Najednou mělo lidstvo ambice, které vedly k tak neuvěřitelným projektům, jako byl první let s posádkou do vesmíru nebo mise na Měsíc. Dalším krokem bude kolonizace planet a pak mezihvězdné cestování. Průlomová iniciativa Starshot je nástupcem lidských ambicí a slibuje, že vydláží naši cestu ke hvězdám v bezprostřední blízkosti.
Průkopník ruského miliardáře podnikatele Jurije Milnera, Průlom Starshot, se prosadil v dubnu 2016 na tiskové konferenci za účasti renomovaných fyziků včetně Stephena Hawkinga a Freemana Dysona. Zatímco projekt zdaleka není dokončen, předběžný plán zahrnuje odeslání tisíců čipů velikosti poštovních známek na velkých stříbrných plachtách, které nejprve vstoupí na orbitu Země a poté budou urychleny pozemními lasery.
Za dvě minuty laserového zrychlení kosmická loď zrychlí na pětinu rychlosti světla - tisíckrát rychlejší než jakékoli umělé vozidlo v historii lidstva.
Každá kosmická loď bude létat 20 let a shromažďovat vědecké údaje o mezihvězdném prostoru. Po dosažení planet ve hvězdném systému Alpha Centauri bude vestavěný digitální fotoaparát pořizovat fotografie s vysokým rozlišením a posílat obrázky zpět na Zemi, což nám umožní podívat se na naše nejbližší planetární sousedy. Kromě vědeckých poznatků můžeme zjistit, zda jsou tyto planety vhodné pro lidskou kolonizaci.
Tým za průlomem Starshot je stejně působivý jako technologie. Představenstvo zahrnuje Milner, Hawking a Mark Zuckerberg, tvůrce Facebooku. Pete Warden, bývalý ředitel výzkumného centra Ames společnosti NASA, je generálním ředitelem. Projekt radí několik významných vědců, včetně laureátů Nobelovy ceny, a Milner vložil 100 milionů dolarů z vlastních zdrojů, aby mohla práce začít. Společně s kolegy investují v průběhu několika let přes 10 miliard dolarů, aby dokončili práci.
Ačkoli se celá tato myšlenka jeví jako zcela sci-fi, není žádná vědecká překážka pro její realizaci. To se však nemusí zítra stát: aby byl Starshot úspěšný, je zapotřebí řada technologických pokroků. Organizátoři a vědeckí konzultanti věří v exponenciální pokrok a že Starshot je tu už 20 let.
Níže naleznete seznam jedenácti technologií Starshot a to, co doufají vědci v jejich příští rozvoj v příštích dvaceti letech.
Propagační video:
Detekce exoplanet
Exoplanet je planeta mimo naši sluneční soustavu. Ačkoli k prvnímu vědeckému objevu exoplanety došlo až v roce 1988, od 1. května 2017 bylo v 2 702 planetárních systémech objeveno 3 608 exoplanet. Zatímco některé z nich se podobají planetám ve sluneční soustavě, existuje mnoho neobvyklých, jako jsou planety s prsteny 200krát širšími než planety Saturn.
Jaký je důvod této záplavy objevů? Podstatné vylepšení dalekohledů.
Jen před 100 lety byl největším dalekohledem na světě Hookerův dalekohled se zrcadlem 2,54 metru. Dnes je velmi velký dalekohled ESO, skládající se ze čtyř velkých dalekohledů o průměru 8,2 metrů, nejproduktivnější pozemní astronomickou instalací, která denně produkuje jeden vědecký článek na odbornou recenzi.
Vědci používají MBT a speciální nástroj k hledání pevných extrasolárních planet v potenciálně obyvatelné zóně hvězdy. V květnu 2016 vědci používající dalekohled TRAPPIST v Chile nenašli v potenciálně obývatelné zóně jeden, ale sedm exoplanet Země.
Mezitím vesmírná loď Kepler NASA, speciálně navržená pro tento úkol, již identifikovala více než 2 000 exoplanet. Kosmický dalekohled James Webb, který bude spuštěn v říjnu 2018, poskytne nebývalý vhled do toho, zda mohou exoplanety podporovat život. "Pokud tyto planety mají atmosféru, JWST bude klíčem k odhalení jejich tajemství," říká Doug Hudgins, exoplanetový vědec ve Washingtonu DC DC.
Náklady na spuštění
Na palubě rakety bude vypuštěna mateřská loď Starshot a vypustí 1 000 lodí. Náklady na přepravu užitečných nákladů pomocí raket na jedno použití jsou obrovské, ale soukromí poskytovatelé služeb, jako jsou SpaceX a Blue Origin, prokázali úspěch při vypouštění opakovaně použitelných raket, u nichž se očekává, že významně sníží náklady na spuštění. SpaceX již snížil náklady na spuštění Falcon 9 na 60 milionů dolarů, a jak se rozšiřuje soukromý kosmický průmysl a převládají opakovaně použitelné rakety, cena klesá a klesá.
Starchip
Každý hvězdicový čip 15 mm („hvězdný čip“) musí obsahovat velké množství sofistikovaných elektronických zařízení, jako je navigační systém, kamera, komunikační laser, baterie radioizotopu, multiplexer kamery a jeho rozhraní. Inženýři doufají, že to všechno vytlačí do malého stroje velikosti poštovní známky.
Koneckonců, první počítačové čipy v šedesátých letech obsahovaly hrst tranzistorů. Díky Mooreovu zákonu dnes můžeme na každý čip umístit miliardy tranzistorů. První digitální fotoaparát vážil několik kilogramů a zachytil obrázky s rozlišením 0,01 megapixelu. V dnešní době snímá digitální fotoaparát vysoce kvalitní barevné obrázky ve 12 megapixelech a hodí se do smartphonu - spolu s dalšími senzory, jako je GPS, akcelerometr a gyroskop. A vidíme, že tato vylepšení stékají do průzkumu vesmíru s menšími satelity, které nám poskytují kvalitní data.
Aby byl Starshot úspěšný, potřebujeme do roku 2030 čipovou hmotnost asi 0,22 gramu. Pokud však budou zlepšování pokračovat stejným tempem, prognózy naznačují, že je to docela možné.
Lehká plachta
Plachta by měla být vyrobena z materiálu, který bude vysoce reflexní (aby se získal maximální puls z laseru), minimálně absorbující (aby nedošlo k spálení teplem) a současně velmi lehký (umožněno rychlé zrychlení). Tato tři kritéria jsou nesmírně důležitá a v současné době pro ně neexistuje vhodný materiál.
Potřebný pokrok může vycházet z automatizace umělé inteligence a zrychlení objevování nových materiálů. Tato automatizace zašla tak daleko, že metody strojového učení dnes mohou „generovat knihovny kandidátů na vhodné materiály v desítkách tisíc pozic“a umožnit technikům určit, za které z nich stojí za to bojovat a které za určitých podmínek stojí za testování.
Zásobárna energie
Přestože Starchip použije pro svou 24letou cestu malou radioizotopovou baterii, pro lasery budeme stále potřebovat konvenční chemické baterie. Lasery budou muset v krátké době uvolnit kolosální energii, což znamená, že energie bude muset být uložena v bateriích poblíž.
Baterie se zlepšují o 5-8% ročně, i když to často nevidíme, protože se zvyšuje spotřeba energie. Pokud se baterie budou tímto tempem dále zlepšovat, budou mít za dvacet let 3 až 5krát větší kapacitu než dnes. Další inovace by mohly následovat po velké investici do bateriového průmyslu. Společný podnik Tesla-Solar City již dodal Kauai 55 000 na napájení většiny jeho infrastruktury.
Lasery
K pohonu plavidla spolu s plachtou budou použity tisíce výkonných laserů.
Lasery poslouchali Mooreův zákon téměř stejným způsobem jako integrované obvody, což zdvojnásobilo sílu každých 18 měsíců. V posledním desetiletí došlo k dramatickému zrychlení škálování energie v diodových a vláknových laserech. První propíchlo 10 kilowattů single-mode vlákna v roce 2010 a 100 kilowattovou bariéru o několik měsíců později. Kromě surové energie potřebujeme také úspěch při kombinování fázovaných laserů.
Rychlost
Naše schopnost rychle se pohybovat … rychle se pohybovat. V roce 1804 byl vlak vynalezen a velmi brzy získal neslýchanou rychlost 100 kilometrů za hodinu. Kosmická loď „Helios-2“tento rekord v roce 1976 zatměnila: v nejrychlejším okamžiku se „Helios-2“pohybovala pryč od Země rychlostí 356 040 km / h. O 40 let později dosáhla kosmická loď New Horizons heliocentrickou rychlost 45 kilometrů za sekundu (více než 200 000 kilometrů za hodinu). Ale i při této rychlosti by trvalo dlouhou dobu, než se dostanete k Alpha Centauri, vzdálené čtyři světelné roky.
Ačkoli se urychlování subatomických částic na rychlost blízkého světla stalo běžnými v urychlovačích částic, makroskopické objekty se tímto způsobem nedokázaly urychlit. Dosažení 20% rychlosti světla by bylo 1000krát rychlejší než jakýkoli objekt vytvořený člověkem.
Úložiště paměti
Schopnost ukládat informace se stala základem pro výpočty. Starshot bude záviset na pokračujícím snižování nákladů a velikosti digitální paměti, aby poskytoval dostatečný úložný prostor pro své programy a obrázky zachycené v hvězdném systému Alpha Centauri a jeho planetách.
Náklady na paměť exponenciálně klesaly po celá desetiletí: v roce 1970 měla megabajt hodnotu asi milionu dolarů; nyní - pouhé haléře. Velikost potřebná pro skladování se také zmenšila, z pevného disku o velikosti 5 megabajtů naloženého v roce 1956 s vysokozdvižným vozíkem po 512 gigabajtů USB s hmotností několika gramů.
Telekomunikace
Jakmile Starchip zachytí obrázky, bude nutné je poslat zpět na Zemi ke zpracování.
Telekomunikace značně pokročily od doby, kdy Alexander Graham Bell vynalezl telefon v roce 1876. Průměrná rychlost internetu je dnes asi 11 megabitů za sekundu. Šířka pásma a rychlost potřebná pro odesílání digitálních obrázků na 4 světelné roky - 40 bilionů kilometrů - bude vyžadovat nejnovější pokrok v telekomunikacích.
Li-Fi technologie je mimořádně slibná a její bezdrátový přenos slibuje, že bude 100krát rychlejší než Wi-Fi. Existují také experimenty v oblasti kvantové telekomunikace, které nebudou rychlé, ale bezpečné.
Výpočty
Posledním krokem projektu Starchip bude analýza dat vrácených kosmickou lodí. Abychom toho dosáhli, budeme se muset spoléhat na exponenciální vývoj výpočetní síly, která se za posledních 60 let zvýšila bilionkrát.
V poslední době byl pokles nákladů na výpočetní techniku silně spojen s mraky. Při pohledu do budoucna a za použití nových výpočetních metod, jako je kvantové, můžeme očekávat 1 000násobné zvýšení výkonu v době, kdy Starshot vrátí data. Tento výjimečný výpočetní výkon nám umožní provádět sofistikované vědecké simulace a analýzy našeho nejbližšího sousedního hvězdného systému.
ILYA KHEL