Perché siamo qui? Questo piano di navicelle nanometriche potrebbe trovare risposte su un sistema solare oltre

Tecnico


Perché siamo qui? Questo piano di navicelle nanometriche potrebbe trovare risposte su un sistema solare oltre

Quando Philip Lubin era un ragazzino, fissava il cielo notturno e mi chiedo da dove venga tutto.

Decenni dopo, Lubin, ora fisico presso l'Università della California, a Santa Barbara, ha un piano per ottenere alcune risposte. E non gli importa che potrebbero volerci diversi decenni prima che fornisca i suoi primi dati.


In effetti, Lubin conta sul fatto che ci vorrà così tanto tempo. Questo è l'unico modo in cui l'umanità potrebbe permetterselo.

L'iniziativa Starshot di Lubin mira a lanciare in orbita un gruppo di minuscole astronavi 'StarChip', ognuna del peso di un grammo, e farle esplodere con un enorme cannone laser.

Il laser spingerebbe gli StarChip alla velocità del 20 percento della velocità della luce, o 37.000 miglia al secondo, verso il Sistema stellare Alpha Centauri , il vicino più prossimo del nostro sistema solare, a poco più di quattro anni luce di distanza.

Arrivando decenni dopo il lancio, il nanocraft potrebbe sondare Alpha Centauri o qualche altro sistema stellare alieno, raccogliendo dati e trasmettendoli sulla Terra tramite i propri laser di bordo.


'Perché siamo qui? Perché esiste l'universo? Qual è lo scopo?' Queste sono alcune delle domande a cui potremmo iniziare a rispondere, ha detto Lubin a The Daily Beast.

Starshot potrebbe sembrare fantascienza, ma Lubin ha affermato che tutte le tecnologie di base per l'iniziativa - minuscole navicelle spaziali, 'vele leggere' ultrasottili che catturano l'esplosione laser e gli stessi laser di propulsione - esistono già.

Miliardario Yuri Milner nel 2016 ha segnalato la propria fiducia in Starshot quando lui e il defunto fisico Stephen Hawking hanno annunciato che l'organizzazione Breakthrough Initiatives di Milner sponsorizzerebbe Starshot per un importo di $ 100 milioni.

Il primo test importante di Starshot si è svolto un anno dopo, quando l'ingegnere Zac Manchester ha lanciato in orbita bassa diversi veicoli spaziali 'sprite' di 3,5 centimetri quadrati nel 2017.


'Questi veicoli sono il prossimo passo di una rivoluzione nella miniaturizzazione dei veicoli spaziali che può contribuire allo sviluppo di StarChips in scala centimetrica e grammo', Breakthrough ha dichiarato .

Le vele leggere stanno subendo il proprio test orbitale, grazie agli sforzi di un programma separato. A giugno, la Planetary Society senza scopo di lucro in California ha lanciato il suo ultimo crowdfunding LightSail 2 , che sostiene essere la prima navicella spaziale 'spinta esclusivamente dalla luce solare'.

La vela da 344 piedi quadrati di LightSail 2 cattura la luce del sole dove gli StarChip di Lubin catturano un laser mirato, ma i veicoli per il resto sono simili nei loro concetti di base.

La tecnologia della vela leggera è elegante nella sua semplicità. I fotoni del sole o di qualche altra fonte di luce rimbalzano su un foglio di mylar, accelerando lentamente, costantemente ed a buon mercato il veicolo spaziale attaccato.


'Nel tempo, l'accelerazione fornita dalla luce solare può consentire al veicolo spaziale di aumentare notevolmente la sua velocità, consentendo ai veicoli spaziali di raggiungere i bordi esterni del sistema solare in un tempo più breve rispetto alle missioni che utilizzano la tradizionale propulsione chimica', David Spencer, capo della missione LightSail 2. , ha detto a The Daily Beast.

La parte migliore? 'Non è richiesto carburante', ha dichiarato Bruce Betts, program manager di LightSail 2 a The Daily Beast. La velocità e la resistenza di una navicella spaziale non sono limitate dal numero di razzi che puoi accumulare sotto di essa.

LightSail 2 è attualmente in orbita e sta effettuando alcuni test finali prima di dispiegare la vela. Fin qui tutto bene. 'Abbiamo un veicolo spaziale stabile, sano e comunicante', ha detto Betts.

Ma Starshot spingerebbe la stessa tecnologia a un estremo folle. 'Con il programma LightSail stiamo lavorando a breve termine della navigazione solare, in particolare nelle piccole navicelle spaziali', ha spiegato Betts. 'Starshot sta lavorando su alcune delle tante sfide legate a una visione interstellare a lungo termine per la navigazione solare'.

Spencer ha detto che Starshot avrebbe bisogno di fare diversi 'salti' tecnologici per funzionare.

'Puntare il laser in modo abbastanza accurato da dare una spinta precisa a un veicolo spaziale delle dimensioni di un chip e mantenere il veicolo spaziale orientato correttamente in modo che la spinta dei fotoni lo spinga nella giusta direzione sono le sfide chiave', ha detto Spencer a The Daily Beast.

“Forse ancora più importante, la capacità del veicolo spaziale delle dimensioni di un chip è una domanda. Può comunicare informazioni alla Terra? I sistemi di comunicazione in genere richiedono grandi aperture o grande potenza. Se i chip-sat non possono comunicare con la Terra, qual è il loro scopo?'

'La mia lettura del concetto è che la tecnologia è fattibile', ha detto Spencer. 'Non sono ancora convinto del valore della missione'.

Lubin ha affermato che il principale ostacolo di Starshot è il costo e la scala. Il laser a propulsione da 100 gigawatt, forse il più grande dispositivo a energia diretta mai progettato, è in realtà un gruppo di molti laser individuali che sparano tutti insieme.

Sebbene i laser di oggi siano altamente efficienti, sono anche costosi. L'esercito degli Stati Uniti prevede di spendere circa 140 milioni di dollari costruendo un singolo laser da 100 kilowatt per i test. Lubin ne avrebbe bisogno di un milione. Oggi potrebbe costare cento trilioni di dollari.

'Questo programma affronta un problema di ridimensionamento economico abbastanza formidabile', ha affermato Lubin. L'unico modo in cui Starshot funzionerà è se i laser diventano più economici. UNquantitàpiù economico.

Fortunatamente per Starshot, è esattamente quello che sta succedendo. La legge di Moore afferma notoriamente che i computer raddoppiano la potenza di elaborazione ogni due anni mentre il loro costo si riduce della metà. La stessa 'legge' - in realtà, è un'osservazione, ha sottolineato Lubin - sembra applicarsi ai laser.

All'attuale tasso di diminuzione, il prezzo del laser da 100 gigawatt potrebbe diventare accessibile in pochi decenni, ha detto Lubin, a quel punto lui e il suo team o i loro successori potrebbero effettivamente assemblare l'hardware Starshot e iniziare a lanciare nanocraft. 'La distribuzione realistica è probabilmente lontana tre decenni', ha detto Lubin.

'Lubin rifiuta di specificare quanto Starshot potrebbe costare anche tra 30 anni, ma ha detto che si aspettava che avrebbe consumato le stesse risorse del programma Apollo'.

Naturalmente, 'accessibile' è un termine relativo. Lubin rifiuta di specificare quanto Starshot potrebbe costare anche tra 30 anni, ma ha detto che si aspettava che avrebbe consumato le stesse risorse del programma Apollo.

Apollo, che nel 1969 ha portato per la prima volta esseri umani sulla luna, ha riportato i contribuenti statunitensi di circa 150 miliardi di dollari nel 2019.

Ne vale la pena Starshot? 'È importante per me che l'umanità esplori l'universo', ha detto Lubin. Ma nessuno dovrebbe aspettarsi risultati rapidi.

'Il mondo moderno, la maggior parte dei tuoi lettori, sono dipendenti dal mondo digitale', ha aggiunto. 'Se non riesci a ottenerlo nei prossimi cinque minuti, non lo vogliono'.

Con Starshot, Lubin ha affermato di voler soddisfare una curiosità più profonda, più antica e più duratura. 'Quando alzi gli occhi al cielo e vedi qualcosa di misterioso che non capisci del tutto.'