В Калифорнийском университете в Санта-Барбаре исследователи из UCSB Experimental Cosmology Group (ECG) в настоящее время работают над тем, как осуществить мечту о межзвездном полете. Под руководством профессора Филиппа Любина группа посвятила значительные усилия созданию межзвездной миссии, состоящей из паруса с направленной энергией и космического корабля (WSS) «вафельное судно».
Если все пойдет хорошо, этот космический корабль сможет достичь релятивистских скоростей (часть скорости света) и добраться до ближайшей звездной системы (Проксима Центавра) в течение наших жизней. Недавно ЭКГ достигла важной вехи, успешно протестировав прототипную версию своей пластины (также известной как «StarChip»). Это состояло из отправки прототипа через воздушный шар в стратосферу для проверки его функциональности и производительности.
Запуск был осуществлен в сотрудничестве с Военно-морской академией США в Аннаполисе 12 апреля 2019 года. Эта дата была выбрана в связи с 58-й годовщиной орбитального космического полета российского космонавта Юрия Гагарина, что сделало его первым человеком, отправившимся в космос. , Испытание состояло в запуске прототипа на воздушном шаре на высоте 32 000 м (105 000 футов) над Пенсильванией.
Как объяснил профессор Любин в интервью UCSB Электрический ток:
«Это часть процесса построения на будущее, и по пути вы тестируете каждую часть системы, чтобы усовершенствовать ее. Это часть долгосрочной программы по созданию миниатюрных космических аппаратов для межпланетных и, в конечном итоге, для межзвездных полетов ».
Идея StarChip проста. Используя преимущества миниатюризации, все необходимые компоненты исследовательской миссии могут быть установлены на космическом корабле размером с человеческую руку. Компонент паруса основан на концепции солнечного паруса и разработках, сделанных из легких материалов; и вместе они составляют космический корабль, который может ускоряться до 20% скорости света.
Ради этого полета научная команда, которая его создала, провела StarChip через серию испытаний, предназначенных для измерения его характеристик в космосе и способности исследовать другие миры. Помимо наблюдения за тем, как она произошла в стратосфере Земли (в три раза выше, чем рабочий потолок самолетов), прототип собрал более 4000 изображений Земли. Как объяснил Ник Руперт, инженер-разработчик в лаборатории Любина:
«Он был спроектирован так, чтобы выполнять многие функции гораздо больших космических аппаратов, таких как получение изображений, передача данных, включая лазерную связь, определение ориентации и определение магнитного поля. Благодаря быстрому прогрессу в микроэлектронике мы можем сжать космический корабль в гораздо меньший формат, чем это было сделано ранее для специализированных приложений, таких как наше ».
В то время как StarChip продемонстрировал безупречные результаты в этом полете, впереди нас ждут серьезные технические трудности. Принимая во внимание расстояние - 4,24 световых года (40 трлн. Км; 25 трлн. Миль) - и тот факт, что космическому кораблю понадобится достичь доли скорости света, технологические требования устрашают. Как сказал Любин:
«Обычным химическим движителям, таким как то, что привело нас на Луну почти 50 лет назад, потребовалось бы около ста тысяч лет, чтобы добраться до ближайшей звездной системы, Альфа Центавра. И даже передовые двигатели, такие как ионные двигатели, заняли бы много тысяч лет. Существует только одна известная технология, которая способна достичь близлежащих звезд в течение жизни человека и использует сам свет в качестве движущей системы ».
Одной из самых больших проблем в этой точке является создание наземной лазерной матрицы, способной ускорить лазерный парус. «Если у вас достаточно большой лазерный массив, вы можете толкнуть пластины лазерным парусом, чтобы достичь нашей цели в 20 процентов скорости света», - добавил Руперт. «Тогда вы будете в Альфа Центавре примерно через 20 лет».
С 2009 года экспериментальная космологическая группа UCSB занимается исследованием и разработкой этой концепции в рамках программы расширенных концепций НАСА под названием Starlight. С 2016 года они получили значительную поддержку от Breakthrough Initiatives (некоммерческой программы исследования космоса, созданной Юрием Милнером) в рамках Breakthrough Starshot.
Вместо того, чтобы создавать один космический корабль, команда надеется, что их исследование приведет к созданию сотен и даже тысяч вафельных аппаратов, которые могли бы посещать экзопланеты в соседних звездных системах. Эти космические корабли избавили бы от необходимости топлива и смогли бы совершить путешествие за несколько десятилетий, а не столетий или тысячелетий.
В этом отношении эти космические корабли смогут показать, существует ли жизнь за пределами Земли в наших жизнях. Еще один интересный аспект проекта UCSB включает отправку жизни с Земли на другие экзопланеты. В частности, tardigrades и нематоды c.
Этот аспект их плана мало чем отличается от предложения, сделанного доктором Клавдием Гросом из Института теоретической физики при университете им. Гёте. Соответствующее название «Project Genesis», предложение призывает космические корабли, движимые направленной энергией, путешествовать к другим звездным системам и сеять любые «временно обитающие» экзопланеты, которые там находятся. Короче говоря, жизнь получила бы толчок на планетах, которые обитаемы, но не заселены.
Как объяснил Дэвид Маккарти, аспирант кафедры электротехники и вычислительной техники в UCSB, достижение того, что все возможно, является очень итеративным процессом. «Смысл построения этих вещей состоит в том, чтобы знать, что мы хотим включить в следующую версию, в следующий чип», - сказал он. «Вы начинаете с готовых компонентов, потому что можете выполнять итерацию быстро и недорого».
После завершения этого высотного испытания группа UCSB планирует первый суборбитальный полет в следующем году. Между тем, достижения в области кремниевой оптики и интегрированной фотоники в пластинчатом масштабе - отчасти благодаря исследованиям, проводимым отделом электротехники и компьютерной инженерии UCSB, - снижают стоимость массового производства этих крошечных космических аппаратов.
В дополнение к межзвездному путешествию, эта технология может способствовать быстрым и недорогим полетам на Марс и в другие места в Солнечной системе. Проф. Любин и его коллеги-исследователи также потратили годы на изучение приложений для планетарной защиты от комет, уменьшения количества космического мусора, усиления спутников на околоземной орбите или удаленного питания отдаленных форпостов Солнечной системы. Когда дело доходит до направленной энергии, возможности действительно ошеломляют.
