Breakthrough Starshot – pierwszy lot międzygwiezdny?

15

12 kwietnia ogłoszono inicjatywę Breakthrough Starshot – próbę wysłania małych sond do gwiazd układu Alfa Centauri z dotarciem w ciągu zaledwie dwudziestu lat.

W lipcu zeszłego roku informowaliśmy o rozpoczęciu programu o nazwie Breakthrough Initiatives. Ta inicjatywa ma na celu poszukiwanie obcych cywilizacji we Wszechświecie, w ramach której przeprowadzone będą dwa projekty: Breakthrough Listen oraz Breakthrough Message. Program Breakthrough Initiatives ma trwać dziesięć lat. Nasłuch w ramach Breakthrough Listen już trwa.

To nie koniec ambitnych działań w ramach Breakthrough Initiatives. Dwunastego kwietnia 2016 roku, w 55. rocznicę pierwszego lotu załogowego, ogłoszono kolejne ciekawe działanie. Projekt otrzymał nazwę “Breakthrough Starshot” i jego celem jest szybka podróż małych sond do Alfy Centauri – trzech gwiazd najbliższych Słońcu. Dotarcie do celów powinno zająć nie więcej niż dwie dekady. Napędem nano-pojazdów byłyby naziemne lasery. Teoretyczne wyliczenia sugerują, że możliwe jest osiągnięcie prędkości nawet 20% prędkości światła.

Wstępny projekt zakłada stworzenie małych i bardzo lekkich sond, nazwanych “nano-pojazdami” (ang. nano-crafts). Masa każdego z tych nano-pojazdów to zakres maksymalnie kilku gramów.

Oczywiście, dziś nie istnieją pojazdy o tak małej masie zawierające na pokładzie zestawy instrumentów, w tym kamerę zdolną do działania przez tak długi czas. Twórcy Breaktrough Starshot wymieniają 18 problemów inżynieryjnych, które trzeba rozwiązać, zanim pierwszy lot międzygwiezdny będzie możliwy. Wśród nich jest m.in. stworzenie lekkiego żagla, miniaturyzacja elektroniki, koszt oraz wpływ promieniowania czy pyłu kosmicznego.

Układ planetarny Alfa Centauri - wizja artystyczna / Credit: ESO/L. Calçada/N. Risinger / License: Creative Commons Attribution 4.0 International License

Układ planetarny Alfa Centauri – wizja artystyczna / Credit: ESO/L. Calçada/N. Risinger / License: Creative Commons Attribution 4.0 International License

Profesor Stephen Hawking uczestniczył w konferencji otwierającej projekt Breakthrough Starshot. Ten projekt może pochłonąć nawet 100 milionów dolarów – takie fundusze przeznaczył rosyjski miliarder Jurij Milner.

Możliwość dotarcia do Alfy Centauri w trakcie ludzkiego życia z pewnością rozpala wyobraźnię. Taka forma wstępnej eksploracji naszego sąsiedztwa w Drodze Mlecznej z pewnością przyniosłaby duże korzyści naukowe i techniczne. Czy się uda? Tego dowiemy się prawdopodobnie w ciągu kilku lat, wraz z pierwszymi wynikami prac nad poszczególnymi elementami Breakthrough Starshot.

(BI, PFA)

Przekaż dalej

15 komentarzy

  1. Wracając do kwestii zasilania. Zważywszy że planowane sondy mają mieć po kilka gram pobór mocy nie będzie wielki (rzędu miliwatów). Na orbicie Ziemi mamy prawie 1400W/m2. Według artykułu kazda sonda ma byc wyposażona w żagiel o conajmniej kilku metrach kwadratowych powierzchni. Lasery mają dostarczyć strumień światła o intensywności o conajmniej rząd większej niż Słońce, malejącej wraz kwadratem odlegości.

    Idealnie współczynnik odbicia światła dla żagla powinien zmierzać do jedności. Opcją zasilania sond przynajmniej przez początkową cześć misji mogłoby być obniżenie współczynnika odbicia kosztem elementów fotowoltaicznych wplecionych w tkaninę żagla. Byc może efektywność napędu po odliczeniu zasilania wciąż pozwalałaby na przyzwoite przyśpieszenie. Co dalej, kiedy intensywność wiązki osłabnie – nie wiem.

    Jeśli chodzi o ciągłość oświetlenia – dwie lub trzy stacje laserowe w równych odstępach pozwoliłyby na utrzymanie stałego przyśpieszenia. Nie wiem pod jakim kątem od płaszczyzny ekliptyki jest Alfa Centauri ale szansa że wewnętrzna część układu słonecznego powodowałaby zaćmienie wiązki lasera nie wydaje się duża.

    Największą zagwózdką jest dla mnie, jak dla wielu tutaj kwestia komunikacji. Minimalne rozmiary sondy, brak anteny i bardzo ograniczona dostępna moc. Kwestię anteny możnaby rozwiązać używając żagla i linek jako anteny. Z dostępną mocą – patrz wyżej.

    Myślę że potępianie w czambuł całego pomysłu tuż po ogłoszeniu nie jest do końca rozsądne. Zwłaszcza że chyba nikt z nas nie jest inzynierem aeronautyki ani naukowcem (tak zakładam, jak się mylę to przepraszam z góry). Inwestycja początkowa jes niewielka, prywatna, rzędu kosztu dwóch startów średniej rakiety nosnej (100mln) i nie jest to crowdfundingowa hucpa jak odżałowanej pamięci Mars One. Można z ostrożnym optymizmem założyć że ludzie zarabiający miliardy nie są skończonymi idiotami lub oszustami szukającymi szybki zysków na boku :).

    Ja osobiście mam nadzieję że coś dobrego z tego wyjdzie. Nie mówię o pełnym sukcesie ale przynajmniej o postępach w dziedzinie napędów niekonwencjonalnych które, jak ktoś wspomniał – póki co żyja tylko na deskach kreślarskich.

  2. Dawno już nie widziałem tak ożywionej rozmowy pod artykułem kosmonauty. Jak sami widzicie, cel pomysłodawców został już przynajmniej w połowie osiągnięty a mianowicie, ludzie zaczęli “o tym” mówić, zastanawiać się nad sensem, możliwościami a przede wszystkim nad problemami jakie pozostają do rozwiązania. Być może taka misja nie dojdzie do skutku przez 100 najbliższych lat, ale problemy jakie pozostają do rozwiązania, są zbieżne z wieloma innymi przedsięwzięciami. Pomysł niemal tak samo szalony jak kopalnie na asteroidach czy wielkie habitaty na orbicie ziemskiej rodem z Elysium. Ostatecznie pamiętać trzeba, ze to prywatna inicjatywa, która ostatecznie ma przynieść wymierne korzyści, jak podejrzewam – finansowe. To już nie ideowy wyścig supermocarstw, za którymi stał wysiłek najtęższych mózgów, i niekończąca się góra pieniędzy.

  3. Jeśli coś z tego wyjdzie, przykładowo lot w skali układu słonecznego, to już będzie wielki sukces. Jak dotąd postęp ze strony rządowych agencji kosmicznych wygląda mizernie, a wdrażanie nowych form napędu jest przeciągane w nieskończoność. Cytując Aldrina: “Obiecywaliście kolonie na Marsie, a dostałem Facebooka”.

  4. Jakiś kawał to jest – tak? Albo Hawking ma już demencję. Załóżmy że rozpędzimy te kilka gramów do 20% światła. Załóżmy że będzie tam “nano”silnik obracający sprzęt, tak aby wiatr Alfy Centauri spowolnił i skierował sprzęt na taką orbitę w okół gwiazdy, która zawróci stateczek z powrotem. Załóżmy też że wyślemy w ślad za pierwszym flotyllę nano-przekaźników w odstępach, które zapewnią dostarczenie “nano-sygnału”. Załóżmy że będziemy mieli w kosmosie miliony takich pędzących nano-przekaźników w różnych kierunkach. To mam pytanie …. co będzie w stanie u licha “sfotografować” nano-stateczek oprócz gwiazdy z bliska ?????

    • Sondy mają się poruszać w chmurze – może możnaby wykorzystać każdą jako element teleskopu interferometrycznego o dużej bazie. To wymagałody jednak komunikacji między sondami a nie tylko z Ziemią. To zwiększyłoby pobór mocy. Możnaby co prawda obejść to przetwarzając dane na Ziemi (ale wtedy musiałyby być dokładnie znane wzajemne położenia elementów interferometru w danej chwili).
      Co mnie najbardziej zastanawia to zasilanie tych sond. RTG odpada chyba bo nie byliby w stanie odpowiednio odizolować elektroniki od plutonu i zmieścić się na znaczku pocztowym. Pytanie też czy RTG skaluje się w dół.
      Inna rzecz która zwróciła moją uwagę – to nie jest chyba crowdfunding jak sugeruje Vendeta1. Zuckerberg i ten rosyjski milarder powinni mieć między sobą te 100mln. Może przez tydzień będą pili gorszego szampana 🙂

  5. Przed skomentowaniem tego kretyńskiego pomysłu, musiałem upewnić się, że dzisiaj na pewno 13-ty a nie 1-szy kwietnia. Tylko 18 problemów? Obawiam się, że twórcy zapomnieli o przynajmniej 100-tce innych. Dziwię się, że Hawking w tym uczestniczy. Czy to kolejny projekt finansowany w ramach “crowd fundation”, który ma służyć wydrenowaniu kieszeni co poniektórych – święcie wierzących, że ich pieniądze zostaną słusznie wydane? Od modelu teoretycznego do praktyki jest bardzo daleko, a do praktycznych rozwiązań technicznych dzieli nas przepaść. Ktokolwiek kto w minimalnym stopniu zna problemy podróży międzyplanetarnych popuka się w czoło. Cały pomysł to fantastyka naukowa szyta grubymi nićmi. Naprawdę jest wiele lepszych pomysłów, które mają znacznie większy sens poznawczy a co poniektóre – nawet sens ekonomiczny… Żagielkom mówię TAK (lubię książki Artura C.Clarka i jednym z ulubionych opowiadań jest Wiatr od Słońca (The Wind from the Sun)) , ale ten cel podróży, niektóre założenia techniczne i ambitne instrumenty badawcze (ROTFL) …………….totalny absurd.

    • “twórcy zapomnieli o przynajmniej 100-tce innych [problemów]” – proszę o szczegółową listę 🙂

      Ja także miałem mimowolny odruch zajrzenia do kalendarza i sprawdzenia, czy to nie prima aprilis. Ale cieszę się, że są ludzie poważnie traktujący ideę lotów międzygwiezdnych oraz próbujący je urzeczywistnić. Kiedyś do takiego lotu dojdzie i jeśli ktoś chce się zmierzyć z problemem już teraz, należy takiemu pomysłowi tylko przyklasnąć.

      • Wymieniam pierwsze które przyszły mi do głowy w 5 sec po przeczytaniu posta….
        a) nano bateria = nano pojemność, zobacie ile waży bateria a ile nasze komórki,
        b) nano podgrzewanie baterii -> skąd prąd na podgrzewanie. co się stanie gdy przez 10 min. nie będzie wiązki lasera? koniec 20 letniej misji?
        c) brak efektywnego magazynu energii
        d) nano zysk anteny nanosondy
        e) nano trafienie wiązką lasera z milionów km w coś co jest wielkości nano może być niezłym wyzaniem dla nanomechaników.
        f) nano matryca aparatu, mająca nano ognioskową, nano powiększenie, dająca nano efekt zdjęć zrobionych w systemie Centauri – żeby to miało jakikolwiek sens do obserwacji choćby w przelocie systemu Centauri potrzebowalibyśmy ZROBOTYZOWANEGO TELESKOPU wielkości HST ! Zdjęcie słońca jako kropki na fotce, możemy zrobić już teraz – z ZIEMI.
        g) nano niewielka moc sygnału i transmisja kbps do której odbioru potrzebna jest MEGA antena (może nie być takiej anteny na Ziemni która odbierze tak słaby nonosygnał)
        h) MEGA opóźnienie sygnału radiowego 4 lata polecenie, 4 lata powrót, wymaga tego by misja był zrobotyzowana. Ile w tej kwocie przeznaczono kasy na opracowanie automatycznej jednostki? 100 mln. może być za mało. Program dronów USA kosztował 10x więcej.
        i) nano sterowanie żaglem wiązką która po przebyciu miliona kilometrów będzie miała szerokość 100m+ a może kilku kilometrów
        j) jak uniknąć efektu osmażenia wiązką lasera nanosondy?
        i) stacja do strzelania będzie wymagała wspaniałej pogody bo wiązka lasera przelatująca przez chmury już na początku będzie tracic swoją moc,
        k) budowa takiego lasera może kosztować dziesiątki milionów dolarów bo go nie ma,
        j) potrzebne jest kilka laserowych stacji żeby śledzić nanosondę i móc w nią non stop strzelać podczas ruchu Ziemi wokół Słońca a i tak przez pewien okres nie będzie to możliwe bo słońce będzie zasłaniać nam nanosondę, 20 letni wydaje się zagrożony.
        k) flary słoneczne będą zmieniąć kierunek naszego nano pojazdu, który jak “powieje” zmieni kierunek naszego pojazdu i rzuci nas w pobliże nie alfa centauri ale innego odleglejszego systemu
        l) sprawność współczesnych laserów jest między 1-2%, więc będzie potrzeba dużo prądu i bardzo dużo czasu bezawaryjnej pracy. Obecne wojskowe lasery do np. Rheinmetal Hel ma moc 50kW i efektywnie strzela na 3km w dynamiczny obiekt poruszający się kilkaset km/h wielkości latawca…
        m) Nie słyszałem o żadnym urządzeniu elektrycznym poza żarówką, które bezawaryjnie pracuje (na ziemi) przez 20 lat,
        n) samo wynajęcie radioteleskopu i obsługi misji na 20 lat zje większość przewidzianych kosztów w budżecie,
        o) wraz z odległością będzie malałą sprawność lasera…. wynikać to będzie z szerokości wiązki, która będzie coraz większa a więc oddziaływać z mniejszą sprawnością na powierzchnię żagla.
        p) nikt nie wie jak w przestrzeni sterować kosmicznym żaglem, tym bardziej będzie to mniej precyzyjne im bardziej nanosonda będzie się oddalać,
        r) co z osłoną przeciwradiacyjną urządzeń elektronicznych – będą z nanoołowiu ? im bardziej niskonapięciowe urządzenia (czyt. mniejsze), tym bardziej wrażliwe są na zmiany promieniowania elektromagnetycznego – burz podczas 20 letniej wędrówki może być sporo,
        s) to lot na ślepo, nie mamy żadnego pojęcia co może nas spotkać po drodze, Voyager wyleciał zaledwie z Heliopauzy,
        t) nic nie wiemy o zawartości systemu Centauri… równie dobrze może tam nie być nic ciekawego, warto byłoby się przekonać że WARTO tam lecieć…
        u) Obiekt którego nie widzimy może zmienić lot naszej nano-sondy. O przeszkodzie możemy się dowiedzieć po rozruchu JWST za MILIARDY dolarów…
        w) w trakcie przelotu z 20% prędkości światła zdjęcia mogą być lekko poruszone…

        • Jak pisałam pomysł uważam za kpinę, choć trzeba przyznać dość twórczą. Nie mniej nie zgadzam się z niektórymi Twoimi zarzutami. Część tych problemów łatwo rozwiązać.
          1. Rozumiem że pojazd ma uzyskać szybkość w pobliżu Ziemi a potem ją utrzymywać bez dalszego nacisku laserem – więc nie jest potrzebna 20.letnia obsługa
          2. Komunikacja nie musi polegać na wysłaniu i odebraniu sygnału – możemy wysłać flotyllę nano-przekaźników w odstępach czasu
          3. Kierowanie żaglem łatwo uzyskać przez skracanie “linek”
          4. Wiatry “słoneczny” AC powinien pomóc wyhamować pojazd
          5. Zasilanie nie jest potrzebne cały czas. Można wymyślić prosty włącznik choćby izotopowy.
          Odpadają więc mega anteny, mega działa itp.
          Nie mniej dalej pozostają problemy bardzo ważne – jak:
          osłona, zabezpieczenie przed “burzami” i “flarami”, no i kluczowe jak “nano-apart” ma wykonać jakąkolwiek przydatną misję w innym systemie gwiazdowym, po cholerę wysyłać telefon komórkowy choćby w pobliże Saturna????

  6. A jeśli nawet nano-sonda doleci to jak się o tym dowiemy? Zamelduje nam o tym nano-meldunkiem wysłanym poprzez nano-antenę? Dziwię się, że Hawking brał w tym udział. Być może chodzi o sam fakt prac rozwojowych na danym polu choćby nawet osiągnięcie wyznaczonego celu było nierealne.