Warum sind wir hier? Dieser Nano-Raumschiff-Plan könnte Antworten finden, die ein Sonnensystem über liegen

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Warum sind wir hier? Dieser Nano-Raumschiff-Plan könnte Antworten finden, die ein Sonnensystem über liegen

Als Philip Lubin ein kleiner Junge war, starrte er auf die Nachthimmel und frage mich, woher das alles kommt.

Jahrzehnte später hat Lubin, jetzt Physiker an der University of California, Santa Barbara, einen Plan, um Antworten zu erhalten. Und es macht ihm nichts aus, dass es noch mehrere Jahrzehnte dauern könnte, bis es die ersten Daten liefert.

Tatsächlich rechnet Lubin damit, dass es so lange dauert. Nur so kann sich die Menschheit das leisten.

Lubins Starshot-Initiative zielt darauf ab, eine Reihe winziger 'StarChip' -Raumschiffe, von denen jedes ein Gramm wiegt, in die Umlaufbahn zu bringen und sie aus einer riesigen Laserkanone zu sprengen.

Der Laser würde die StarChips mit einer Geschwindigkeit von 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit oder 37.000 Meilen pro Sekunde in Richtung des Alpha Centauri Sternensystem , der nächste Nachbar unseres eigenen Sonnensystems, etwas mehr als vier Lichtjahre entfernt.

Jahrzehnte nach dem Start kommt die Nanocraft könnte Alpha Centauri . untersuchen oder ein anderes außerirdisches Sternensystem, sammelt Daten und sendet sie über ihre eigenen Laser an Bord zurück zur Erde.

'Warum sind wir hier? Warum existiert das Universum? Was ist der Zweck davon?' Dies sind einige der Fragen, die wir dann beantworten könnten, sagte Lubin gegenüber The Daily Beast.

Starshot mag wie Science-Fiction klingen, aber Lubin sagte, dass alle grundlegenden Technologien für die Initiative – winzige Raumschiffe, ultradünne „Lichtsegel“, die den Laserstoß einfangen, und die Antriebslaser selbst – bereits existieren.

Milliardär Yuri Milner 2016 signalisierte sein eigenes Vertrauen in Starshot als er und der verstorbene Physiker Stephen Hawking bekannt gaben, dass Milners Breakthrough Initiatives-Organisation würde Starshot mit 100 Millionen Dollar sponsern.

Der erste große Test von Starshot fand ein Jahr später statt, als der Ingenieur Zac Manchester 2017 mehrere 3,5 Quadratzentimeter große „Sprite“-Raumschiffe in eine niedrige Umlaufbahn startete.

„Diese Fahrzeuge sind der nächste Schritt einer Revolution in der Miniaturisierung von Raumfahrzeugen, die zur Entwicklung von StarChips im Zentimeter- und Grammbereich beitragen können“, Breakthrough angegeben .

Leichte Segel werden dank der Bemühungen eines separaten Programms einem eigenen Orbitaltest unterzogen. Im Juni startete die gemeinnützige Planetary Society in Kalifornien ihr neuestes Crowdfunding Lichtsegel 2 , von dem es behauptet, es sei das erste Raumschiff, das „nur durch Sonnenlicht angetrieben wird“.

Das 344 Quadratmeter große Segel von LightSail 2 fängt Sonnenlicht ein, wo Lubins StarChips einen gezielten Laser einfangen, aber die Fahrzeuge sind ansonsten in ihren Grundkonzepten ähnlich.

Light-Segel-Technologie ist elegant in ihrer Einfachheit. Photonen von der Sonne oder einer anderen Lichtquelle prallen von einer Mylarfolie ab und beschleunigen langsam, stetig und billig das angeschlossene Raumfahrzeug.

„Im Laufe der Zeit kann die Beschleunigung des Sonnenlichts es der Raumsonde ermöglichen, ihre Geschwindigkeit erheblich zu erhöhen, sodass die Raumsonde die äußeren Ränder des Sonnensystems in kürzerer Zeit erreichen kann als bei Missionen mit herkömmlichem chemischem Antrieb“, David Spencer, der Missionschef von LightSail 2 , erzählte The Daily Beast.

Der beste Teil? 'Kein Treibstoff erforderlich', sagte Bruce Betts, Programmmanager von LightSail 2, gegenüber The Daily Beast. Die Geschwindigkeit und Ausdauer eines Raumfahrzeugs werden nicht dadurch begrenzt, wie viele Raketen Sie darunter stapeln können.

LightSail 2 befindet sich derzeit im Orbit und wird einigen letzten Tests unterzogen, bevor es seine Segel entrollt. So weit, ist es gut. „Wir haben ein stabiles, gesundes, kommunizierendes Raumschiff“, sagte Betts.

Aber Starshot würde die gleiche Technologie auf ein verrücktes Extrem treiben. „Mit dem LightSail-Programm arbeiten wir am kurzfristigen Solarsegeln, insbesondere in kleinen Raumfahrzeugen“, erklärte Betts. „Starshot arbeitet an einigen der vielen Herausforderungen, die mit einer langfristigen interstellaren Vision für das Solarsegeln verbunden sind.“

Spencer sagte, Starshot müsse mehrere technologische „Sprung“ machen, um zu funktionieren.

„Die größte Herausforderung besteht darin, den Laser genau genug auszurichten, um einem Raumfahrzeug in Chipgröße einen präzisen Schub zu geben, und das Raumfahrzeug richtig ausgerichtet zu halten, damit der Schub der Photonen es in die richtige Richtung treibt“, sagte Spencer gegenüber The Daily Beast.

„Vielleicht noch wichtiger ist die Frage nach der Leistungsfähigkeit des chipgroßen Raumfahrzeugs. Kann es Informationen an die Erde übermitteln? Kommunikationssysteme erfordern typischerweise große Öffnungen oder große Leistung. Wenn die Chip-Sats nicht mit der Erde kommunizieren können, was ist dann ihr Zweck?“

'Meine Meinung zu dem Konzept ist, dass die Technologie machbar ist', sagte Spencer. 'Ich bin noch nicht vom Wert der Mission überzeugt.'

Lubin sagte, dass das Haupthindernis von Starshot Kosten und Umfang sind. Der 100-Gigawatt-Antriebslaser – vielleicht das größte Gerät mit gerichteter Energie, das je geplant wurde – ist eigentlich ein Cluster aus vielen einzelnen Lasern, die alle zusammen feuern.

Die heutigen Laser sind zwar hocheffizient, aber auch teuer. Die US-Armee plant auszugeben rund 140 Millionen US-Dollar für den Bau eines einzelnen 100-Kilowatt-Lasers zum Testen. Lubin würde eine Million davon brauchen. Heute könnte das hundert Billionen Dollar kosten.

„Dieses Programm steht vor einem ziemlich gewaltigen Problem der wirtschaftlichen Skalierung“, sagte Lubin. Starshot funktioniert nur, wenn Laser billiger werden. EINvielbilliger.

Zum Glück für Starshot passiert genau das. Das Mooresche Gesetz besagt, dass sich die Rechenleistung von Computern alle zwei Jahre verdoppelt, während ihre Kosten um die Hälfte sinken. Das gleiche „Gesetz“ – eigentlich eine Beobachtung, wie Lubin betonte – scheint auch für Laser zu gelten.

Bei der aktuellen Rückgangsrate könnte der Preis eines 100-Gigawatt-Lasers in einigen Jahrzehnten erschwinglich werden, sagte Lubin, und zu diesem Zeitpunkt könnten er und sein Team oder ihre Nachfolger tatsächlich die Starshot-Hardware zusammenbauen und mit dem Start von Nanofahrzeugen beginnen. „Der realistische Einsatz ist wahrscheinlich noch drei Jahrzehnte entfernt“, sagte Lubin.

„Lubin lehnt es ab, anzugeben, wie viel Starshot auch in 30 Jahren kosten könnte, aber er sagte, er gehe davon aus, dass es etwa so viel Ressourcen verbrauchen würde wie das Apollo-Programm.“

„Erschwinglich“ ist natürlich ein relativer Begriff. Lubin lehnt es ab, anzugeben, wie viel Starshot auch in 30 Jahren kosten könnte, aber er sagte, er gehe davon aus, dass es ungefähr so ​​​​viel Ressourcen verbrauchen würde wie das Apollo-Programm.

Apollo, der 1969 zum ersten Mal Menschen auf dem Mond landete, hat die US-Steuerzahler im Jahr 2019 um rund 150 Milliarden Dollar zurückgeworfen.

Lohnt sich Starshot? „Für mich ist es wichtig, dass die Menschheit das Universum erforscht“, sagte Lubin. Aber niemand sollte schnelle Ergebnisse erwarten.

„Die moderne Welt, die meisten Ihrer Leser, sind süchtig nach der digitalen Welt“, fügte er hinzu. 'Wenn Sie es nicht in den nächsten fünf Minuten bekommen, wollen sie es nicht.'

Mit Starshot will Lubin eine tiefere, ältere und dauerhaftere Neugier befriedigen. „Wenn du in den Himmel schaust und etwas Mysteriöses siehst, das du nicht ganz verstehst.“