5 שאלות גדולות על

ביום שלישי הודיע ​​המיליארדר הרוסי יורי מילנר והאסטרופיסיקה המפורסמת סטיבן הוקינג על תוכניתם בסך 100 מיליון דולר ללמוד את אלפא קנטאורי, מערכת הכוכבים הקרובה ביותר לכדור הארץ (במרחק של 4.37 שנות אור בלבד). המטרה, בין כמה חקירות מדעיות שונות, היא בעצם למצוא אם החייזרים קיימים בצוואר זה של היער, או לכל הפחות אם יש כוכבי לכת או ירחים במערכת המסוגלת לתמוך בחיים.

קראו את "פריצת דרך Starshot", הפרויקט מורכב שליחת חללית אולטרה קל (המכונה "StarChips") בדרכם אלפא סנטורי נשאו על ידי lightsail מונע על ידי קרן אור 100 ג 'יגהואט.

זה רק קצה הקרחון. התוכנית כולה באה בתור גאון מטורף, או סתם משוגע. ככל שאתה לחפור יותר, עם זאת, יותר ויותר זה נראה כאילו התוכנית של מילנר וצוותו עשוי להיות אפשרי.

זאת משום שהטכנולוגיה שהם מציעים אינה רחוקה באמת מתחום האפשרויות. זה בהחלט מותח את הדמיון, אבל זה לא לשבור אותו. הטכנולוגיה lightsail כבר נבדק על ידי לא מעט קבוצות מחקר, כולל אחד מאורגן על ידי ביל Nye. העלייה ב- CubeSats כדרך יעילה וחסכונית לניהול מחקרי חלל הראתה עד כמה ניתן להשיג באמצעות יצירת חללית קטנה וקלה יותר. Nanocrafts כפי שנורה על ידי Starshot הוא רק צעד הגיוני בכיוון זה.

ובכל זאת, יש שפע של שאלות שנותרו על איך לעזאזל מילנר, הוקינג, ואפילו מייסד פייסבוק מארק צוקרברג (משקיע) הולכים למשוך את זה. הנה חמש השאלות הגדולות ביותר על הטכנולוגיה nanocraft ואת מערכת האור אור ההשקה - וכמה תשובות שעשויות לספק כמה תובנה.

אור קורות כמו טכנולוגיית הנעה - הסבר בבקשה!

תוכנית Starshot להשיק תינוקות nanocraft זה אינו משתמש דלק ואש - הוא משתמש באור לייזרים. לייזרים ממוקדים וממוקדים היו מקור לתככים של מהנדסי הנעה כבר עשרות שנים, אך רק לאחרונה אנו יכולים סוף סוף לחשוב על שימוש בטכנולוגיה כזו במספר יישומים - כולל העברת פסולת מסלולית מנתיב לוויינים קריטיים. אחרי הכל, האור הוא אנרגיה המסוגלת להפעיל כוח על מערכת.

זוהי מילת המפתח, אם כי: להרות. אנחנו עדיין צריכים למעשה לבנות קרן לייזר שיכול לירות עוד אובייקט לתוך שטח באמצעות כוח מוחלט של פוטונים. מדענים עובדים על טכנולוגיות הנעה היברידיות, אשר ישתמשו בלייזר בשילוב עם שיטות קונבנציונליות יותר, אך לא כדלקמן היחיד.

אתה אולי אומר, "אבל אז איך מפרש סולארי אמור לעבוד בחלל?" ובכן, הטכנולוגיה מפרש השמש קורא באמצעות פוטונים המיוצר על ידי קרני השמש כדי להניע את המפרש (ואת החללית שלה) קדימה. המפרש מגיע לחלל הדרך האופנתית: טילים.

לטענת סטארשהוט, קרן אור - מערך של לייזרים שהוקמו בקילומטר - יכולה לספק עד 100 גיגה-וואט של אנרגיה קורנת. לא היינו משתמשים בלייזר אולטרה-גדול אחד, אבל במקום הרבה יותר קטנים. אולי מיליונים, או מאות מיליונים.

זה יכול להיות מספיק כוח כדי לקבל את nanocrafts מתוך האטמוספירה של כדור הארץ למשוך כוח המשיכה? אולי. מילנר חושב שסטארשהוט יש סיכוי טוב יותר על ידי הגדרת משטח השיגור בסביבה גבוהה בגובה, כמו במדבר אטקמה. (הנה ארבע הצעות שעשינו היום). זה גם יבש יחסית מספיק כדי להפחית את הסבירות כי אדי מים יכול לבנות וליצור משקל נוסף על החללית או לעכב את כוח הלייזר כפי שהוא דוחף את החללית למעלה.

אם הכל ילך טוב, בדיקות יהיה בדרכם אלפא קנטאורי ב 100 מיליון קילומטרים לשעה, ולהגיע למערכת בתוך 20 שנה.

Lightsails הם סופר רזה סופר עדין. כיצד אמור הדבר לשרוד את ההשקה? איך זה אמור לשרוד את הסלעים ואת האבק מסתובב בחלל במשך עשרים שנה?

א lightsail עשוי רזה מאוד "metamaterial (מונח קשקשי המתייחס חומרים ניסיוניים) שנועד לאסוף את הפוטונים מתקרבים ממקור אור ולהשתמש בהם ככוח לחץ המופעל על המפרש עצמו. כתוצאה מכך, המפרש הוא מסוגל לנוע קדימה ואפילו להאיץ למהירויות גבוהות בהרבה.

כפי שציינתי, lightsails אינם חדשים. ביל ני והחברה הפלנטרית עבדו על פרויקט lightsail המבקש להוכיח את הכדאיות של טכנולוגיה כזו כמו תכנון הנעה חללית חסכונית. נאס"א משיקה את ה- Asteroid Scout הקרוב לכדור הארץ (NEA Scout) ב -2018 אוריון עבור המשימה הראשונית עבור מערכת ההשקה שטח, אשר יעשה את דרכו אל האסטרואיד הסמוך באמצעות מפרש השמש להרחבה.

שני אלה lightsails להיתקל באותה בעיה של התנגשות עם אבק בין כוכבי ופסולת שיכולים לחפור חורים במפרש לשבור את כל העניין. זו אפשרות די ברורה, אבל זה מוגבל על ידי כמה שיקולים.

ראשית: החלל הוא גדול. יש הרבה פיסות של חומר מרחף מסביב, אבל זה לא כמו כאן על כדור הארץ שבו חלקיקים באוויר נמצאים בכל מקום שאנחנו פונים. אובייקטים בחלל הם קילומטרים זה מזה - עד 10 כמו עד מיליונים, אבל קילומטרים בכל זאת. האפשרות להכות משהו - בזמן אמיתי - הוא עדיין מרוחק יחסית.

שנית, מפרשים אלה תוכננו במיוחד כדי להישאר מוצק יחסית תחת נזק. קח את הצופים NEA, למשל. נאס"א בדקה כמה טוב שלה lightsail יכול לשמור על שלמות מבנית גם אם זה פגע עם כמה חתיכות של זבל זבל פה ושם. כל עוד אין פגיעה קטסטרופית (כמו, למשל, אסטרואיד בגודל של טקסס breling לתוך החללית), NEA הצופים עדיין יכול לנוע קדימה לתמרן את עצמה על פקודות של נאס"א.

Nanotrafts Starshot יש להתמודד עם בעיות אלה גם כן. Lightsails שלהם צפויים למתוח משהו בקנה מידה של כמה מטרים, כך שהם יהיו די קטנים. אבל הם יהיו רק כמה מאות אטומים עבים, ויש להם מסה של גרם אחד. הם קטנים מספיק כדי למנוע כמעט כל סוג של מספר מתקרבים של אובייקטים מרחפים בחלל - אבל הסיכויים מזל הם מקבלים מכה, חללית כולו צפוי להיהרס. ואנחנו יודעים כמעט כלום על תוכן האבק אלפא קנטאורי.

אבל יש בעיה אחת גדולה nanocraft לבד יש להתמודד עם - לא מתפרקים במהלך השקת קרן האור. המפרש צפוי להיות נפגע על ידי קרן כי יגיע כ 60 פעמים את אור השמש פוגע בכדור הארץ בכל רגע נתון. המפרש צריך לא רק לשמור מן ההיתוך, אלא גם להגיע לחלל בלי לקבל קרע לגזרים על ידי כוחות האטמוספירה. חלק אחד מוערך של 100,000 לייזר יהיה יותר ממספיק כדי להתאדות את המפרש. זה מעולם לא נעשה בעבר. אין לדעת כמה בדיקות הפרויקט Starshot תצטרך לבצע לפני מקבל את החלק הזה נכון.

איך עובד StarChip? אילו סוגי נתונים הוא אמור לאסוף?

הכוכבים - שנבנו על פי קנה מידה של גרם אחד ויכולים להתאים בכף היד - לא יהיו המערכת החדישה ביותר, שמשהו כמו רוכב הסקרנות או טלסקופ החלל קפלר סייעו לנו ללמוד עולמות שונים בחלל. הם יהיו בסיסיים מאוד. המטרה היא לדחוף ארבע מצלמות (שני מגה פיקסל כל אחד) על השבב שיאפשר הדמיה מאוד היסודי של אלפא קנטאורי ואת כוכבי הלכת השונים ירחים של המערכת.

נתונים אלה יועברו חזרה לכדור הארץ באמצעות אנטנה ארוכת מטר הניתנת לשחזור, או אולי אפילו באמצעות lightsail כדי להקל על תקשורת מבוססת לייזר שיכולה למקד את האות בחזרה לכיוון כדור הארץ.

זה נראה די סטנדרטי. מה בדיוק התמונות האלה אמורות להראות לנו?

שם שוכנת עוד לא ידועה. כאשר האסטרונומים מעריכים את הפוטנציאל של עולמות אחרים להיות ראויים למגורים, הם מסתכלים על מגוון רחב של נתונים, החל בטמפרטורות הפלנטה, ההרכב, המרחק מהכוכב המארח שלהם, סימני האווירה הנוכחית - ועוד הרבה יותר. הרבה דברים זה ניתן למדידה רק באמצעות סוגים שונים של מצלמות שניתן לראות על פני הספקטרום האלקטרומגנטי. את nanocrafts בשלב זה יהיה פועל על מצלמות לא יותר מדי מה שאנחנו משתמשים על טלפונים חכמים שלנו. זה בקושי עוזר להבין באמת רק אם כוכב הלכת או הירח יכול לקיים כל סוג של חיים, או כבר מציגים סימני חיים.

ובכל זאת, כאשר אתה מחשיב את המטרה היא לשלוח מספר רב של חלליות קטנות החוצה אל מערכת מרוחק כי הוא מרובים במרחק שנות אור מתחת לשני עשורים, אתה צריך לקצץ בעלויות במקום כלשהו.

גם אם הדבר הזה שורד את המסע אל אלפא קנטאורי, איך הוא אמור לחיות מספיק זמן כדי לאסוף מספיק מידע שימושי?

אריכות ימים הוא קריטי לפרויקט Starshot. Nanocraft צריך להישאר מופעל במשך כמה עשורים באמת לנצל את הפוטנציאל המחקר המלא שלהם. לשם כך, היוזמה פריצת דרך מציעה מקור אנרגיה המשולב מבוסס על פלוטוניום 238 או אמריקן 241, שוקל לא יותר מ 150 מיליגרם.

ביסודו של דבר, כאשר הפלוטוניום או האיזוטופ של אמריטיום מתפרקים, הוא יחייב קבלים אולטרה שיעבור את מרכיבי ה- StarChip הדרושים לצלם תמונות ולהעבירם חזרה לכדור הארץ. מקור אנרגיה thermoelectric יכול להיות מיושם גם כדי לנצל את הטמפרטורות פני השטח nanocrafts פני השטח עולה כפי שהוא מתחיל להתקרב אטמוספרות של עולמות אחרים.

Photovoltaics - הפיכת אור השמש לאנרגיה - הוא גם תחת שיקול. אב טיפוס מפרש סולארי שנבדק על ידי יפן לפני כשש שנים, IKAROS, צייר את פני מפרש השמש שלה עם photovoltaics. זה לא מעשי כאשר nanocraft סוף סוף עושה את זה מחוץ לגבולות המערכת הסולארית, אבל יכול להיות שימושי עבור משך זה כדי לחסוך עוד יותר כוח הסוללה.

השאלה הגדולה היא אם אתה יכול לשמור על חומרים זולים כאלה קיימא מעל 20 עד 50 שנים. בתרחיש אידיאלי, מה שקרוב לוודאי שיתרחש הוא שכל ננוקראפט יצפה רק נתונים עבור טווח זמן קצר יחסית - לכמה חודשים. אם מילנר והחברה הם באמת להגדיר על המוני לייצר את הדברים האלה, אז הם לא צריכים שום בעיה לשלוח חבורה בכל כיוון כדי לחקור ככל שהם יכולים על אלפא קנטאורי. מצפה שכל אחד מהם יפעל במשך שנים הוא די לא מעשי אם לא נוכל להתערב ישירות ולהעביר את תנועותיהם לכיוונים חדשים.

עלות

המטרה המוצהרת של מילנר היא להפוך כל nanocraft עבור העלות שלוקח לבנות iPhone. כל SmartChip ו combail lightsail צריך להיות לא יותר מאשר כמה מאות דולרים - והמטרה היא לשמור על הוספת טכנולוגיות טובות יותר כפי שהם הופכים פחות ופחות יקר לאורך השנים.

במציאות, החלק היקר ביותר (וניתן לטעון כי לפחות ריאלי) בפרויקט זה הוא קרן האור. אנחנו מדברים על 100 גיגאוואט של כוח במשך שתי דקות כדי לפטר את הדבר הארור הזה. ג 'יואט אחד יכול כוח 700,000 בתים. אז זה מספיק עבור 70,000,000 בתים.

זה מספיק כוח כדי לשמור על מספר קטן של מדינות קטנות הולך. זה פי 100 מהסכום המיוצר על ידי תחנת כוח גרעינית טיפוסית. זה מטריד את המוח אפילו להבין איך הם הולכים לאסוף את זה הרבה אנרגיה למקום אחד כדי להשיק חבורה של nanocrafts החוצה לחלל.

העלות הכוללת של אחד lightbeam ירי קול, להיות על פי אחד המפרסמים באתר פריצת דרך, $ 70,000.

ללא שם: כן, אנו לראות על זה …