Hvorfor er vi her? Denne plan for nano-rumfartøjer kan finde svar på et solsystem

Tech


Hvorfor er vi her? Denne plan for nano-rumfartøjer kan finde svar på et solsystem

Da Philip Lubin var en lille dreng, stirrede han på nattehimmel og spekulerer på, hvor det hele kom fra.

Årtier senere har Lubin, nu fysiker ved University of California, Santa Barbara, en plan for at få nogle svar. Og han har ikke noget imod, at det kan tage flere årtier, før det leverer sine første data.


Faktisk regner Lubin med, at det tager så lang tid. Det er den eneste måde, menneskeheden har råd til.

Lubins Starshot-initiativ har til formål at opsende en flok små 'StarChip'-rumfartøjer i kredsløb, der hver vejer et gram, og sprænge dem ud af en enorm laserkanon.

Laseren ville drive StarChips så hurtigt som 20 procent af lysets hastighed, eller 37.000 miles i sekundet, mod Alpha Centauri stjernesystem , vores eget solsystems nærmeste nabo, lidt mere end fire lysår væk.

Ankommer årtier efter lanceringen, den nanocraft kunne undersøge Alpha Centauri eller et andet alien-stjernesystem, der samler data og sender dem tilbage til Jorden ved hjælp af deres egne indbyggede lasere.


'Hvorfor er vi her? Hvorfor eksisterer universet? Hvad er formålet med det?' Det er nogle af de spørgsmål, vi så kunne begynde at besvare, sagde Lubin til The Daily Beast.

Starshot lyder måske som science fiction, men Lubin sagde, at alle de grundlæggende teknologier til initiativet - bittesmå rumfartøjer, ultratynde 'lette sejl', der fanger lasersprængningen, og selve fremdriftslaserne - allerede eksisterer.

Milliardær Yuri Milner i 2016 signalerede hans egen tillid til Starshot da han og den afdøde fysiker Stephen Hawking annoncerede, at Milners Breakthrough Initiatives organisation ville sponsorere Starshot til en værdi af $100 millioner.

Starshots første store test fandt sted et år senere, da ingeniøren Zac Manchester lancerede flere 3,5-centimeters kvadratiske 'sprite'-rumfartøjer i lav kredsløb i 2017.


'Disse køretøjer er det næste skridt i en revolution inden for rumfartøjsminiaturisering, der kan bidrage til udviklingen af ​​centimeter- og gramskala StarChips,' Breakthrough anført .

Lette sejl gennemgår deres egen orbitale test takket være indsatsen fra et separat program. I juni lancerede nonprofitorganisationen Planetary Society i Californien sin seneste crowdfundede LightSail 2 , som den hævder er det første rumfartøj 'drevet udelukkende af sollys.'

LightSail 2s 344 kvadratmeter store sejl fanger sollys, hvor Lubins StarChips fanger en sigtet laser, men køretøjerne er ellers ens i deres grundlæggende koncepter.

Light-sail tech er elegant i sin enkelthed. Fotoner fra solen eller en anden lyskilde preller af et mylarark og accelererer langsomt, støt og billigt det tilknyttede rumfartøj.


'Over tid kan accelerationen fra sollys tillade rumfartøjet at øge sin hastighed kraftigt, hvilket gør det muligt for rumfartøjer at nå solsystemets yderkanter på kortere tid end missioner, der bruger traditionel kemisk fremdrift,' David Spencer, LightSail 2-missionschef , fortalte The Daily Beast.

Den bedste del? 'Ingen brændstof påkrævet,' fortalte Bruce Betts, LightSail 2s programleder, til The Daily Beast. Et rumskibs hastighed og udholdenhed er ikke begrænset af, hvor mange raketter du kan stable under det.

LightSail 2 er i øjeblikket i kredsløb og gennemgår et par sidste test, før det folder sit sejl ud. Så langt så godt. 'Vi har et stabilt, sundt, kommunikerende rumfartøj,' sagde Betts.

Men Starshot ville presse den samme teknologi til en skør ekstrem. 'Med LightSail-programmet arbejder vi på kort sigt for solsejlads, især i små rumfartøjer,' forklarede Betts. 'Starshot arbejder på nogle af de mange udfordringer forbundet med en langsigtet interstellar vision for solsejlads.'

Spencer sagde, at Starshot skulle tage adskillige teknologiske 'spring' for at fungere.

'At pege laseren præcist nok til at give et præcist skub til et rumfartøj på størrelse med chip, og at holde rumfartøjet orienteret korrekt, så skub fra fotonerne driver det i den rigtige retning, er nøgleudfordringerne,' sagde Spencer til The Daily Beast.

'Måske endnu vigtigere, kapaciteten af ​​et chip-størrelse rumfartøj er et spørgsmål. Kan det kommunikere information tilbage til Jorden? Kommunikationssystemer kræver typisk store åbninger eller stor effekt. Hvis chip-satsene ikke kan kommunikere tilbage til Jorden, hvad er deres formål?'

'Min læsning af konceptet er, at teknologien er gennemførlig,' sagde Spencer. 'Jeg er ikke solgt endnu på værdien af ​​missionen.'

Lubin sagde, at Starshots største hindring er omkostninger og skala. Fremdriftslaseren på 100 gigawatt - måske den største rettede energienhed, nogen nogensinde har planlagt - er faktisk en klynge af mange individuelle lasere, der alle skyder sammen.

Mens nutidens lasere er meget effektive, er de også dyre. Den amerikanske hær planlægger at bruge omkring 140 millioner dollars ved at bygge en enkelt 100 kilowatt laser til test. Lubin ville have brug for en million af dem. I dag kan det koste hundrede billioner dollars.

'Dette program står over for et økonomisk skaleringsproblem, som er ganske formidabelt,' sagde Lubin. Den eneste måde Starshot vil fungere på er, hvis lasere bliver billigere. ENmassebilligere.

Heldigvis for Starshot er det præcis, hvad der sker. Moores lov hævder berømt, at computere fordobler i processorkraft hvert andet år, mens deres omkostninger falder til det halve. Den samme 'lov' - faktisk er det en observation, påpegede Lubin - ser ud til at gælde for lasere.

Med den nuværende faldhastighed kan prisen på 100-gigawatt laser blive overkommelig om et par årtier, sagde Lubin, hvorefter han og hans team eller deres efterfølgere faktisk kunne samle Starshot-hardwaren og begynde at lancere nanocraft. 'Realistisk implementering er sandsynligvis tre årtier ude,' sagde Lubin.

'Lubin afviser at specificere, hvor meget Starshot kan koste selv om 30 år, men han sagde, at han forventede, at det ville forbruge omkring lige så mange ressourcer, som Apollo-programmet gjorde.'

Selvfølgelig er 'overkommelig' et relativt begreb. Lubin afviser at specificere, hvor meget Starshot kan koste selv om 30 år, men han sagde, at han forventede, at det ville forbruge omkring lige så mange ressourcer, som Apollo-programmet gjorde.

Apollo, som i 1969 landede mennesker på månen for første gang, satte de amerikanske skatteydere tilbage omkring 150 milliarder dollars i 2019-dollars.

Er Starshot det værd? 'Det er vigtigt for mig for menneskeheden at udforske universet,' sagde Lubin. Men ingen skal forvente hurtige resultater.

'Den moderne verden, de fleste af dine læsere, de er afhængige af den digitale verden,' tilføjede han. 'Hvis du ikke kan få det inden for de næste fem minutter, vil de ikke have det.'

Med Starshot sagde Lubin, at han sigter mod at tilfredsstille en dybere, mere gammel og mere varig nysgerrighed. 'Når du kigger op mod himlen og ser noget mystisk, som du ikke helt forstår.'