הגיע הזמן לתכנן משימה לאלפא קנטאורי. אלפא קנטאורי וחייזרים מקבוצת הכוכבים קנטאורוס. סרטון מתי זה יהיה אפשרי?

לא מזמן, מילנר והוקינג עשו רעש עם ההכרזה על פרויקט ה-Breakthrough Starshot שלהם. הפרויקט עולה 100 מיליון דולר, שיוצאו על מחקר היתכנות טכנית של טיסה לאלפא קנטאורי. שלב ההנדסה והמחקר יימשך מספר שנים, ולאחר מכן פיתוח המשימה עצמה לאלפא קנטאורי ידרוש תקציב של הניסוי המדעי הגדול ביותר עד כה.

אז מה ידוע כרגע ממפתחי הפרויקט?

קונספט מערכת כולל פולט לייזר ומפרש קל

פרויקט Breakthrough Starshot, על פי המחברים, הוא ניסיון להתקרב למסע בחלל מהצד של עמק הסיליקון.

מדובר בבניית מערך של לייזרים באזורי ההרים הגבוהים של כדור הארץ, ויצירת ננו-מלאכות מיוחדות - מערך של פמטו-לוויינים בחלל, המואצים על ידי קרינת הלייזרים הללו.

רכיבי מערכת

Nanocrafts הן ספינות חלל רובוטיות במשקל של כגרם, המורכבות משני חלקים:

1) מודול אלקטרוני StarChip: חוק מור איפשר להקטין משמעותית את גודלם של רכיבים אלקטרוניים. זה מאפשר ליצור מכשירי גרם הנושאים מצלמות, דחפים פוטוניים, ציוד כוח, ניווט ותקשורת, המייצגים בדיקת חלל מתפקדת במלואה. יתרה מכך, עלות הגשושים הללו בייצור המוני תהיה שווה לעלות הסמארטפון.

4 מצלמות

מצלמות 2 מגה פיקסל במשקל של פחות מגרם זמינות במחירים נמוכים. הפיתוח שלהם גם עוקב אחר חוק מור, המאפשר להכפיל את מספר הפיקסלים לאותה מסה מטריצה ​​כל שנתיים.

היכולות הפוטנציאליות של מצלמות הפועלות על העיקרון של מערך לכידת פורייה שטוח (PFCA) הן גם מעניינות. הם אינם דורשים מראות, עדשות או חלקים נעים אחרים. הם מורכבים ממערך של אלמנטים מוליכים למחצה המגיבים לאור בהתאם לזווית הפגיעה שלו.

מבחינת נפח, PFCAs יכולים להיות קטנים פי 100,000 ממצלמת המוקד הקטנה ביותר. עם זאת, טכנולוגיה זו עדיין בתחילת דרכה.

מונה ליזה נלכדה על ידי מצלמת PFCA.

כיסוי מגן

יש צורך בציפוי מיוחד כדי להגן על מבנה הננו-קראפט מפני התנגשויות עם חלקיקים בחלל הבין-כוכבי. חומר אחד כזה הוא סגסוגת בריליום-נחושת.

סוֹלְלָה

עיצוב הסוללה מייצג את אחד האתגרים הטכניים הקשים ביותר של הפרויקט.

נכון לעכשיו, פלוטוניום-238 או אמריקיום-241 נחשבים למקור האנרגיה העיקרי על הסיפון. 150 גרם מוקצים להפעלת המערכת. זה כולל את המסה של הרדיואיזוטופ וקבל-העל, שיוטען על ידי ריקבון גרעיני.

יש גם רעיונות לנצל את החימום של החלק הקדמי של פני השטח של ננו-מלאכה (עקב אינטראקציה עם אבק בין-כוכבי). המקור התרמי יכול לספק 6mW לסנטימטר רבוע משטחו בשלב השיוט של משימה בחלל בין כוכבי.

המפרש הקל עצמו עשוי להיות מצופה בסרט דק של חומר פוטו-וולטאי, כפי שנעשה במשימת מפרש השמש של יפן IKAROS. זה יכול להיות שימושי מאוד כאשר מתקרבים לכוכב אחר בתוך 2 יחידות אסטרונומיות. במרחק של 1 יחידה אסטרונומית, חומר כזה, אפילו ביעילות של 10% בלבד, יוכל לספק הספק של 2 קילוואט. זה יותר מפי 100 אלף מהעוצמה של מקור אנרגיה רדיואקטיבי, וככל הנראה יאפשר קצבי העברת נתונים גבוהים משמעותית באמצעות תקשורת לייזר.

תִקשׁוֹרֶת

כיוון המשדר לכדור הארץ

מציאת כדור הארץ היא משימה פשוטה למדי בהתחשב בסמיכותו לשמש, כוכב בהיר מאוד במבט מאלפא קנטאורי.

בשל מגבלת העקיפה, הקוטר הזוויתי של אלומת אורך גל של 1 מיקרון באנטנה בדרגת מטר יהיה כ-0.1 שנית קשת. ניתן להשיג כיוון של דיוק כזה באמצעות דחפים פוטוניים בעלי דחף נמוך.

שליחת תמונות בלייזר באמצעות מפרש כאנטנה

ניתן להעביר תמונות של כוכבי לכת מטרה באמצעות לייזר של וואט אחד על הסיפון, במצב דופק. כאשר מתקרבים למטרה, המפרש ישמש למיקוד אות הלייזר.

לדוגמה, עבור מפרש בגודל 4 מ', גבול העקיפה של גודל הנקודה על פני כדור הארץ יהיה כ-1000 מ'. מתוכנן ליצור מערך קליטה של ​​אנטנות באותו קנה מידה בערך. שימוש במפרש כמערכת אופטית עשוי לדרוש צורות מפרש שונות בתחילת המשימה (האצה) ובשלב התקשורת. כדי להעביר מידע בצורה יעילה יותר, כאשר מתקרבים למטרה, ניתן לעצב את המפרש כמו עדשת פרנל. בשל אפקט הדופלר כאשר כלי ננו זזים ביחס לכדור הארץ, יש צורך להשתמש באורך גל לייזר קצר מזה של מערכת השיגור - זה יאפשר שמירה על קצב שידור גבוה דרך האטמוספירה של הפלנטה שלנו.

רכישת תמונות באמצעות מערך של פולטי לייזר

ההתקדמות האחרונה של קבוצת ה-MIL של לינקולן לאבס ומעבדת ההנעה הסילונית הוכיחה את היכולת לזהות פוטונים בודדים הנפלטים מלייזרים ממרחקים גדולים מאוד. מחזיקת השיא הנוכחית היא מערכת LADEE, המסוגלת לפעול במרחקי ירח. הוא משתמש בטכנולוגיית ננו-צינור מקורר קריוגנית. זה מאפשר להעביר 2 ביטים לכל פוטון. המערכת משתמשת באופטיקה של 10 ס"מ על החללית ובטלסקופ של מטר אחד על הקרקע.

מערך פולטי הלייזר המעורב בהאצה של כלי יצירה ננו ישמש במצב הפוך, כמערך של אנטנות קליטה.

מפרש שמש

שלמות מפרש תחת דחף

שלב המחקר כולל שימוש בלייזר של 100 ג'יגה וואט במשימה. כיצד תשפיע קרינה כזו על מפרש השמש?

החומר הרפלקטיבי המתקדם ביותר כיום הוא מראה דיאלקטרי - חומר מרוכב בעל עובי שכבה שנבחר לאורך הגל.

המראה הדיאלקטרית מסוגלת להפחית את כמות החום הנקלט ב-5 סדרי גודל, המשקפת 99.999% מהקרינה.
עבור לייזר 100 GW ומפרש 4x4m, המשמעות היא שכל מטר מרובע של המפרש יחומם ב-60 קילוואט אנרגיה. מדובר בהרבה - כ-50 קומקומים חשמליים בעוצמה מלאה. קשה לפזר כוח כזה על ידי קרינה. אבל, לדברי היזמים, זה יחמם את המפרש, אבל לא ימיס אותו. צפוי שבאמצעות שימוש במפרש שכולו דיאלקטרי עם חומרים אופטימליים ניתן יהיה להפחית את הקליטה מתחת ל-9 סדרי גודל מקרינה נכנסת.

נשקלות אפשרויות לשימוש בחומרים חדשים כמו גרפן.

כמו כן, ניתן להשתמש בחומרים בעלי ספיגה נמוכה, גם ללא רפלקטיביות גבוהה (למשל זכוכית). חומרים דומים משמשים בסיבים אופטיים תחת עומסים גבוהים.

בנוסף להגנה מהמפרש, האלקטרוניקה של מודול StarChip חייבת להיות מוגנת מהזרימה המתקרבת. ניתן להשיג זאת על ידי שילוב של גיאומטריה (כיוון האלקטרוניקה בפרופיל, עם חתך נמוך) וציפוי הרכיבים הקריטיים ביותר בהגנה מיוחדת. ציפויים כאלה יכולים להיות הפתרונות הדיאלקטריים הרב-שכבתיים שהוזכרו לעיל, שכבר הוכחו במעבדות. חומר המפרש בעל הספיגה הנמוכה, יחד עם השימוש המוגבל בחומר מחזיר אור כדי להגן על האלקטרוניקה, יגנו על ה-StarChip מבלי לחרוג ממסת הגרם של המודול. לייצור נוסף, נחקר עיצוב של מיקרוקוביות סיליקון על מצע דו תחמוצת הסיליקון.

התקן

יש צורך לפתח שלד מפרש שיתמוך בעומס בעת האצת המכשיר, יהיה עמיד בפני אינטראקציה עם הסביבה הבין-כוכבית, ויוכל לשנות את צורת המפרש. נכון לעכשיו, שוקלים מספר חומרים מרוכבים על בסיס גרפן המסוגלים לשנות את אורכם בהתאם למתח החשמלי המופעל עליהם. בעבר הוכח שהתאוצה הצנטריפוגלית של מסות זעירות בקצוות יכולה למשוך מפרש.

החזקת קרן

צורת האלומה ומכשירי המפרש הקל חייבים להיות אופטימליים ליציבות במהלך שלב השיגור. במהלך תקופה זו של כ-10 דקות, המפרש מקבל 1 טרה-ג'ול של אנרגיית אור. מסיבה זו, אפילו הבדלים קטנים בתכונות המפרש או אי-סדירות בקורה ירחיקו את מרכז הלחץ ממרכז המסה של המפרש ויעבירו את וקטור הדחף שלו.

תעשיית הציפוי האופטי המודרני לייצור המוני של סמארטפונים ואופטיקה של טלסקופים נמצאת כבר ברמת איכות מקובלת למשימה. אבל חומר המפרש הסופי עדיין לא קיים ויש לפתחו.

פולט לייזר

מחיר

ההערכות של העלות המשוערת של מערך לייזר על פני כדור הארץ מבוססות על אקסטרפולציה משני העשורים האחרונים, כמו גם על הסיכויים לייצור המוני זול יותר.

העלות של מגברי לייזר ירדה באופן אקספוננציאלי מ-1990 ל-2015, והצטמצמה בחצי מדי שנה וחצי. אם המגמה תימשך, בניית פולט גדול בעשורים הקרובים תעלה זולה בכמה סדרי גודל.

עד כה, היזמים משווים את העלות לפרויקט המדעי הגדול בעולם. זה יכול להיות, למשל, ה-ISS (157 מיליארד דולר) או הכור התרמו-גרעיני הניסיוני ITER (15 מיליארד דולר).

שלב

כדי לבדוק את יכולות המערכת, נחקר המקרה של מפרש בקנה מידה מטר. לדוגמה, כדי למקד קרן אור על מפרש בגודל 4x4 מ' במרחק של 200 אלף קילומטרים, תידרש זווית מיקוד של 2 ננוראדיאנים (0.4 אלפיות שניות של קשת). זוהי מגבלת העקיפה עבור פולט לייזר קילומטר הפועל באורך גל של 1 מיקרון.

אינטרפרומטריה עבור טלסקופ אופק האירועים הדגימה את היכולת להשיג דיוק תת-ננורדי באורך גל של 1 מ"מ.

אַטמוֹספֵרָה

האטמוספירה מציגה שתי השפעות:

קליטה (הפרה של שלמות השידור)
- הפחתה באיכות האלומה (טשטוש אלומה)

יכולת השידור של האטמוספירה באורך גל של 1 מיקרון טובה מאוד - יותר מ-90% עבור עצמים הממוקמים גבוה בהרים. עם סידור זה של המתקן, הדבר יפחית את טשטוש האלומה באטמוספרה, מה שיאפשר לאופטיקה אדפטיבית להתקרב ככל האפשר לגבול העקיפה. המערבולת האטמוספירית, המטשטשת את האלומה, נמוכה פי 4 בגובה של 5 ק"מ מאשר בגובה פני הים. ניתן לנטרל עוד יותר את השפעת האטמוספירה על ידי תיקון מצב הפעולה של פולטי לייזר באמצעות משואה בחלל.

פרויקט Breakthrough Starshot רוצה להגיע למגבלת העקיפה עבור מערכות לייזר אופטיות של 0.2-1 ק"מ. זה 1-2 סדרי גודל טוב יותר מהפתרונות הקיימים, אבל אין מגבלות עקרוניות בהשגת מטרה זו.

לְהַשִׁיק:

דיוק הצבעה על מפרש של מטר

על פולט הלייזר להיות ממוקד לנקודה על המפרש הקטן מגודל המפרש עצמו במסלול של 60,000 ק"מ מעל כדור הארץ.
הכוונה של הלייזר חייבת להיות מתואמת עם המיקום של מערכת הכוכבים אלפא קנטאורי כך שהטיסה של המערכת תהיה בתוך שתי יחידות אסטרונומיות. השימוש במנועי פוטון בעלי דחף נמוך יאפשר התאמה של המסלול ב-1-2 יחידות אסטרונומיות.

במשימת מיקום הקורה, הבעיה העיקרית היא בעיית החזקת המפרש על הקורה. זה תלוי בגודל המפרש ובמרחק אליו. עבור מפרש של מטר, מרחק הפעולה לשיגור יכול להגיע לכמה מיליוני קילומטרים. דיוק הכוונה הנדרש במרחק כזה הוא כמה אלפיות שניות של קשת. ישנן מספר דרכים לפתור בעיה זו.
הדגם האטמוספרי מכויל באמצעות מכ"ם, קרן לייזר ומדידות אופטיות בזמן אמת. זה יאפשר לך להשיג את דיוק המיקום הנדרש.

לרוב הטלסקופים מבוססי כדור הארץ (כגון טלסקופ קק) יש דיוק של שניות קשת בודדות והם מוגבלים ביכולתם לעקוב אחר עצמים עד ל-100 מילי-שניות קשת. למטרות המשימה, יש צורך בשיפורים משמעותיים ברמת הדיוק.
עם זאת, יצירת קרן לייזר על ידי מערכת מערך מדורג בשילוב עם מערכת מעקב אותות המשואות של החללית (כדי לתקן השפעות אטמוספריות) עשויה לאפשר את השגת הדיוק הנדרש.

שמירה על המפרשים על הקורה

ישנן מספר השפעות שמקשות על משימה זו. אלו הם חוסר יציבות קרן, מצבי הפעלה של לייזר, כוחות הפועלים על המפרש, חימום מפרש, אי-הומוגניות אטמוספרית הנגרמת על ידי האנרגיה של הפולטים.

את הבעיות שתוארו לעיל ניתן לפתור על ידי סיבוב המפרש והתאמת צורת המפרש וגם אלומת הקרניים המגיעות אליו. משוב יסייע לפעולת פולטי הלייזר, אך זמן הטיסה הקצר מחייב את המערכת לייצב את עצמה.

גישה מבטיחה אחת היא לתת למפרש צורה מיוחדת המייצבת את מיקומו על הקורה. כלומר, במהלך הסיבוב, המפרש יושפע ממומנטים וכוחות שיטו להחזיר את כיוונו. צמרמורת בתדר גבוה יפחית את כמות האנרגיה הכוללת המועברת למפרש, אך דינמיקת מפרש טובה יכולה להפחית את רגישותו להפרעות מעל תדר מסוים.

היות ומערך מערך שלבים ישמש לעיצוב הקורה, ניתן לעצב את פרופיל האלומה כך שימקסם את יכולתו של המפרש לשמור על מיקומו שלו על הקורה, גם ללא מנגנון משוב.

ייצור ואגירת אנרגיה

ייצור ואגירת אנרגיה הם אתגר טכנולוגי.
יצירת כוח של 100 GW ואספקתו תוך דקות הוא די בר השגה ברמת הטכנולוגיה הנוכחית. תחנות כוח בגז טבעי יכולות לייצר אנרגיה בעלות של 0.1 דולר לקילו-וואט-שעה.
סוללות וקבלי-על זמינים כעת ויכולים לספק את קיבולת האחסון הנדרשת בעלות סבירה.

קביעה מדויקת של מיקום המסלול של כוכב לכת

על מנת להעביר ננו-ספינה לכוכב הלכת החיצוני עם דיוק של יחידה אסטרונומית אחת, ייתכן שיהיה צורך לחשב במדויק את כל הגופים המאסיביים בקרבת נתיב הטיסה.
ניתן לאסוף חלק מהמידע במשימות הראשונות של הפרויקט ולהילקח בחשבון בהשקות הבאות. כמו כן נעשים מאמצים להבין טוב יותר ephemeris - מיקומי המסלול של עצמים גדולים בנקודות זמן ספציפיות שיכולות להשפיע על מסלול התנועה. זה כולל שיתופי פעולה עם הטלסקופים הגדולים בחצי הכדור הדרומי, כולל טלסקופים גדולים מאוד ותאומים.

שלב השייט:

אבק בין כוכבי

בהתבסס על הערכות של צפיפות האבק בתווך הבין-כוכבי הסמוך שלנו, במהלך המסע לאלפא קנטאורי, כל סנטימטר מרובע משטח החתך הקדמי של המודול האלקטרוני StarChip והמפרש הקל יתקל בכ-1,000 חלקיקי אבק בגודל 100 ננומטר. או גדול יותר. עם זאת, ההסתברות להתנגשות בחלקיק של 1 מיקרומטר במהלך כל הטיסה היא כ-10%. וההסתברות לפגוש חלקיקים גדולים יותר אינה משמעותית.

חלקיק אבק בגודל 100 ננומטר, הנע במהירות של 20% ממהירות האור, יחדור למודול אלקטרוני לעומק של כ-0.4 מ"מ. כדי להעריך את ההשפעה, ניתנים חישובים עבור מודול בגודל 10 ס"מ על 0.1 מ"מ. שטח החתך של מודול כזה הוא 0.1 ס"מ 2 . ציפוי ברונזה בריליום מגן המוחל על החלק הקדמי של מודול כזה יכול לספק הגנה מפני אבק ושחיקה. במידת הצורך, ניתן לשנות את הגיאומטריה של StarChip (לדוגמה, לצורת "מחט") כדי להקטין עוד יותר את שטח החתך.

את המפרש עצמו, כדי למזער נזקים, ניתן לקפל לתצורה יעילה יותר בשלב השיוט של הטיסה.

הדחף מפגיעת חלקיק 100 ננומטר קטן יחסית, וניתן לפצות עליו על ידי דחפים פוטוניים.

השפעתו של אבק בין-כוכבי במערכת השמש זניחה בהשוואה לאבק בין-כוכבי. מעט ידוע על נוכחות אבק במערכת אלפא קנטאורי.

קרניים בינוניות וקוסמיות בין כוכביות

הנתיב החופשי הממוצע ורדיוס לארמור של חלקיקי פלזמה בין-כוכביים גדולים בהרבה מגודל הננו. המשמעות היא שחלקיקים כאלה ישפיעו על הקירות ללא תלות זה בזה, מבלי ליצור הלם פגיעה.

פרוטונים מפלזמה בין-כוכבית במהירות של 20% ממהירות האור ישפיעו על הננו-קראפט עם אנרגיות קינטיות של 18 MeV, ולאלקטרונים תהיה אנרגיה של 10.2 keV. זה לא משנה אם הפרוטון והאלקטרון משולבים לאטום מימן או מגיעים בנפרד. תהיה שחיקה של משטח הננוקראפט עקב ריסוס. מספר האטומים המקרטעים בדרך זו יהיה בסדר גודל של 1000 לס"מ 2. אובדן המסה הכולל של המשטח הקדמי של המכשיר יהיה רק ​​כמה שכבות.

פרוטונים בעלי אנרגיה של 18 MeV יחדרו לעומק של מספר מילימטרים. לכן, שכבת הגנה המסוגלת לעצור חלקיקים כאלה תהיה הכרחית כדי למנוע נזק לאלקטרוניקה.

קרניים קוסמיות הן הרבה פחות נדירות מפרוטונים בין-כוכביים, מה שאומר שניתן להתעלם מהן. יש למתן התנגשויות עם יסודות כבדים יותר על ידי ציפוי מגן: לגרעיני הליום יש אנרגיות בסדר גודל של 72 MeV ומספרם הוא כ-10% ממספר הפרוטונים החופשיים. גרעיני היסודות פחמן, חנקן וחמצן נושאים אנרגיות של 200-300 MeV ונמצאים בכמות של 0.01% מהכלל.
כדי לפתח טכנולוגיות הגנה, יש צורך לערוך ניסויי מעבדה ליונים הנעים ב-20% ממהירות האור ומתנגשים בגוף מוצק.

התנגשויות עם יונים ואלקטרונים בין-כוכביים יכולים תיאורטית להיות בעלי יתרונות: הם יכולים להקנות פוטנציאל של עד 10 קילו וולט (אנרגיה קינטית לכל אלקטרון) לננו-אומנות. המשטח הקדמי של הננו-crafts יתחמם בקצב של 6 mW לס"מ 2, מה שיספק מקור אנרגיה תרמו-אלקטרי קטן בעת ​​נסיעה במדיום הבין-כוכבי.

אלפא קנטאורי היא מערכת הכוכבים הקרובה ביותר לכדור הארץ, הממוקמת במרחק של 4.36 שנות אור, או יותר מ-40 טריליון קילומטרים. זה כל כך רחוק שגם אם החללית תוכל להגיע למהירות האור (שזה כבר יותר מקשה), ייקח יותר מארבע שנים לטוס ליעדה. לפי החישובים של מחברי הפרויקט, גשושי החלל שלהם יוכלו להגיע למהירות של 161 מיליון קמ"ש ולהגיע לכוכב בעוד כ-10 שנים. מאות ואלפי מכשירים זעירים יואצו באמצעות קרני לייזר.

תצפיות מטלסקופ האבל הראו כי הכוכב אלפא קנטאורי B עשוי להיות מקיף על ידי כוכב לכת בערך בגודל של כדור הארץ, שהיא המטרה העיקרית של המשימה. ישנן הצעות כי כוכב הלכת ממוקם ממש במרכז אזור המגורים של הכוכב ויש לו תקופת מסלול של 80 עד 136 ימים.

הפרויקט ממומן על ידי היזם הרוסי יורי מילנר - הוא יעניק סכום של 100 מיליון דולר. הסכום הוא באמת אסטרונומי, אם כי עבור פרויקט בסדר גודל כזה זה לא הרבה. לשם השוואה, המשימה של Curiosity Mars Science Laboratory עלתה 2.5 מיליארד דולר, והשיגור של חללית רוזטה וחללית פילה לשביט צ'וריומוב-גרסימנקו עלו כ-1.4 מיליארד יורו.

איך התחיל שיתוף הפעולה בין הוקינג למילנר?

אלכסנדר רודן

סגן ראש המעבדה לספקטרוסקופיה אינפרא אדום ברזולוציה גבוהה של אטמוספירות פלנטריות ב-MIPT, סגן דיקן הפקולטה לפיזיקה ובעיות אנרגיה ב-MIPT

מאפיינים השוואתיים של השמש והכוכבים של מערכת אלפא קנטאורי

אילו חוסר עקביות יש בקונספט הטיסה?

ולדימיר סורדין

חוקר בכיר במכון האסטרונומי הממלכתי על שם פ.ק. שטרנברג, פרופסור חבר, הפקולטה לפיזיקה, אוניברסיטת מוסקבה

"הרעיון של מיקרוגשושיות בין-כוכביות המשוגרות לכוכבים ומערכות אקזו-כוכביות מעניינים נדון זמן רב. הטכנולוגיה המודרנית די מסוגלת ליצור אותם. בעיות שטרם נפתרו הן יעדים ושיטות השקה.

שיטת השיגור המוצעת ב-Breakthrough Starshot - מפרש קל שתופס את הלחץ של קרן לייזר - עדיין לא ישימה, מכיוון שאין לא לייזרים רציפים של ג'יגה-וואט וגם לא חומרים לייצור המפרש והגשוש שיכולים לעמוד בשטפי קרינה ענקיים. ההערכות לגבי כוח הלייזר וזמן האצת הבדיקה נכונות למדי, אבל אני בספק אם הדרישות הללו יתממשו בזמן סביר.

למטרות הגנת טילים, הם ניסו ליצור לייזרים דומים, אך פחות חזקים, אך זה לא היה אפשרי, למרות העלויות הגבוהות, לייזרים כאלה נחוצים לא רק לצבא, אלא גם לאנרגיה תרמו-גרעינית ולמאבק באסטרואידים מסוכנים . אבל כשיטה לשיגור בדיקות בין-כוכביות, תאוצת הלייזר נראית לי לא מבטיחה.

גם היכולת של ננו-גשושית החוצה על פני כוכב הלכת במהירות של כ-100 אלף קמ"ש לחקור את כוכב הלכת הזה בפירוט מוטלת בספק. הפרויקט של מילנר אומר בצורה מאוד מעורפלת איך להעביר את הנתונים שנאספו לכדור הארץ, אז אין עדיין מה לדון.

האפקטיביות של הפרויקט מבחינת פרמטר "תוצאה/עלות צפויה" נראית לי נמוכה מאוד. אם תשקיעו את אותם הכספים בבניית טלסקופים קרקעיים וחללים, התוצאות בחקר כוכבי לכת דמויי כדור הארץ יתקבלו מהר יותר.

בדרך כלל, מדענים מנסים להשתמש בכספים הקטנים שלהם, כלומר בכספי משלמי המסים, מבחינה כלכלית, בדרך כלל בסמוך על תוצאה מובטחת. אבל אם רומנטיקן עשיר, כמו יורי מילנר מדגים את עצמו, רוצה לעשות פריצת דרך, אז למה להטריד אותו? הוא הרכיב צוות מכובד מאוד, הוא מוציא את הכסף שלו. אנחנו יכולים רק לאחל לפרויקט הזה הצלחה, לפחות חלקית. ולעזור לו כמיטב יכולתי וידעתי”. ‏

עיבוד של אמן של תצוגות מכוכב לכת היפותטי המקיף את אלפא קנטאורי B

© פלנטריום גטינגן

מתי זה יהיה אפשרי

"היזמים מפרישים לפחות 20 שנה לביצוע הטכני של הפרויקט ומשקיעים לא מעט כסף לשלב הראשוני. אותו פרויקט נתמך על ידי נאס"א שנה קודם לכן, והקצאת מענק בסכום של 100 אלף דולר כבר מתפתחת בכיוונים שעליהם מסתמכים מחברי הפרויקט. לדוגמה, התפתחות הפוטוניקה והננוטכנולוגיה מעידה שבעוד 10–20 שנה ניתן יהיה ליצור חללית מלאה בגודל של בול דואר. כעת עלינו להשקיע בפיתוחים הנכונים כדי להגיע לתוצאות ארוכות טווח. יתרה מכך, על ידי יצירת חללית כזו לטיסה לכוכבים, ניתן לשנות באופן משמעותי את שוק הלוויינים הקרובים לכדור הארץ, כלומר, להתפתחות פנטסטית מבטיחה תהיה השפעה גם על התעשייה היישומית הקרובה לכדור הארץ.

הנקודה החלשה ובו בזמן החזקה ביותר בכל הרעיון היא אקדח לייזר חזק למדי. יצירתו על פני כדור הארץ היא משימה הנדסית גרידא שתלויה רק ​​במימון. אם צריך להגביר את היעילות שלו, אז צריך לקחת את הלייזר לחלל, וכאן, בנוסף לבעיות כלכליות וטכניות, עולה שאלה הומניטרית - מי ישלוט באקדח הזה? כאשר לא משגר בולי דואר בין-כוכביים, האקדח הזה יכול לאדות פסולת חלל, להסיט אסטרואידים שטסים לכיוון כדור הארץ, להעביר אנרגיה לתחנות כוח ארציות, אבל יכול באותה מידה לטגן בהצלחה את מנהיגי משטרים לא רצויים או עמודי טנקים של מדינות לא רצויות. האם האנושות מוכנה לתת כוח כזה ביד אחת? השאלה הזו מורכבת יותר מאשר ויכוח על כמה לוויינים יכולים להתאים על קצה המחט".

מהי המטרה העיקרית של המשימה

אלכסנדר רודן: "הדבר המעניין ביותר הוא לא בתחום הפיזיקה או ההנדסה, אלא בניהול תודעת ההמונים. מטרה בלתי ניתנת להשגה מוצהרת בפומבי, נקבע מועד אחרון שאינו מרמז על אחריות כלשהי, והכי חשוב, הסיפור מקודם בתקשורת. אומרים שהיקף ההשקעה צנוע מאוד - 100 מיליון הדולר המוצהרים במונחים של תקופה של עשרים שנה מתאימים לתקציב של מעבדה אחת גדולה. המסקנה מעידה על עצמה: אף אחד לא יטוס לשום מקום, וכל הסיפור הומצא למטרה אחרת".

אם אי פעם נגלה בוודאות שאין כוכבי לכת באלפא קנטאורי, זה יהיה הלם אמיתי, ראוי לעמודים הראשונים של פרסומים מרכזיים.

גם אם כוכב הלכת אלפא קנטאורי B לא קיים, בטוח שיש עוד כוכבי לכת במערכת הכוכבים הזו. זה רק עניין של זמן. ייתכן שלכל שלושת הנציגים של מערכת משולשת עם שני כוכבים דמויי שמש וגמד אדום יש כוכבי לכת משלהם.

מכאן אנו יכולים לומר בבטחה שיש מספר כוכבי לכת במערכת אלפא קנטאורי ולפחות אחד מהם חייב להתאים לחיים. הפרטים של המערכת הזו יהיו מעניינים ויוצאי דופן עבורנו כמו שהעולם החדש היה למגלי ארצות אירופה לפני זמן רב.

המערכת הזו כל כך ישנה, ​​עד שהאבולוציה הדרוויניסטית עשויה בהחלט לעבור דרך ארוכה מיצורים רב-תאיים לפארק היורה.

האם יכולים להיות שם חיים תבוניים? הודות לצירוף מקרים מצער, מערכת הכוכבים רחוקה מדי דרומה מכדי ליצור קשר עם אנטנת הרדיו החזקה של ארסיבו בפורטו ריקו או מערך הטלסקופים החדש של אלן בצפון קליפורניה. אתה יודע, כמו מדענים עם חיי חייזרים?

בכל מקרה, הגיע הזמן לחשוב על פרויקט בן אלף שנים: ביקור ויישוב של מערכת כוכבים. קשה לדמיין צעד אמיץ יותר עבור האנושות. הפרויקט יעלה טריליוני דולרים רבים, המתפרסים על פני עשרות דורות. אבל אז נהפוך למין בין-כוכבי - כמעט בני אלמוות. זהו צעד משמעותי במונחים של אבולוציה כמו הגיחה הראשונה של יצורי ים אל היבשה בעבר הרחוק.

כמו תמיד, השטן נמצא בפרטים הקטנים. זה יהיה לא מוסרי להשתלט על כוכב לכת ראוי למגורים, גם אם אין בו חיים תבוניים. המתיישבים הראשונים יצטרכו להתמודד עם מיקרופלורה חייזרית ויצורים טורפים מוזרים, אם הם קיימים, כמובן.

אבל כוכבי לכת לא מיושבים או ירחים של אלפא קנטאורי יכולים להיות מיוצרים על פני אדמה. מתנחלי כדור הארץ, שעדיין לא נולדו, יכלו לעבור הנדסה גנטית כדי להסתגל בקלות לסביבות זרות.

אם נניח שיש שם חגורת אסטרואידים, בניית עולם מלאכותי מתאפשרת. נוכל להתקיים בתוך המערכת עם תושביה הילידים. אסטרופלונטולוגים ואסטרוביולוגים רגישים מאוד לביקור בכוכבי לכת ראויים למגורים על מנת לחקור את התפתחות החיים. כפי שקבעה ההנחיה הראשונה של מסע בין כוכבים, עלינו להימנע ממגע עם חיים תבוניים כדי להימנע משיבוש האבולוציה התרבותית שלהם.

עכשיו תארו לעצמכם שציוויליזציה טכנולוגית חיה על אלפא קנטאורי. לאחר שלא ראו שום אותות SETI מכדור הארץ, הקנטאורי מאמינים שאנחנו גזע לא בוגר מאוד מבחינה טכנולוגית. הם מחליטים ליישב את חגורת האסטרואידים שלנו. תרחיש זה יכול להסביר תצפיות רבות של עב"מים ואפילו "מפגשים קרובים" עם חייזרים. למעשה, היינו רושמים עדויות עקיפות לנוכחות של מושבה חייזרים במערכת השמש שלנו - על ידי חום חריג בחגורת האסטרואידים או ביטויים חריגים של השדה האלקטרומגנטי.

בואו רק נקווה שאם הקנטאורים קיימים, הם לא מתכננים פלישה בעיקר מחשש שנכבוש אותם יום אחד. מצד שני, חייזרים יכולים להיות .

הפרויקט נקרא Breakthrough Starshot והוא כולל יצירת ננו-לווין קומפקטי בגודל בול דואר (שנקרא StarChip), הנעה באמצעות הנעת לייזר. מטרת המשימה היא להעביר את המכשיר למערכת הכוכבים הקרובה ביותר אלפא קנטאורי, שהיא כוכב כפול.

נזכיר שהמרחק אליו הוא יותר מ-40 טריליון קילומטרים (זהו 4.37 שנות אור), ולחללית המהירה ביותר הקיימת היום ייקח אלפי שנים להתגבר על המרחק הזה. עם זאת, אם ניתן היה להאיץ בדיקה בין-כוכבית זעירה ל-1/5 ממהירות האור, היא תגיע למערכת הכוכבים תוך 20 שנה בלבד.

זהו הרעיון של המדענים, ויישומו כבר החל. בדצמבר 2016, דיברנו על איך מהנדסים אמריקאים וקוריאנים הציעו.

התמרונים והחקירה של מערכת הכוכבים הללו עשויים להימשך כ-46 שנים.

Exoplanet Proxima b כפי שדמיין אמן. מי יודע, אולי הנכדים של נכדינו לא יצטרכו לדמיין את הגוף הקוסמי הזה: תמונות אמיתיות שלו ישודרו לכדור הארץ.

לדברי מחברי העבודה, למרות שהמפרשית והגשושית יצטרכו יותר זמן כדי להגיע ליעדן מאשר במקרה של Breakthrough Starshot, לפרויקט שלהם יש גם יתרונות. קודם כל, העובדה שהמכשיר יוכל להכניס לסיפון יותר ציוד, שיעביר יותר נתונים לאסטרונומים.

למרות שהתרחיש החדש מבוסס על מחקר מתמטי ומידול ממוחשב, חומרת המפרש כבר מפותחת במעבדות. בינתיים, מדענים גרמנים יצרו קשר עם נציגי פרויקט Starshot של מילנר והוקינג כדי לדון באפשרויות לעבודה משותפת.

הרעיון של מדענים גרמנים מתואר ביתר פירוט במאמר מדעי שפורסם ב- Astrophysical Journal Letters.

טיסה לאלפא קנטאורי כפי שדמיין אמן

הפרויקט השאפתני של מדענים לחיפוש תרבויות מחוץ לכדור הארץ עשוי להוביל לכוכב המבוגר ב-1.5 מיליארד שנים מהשמש שלנו.

המדען הבריטי המפורסם סטיבן הוקינג, המפורסם במחקריו באסטרופיזיקה ובתורת החורים השחורים, הכריז על כוונתו להשיק פרויקט מחקר והנדסה מסחרי בשם "פריצת כוכבים". המיליארדר הרוסי יורי מילנר תומך בו בעניין הזה.

יוזמת מילנר-הוקינג מוערכת בעלות של כ-100 מיליון דולר (לשם השוואה, המשימה של מעבדת המדע של מאדים עלתה 2.5 מיליארד דולר, והשיגור של חללית פילה והגשושית לשביט צ'וריומוב-גרסימנקו עלתה כ-1.4 מיליארד אירו), והחללית הראשונה. מתוכנן לצאת בעוד 20 שנה.

מה הם מתכננים?

זו, על פי המפתחים, תהיה המשימה הראשונה למערכת כוכבים אחרת. הננו-לווין, תוך שימוש באנרגיה של מפרשי לייזר, יטוס במהירות של 60,000 קמ"ש לכוכב במרחק של 4.37 שנות אור מכדור הארץ. הטיסה תימשך בין 20 ל-30 שנה, ובמשך 4 שנים נוספות ימתין כדור הארץ להודעה על הגעתו המאושרת.

אם רק לפני כמה שנים טיסה לכוכב אחר במהירות כזו נראתה לא מציאותית לחלוטין, כעת קבוצת מומחים פיתחה קונספט שעיקרו הוא "להקטין" את גודלה של חללית לגודל של שבב בערך. בשימוש במכשירים אלקטרוניים. למיני ספינה (או טייסת של מכשירים כאלה) יהיה מפרש משלה. רק זה יידחף לא על ידי הרוח, אלא על ידי האור!

למה אלפא קנטאורי?

מדוע בדיוק הפכה מערכת כוכבי אלפא קנטאורי למושא למשימה כה יוצאת דופן? מה מתכננים המדענים למצוא שם?

מערכת אלפא קנטאורי הייתה זה מכבר מושא למחקר אסטרונומי ממוקד. הטיה זו נובעת מהעובדה שמערכת הכוכבים הזו מבוגרת משלנו ב-1.5 מיליארד שנים. ובהתאם לכך, היא עברה דרך אבולוציונית ארוכה יותר.

ממוקם בקבוצת הכוכבים קנטאורי, המורכב משלושה כוכבים דמויי שמש - אלפא קנטאורי A, אלפא קנטאורי B והעצם עצמו, שמשך את תשומת לבם של המדענים - ננס אדום, נחשב כיום לכוכב הקרוב ביותר לשמש. אפילו מרחק של 4.4 שנות אור אינו מונע ממערכת זו להיות אחת הבהירות בשמי הלילה.

לפי השערות המדענים, במערכת הכוכבים הזו, כפי שמעידים תצפיות, יש כוכבי לכת דומים לכדור הארץ. כך, יחסית לאחרונה, אסטרונומים במצפה הכוכבים הדרומי האירופי הצהירו כי לכוכב הלכת האקסו-פלנט ליד אלפא קנטאורי B, שהתגלה רק בשיטת המהירות הרדיאלית באמצעות הספקטרוגרף HARPS (מכשיר זה מכונה זה מכבר "צייד כוכבי הלכת"), יש מסה דומה לזה של כדור הארץ.

זה לא אומר בהכרח שיכולים להיות חיים שם בדומה לכדור הארץ, שכן אלפא קנטאורי Bb נמצא במרחק קרוב מאוד מהכוכב שלו, וטמפרטורת פני השטח היא בערך 1200 מעלות צלזיוס. אבל יש כוכבי לכת אחרים, פחות חמים בקרבת מקום, שבהם חיים אפשריים. כוכב הלכת סביב פרוקסימה קנטאורי נראה הרבה יותר מבטיח.

מהי הספציפיות והחידוש של לוויין על מפרש לייזר?

הקונספט של Breakthrough Starshot משתמש בלייזרים מבוססי קרקע כדי למקד קרן אור כדי להאיץ את כלי השיט. בשלב הבא, Breakthrough Starshot ינסה לכוון חלליות לעבר עצם - כוכב לכת הדומה לכדור הארץ. ברגע שהם יעופו למעלה, הם יחפשו את המרחק האופטימלי ממנו יוכלו המצלמות לתפוס את הטופוגרפיה של כדור הארץ ולשדר תמונה באיכות גבוהה. העברת הנתונים לכדור הארץ תתבצע באמצעות מערכת תקשורת לייזר קומפקטית על סיפון הספינה, והמפרש ישמש כאנטנה. זוהי גישה חדשה לחלוטין לחקר כוכבי לכת אחרים.

קשיים בפרויקט

כמובן, ל-Breakthrough Starshot יש הרבה בעיות טכניות. כל הרכיבים חייבים להיות מתוכננים להיות חזקים ככל האפשר, מסוגלים לעמוד בתאוצה קיצונית, ואקום, קור, התנגשויות עם פרוטונים, אבק קוסמי וכו'. לכן, ברור שלא יהיה מכשיר אחד, אלא כמה.

יש אפילו השערה מדעית שאלפא קנטאורי הוא מקלט אפשרי לתושבי כדור הארץ העתידיים. אחרי הכל, יום אחד יגיע רגע ההכחדה של השמש שלנו. זהו שלב נורמלי באבולוציה של כל הכוכבים. ואז הוא יהפוך לענק אדום, שהכוכב שלנו לא יוכל להימלט מהאנרגיה הקטלנית שלו.

נקווה שהציוויליזציה האנושית תגיע לרמה גבוהה של התפתחות בזמן הזה ותמצא דרך להתפנות. והנקודה האחרונה של רילוקיישן יכולה להיות בדיוק מערכת אלפא קנטאורי.