование. Первые 100 миллионов долларов, полученные программой, вложил российский миллиардер Юрий Мильнер, выпускник МГУ по направлению «теоретическая физика», удачно вложивший средства в такие компании, как Facebook, Twitter, Airbnb, Spotify, Alibaba и активно поддерживающий развитие науки. Также к проекту Breakthrough Starshot подключился основатель Facebook Марк Цукерберг, и со-основатель Google Сергей Брин.
Как когда-то космическая гонка 1960-х помогла колоссальному развитию технологий, так и сейчас учёные надеются получить от проекта Starshot гораздо больше, чем просто фотографии системы Альфа Центавра.
Самой интересной составляющей проекта научное сообщество считает идею использовать систему лазеров для запуска космических кораблей. По мнению учёных, лазеры могут полностью изменить концепцию перемещения с помощью солнечных парусов и позволят в будущем даже наладить регулярное транспортное сообщение с Марсом. Также подобные сверхмощные лазерные системы можно будет использовать для смещения астероидов, угрожающих Земле.
Конечно, до возврата инвестиций придется ждать ещё долгие годы, однако, если проект Starshot решит хотя бы часть сверхзадач, стоящих перед ним, он сможет дать огромный толчок развитию космической отрасли и вдохновить будущие поколения на новые открытия.
Опубликовано 28.08.2018