Ľudstvo malo naraz ambície, ktoré viedli k takým neuveriteľným projektom, ako je prvý let s posádkou do vesmíru alebo misia na Mesiac. Ďalším krokom bude kolonizácia planét a potom medzihviezdne cestovanie. Prelomová iniciatíva Starshot je nástupcom ľudských ambícií a sľubuje, že vydláždíme našu cestu k hviezdam v bezprostrednej blízkosti.
Hlavným dielom ruského miliardárskeho podnikateľa Jurija Milnera, prieloma Starshot, bolo jeho značka v apríli 2016 na tlačovej konferencii, na ktorej sa zúčastnili renomovaní fyzici vrátane Stephena Hawkinga a Freemana Dysona. Zatiaľ čo projekt nie je ani zďaleka dokončený, predbežný plán zahŕňa odoslanie tisícok čipov s veľkosťou poštových známok na veľkých strieborných plachtách, ktoré sa najskôr dostanú na obežnú dráhu Zeme a potom sa urýchlia pozemnými lasermi.
Za dve minúty laserového zrýchlenia kozmická loď zrýchli na jednu pätinu rýchlosti svetla - tisíckrát rýchlejšie ako akékoľvek umelé vozidlo v celej histórii ľudstva.
Každá kozmická loď bude lietať 20 rokov a zhromažďovať vedecké údaje o medzihviezdnom priestore. Po dosiahnutí planét v hviezdnom systéme Alpha Centauri zabudovaný digitálny fotoaparát urobí fotografie vo vysokom rozlíšení a pošle obrázky na Zem, čo nám umožní pozrieť sa na našich najbližších susedov s planétami. Okrem vedeckých poznatkov môžeme zistiť, či sú tieto planéty vhodné na kolonizáciu ľudí.
Tím za prielomom Starshot je rovnako pôsobivý ako technológia. Do správnej rady patria Milner, Hawking a Mark Zuckerberg, tvorca Facebooku. Pete Warden, bývalý riaditeľ výskumného centra Ames NASA, je generálnym riaditeľom. Niekoľko popredných vedcov, vrátane laureátov Nobelovej ceny, radí projektu a Milner vložil 100 miliónov dolárov z vlastných zdrojov, aby mohol začať s prácou. Spolu s kolegami investujú v priebehu niekoľkých rokov viac ako 10 miliárd dolárov, aby dokončili prácu.
Hoci sa táto celá myšlienka javí ako úplne sci-fi, jej realizácii neexistuje žiadna vedecká prekážka. To sa však nemusí stať zajtra: na to, aby bol Starshot úspešný, je potrebný určitý pokrok v technológii. Organizátori a vedeckí konzultanti veria v exponenciálny pokrok a že Starshot je tu už 20 rokov.
Nižšie nájdete zoznam jedenástich technológií Starshot a to, čo dúfajú, že vedci pripisujú svoj exponenciálny rozvoj v priebehu nasledujúcich dvadsiatich rokov.
Propagačné video:
Detekcia exoplanet
Exoplaneta je planéta mimo našej slnečnej sústavy. Hoci prvý vedecký objav exoplanety sa uskutočnil až v roku 1988, od 1. mája 2017 bolo v 2 702 planétových systémoch objavených 3 608 exoplanet. Zatiaľ čo niektoré z nich sa podobajú planétam v slnečnej sústave, je ich veľa nezvyčajných, napríklad planéty s 200-násobne širšími kruhmi ako Saturn.
Aký je dôvod tejto záplavy objavov? Podstatné zlepšenie teleskopov.
Len pred 100 rokmi bol najväčším teleskopom na svete teleskop Hooker s zrkadlom 2,54 metra. Dnes je veľmi veľký ďalekohľad ESO, tvorený štyrmi veľkými ďalekohľadmi s priemerom 8,2 metrov, najproduktívnejšou pozemnou astronomickou inštaláciou, ktorá denne produkuje jeden vedecký článok na odbornú kontrolu.
Vedci používajú MBT a špeciálny nástroj na vyhľadávanie solídnych extrasolárnych planét v potenciálne obývateľnej zóne hviezdy. V máji 2016 vedci používajúci teleskop TRAPPIST v Čile nenašli v potenciálne obývateľnej zóne naraz jeden, ale sedem exoplaniet veľkosti Zeme.
Medzitým vo vesmíre už kozmická loď Kepler NASA, špeciálne navrhnutá pre túto úlohu, už identifikovala viac ako 2 000 exoplanet. Kozmický ďalekohľad James Webb, ktorý sa začne v októbri 2018, poskytne bezprecedentný pohľad na to, či môžu exoplanety podporovať život. „Ak budú mať tieto planéty atmosféru, JWST bude kľúčom k odhaleniu ich tajomstiev,“hovorí Doug Hudgins, vedec exoplanetového programu v centrále NASA vo Washingtone DC.
Náklady na spustenie
Materská loď Starshot sa spustí na palube rakety a vypustí 1 000 lodí. Náklady na prepravu užitočného množstva pomocou rakiet na jedno použitie sú obrovské, ale súkromní poskytovatelia služieb, ako sú SpaceX a Blue Origin, preukázali úspech pri spúšťaní opakovane použiteľných rakiet, od ktorých sa očakáva, že významne znížia náklady na spustenie. SpaceX už znížil náklady na spustenie Falcon 9 na 60 miliónov dolárov, a ako sa rozširuje súkromný vesmírny priemysel a čoraz častejšie sa používajú opakovane použiteľné rakety, cena klesá a klesá.
Starchip
Každý 15 mm hviezdicový čip („hviezdny čip“) musí obsahovať veľké množstvo sofistikovaných elektronických zariadení, ako sú navigačný systém, kamera, komunikačný laser, batéria rádioizotopu, multiplexer kamery a jeho rozhranie. Inžinieri dúfajú, že to všetko vytlačia do malého stroja s veľkosťou poštových známok.
Koniec koncov, prvé počítačové čipy v 60. rokoch obsahovali hrsť tranzistorov. Vďaka Mooreovmu zákonu dnes môžeme na každý čip umiestniť miliardy tranzistorov. Prvý digitálny fotoaparát vážil niekoľko kilogramov a nasnímal fotografie s rozlíšením 0,01 megapixelu. V súčasnosti digitálny fotoaparát sníma vysokokvalitné farebné obrázky s rozlíšením 12 megapixelov a zmestí sa do smartfónu - spolu s ďalšími snímačmi, ako sú GPS, akcelerometer a gyroskop. A vidíme, že tieto vylepšenia stekajú dole do prieskumu vesmíru s menšími satelitmi, ktoré nám poskytujú kvalitné údaje.
Aby bol Starshot úspešný, do roku 2030 potrebujeme hmotnosť čipu asi 0,22 gramu. Ak sa však zlepšenia budú naďalej vyvíjať rovnakým tempom, predpovede naznačujú, že je to celkom možné.
Ľahká plachta
Plachta by mala byť vyrobená z materiálu, ktorý bude vysoko odrážať (aby sa získal maximálny pulz z lasera), minimálne absorbujúci (aby nespálil teplo) a súčasne veľmi ľahký (umožňuje rýchle zrýchlenie). Tieto tri kritériá sú mimoriadne dôležité av súčasnosti pre ne neexistuje vhodný materiál.
Potrebný pokrok môže vyplynúť z automatizácie umelej inteligencie a urýchlenia objavovania nových materiálov. Táto automatizácia zašla tak ďaleko, že metódy strojového učenia dnes môžu „generovať knižnice kandidátov na vhodné materiály v desiatkach tisíc pozícií“a umožňujú inžinierom určiť, za ktoré z nich stojí za to bojovať a ktoré za určitých podmienok stojí za testovanie.
Ukladanie energie
Aj keď spoločnosť Starchip použije na svoju 24-ročnú cestu malú rádioizotopovú batériu, stále potrebujeme pre lasery konvenčné chemické batérie. Lasery budú musieť uvoľniť kolosálnu energiu v krátkom čase, čo znamená, že energia bude musieť byť uložená v batériách v okolí.
Batérie sa zlepšujú približne o 5 až 8% ročne, hoci to často nevidíme, pretože sa zvyšuje spotreba energie. Ak sa batérie budú týmto tempom ďalej zlepšovať, v priebehu dvadsiatich rokov budú mať 3 až 5krát väčšiu kapacitu ako dnes. Ďalšie inovácie by mohli nasledovať po veľkých investíciách v priemysle batérií. Spoločný podnik Tesla-Solar City už dodal spoločnosti Kauai 55 000 na napájanie väčšiny svojej infraštruktúry.
lasery
Na pohon plavidla spolu s plachtou sa použijú tisíce výkonných laserov.
Lasery dodržiavali Mooreov zákon takmer rovnako ako integrované obvody a zdvojnásobili výkon každých 18 mesiacov. V poslednom desaťročí došlo k dramatickému zrýchleniu v mierke výkonu diódových a vláknových laserov. Prvé prepichlo 10 kilowattov vlákna s jedným režimom v roku 2010 a 100 kilowattovú bariéru o niekoľko mesiacov neskôr. Okrem surovej energie potrebujeme úspech aj pri kombinovaní fázových laserov.
rýchlosť
Naša schopnosť rýchlo sa pohybovať … rýchlo sa pohybovala. V roku 1804 bol vlak vynájdený a veľmi skoro získal neslýchanú rýchlosť 100 kilometrov za hodinu. Kozmická loď „Helios-2“tento rekord v roku 1976 zatienila: v najrýchlejšom okamihu sa „Helios-2“vzdialil od Zeme rýchlosťou 356 040 km / h. O 40 rokov neskôr kozmická loď New Horizons dosiahla heliocentrickú rýchlosť 45 kilometrov za sekundu (viac ako 200 000 kilometrov za hodinu). Ale aj pri tejto rýchlosti by trvalo dlhý čas dosiahnuť Alpha Centauri, vzdialenú štyri svetelné roky.
Hoci zrýchlenie subatomických častíc na rýchlosť blízku svetlu sa stalo bežnými v urýchľovačoch častíc, makroskopické objekty neboli schopné týmto spôsobom zrýchliť. Dosiahnutie 20% rýchlosti svetla by bolo 1000-násobkom rýchlosti akéhokoľvek ľudského objektu.
Ukladanie pamäte
Schopnosť ukladať informácie sa stala základom pre výpočty. Starshot bude závisieť od neustáleho znižovania nákladov a veľkosti digitálnej pamäte, aby poskytoval dostatočný úložný priestor pre svoje programy a obrázky zachytené v systéme Alpha Centauri a jeho planétach.
Náklady na pamäť sa už desaťročia exponenciálne znižovali: v roku 1970 bol megabajt v hodnote asi milióna dolárov; teraz - iba haliere. Veľkosť potrebná na ukladanie sa tiež zmenšila, od pevného disku s hmotnosťou 5 megabajtov, ktorý bol naložený v roku 1956, s vysokozdvižným vozíkom po 512 gigabajtov USB, ktoré vážia niekoľko gramov.
telekomunikácie
Keď Starchip zachytí obrázky, bude potrebné ich poslať späť na Zem na spracovanie.
Od roku 1876, kedy Alexander vynašiel telefón v roku 1876, telekomunikačné technológie výrazne pokročili. Priemerná rýchlosť internetu je dnes asi 11 megabitov za sekundu. Šírka pásma a rýchlosť potrebná na odosielanie digitálnych obrázkov za 4 svetelné roky - 40 biliónov kilometrov - si bude vyžadovať najnovšie pokroky v telekomunikáciách.
Technológia Li-Fi je mimoriadne sľubná a jej bezdrôtový prenos sľubuje, že bude stokrát rýchlejší ako Wi-Fi. Existujú aj experimenty v oblasti kvantovej telekomunikácie, ktoré nebudú rýchle, ale bezpečné.
výpočty
Posledným krokom projektu Starchip bude analýza údajov vrátených kozmickou loďou. Aby sme to dosiahli, budeme sa musieť spoliehať na exponenciálny vývoj výpočtového výkonu, ktorý sa za posledných 60 rokov zvýšil triliónkrát.
Nedávno bol pokles nákladov na výpočtovú techniku silne spojený s mrakmi. Pri pohľade do budúcnosti a pri použití nových výpočtových metód, ako sú kvantové, môžeme očakávať 1 000-násobné zvýšenie výkonu v čase, keď spoločnosť Starshot vráti údaje. Táto výnimočná výpočtová sila nám umožní vykonávať sofistikované vedecké simulácie a analýzy nášho najbližšieho susedného hviezdneho systému.
ILYA KHEL