Projet Starshot révolutionnaire: la sonde volera-t-elle de la Terre vers le système Alpha Centauri à une vitesse de 20% de lumière?

Dans la science-fiction, les vaisseaux spatiaux se déplacent depuis longtemps dans l'univers à l'aide de "trous de ver", d'hyperdrive et d'autres systèmes, phénomènes et dispositifs. Les trous de ver ou l'hyperdrive, selon certains scientifiques, ne sont pas du tout un conte de fées, et il est théoriquement possible de les créer. C'est vrai, pas maintenant et pas dans un avenir proche - nous n'avons tout simplement pas les connaissances et la technologie nécessaires.

Eh bien, qu'en est-il de voler vers une autre étoile à une vitesse de 15 à 20% de lumière? C'est bien réel. C'est l'opinion des scientifiques, vulgarisateurs de la science, tout comme les auteurs du projet Breakthrough Initiatives, travaillant sur le projet Breakthrough Starshot. L'objectif du projet est la création de vaisseaux spatiaux à voile légère, capables d'atteindre le système Alpha Centauridepuis 20-30 ans. Pour arriver à ce système dans un tel délai, le vaisseau spatial doit se déplacer à une vitesse de 15% à 20% de la vitesse de la lumière.

Quel est le plan?

L'idée principale du projet a été annoncée le 12 avril de cette année lors d'une conférence de presse à New York. Les fondateurs de Breakthrough Starshot sont Yuri Milner et Stephen Hawking. Le comité d'initiative du projet comprend également Mark Zuckerberg, le responsable de Facebook. Selon Milner, le coût du projet n'est pas si élevé - 5 à 10 milliards de dollars américains. Le premier navire, pense-t-il, peut atteindre l'étoile dans 20 ans.

Dans le cadre du Breakthrough Starshot, il est prévu de lancer un vaisseau de base qui mettra de nombreux petits vaisseaux spatiaux en orbite. Depuis la terre, les voiles solaires de ces appareils seront affectées par un faisceau laser. Les lasers sont assez puissants, il est prévu de diriger plusieurs faisceaux laser d'une énergie de 1 térajoule vers des voiles solaires de 4 * 4 m (selon certains rapports - 100 gigajoules).



À l'aide d'un laser, un vaisseau spatial miniature visera le système Alpha Centauri, tandis que le laser accélérera les sondes à la vitesse requise. Quand (et si) les appareils terrestres volent là-bas, ils pourront obtenir des images de l'ensemble du système. Au total, environ 1000 vaisseaux miniatures seront envoyés à Alpha Centauri. Les appareils transmettront des données au sol à l'aide d'un système laser miniature - la voile solaire servira d'antenne. Chaque sonde sera composée d'une caméra, d'une voile solaire, d'un système de transmission de données laser, d'une source d'énergie au plutonium.

Maintenant sur les problèmes

Le projet lui-même semble assez réaliste - vous pouvez probablement lancer des mini-vaisseaux. Et pour atteindre une vitesse de 15-20% de la lumière, probablement aussi possible. Mais il y a un problème. Le fait est qu'à une vitesse aussi élevée pour la sonde, non seulement une météorite ou de la poussière sera un problème, mais les collisions, même avec des atomes individuels, deviennent dangereuses. Les scientifiques tentent maintenant de comprendre à quel point ces collisions seront dangereuses et à quelle fréquence elles se produiront (cela ne fait aucun doute). En fait, c'est pourquoi il est prévu d'envoyer 1000 appareils - selon les auteurs du projet, une certaine partie des sondes restera intacte.

Le principal problème est que l'espace interstellaire n'est pas vide. Il y a de la poussière, et il y en a beaucoup, il y a des atomes séparés, dont il y en a encore plus. Tous ces objets représententréel danger pour les sondes.

Atomes . Une collision avec un atome en soi n'est pas si dangereuse, mais l'énergie libérée lors d'une collision est déjà un problème important. Lorsque l'énergie est libérée, le boîtier ou les éléments de sonde individuels chauffent. La température sera si élevée que le matériau de la sonde s'évaporera simplement au point d'impact. Ou tout simplement fondre, ce qui entraînera des changements dans les propriétés du matériau.

En utilisant des données connues sur la concentration de gaz interstellaire, les auteurs ont effectué des calculs pour obtenir des informations plus ou moins réelles sur les conséquences de telles collisions. Il s'est avéré que l'hydrogène et l'hélium les plus courants dans l'univers ne sont pas un problème important. Les sondes seront les plus défavorisées lors de collisions avec des atomes plus lourds d'éléments tels que l'oxygène, le magnésium, le fer.

Selon les experts, les atomes lourds pourront vaporiser ou faire fondre le matériau du corps de la sonde à 0,1 mm près. Pas tellement, mais si les atomes se produisent fréquemment, la sonde sera en grand danger.

La poussière. C'est un problème légèrement différent. La poussière est formée d'atomes et de molécules d'éléments plus lourds que l'hydrogène ou l'hélium. La poussière, même la plus petite, est beaucoup plus grosse qu'un seul atome. Et les conséquences des collisions avec des particules de poussière pour la sonde seront plus graves que les collisions avec les atomes. Une particule de poussière relativement importante - une seule particule - peut endommager l'ensemble de l'appareil. La taille d'une telle particule est estimée à 15 micromètres. Heureusement, la poussière de cette taille est plutôt rare dans l'espace interstellaire, donc toutes les sondes ne rencontreront probablement pas ce danger sur le chemin. En fait, la probabilité qu'une sonde rencontre une particule de 15 microns ou une particule plus grande est extrêmement faible.

Des particules de poussière plus petites entraîneront la destruction du corps de l'appareil à une échelle beaucoup plus grande que les atomes. Chaque particule vaporisera le matériau à moins de 1,5 mm de la surface de l'appareil. Mais le matériau fondra jusqu'à une profondeur pouvant atteindre 1 cm, ce qui est très important compte tenu de la taille miniature des sondes.

Comment éviter le danger de destruction de la sonde?

Il existe plusieurs façons d'éviter la destruction des sondes sur le chemin de la cible. L'un d'eux consiste à placer une voile solaire derrière un bouclier spécial. Le corps de la sonde sera formé sous la forme d'une balle afin de minimiser la probabilité de collision de l'appareil avec des particules de poussière ou des atomes dangereux.



Pour absorber la chaleur, il est proposé de recouvrir le corps de la sonde d'une couche de graphite. Ce matériau dissipera la chaleur, fournissant un impact minimal des collisions avec des particules et des atomes sur la sonde.

Et encore un problème, pas si évident. Lors de l'évaporation d'une substance au moment d'une collision, le sens de déplacement de l'appareil et sa vitesse vont changer. 1-2 réunions avec des particules de poussière ne changeront pas beaucoup, mais si de telles réunions se produisent constamment, l'appareil peut s'écarter considérablement de la trajectoire initiale, la vitesse changera également de manière significative. Dans ce cas, la sonde n'atteindra pas du tout la cible, ou elle volera, mais le temps de trajet augmentera. Que faire de ce problème, les experts ne l'ont pas encore trouvé. Selon les expertsdu projet, chaque centimètre carré frontal entrera en collision à grande vitesse avec environ un millier de particules de 0,1 micromètre et plus.

En plus de tout ce qui précède, il existe également des difficultés purement techniques. Le fait est que la sonde doit être très miniature pour respecter la limite de masse. Tous les éléments de sonde doivent résister aux conditions extrêmes de l'espace et de l'accélération. Et concentrer les lasers les plus puissants sur les voiles solaires des sondes est une tâche que les gens ne seront pas en mesure de faire face à l'heure actuelle en raison d'un certain nombre de problèmes techniques . Selon The Economist, la mise en œuvre du projet ne sera possible qu'après l'amélioration de plusieurs technologies modernes de plusieurs ordres de grandeur .

Quoi qu'il en soit, le projet lui-même est beaucoup plus réel que tous les autres, qui nécessitent soit des moteurs atomiques, soit de l'antimatière, soit un warp drive et d'autres technologies, qui appartiennent jusqu'à présent à la catégorie des projets d'un avenir très, très lointain.

Source: https://habr.com/ru/post/fr397111/