🥄 🏇🏼 🍧 Vers Mars dans trois jours? 🔶 🙍🏾 🍫

Fin février, de nombreux médias ont rapporté que la NASA avait trouvé un moyen de voler vers Mars et d'autres planètes à des vitesses légères. Il s'agissait du travail du professeur de physique de l'Université de Californie à Santa Barbara, Philip Lubin (Philip Lubin). La signification des messages était que la NASA, en la personne du professeur susmentionné, allait lancer des sondes sur les planètes du système solaire et au-delà en utilisant la lumière laser de la Terre. Ils ont promis la livraison d'un véhicule de 100 livres à Mars en trois jours et d'autres opportunités fantastiques. Apparemment, en raison du jaunissement apparent des titres, personne n'a osé publier des informations similaires ici et sur des ressources similaires. Je me demandais ce qui se cache toujours derrière les gros titres et c'est ce que j'ai découvert.

En fait, les nouvelles n'étaient pas si fraîches, certains médias les ont publiées à l'été 2015. Maintenant, l'impulsion pour ce sujet a donné la publication d'un clip vidéo expliquant populairement la technologie proposée par le podcast NASA 360 (et la rediffusion ultérieure par le site Space.com).

Cette vidéo ne contient aucun détail scientifique et technique, mais se compose presque entièrement de divers fragments des lancements de la navette et d'autres vidéos spatiales. On dit seulement sur la technologie elle-même qu'elle est censée utiliser la propulsion photonique, c'est-à-dire énergie d'impulsion des photons. En fait, l'idée d'un moteur à photons n'est pas nouvelle du tout, cependant, les chercheurs suggèrent une approche complètement nouvelle - la transmission de l'élan est accomplie en "mettant en évidence" un objet en mouvement avec un faisceau laser provenant de la Terre ou de la plate-forme orbitale. Ainsi, il est proposé de se débarrasser des réserves de carburant nécessaires à bord de l'objet lui-même, et il est avancé qu'une telle approche permettra d'atteindre des vitesses proches de la lumière.

Philip Lubin est chef de projet pour le projet DEEP-IN (Directed Energy Propulsion for Interstellar Exploration) de la NASA. En avril 2015, il a publié un article scientifique intitulé «Une feuille de route pour un vol interstellaire» , dans lequel il a proposé une technologie pour transmettre la quantité de photons à un vaisseau spatial à l'aide d'un réseau de lasers installés sur Terre, et a également fourni des calculs confirmant la possibilité théorique cette technologie. En août 2015, la NASA a alloué 100 000 $ pour de nouvelles études sur ce groupe.

De plus, je vais essayer de résumer brièvement les principaux points soulignés dans ce travail.

L'introduction au travail dit qu'au cours des 60 dernières années de l'ère spatiale, l'humanité a fait de grands progrès dans le développement de la technologie spatiale, à l'exception seulement des caractéristiques à grande vitesse des engins spatiaux. Par exemple, Voyager-1 n'a réussi à quitter le système solaire qu'après 37 ans de vol, avec une vitesse de 17 km / s, soit 0,006% de lumière. Ce n'est clairement pas suffisant pour voler jusqu'aux étoiles les plus proches.

Pour la transmission à distance de l'énergie, il est proposé d'utiliser le pilote de photons (pilote de photons) - un réseau de lasers, de classe kilowatt, avec exactement les mêmes phases, fonctionnant comme une seule source lumineuse. Une telle approche permettra d'abandonner le développement d'un seul laser super puissant, ainsi que de systèmes optiques géants (puisque chaque laser du réseau possède son propre système optique). Un tableau similaire est décrit dans d'autres études par un groupe de recherche appelé DE-STAR (Directed Energy System for Targeting of Asteroids and ExploRation). Il est proposé d'alimenter le réseau en raison de l'énergie de l'ensemble correspondant de panneaux solaires.

Il est proposé de construire des tableaux DE-STAR de différentes tailles, dans une progression logarithmique à partir de leur nombre. C'est-à-dire DE-STAR 1 aura un côté de 10 mètres, DE-STAR 2 - 100 mètres et ainsi de suite. Par exemple, les caractéristiques d'un réseau de taille maximale DE-STAR-4 et d'une puissance de 50-70 Gigawatts sont données, qui, étant en orbite terrestre basse, permettront de disperser un femtosatellite (réalisé sous la forme d'un monocristal, pesant environ 1 gramme) avec une voile d'un côté de 1 mètre, faite d'un film mince, à une vitesse d'environ 26% de la lumière en environ 10 minutes. Un tel appareil atteindra Mars en 30 minutes, dépassera Voyager-1 en moins de 3 jours et atteindra Alpha Centauri dans environ 15 ans. Comme autres exemples, on dit qu'un tel réseau pourrait accélérer un objet pesant 100 kg à environ 2% de la vitesse de la lumière, et un objet pesant 10 000 kg à 1 000 km / s.

Étant donné qu'il faut très peu de temps pour accélérer un femtosatellite, après quoi un réseau de lasers est pratiquement inutile, il est théoriquement possible de lancer des centaines de tels appareils quotidiennement et de lancer environ 40000 unités par an, ce qui permettra d'en avoir un pour chaque degré carré de ciel ( on estime que la masse totale de toutes les femtosatellites sera d'environ 80 kg).

De plus, le travail fournit des calculs de l'énergie nécessaire pour accélérer des objets à des vitesses proches de la lumière, ainsi que des calculs des tailles de voiles nécessaires pour collecter l'énergie transmise. Il est également proposé d'utiliser une partie de l'énergie reçue pour les besoins propres du vaisseau spatial, ce qui d'une part réduira l'efficacité du transfert d'énergie et, d'autre part, facilitera considérablement l'appareil lui-même. De plus, la conception et les calculs nécessaires à la construction d'un réseau de lasers sont donnés.

Un problème grave peut être le freinage de l'appareil qui est arrivé à l'endroit. Dans ce but, il est proposé d'utiliser l'énergie des photons émis par une étoile, le vent stellaire, ainsi que la liaison magnétique avec le plasma d'un système stellaire. Il est indiqué qu'il faudra de nombreuses années d'expérimentation pour apprendre à utiliser ces opportunités, mais des missions de portée sont maintenant disponibles.

Un autre aspect pratique de l'utilisation des matrices laser peut être la communication à longue distance avec les appareils. Par exemple, le calcul est à nouveau donné pour le réseau DE-STAR-4 avec une longueur d'onde de 1,06 μm et une puissance de 50 Gigawatts. Il est dit qu'à une distance d'une année-lumière, le diamètre du spot lumineux sera de 2 * 10 ⁶ mètres (2000 km), ce qui pour une sonde de 100 kg et une antenne de réception d'un diamètre de 30 mètres vous permettra de recevoir des données à une vitesse de 2 * 10 ¹⁸bit / s (en supposant que l'appareil doit recevoir 40 photons pour coder le 1er bit). Dans le même temps, avec un émetteur laser de 10 W à bord, l'appareil pourra transmettre des informations de manière similaire à une vitesse de 1 * 10 ⁹ bit / s (soit 1 Gbit / s). De même, il est calculé qu'en étant proche de Proxima Centauri, ce système de transmission de données fournira une vitesse d'environ 70 Mbit / s. C'est-à-dire l'humanité aura la possibilité de regarder en temps réel une vidéo diffusée à partir d'un système stellaire voisin.
Comme possibilités supplémentaires d'utilisation du réseau laser, des objectifs militaires et de protection sont offerts, par exemple, une protection contre les astéroïdes, ainsi que la transmission de signaux aux civilisations extraterrestres.

À la fin de l'article, quelques calculs pour les futurs vaisseaux spatiaux envoyés à l'aide d'un réseau laser d'une capacité de 70 Gigawatts sont donnés:

1	2	3	4	5	6	7	8	9
1 g	0,85 m	186 s	4,01 * 10 ⁹ m	4,31 * 10 ⁷ m / s	0,14	6,10 * 10 ⁷ m / s	0,20	2,37 * 10 ⁴ g
10 g	2,7 m	1050 s	1,27 * 10 ¹⁰ m	2,43 * 10 ⁷ m / s	0,081	3,43 * 10 ⁷ m / s	0,11	2,37 * 10 ³ g
100 g	8,5 m	5880 s	4,01 * 10 ¹⁰ m	1,36 * 10 ⁷ m / s	0,046	1,93 * 10 ⁷ m / s	0,064	237 g
1 kg	27 m	3,32 * 10 ⁴ s	1,27 * 10 ¹¹ m	7,67 * 10 ⁶ m / s	0.026	1.08*10⁷ /	0.036	23.7 g
10	85	1.86*10⁵	4.01*10¹¹	4.31*10⁶ /	0.014	6.10*10⁶ /	0.020	2.37 g
100	270	1.06*10⁶	1.27*10¹²	2.43*10⁶ /	0.0081	3.46*10⁶ /	0.011	0.237 g
1000	850	5.88*10⁶	4.01*10¹²	1.36*10⁶ /	0.0046	1.93*10⁶ /	0.0064	0.0237 g
10 000	2.7	3.32*10⁷	1.27*10¹³	7.67*10⁵ /	0.0026	1.08*10⁶ /	0.0036	2.37*10^-3 g
100 000	8.5	1.86*10⁸	4.01*10¹³	4.31*10⁵ /	0.0014	6.10*10⁵ /	0.0020	2.37*10^-4 g

Ainsi, l'article indique que la technologie proposée, malgré sa nature fantastique, est tout à fait possible dans un avenir prévisible et est clairement plus réelle que les trous de ver, la téléportation et les moteurs anti-matière. Bien sûr, cela prendra un certain temps jusqu'à ce que les technologies se développent suffisamment pour créer des vaisseaux spatiaux pesant en unités de grammes et les réseaux laser nécessaires à l'accélération. Pour être d'accord ou non - tout le monde peut décider par lui-même. Il est important pour moi que la NASA ait également vu un grain sain dans ce travail et finance de nouveaux développements. Les prochaines étapes peuvent être d'abord des essais au sol de la technologie de transfert de momentum, puis des essais en orbite des réseaux de lasers terrestres de différentes puissances.

Comme prévu, la théorie proposée a des opposants. Outre l'impossibilité technique de lancer un tel engin spatial à l'heure actuelle, d'autres difficultés théoriques et pratiques sont également évoquées. Par exemple, ils disent que la voile laser est très chaude pendant le fonctionnement du système laser, ou que si la voile (et elle devrait refléter 99,99% de l'énergie reçue) réfléchit 70 Gigawatts d'énergie dans le réseau laser, alors ce dernier ne sera pas accueilli. Ils mentionnent également la 3e loi de Newton, selon laquelle une force de contre-réaction colossale agira sur la plate-forme spatiale sur laquelle le réseau de lasers sera installé (bien que la plate-forme elle-même, selon les calculs des mêmes critiques, aura une masse exorbitante d'environ 300000 tonnes).

Dans tous les cas, le temps nous dira qui avait raison et qui n'avait pas raison.

Je m'excuse d'avoir utilisé le terme «satellite femto» pour les appareils mentionnés dans l'article, car l'original utilise le terme «vaisseau spatial à l'échelle de la tranche», qui n'est traduit par aucun terme que je connaisse.

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