Proyek terobosan Starshot: akankah probe terbang dari Bumi ke sistem Alpha Centauri dengan kecepatan 20% cahaya?

Dalam fiksi ilmiah, pesawat ruang angkasa telah lama bergerak di sekitar alam semesta dengan bantuan "lubang cacing", hyperdrive dan sistem, fenomena, dan perangkat lainnya. Lubang cacing atau hyperdrive, menurut beberapa ilmuwan, sama sekali bukan dongeng, dan secara teori dimungkinkan untuk membuatnya. Benar, tidak sekarang dan tidak dalam waktu dekat - kita hanya tidak memiliki pengetahuan dan teknologi yang diperlukan.

Nah, bagaimana dengan terbang ke bintang lain dengan kecepatan 15-20% cahaya? Ini sangat nyata. Ini adalah pendapat para ilmuwan, yang mempopulerkan ilmu pengetahuan, begitu pula para penulis proyek Breakthrough Initiatives, yang bekerja pada proyek Breakthrough Starshot. Tujuan dari proyek ini adalah penciptaan pesawat ruang angkasa dengan layar cahaya, yang mampu mencapai sistem Alpha Centauriselama 20-30 tahun. Untuk sampai ke sistem ini dalam waktu seperti itu, pesawat ruang angkasa harus bergerak dengan kecepatan 15% hingga 20% dari kecepatan cahaya.

Apa rencananya?

Gagasan utama proyek ini diumumkan pada 12 April tahun ini pada konferensi pers di New York. Para pendiri Breakthrough Starshot adalah Yuri Milner dan Stephen Hawking. Dewan inisiatif proyek juga termasuk Mark Zuckerberg, kepala Facebook. Menurut Milner, biaya proyek tidak begitu tinggi - 5-10 miliar dolar AS. Kapal pertama, menurutnya, bisa menuju bintang dalam 20 tahun.

Sebagai bagian dari Breakthrough Starshot, direncanakan untuk meluncurkan kapal pangkalan yang akan menempatkan banyak pesawat ruang angkasa kecil ke orbit. Dari bumi, layar surya perangkat ini akan dipengaruhi oleh sinar laser. Laser cukup kuat, direncanakan untuk mengarahkan beberapa sinar laser dengan energi 1 terajoule ke layar surya ukuran 4 * 4 m (menurut beberapa laporan - 100 gigajoule).



Menggunakan laser, pesawat ruang angkasa miniatur akan mengarah ke sistem Alpha Centauri, sedangkan laser akan mempercepat probe ke kecepatan yang dibutuhkan. Ketika (dan jika) perangkat Bumi terbang di sana, mereka akan bisa mendapatkan gambar dari keseluruhan sistem. Secara total, sekitar 1000 kapal luar angkasa miniatur akan dikirim ke Alpha Centauri. Perangkat akan mengirimkan data ke tanah menggunakan sistem laser miniatur - layar surya akan berfungsi sebagai antena. Setiap probe akan terdiri dari kamera, layar matahari, sistem transmisi data laser, sumber energi plutonium.

Sekarang tentang masalahnya

Proyek itu sendiri terlihat cukup realistis - Anda mungkin dapat meluncurkan mini-starships. Dan untuk mencapai kecepatan 15-20% dari cahaya, mungkin juga memungkinkan. Tapi ada satu masalah. Faktanya adalah bahwa pada kecepatan tinggi untuk penyelidikan tidak hanya meteorit atau debu akan menjadi masalah, tabrakan bahkan dengan atom individu menjadi berbahaya. Sekarang para ilmuwan sedang mencoba memahami betapa berbahayanya tabrakan tersebut dan seberapa sering akan terjadi (tidak ada keraguan bahwa itu akan terjadi). Sebenarnya, itu sebabnya direncanakan mengirim 1000 perangkat - menurut penulis proyek, bagian tertentu dari probe akan tetap utuh.

Masalah utamanya adalah ruang antarbintang tidak kosong. Ada debu, dan ada cukup banyak, ada atom yang terpisah, yang ada lebih banyak lagi. Semua benda ini mewakilibahaya nyata bagi penyelidikan.

Atom . Tabrakan dengan atom itu sendiri tidak begitu berbahaya, tetapi energi yang dilepaskan selama tabrakan sudah merupakan masalah yang signifikan. Ketika energi dilepaskan, perumahan atau elemen probe individu akan memanas. Suhu akan sangat tinggi sehingga bahan probe akan menguap begitu saja pada titik tumbukan. Atau hanya meleleh, yang akan menyebabkan perubahan pada sifat material.

Dengan menggunakan data yang diketahui tentang konsentrasi gas antarbintang, penulis melakukan beberapa perhitungan untuk mendapatkan informasi yang kurang lebih nyata tentang konsekuensi dari tabrakan tersebut. Ternyata, hidrogen dan helium yang paling umum di alam semesta bukanlah masalah yang signifikan. Probe akan menjadi yang terburuk dalam tabrakan dengan atom unsur yang lebih berat seperti oksigen, magnesium, besi.

Menurut para ahli, atom-atom berat akan dapat menguapkan atau melelehkan bahan tubuh probe dalam jarak 0,1 mm. Tidak terlalu banyak, tetapi jika atom sering terjadi, probe akan berada dalam bahaya besar.

Debu. Ini adalah masalah yang sedikit berbeda. Debu terbentuk dari atom dan molekul unsur yang lebih berat dari hidrogen atau helium. Debu, bahkan yang terkecil, jauh lebih besar dari satu atom. Dan konsekuensi dari tabrakan dengan partikel debu untuk probe akan lebih parah daripada tabrakan dengan atom. Partikel debu yang relatif besar - satu partikel - dapat merusak seluruh peralatan. Ukuran partikel tersebut diperkirakan 15 mikrometer. Untungnya, debu dengan ukuran ini agak jarang di ruang antarbintang, jadi mungkin tidak semua probe akan menghadapi bahaya ini di jalan. Faktanya, probabilitas sebuah probe yang bertemu dengan partikel 15 mikron atau partikel yang lebih besar semakin kecil.

Partikel-partikel debu yang lebih kecil akan menyebabkan kerusakan pada aparatus dalam skala yang jauh lebih besar daripada atom. Setiap partikel akan menguapkan material dalam jarak 1,5 mm dari permukaan peralatan. Tapi bahannya akan meleleh hingga kedalaman 1 cm, mengingat ukuran miniatur probe, ini sangat signifikan.

Bagaimana cara menghindari bahaya kerusakan probe?

Ada beberapa cara untuk menghindari kerusakan probe dalam perjalanan ke target. Salah satunya adalah menempatkan layar matahari di belakang perisai khusus. Tubuh probe akan dibentuk dalam bentuk peluru untuk meminimalkan kemungkinan peralatan bertabrakan dengan partikel debu atau atom berbahaya.



Untuk menyerap panas, badan probe diusulkan untuk dilapisi dengan lapisan grafit. Bahan ini akan menghilangkan panas, memberikan dampak minimal tabrakan dengan partikel dan atom pada probe.

Dan satu masalah lagi, tidak begitu jelas. Selama penguapan suatu zat pada saat tabrakan, arah pergerakan peralatan dan kecepatannya akan berubah. 1-2 pertemuan dengan partikel debu tidak akan banyak berubah, tetapi jika pertemuan seperti itu terjadi terus-menerus, perangkat dapat sangat menyimpang dari lintasan awal, kecepatannya juga akan berubah secara signifikan. Dalam hal ini, probe tidak akan mencapai target sama sekali, atau akan terbang, tetapi waktu tempuh akan meningkat. Apa yang harus dilakukan dengan masalah ini, para ahli belum muncul. Menurut para ahlidari proyek, setiap sentimeter persegi depan akan bertabrakan dengan kecepatan tinggi dengan sekitar seribu partikel berukuran 0,1 mikron dan di atasnya.

Selain semua hal di atas, ada juga kesulitan teknis murni. Faktanya adalah bahwa probe harus sangat mini untuk memenuhi batas massa. Semua elemen probe harus tahan terhadap kondisi ekstrem ruang luar dan akselerasi. Dan memfokuskan laser yang paling kuat pada layar surya penyelidikan adalah tugas yang orang tidak akan mampu mengatasinya sekarang karena sejumlah masalah teknis . Menurut The Economist, implementasi proyek hanya akan mungkin setelah meningkatkan sejumlah teknologi modern dengan beberapa urutan besarnya .

Bagaimanapun, proyek itu sendiri jauh lebih nyata daripada yang lain, yang membutuhkan mesin atom, atau antimateri, atau drive warp dan teknologi lainnya, yang sejauh ini termasuk dalam kategori proyek masa depan yang sangat, sangat jauh.

Source: https://habr.com/ru/post/id397111/