Kalifornian yliopistossa, Santa Barbalassa, UCSB: n kokeellisen kosmologian ryhmän (ECG) tutkijat työskentelevät parhaillaan tapoja saavuttaa unelma tähtienvälisestä lennosta. Ryhmä on professori Philip Lubinin johdolla osoittanut huomattavan määrän ponnistuksia tähtienvälisen operaation luomiseksi, joka koostuu suunnatun energian mukaisesta kevyestä purjeesta ja kiekkojen mittakaavassa olevasta avaruusaluksesta (WSS).
Jos kaikki menee hyvin, tämä avaruusalus kykenee saavuttamaan relativistisen nopeuden (osa valon nopeudesta) ja siirtämään sen lähimpään tähtijärjestelmään (Proxima Centauri) elämämme aikana. Äskettäin EKG saavutti suuren virstanpylvään testaamalla onnistuneesti kiekkojensa prototyyppiversion (alias. ”StarChip”). Tämä koostui prototyypin lähettämisestä ilmapallojen kautta stratosfääriin sen toimivuuden ja suorituskyvyn testaamiseksi.
Käynnistys tehtiin yhteistyössä Yhdysvaltojen merivoimien akatemian kanssa Annapoliksessa 12. huhtikuuta 2019. Tämä päivämäärä valittiin samaan aikaan Venäjän kosmonautin Juri Gagarinin kiertoradan avaruuslennon 58-vuotispäivän kanssa, jolloin hänestä tuli ensimmäinen ihminen, joka meni avaruuteen. . Koe koostui prototyypin laukaisemisesta ilmapalloun 32 000 m: n (105 000 ft) korkeuteen Pennsylvanian yläpuolella.
Kuten professori Lubin selitti haastattelussa UCSB: n kanssa Nykyinen:
”Se on osa tulevaisuuden rakennusprosessia, ja samalla kun testaat järjestelmän kaikkia osia sen hienosäätöön. Se on osa pitkäaikaista ohjelmaa, jolla kehitetään pienoiskoossa käytettäviä avaruusaluksia planeettojenväliseksi ja lopulta tähtienväliseksi lennolle. "
StarChipin idea on yksinkertainen. Hyödyntämällä miniatyrisoinnin edistymistä, kaikki etsintäoperaation tarvittavat komponentit voitiin asentaa ihmisen käden kokoiseen avaruusalukseen. Purjekomponentti perustuu aurinkopurjeen konseptiin ja kevyillä materiaaleilla tehtyihin kehityksiin; ja yhdessä ne muodostavat avaruusaluksen, jota voidaan kiihdyttää jopa 20% valon nopeudesta.
Tämän lennon vuoksi sen luonut tiederyhmä teki StarChip-sarjan testisarjan avulla, jonka tarkoituksena oli mitata sen suorituskyky avaruudessa ja kyky tutkia muita maailmoja. Sen lisäksi, että prototyyppi näytti miten se reilusti maapallon stratosfäärissä (kolme kertaa korkeampi kuin lentokoneiden toimintakatto), prototyyppi keräsi yli 4000 kuvaa maapallosta. Kuten Lubinin laboratorion kehitysinsinööri Nic Rupert selitti:
”Se on suunniteltu toimimaan monien paljon suurempien avaruusalusten toiminnoilla, kuten kuvantaminen, tiedonsiirto, mukaan lukien laserviestintä, asennonmääritys ja magneettikentän tunnistaminen. Mikroelektroniikan nopean kehityksen takia voimme pienentää avaruusaluksen paljon pienemmäksi muotoon kuin mitä on tehty ennen erikoissovelluksia, kuten omamme. "
Vaikka StarChip esiintyi virheetömästi tällä lennolla, edessä on joitain massiivisia teknisiä esteitä. Kun otetaan huomioon etäisyydet - 4,24 valovuotta (40 triljoona km; 25 triljoona mailia) - ja tosiasia, että avaruusaluksen on saavutettava murto-osa valon nopeudesta, teknologiset vaatimukset ovat pelottavia. Kuten Lubin sanoi:
”Tavallinen kemiallinen työntövoima, kuten se, joka vei meidät kuuhun lähes 50 vuotta sitten päivään, vie lähes satatuhatta vuotta päästäkseen lähimpään tähtijärjestelmään, Alpha Centauriin. Ja jopa edistynyt käyttövoima, kuten ionimoottorit, vieisi useita tuhansia vuosia. On vain yksi tunnettu tekniikka, joka pystyy saavuttamaan lähellä olevat tähdet ihmisen elinaikana ja joka käyttää itse valoa propulsiojärjestelmänä. "
Yksi suurimmista haasteista tässä vaiheessa on maapohjaisen laserryhmän rakentaminen, joka pystyisi kiihdyttämään laserpurjeen. "Jos sinulla on riittävän suuri laserryhmä, voit itse työntää kiekkoja laserpurjeella päästäksesi tavoitteeseemme, joka on 20 prosenttia valon nopeudesta", lisäsi Rupert. "Sitten olisit Alpha Centaurissa jonkin verran kuin 20 vuotta."
Vuodesta 2009 lähtien UCSB: n kokeellinen kosmologiaryhmä on tutkinut ja kehittänyt tätä konseptia osana NASA: n edistyneiden konseptien ohjelmaa nimeltä Starlight. Vuodesta 2016 lähtien he ovat saaneet huomattavaa tukea Breakthrough Initiatives -tapahtumalta (Yuri Milnerin luoma voittoa tavoittelematon avaruustutkimusohjelma) osana Breakthrough Starshot -ohjelmaa.
Yhden avaruusaluksen luomisen sijaan ryhmä toivoo, että heidän tutkimustyönsä johtaa satojen ja jopa tuhansien kiekkojen mittaamiseen tarkoitettujen veneiden luomiseen, jotka voisivat vierailla eksoplaneetoilla läheisissä tähtijärjestelmissä. Nämä avaruusalukset poistaisivat ponneaineen tarpeen ja pystyisivät tekemään matkan muutaman vuosikymmenen eikä vuosisatojen tai vuosituhansien sijasta.
Tässä suhteessa nämä avaruusalukset pystyisivät paljastamaan, esiintyykö elämää maan ulkopuolella maan päällä. Toinen mielenkiintoinen näkökohta UCSB-projektissa on elämän lähettäminen maapallolta muille eksoplaneetoille. Erityisesti tardigrades ja nematodi c.
Heidän suunnitelmansa tämä näkökohta ei ole toisin kuin tohtori Claudius Gros Goethen yliopiston teoreettisen fysiikan instituutista. Sopivasti nimeltään ”Project Genesis”, ehdotuksessa vaaditaan, että suunnatun energian avulla kulkevat avaruusalukset matkustavat muihin tähtijärjestelmiin ja siementtävät kaikki siellä olevat ”väliaikaisesti asuttavat” eksoplaneetit. Lyhyesti sanottuna, elämälle annetaan pikakäynnistys planeetoilla, jotka ovat asuttavia, mutta eivät asu.
Kuten UCSB: n sähkö- ja tietotekniikan laitoksen jatko-opiskelija David McCarthy selitti, päästä pisteeseen, missä kaikki on mahdollista, on erittäin toistuva prosessi. "Näiden asioiden rakentamisen tarkoitus on tietää, mitä haluamme sisällyttää seuraavaan versioon, seuraavaan siruun", hän sanoi. "Aloitat hyllyltä, koska pystyt iteroimaan nopeasti ja edullisesti."
UCSB-ryhmä pyrkii suorittamaan tämän korkean korkeuden testin ensi vuonna suborbitaaliseen ensimmäiseen lentoon. Samaan aikaan piioptiikan ja integroidun kiekkojen mittakaavan fotoniikan kehitys - osittain UCSB: n sähkö- ja tietotekniikan osaston tekemän tutkimuksen ansiosta - vähentää näiden pienten avaruusalusten massatuotannon kustannuksia.
Tähtienvälisten matkojen lisäksi tämä tekniikka voisi helpottaa nopeita ja edullisia matkoja Marsiin ja muihin aurinkokunnan kohteisiin. Prof. Lubin ja hänen tutkijatoverinsa ovat myös viettäneet vuosia tutkiessaan planeetan puolustusohjelmia komeettoja vastaan, lieventäneet avaruusjätteitä, tehostaneet Maata kiertäviä satelliitteja tai kauko-ohjattavat kaukaiset aurinkokunnan lähteet. Kun kyse on suunnatusta energiasta, mahdollisuudet todella ovat huikeat.
