Ist StarShot Hawking-Milner möglich?

Der gesunde Menschenverstand sagt uns, dass zum Fliegen zu einem anderen Sternensystem entweder eine neue Art von Antriebssystem, Geduld, die sich über mehrere Generationen erstreckt, oder die Überwindung der Gesetze der Physik erforderlich sind. Aber wenn Sie sich weigern, eine Person oder ein traditionelles Raumschiff zu schicken, können Sie sich eine bessere Technologie einfallen lassen, die innovativ und einfach ist? Im vorletzten Jahr schrieb ein Wissenschaftlerteam einen Artikel darüber, wie eine Reihe von Lasern mit dem Konzept eines Sonnensegels kombiniert werden kann, um ein Raumschiff mit einem „Lasersegel“ zu schaffen. Theoretisch können wir mit den aktuellen Technologien in Verbindung mit extrem leichten Raumschiffen ("Space Chips") die nächsten Sterne in einem menschlichen Leben erreichen.

Die Vorteile eines solchen Projekts sind erstaunlich:

• Ein solches Schiff erhält den größten Teil seiner Energie nicht aus Raketentreibstoff, sondern aus Lasern, die nachladen können.
• Die Massen der Cosmochips sind extrem klein, so dass sie auf sehr hohe Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit verteilt werden können.
• Mit den aktuellen Erfolgen der Miniaturisierung der Elektronik und der Schaffung sehr leichter und langlebiger Materialien können wir wirklich nützliche Geräte herstellen und sie für viele Lichtjahre versenden.

Die Idee ist nicht neu, aber die Entwicklung neuer Technologien - die bereits verfügbar sind und in 20 bis 30 Jahren verfügbar sein werden - macht diese Gelegenheit realistisch.



Da der Milliardär Yuri Milner der Breakthrough Initiative 100 Millionen US-Dollar für das Projekt spendet, scheint es, dass die Menschheit immer noch die Sterne erreicht. Dieses Konzept wurde von vielen seriösen Wissenschaftlern gebilligt, da sich die Technologie sehr schnell entwickelt. Nanomaterialien werden immer besser und wir können erwarten, dass wir ein Segel mit einem Gewicht von 1 Gramm und einer Fläche von 1 m² bauen können, das einen Laserstrahl reflektieren kann. Einer der jüngsten Fortschritte in der Lasertechnologie war die Fähigkeit, Laser zu einem großen Array zusammenzusetzen, das sie auf ein Ziel fokussieren kann. Spätere Verbesserungen der Laserleistung und der Kollimation bedeuten, dass der Laser das Ziel auf Beschleunigung beschleunigen kann und die Fähigkeiten von Lasern in den 1990er Jahren radikal übertrifft.



Nachdem wir eine große Anzahl von Lasern im Weltraum gebaut haben, die auf diese ein Gramm reflektierenden Segel gerichtet sind und ständig auf sie schießen, können wir diese Cosmochips auf Geschwindigkeiten von mehr als 60.000 km / s beschleunigen, d. H. Ungefähr 20% der Lichtgeschwindigkeit. Mit einer solchen Geschwindigkeit werden sie in 22 Jahren das nächste Sternensystem erreichen, und wir werden in der Lage sein, innerhalb von 100 Jahren zu den nächsten 100 uns bekannten Systemen zu fliegen. Die Größe des Laser-Arrays erfordert einen Giganten: ca. 100 km², was ca. 2/3 der Fläche des Landes Liechtenstein entspricht. Bei ihm liegt das Problem jedoch nur in den Kosten, nicht in den technologischen Einschränkungen.



Es sieht zu gut aus, um wahr zu sein. Tatsächlich wurden bei der Beschreibung des Projekts einige seiner Mängel nicht erwähnt:

• Eine Reihe von Lasern wird auf der Erdoberfläche und nicht im Weltraum gebaut. Es ist einfacher zu erstellen und zu warten, ganz zu schweigen von der Tatsache, dass es 50-mal weniger kostet, aber die Atmosphäre streut das Licht und daher erreicht nur ein kleiner Teil davon die Cosmochips. Weniger Licht bedeutet weniger Beschleunigung und eine geringere Fahrgeschwindigkeit macht das Projekt weniger attraktiv.

• Wenn ein Strom irgendeiner Art in eine Struktur wie ein Segel eintritt, erzeugt er einen Drehimpuls und lässt ihn sich drehen. Es ist unklar, wie es möglich wäre, ein solches Segel davon abzuhalten, sich zu drehen und außer Kontrolle zu geraten, ohne einen schweren Stabilisierungsmechanismus an Bord zu verwenden.

• Selbst wenn Sie das Ziel erreichen, können Sie keine Informationen verlangsamen oder an die Erde übertragen. Bisher wird die Energie, die einem so kleinen Kosmos-Chip zur Verfügung steht, nicht ausreichen, um etwas auf die Erde zu übertragen, das wir erkennen können.

• Und schließlich Geld: 100 Millionen US-Dollar scheinen eine Menge Geld zu sein, aber dies sind weniger als 1% der Kosten eines solchen Projekts, ganz zu schweigen von der Entwicklung einer Technologie, die es noch nicht gibt.

Es besteht die Hoffnung, einige dieser Probleme zu lösen, aber aus wissenschaftlicher Sicht sind sie bislang noch nicht vollständig geklärt. Wird es Verbesserungen in der Laserkollimationstechnologie geben? Werden wir ein so großes (oder leistungsstarkes) Array bauen, dass es eine ausreichend große Energiemenge auf ein Lasersegel übertragen kann? Werden wir ein dünneres und größeres Segel bauen, damit es einen größeren Schub bekommt? Kann ein Segel selbst bei einem Reflexionsgrad von 99,9995% einem Gigawattlaser standhalten oder werden 0,0005% der absorbierten Energie ihn zerstören?



Was ist mit dem Rotationsproblem? Werden wir Nanogyros erfinden und entwickeln, die das Segel gegen Rotation stabilisieren können? Wenn nicht, können wir ihn auf ein anderes Sternensystem lenken oder wird er fliegen, wo er will, während selbst ein Fehler von 0,1% zu einem Fehlschlag von Milliarden Kilometern führt? Was ist mit dem Übertragungsproblem? Werden wir eine winzige Menge Plutonium-238 in den Generator jedes Schiffes geben? Werden wir uns auf eine neue, noch nicht entwickelte Technologie zur Informationsübertragung verlassen? Angesichts der Tatsache, dass die meisten Werkzeuge selbst von Voyager-Schiffen, die sich in einer geringen Entfernung von 0,002 Lichtjahren befinden, nicht mit der Erde kommunizieren können, wie können wir hoffen, dass ein Einzelchip-Chip uns aus einer Entfernung von 1000-mal mehr eine Nachricht senden kann?


Die logarithmische Entfernungsskala zeigt das Raumschiff Voyager, unser Sonnensystem und den Stern, der uns zum Vergleich am nächsten liegt

Das letztere Problem kann das schwierigste sein. Wie der Planetenwissenschaftler Bruce Betts sagt:

Wenn Sie in den Wald fliegen und einen Baum fallen sehen könnten, aber jemandem davon erzählen könnten, würde es einen Unterschied machen?

Dies ist vielleicht das schwierigste Problem des Projekts: Geben wir zig Milliarden Dollar aus, um Ein-Gramm-Artefakte von der Erde in den Weltraum zu liefern, damit wir nie wieder Nachrichten von ihnen erhalten?

Ich sage nicht, dass dies nicht notwendig ist. Seien wir ehrlich zu den Problemen, die das Projekt hat. Wenn wir dies tun, müssen wir es richtig machen und diesem Versuch so viel Sinn wie möglich geben. Dies ist eine erstaunliche Gelegenheit, die weiter erforscht werden muss, aber 100 Millionen US-Dollar und unsere fortschrittlichsten Technologien bringen uns unserem Ziel noch nicht einmal näher.