👪 👩🏾‍🎓 🤦🏽 Ke Mars dalam tiga hari? 👸🏽 🎐 💇🏾

Pada akhir Februari, banyak outlet media melaporkan bahwa NASA menemukan cara untuk terbang ke Mars dan planet lain dengan kecepatan rendah. Itu tentang karya profesor fisika di Universitas California di Santa Barbara, Philip Lubin (Philip Lubin). Arti dari pesan-pesan itu adalah bahwa NASA, dalam pribadi profesor yang disebutkan di atas, akan meluncurkan wahana ke planet-planet tata surya dan di luar menggunakan sinar laser dari Bumi. Mereka menjanjikan pengiriman kendaraan seberat 100 pound ke Mars dalam tiga hari dan peluang fantastis lainnya. Rupanya, karena kekuningan berita utama, tidak ada yang berani menerbitkan berita serupa di sini dan pada sumber daya yang sama. Saya bertanya-tanya apa yang masih ada di balik tajuk berita yang lantang dan itulah yang saya temukan.

Bahkan, berita itu tidak begitu segar, beberapa media menerbitkannya kembali di musim panas 2015. Sekarang dorongan untuk topik ini telah memberikan publikasi klip video yang secara populer menjelaskan teknologi yang diusulkan oleh podcast NASA 360 (dan repost berikutnya oleh situs Space.com).

Video ini tidak mengandung detail ilmiah dan teknis, tetapi hampir seluruhnya terdiri dari berbagai fragmen peluncuran Shuttle dan video ruang angkasa lainnya. Hanya dikatakan tentang teknologi itu sendiri yang seharusnya menggunakan proponsi foton, mis. energi pulsa foton. Sebenarnya, gagasan mesin foton bukanlah hal yang baru sama sekali, namun, para peneliti menyarankan pendekatan yang sama sekali baru - transmisi momentum dilakukan dengan "menyoroti" objek bergerak dengan sinar laser dari Bumi atau dari platform orbital. Dengan demikian, diusulkan untuk menyingkirkan cadangan bahan bakar yang diperlukan di atas benda itu sendiri, dan dikatakan bahwa pendekatan semacam itu akan mencapai kecepatan mendekati cahaya.

gambar

Philip Lubin adalah manajer proyek untuk proyek DEEP-IN (Directed Energy Propulsion for Interstellar Exploration) NASA. Pada April 2015, ia menerbitkan sebuah makalah ilmiah berjudul "A Roadmap to Interstellar Flight" , di mana ia mengusulkan teknologi untuk mentransmisikan momentum foton ke pesawat ruang angkasa menggunakan berbagai laser yang dipasang di Bumi, dan juga memberikan perhitungan yang mengkonfirmasi kemungkinan teoretis. teknologi ini. Pada Agustus 2015, NASA mengalokasikan $ 100.000 untuk studi lebih lanjut dari grup ini.

Selanjutnya, saya akan mencoba menguraikan secara singkat poin-poin utama yang diuraikan dalam pekerjaan ini.

Pengantar karya tersebut mengatakan bahwa selama 60 tahun terakhir dari ruang angkasa, umat manusia telah mencapai sukses besar dalam pengembangan teknologi ruang angkasa, dengan pengecualian hanya karakteristik kecepatan tinggi dari pesawat ruang angkasa. Sebagai contoh, Voyager-1 berhasil meninggalkan tata surya hanya setelah 37 tahun penerbangan, dengan kecepatan 17 km / s, yaitu 0,006% cahaya. Ini jelas tidak cukup untuk terbang bahkan ke bintang terdekat.

Untuk transfer energi jarak jauh diusulkan untuk menggunakan driver foton (driver foton) - sebuah array laser, kelas kilowatt, dengan fase yang persis sama, bekerja sebagai sumber cahaya tunggal. Pendekatan semacam itu akan memungkinkan untuk mengabaikan pengembangan laser superpowerful tunggal, serta sistem optik raksasa (karena setiap laser dalam array memiliki sistem optik sendiri). Array yang serupa dijelaskan dalam penelitian lain oleh kelompok penelitian yang disebut DE-STAR (Sistem Energi yang Ditujukan untuk Penargetan Asteroid dan Eksploitasi). Diusulkan untuk memberikan daya ke array karena energi dari set panel surya yang sesuai.

Diusulkan untuk membangun array DE-STAR dengan ukuran yang berbeda, dalam perkembangan logaritmik dari jumlahnya. Yaitu DE-STAR 1 akan memiliki sisi 10 meter, DE-STAR 2 - 100 meter dan seterusnya. Misalnya, karakteristik array ukuran maksimum DE-STAR-4 dan kekuatan 50-70 Gigawatt diberikan, yang, karena berada di orbit Bumi rendah, akan memungkinkan untuk membubarkan femtosatellite (dibuat dalam bentuk kristal tunggal, berat sekitar 1 gram) dengan layar dengan sisi 1 meter, dibuat dari film tipis, hingga kecepatan sekitar 26% dari cahaya dalam waktu sekitar 10 menit. Perangkat semacam itu akan mencapai Mars dalam 30 menit, menyusul Voyager-1 dalam waktu kurang dari 3 hari dan mencapai Alpha Centauri dalam waktu sekitar 15 tahun. Sebagai contoh lain, dikatakan bahwa susunan demikian dapat mempercepat suatu benda yang beratnya 100 kg menjadi sekitar 2% dari kecepatan cahaya, dan benda yang beratnya 10.000 kg hingga 1.000 km / s.

gambar

Menimbang bahwa dibutuhkan waktu yang sangat sedikit untuk mempercepat femtosatellite, setelah itu serangkaian laser sebenarnya tidak diperlukan, secara teori dimungkinkan untuk meluncurkan ratusan perangkat tersebut setiap hari dan meluncurkan sekitar 40.000 unit per tahun, yang akan memungkinkan seseorang memiliki satu untuk setiap derajat persegi langit ( Diperkirakan bahwa total massa semua femtosatellites akan menjadi sekitar 80 kg).

Selanjutnya, pekerjaan ini memberikan perhitungan energi yang diperlukan untuk mempercepat objek ke kecepatan mendekati cahaya, serta perhitungan ukuran layar yang diperlukan untuk mengumpulkan energi yang ditransmisikan. Juga diusulkan untuk menggunakan sebagian energi yang diterima untuk kebutuhan pesawat ruang angkasa itu sendiri, yang di satu sisi akan mengurangi efisiensi transfer energi, dan di sisi lain, itu akan secara signifikan memfasilitasi peralatan itu sendiri. Selain itu, desain dan perhitungan yang diperlukan untuk pembangunan berbagai laser diberikan.

Masalah serius bisa berupa pengereman perangkat yang tiba di tempat itu. Untuk tujuan ini, diusulkan untuk menggunakan energi foton yang dipancarkan oleh bintang, angin bintang, serta ikatan magnetik dengan plasma sistem bintang. Diindikasikan bahwa akan membutuhkan eksperimen bertahun-tahun untuk mempelajari cara menggunakan peluang ini, tetapi misi rentang sekarang tersedia.

Aspek praktis lain dari penggunaan larik laser dapat berupa komunikasi jarak jauh dengan perangkat. Sebagai contoh, perhitungan kembali diberikan untuk array DE-STAR-4 dengan panjang gelombang 1,06 μm dan kekuatan 50 Gigawatt. Dikatakan bahwa pada jarak 1 tahun cahaya, diameter titik cahaya akan menjadi 2 * 10 ⁶ meter (2.000 km), yang untuk probe seberat 100 kg dan antena penerima dengan diameter 30 meter akan memungkinkan Anda menerima data pada kecepatan 2 * 10 ¹⁸bit / s (dengan asumsi bahwa perangkat perlu menerima 40 foton untuk mengkodekan bit 1). Pada saat yang sama, memiliki pemancar laser 10 W di papan, perangkat akan dapat mengirimkan informasi dengan cara yang sama pada kecepatan 1 * 10 ⁹ bit / s (mis. 1 Gbit / s). Demikian pula, dihitung bahwa karena dekat dengan Proxima Centauri, sistem transmisi data ini akan memberikan kecepatan sekitar 70 Mbit / s. Yaitu umat manusia akan memiliki kesempatan untuk menonton siaran video secara real time dari sistem bintang tetangga.
Karena peluang tambahan untuk menggunakan larik laser, tujuan militer dan perlindungan ditawarkan, misalnya, perlindungan terhadap asteroid, serta transmisi sinyal ke peradaban luar angkasa.

Di akhir artikel, beberapa perhitungan untuk pesawat ruang angkasa masa depan dikirim menggunakan laser array dengan kapasitas 70 Gigawatt diberikan:

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

Dengan demikian, artikel itu mengatakan bahwa teknologi yang diusulkan, meskipun sifatnya fantastis, sangat mungkin di masa mendatang dan jelas lebih nyata daripada lubang cacing, teleportasi dan mesin anti-materi. Tentu saja, akan membutuhkan waktu hingga teknologi cukup berkembang untuk membuat pesawat ruang angkasa seberat gram dan susunan laser yang diperlukan untuk akselerasi. Untuk menyetujui atau tidak - setiap orang dapat memutuskan sendiri. Penting bagi saya bahwa NASA juga melihat gandum yang sehat dalam pekerjaan ini dan mendanai perkembangan lebih lanjut. Langkah-langkah selanjutnya mungkin pengujian tanah pertama dari teknologi untuk mentransfer momentum, dan kemudian pengujian di orbit array laser bumi dari kekuatan yang berbeda.

Seperti yang diharapkan, teori yang diajukan memiliki lawan. Selain ketidakmungkinan teknis meluncurkan pesawat ruang angkasa seperti pada saat ini, kesulitan teoritis dan praktis lainnya juga disebutkan. Sebagai contoh, mereka mengatakan bahwa layar laser sangat panas selama pengoperasian instalasi laser, atau bahwa jika layar (dan seharusnya mencerminkan 99,99% dari energi yang diterima) mencerminkan 70 Gigawatt energi yang kembali ke susunan laser, maka yang terakhir tidak akan disambut. Mereka juga menyebutkan hukum ke-3 Newton, yang menurutnya kekuatan penangkal kolosal akan bertindak pada platform luar angkasa tempat array laser akan dipasang (meskipun platform itu sendiri, menurut perhitungan kritik yang sama, akan memiliki massa yang terlalu tinggi sekitar 300.000 ton).

Bagaimanapun, waktu akan memberi tahu siapa yang benar dan siapa yang tidak.

Saya meminta maaf atas penggunaan istilah "satelit femto" untuk perangkat yang disebutkan dalam artikel, karena aslinya menggunakan istilah "wahana skala wafer", yang tidak diterjemahkan oleh istilah apa pun yang saya tahu.

Daftar tautan:

Ke Mars dalam tiga hari?

More articles: