🍚 📺 🤥 Para Marte em três dias? 🎤 👨‍⚕️ 🖕🏾

No final de fevereiro, muitos meios de comunicação informaram que a NASA tinha uma maneira de voar para Marte e outros planetas à velocidade da luz. Foi sobre o trabalho do professor de física da Universidade da Califórnia em Santa Barbara, Philip Lubin (Philip Lubin). O significado das mensagens era que a NASA, na pessoa do professor mencionado, lançaria sondas nos planetas do sistema solar e além de usar a luz laser da Terra. Eles prometeram a entrega de um veículo de 100 libras a Marte em três dias e outras oportunidades fantásticas. Aparentemente, devido ao aparente amarelecimento das manchetes, ninguém se atreveu a publicar notícias semelhantes aqui e em recursos semelhantes. Fiquei me perguntando o que ainda está por trás das manchetes altas e foi isso que eu descobri.

De fato, as notícias não eram tão recentes, alguns meios de comunicação publicaram no verão de 2015. Agora, o impulso para esse tópico deu a publicação de um videoclipe explicando popularmente a tecnologia proposta pelo podcast da NASA 360 (e a publicação subsequente do site Space.com).

Este vídeo não contém detalhes técnicos e científicos, mas consiste quase inteiramente de vários fragmentos dos lançamentos do Shuttle e de outros vídeos espaciais. Diz-se apenas sobre a própria tecnologia que é suposto usar propulsão de fótons, isto é, energia de pulso dos fótons. De fato, a idéia de um mecanismo de fótons não é nova, no entanto, os pesquisadores sugerem uma abordagem completamente nova - a transmissão do momento é realizada "destacando" um objeto em movimento com um raio laser da Terra ou da plataforma orbital. Assim, propõe-se livrar-se das reservas de combustível necessárias a bordo do próprio objeto, e argumenta-se que tal abordagem atingirá velocidades próximas da luz.

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Philip Lubin é gerente de projeto do projeto DEEP-IN da NASA (Propulsão Direta de Energia para Exploração Interestelar). Em abril de 2015, ele publicou um artigo científico intitulado “Um roteiro para o vôo interestelar” , no qual propunha uma tecnologia para transmitir o momento do fóton para uma espaçonave usando uma série de lasers instalados na Terra, além de fornecer cálculos confirmando a possibilidade teórica. essa tecnologia. Em agosto de 2015, a NASA alocou US $ 100.000 para estudos adicionais deste grupo.

Além disso, tentarei descrever brevemente os principais pontos descritos neste trabalho.

A introdução do trabalho diz que, nos últimos 60 anos da era espacial, a humanidade alcançou grande sucesso no desenvolvimento da tecnologia espacial, com exceção das características de alta velocidade da espaçonave. Por exemplo, a Voyager-1 conseguiu deixar o sistema solar somente após 37 anos de voo, com uma velocidade de 17 km / s, ou seja, 0,006% de luz. Claramente, isso não é suficiente para voar até as estrelas mais próximas.

Para transmissão remota de energia, propõe-se o uso do driver de fótons (driver de fótons) - uma série de lasers, classe de quilowatt, com exatamente as mesmas fases, funcionando como uma única fonte de luz. Essa abordagem tornará possível abandonar o desenvolvimento de um único laser superpoderoso, bem como de sistemas ópticos gigantes (já que cada laser na matriz possui seu próprio sistema óptico). Uma matriz semelhante é descrita em outros estudos por um grupo de pesquisa chamado DE-STAR (Sistema de Energia Dirigida para Direcionamento de Asteróides e Exploração). Propõe-se fornecer energia ao conjunto devido à energia do conjunto correspondente de painéis solares.

Propõe-se construir matrizes DE-STAR de tamanhos diferentes, em uma progressão logarítmica a partir do número. I.e. O DE-STAR 1 terá um lado de 10 metros, DE-STAR 2 - 100 metros e assim por diante. Por exemplo, são dadas as características de uma matriz do tamanho máximo DE-STAR-4 e uma potência de 50-70 Gigawatts, que, estando em órbita baixa da Terra, permitirão dispersar um femtosatellite (feito na forma de um único cristal, pesando cerca de 1 grama) com uma vela com um lado de 1 metro, feita de um filme fino a uma velocidade de cerca de 26% da luz em cerca de 10 minutos. Esse dispositivo chegará a Marte em 30 minutos, ultrapassará o Voyager-1 em menos de 3 dias e atingirá Alpha Centauri em cerca de 15 anos. Como outros exemplos, diz-se que esse arranjo poderia acelerar um objeto pesando 100 kg a cerca de 2% da velocidade da luz e um objeto pesando 10.000 kg a 1.000 km / s.

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Considerando que leva muito pouco tempo para acelerar um femtosatellite, após o qual uma série de lasers é praticamente desnecessária, teoricamente, você pode lançar centenas desses dispositivos diariamente e executar cerca de 40.000 unidades por ano, o que permitirá um para cada grau quadrado do céu ( estima-se que a massa total de todos os femtosatélites seja de cerca de 80 kg).

Além disso, o trabalho fornece cálculos da energia necessária para acelerar objetos a velocidades próximas da luz, bem como cálculos dos tamanhos necessários de velas para coletar a energia transmitida. Também é proposto o uso de parte da energia recebida para as próprias necessidades da espaçonave, o que, por um lado, reduzirá a eficiência da transferência de energia e, por outro, facilitará significativamente o próprio aparelho. Além disso, são fornecidos o projeto e os cálculos necessários para a construção de uma série de lasers.

Um problema sério pode ser a frenagem do dispositivo que chegou ao local. Para isso, propõe-se usar a energia dos fótons emitidos por uma estrela, vento estelar, bem como a ligação magnética com o plasma de um sistema estelar. É indicado que serão necessários muitos anos de experimentação para aprender a usar essas oportunidades, mas missões de extensão já estão disponíveis.

Outro aspecto prático do uso de matrizes a laser pode ser a comunicação de longa distância com os dispositivos. Por exemplo, o cálculo é novamente fornecido para o array DE-STAR-4 com um comprimento de onda de 1,06 μm e uma potência de 50 Gigawatts. Diz-se que, a uma distância de 1 ano-luz, o diâmetro do ponto de luz será de 2 x 10 ⁶ metros (2.000 km), o que para uma sonda com 100 kg e uma antena receptora com um diâmetro de 30 metros permitirá receber dados a uma velocidade de 2 * 10 ¹⁸bit / s (assumindo que o dispositivo precise receber 40 fótons para codificar o 1º bit). Ao mesmo tempo, com um transmissor a laser de 10 W a bordo, o dispositivo poderá transmitir informações de maneira semelhante a uma velocidade de 1 * 10 ⁹ bits / s (isto é, 1 Gbit / s). Da mesma forma, calcula-se que, próximo ao Proxima Centauri, esse sistema de transmissão de dados fornecerá uma velocidade de cerca de 70 Mbit / s. I.e. a humanidade terá a oportunidade de assistir em tempo real uma transmissão de vídeo de um sistema estelar vizinho.
Como oportunidades adicionais para o uso da matriz a laser, propósitos militares e de proteção são oferecidos, por exemplo, proteção contra asteróides, bem como transmissão de sinal para civilizações extraterrestres.

No final do artigo, são apresentados alguns cálculos para futuras naves espaciais enviadas usando uma matriz a laser com capacidade de 70 Gigawatts:

1 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

Assim, o artigo diz que a tecnologia proposta, apesar de sua natureza fantástica, é bastante possível no futuro próximo e é claramente mais real que os buracos de minhoca, os teletransporte e os motores antimatéria. Obviamente, levará algum tempo até que as tecnologias se desenvolvam o suficiente para criar naves espaciais com unidades de gramas e os conjuntos de laser necessários para a aceleração. Concordar com isso ou não - todos podem decidir por si mesmos. É importante para mim que a NASA também tenha visto um grão saudável neste trabalho e esteja financiando novos desenvolvimentos. Os próximos passos podem ser o primeiro teste de aterramento da tecnologia para transferência de momento e, em seguida, o teste em órbita dos conjuntos de lasers de terra de diferentes potências.

Como esperado, a teoria proposta tem oponentes. Além da impossibilidade técnica de lançar uma espaçonave atualmente, outras dificuldades teóricas e práticas também são mencionadas. Por exemplo, eles dizem que a vela a laser está muito quente durante a operação do sistema a laser, ou que, se a vela (e deve refletir 99,99% da energia recebida) refletir 70 Gigawatts de energia de volta no conjunto de laser, o último não será recebido. Eles também mencionam a 3ª lei de Newton, segundo a qual uma força colossal de contração atuará na plataforma espacial na qual o conjunto de lasers será instalado (embora a própria plataforma, de acordo com os cálculos dos mesmos críticos, tenha uma massa exorbitante de cerca de 300.000 toneladas).

De qualquer forma, o tempo dirá quem estava certo e quem não estava.

Peço desculpas pelo uso do termo "satélite femto" para os dispositivos mencionados no artigo, porque o original usa o termo "nave espacial em escala de wafer", que não é traduzida por nenhum termo que eu conheça.

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Para Marte em três dias?

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