Kalifornijas Universitātes Santa Barbarā pētnieki ar UCSB Eksperimentālās kosmoloģijas grupu (EKG) šobrīd strādā pie veidiem, kā sasniegt sapni par starpzvaigžņu lidojumu. Profesora Filipa Ļubina vadībā grupa ir veltījusi daudz pūļu, lai izveidotu starpzvaigžņu misiju, kas sastāv no virzītas enerģijas gaismas buras un vafeļu mēroga kosmosa kuģa (WSS) “vafeļu kuģa”.
Ja viss iet labi, šis kosmosa kuģis spēs sasniegt relativistiskus ātrumus (daļu gaismas ātruma) un novirzīt to uz tuvāko zvaigžņu sistēmu (Proxima Centauri) mūsu dzīves laikā. Nesen EKG sasniedza lielu pagrieziena punktu, veiksmīgi pārbaudot viņu vafeļu prototipa versiju (aka. “StarChip”). Tas sastāvēja no prototipa nosūtīšanas caur balonu stratosfērā, lai pārbaudītu tā funkcionalitāti un veiktspēju.
Palaišana tika organizēta sadarbībā ar Amerikas Savienoto Valstu Jūras akadēmiju Anapolisā 2019. gada 12. aprīlī. Šis datums tika izvēlēts tā, lai tas sakristu ar Krievijas kosmonauta Jurija Gagarina 58. gadadienu orbitālajā kosmosa lidojumā, padarot viņu par pirmo cilvēku, kurš devās kosmosā. . Pārbaude ietvēra prototipa palaišanu uz gaisa balona 32 000 m (105 000 pēdu) augstumā virs Pensilvānijas.
Kā intervijā UCSB paskaidroja prof. Ļubins Esošais:
“Tā ir daļa no nākotnes veidošanas procesa, un vienlaikus ar katras sistēmas daļas pārbaudi, lai to uzlabotu. Tā ir daļa no ilgtermiņa programmas, lai izstrādātu miniatūrus kosmosa kuģus starpplanētu un, visbeidzot, starpzvaigžņu lidojumiem. ”
StarChip ideja ir vienkārša. Izmantojot miniatūrizācijas sasniegumus, visus nepieciešamos izpētes misijas komponentus varētu uzstādīt uz cilvēka rokas izmēra kosmosa kuģa. Buru komponents balstās uz saules buras jēdzienu un izstrādājumiem, kas izgatavoti no viegliem materiāliem; un kopā tie papildina kosmosa kuģi, kuru var paātrināt līdz 20% gaismas ātrumam.
Šī lidojuma dēļ zinātnes komanda, kas to izveidoja, veica StarChip, izmantojot virkni testu, kas izstrādāti, lai novērtētu tā veiktspēju kosmosā un spēju izpētīt citas pasaules. Papildus tam, lai redzētu, kā tas izklausījās Zemes stratosfērā (trīs reizes augstāks par lidmašīnu ekspluatācijas griestiem), prototips savāca vairāk nekā 4000 Zemes attēlu. Kā skaidroja Ļubinas laboratorijas attīstības inženieris Niks Ruperts:
“Tā tika izstrādāta, lai tai būtu daudz daudz lielāku kosmosa kuģu funkcijas, piemēram, attēlveidošana, datu pārraide, ieskaitot lāzera sakarus, stāvokļa noteikšana un magnētiskā lauka noteikšana. Sakarā ar straujajiem uzlabojumiem mikroelektronikā mēs varam samazināt kosmosa kuģi daudz mazākā formātā, nekā tas tika darīts iepriekš tādām specializētām lietojumprogrammām kā mūsējais. ”
Lai gan StarChip šajā lidojumā darbojās nevainojami, priekšā ir daži nopietni tehniski šķēršļi. Ņemot vērā iesaistītos attālumus - 4,24 gaismas gadus (40 triljonus km; 25 triljonus jūdžu) - un to, ka kosmosa kuģim vajadzēs sasniegt nelielu daļu no gaismas ātruma, tehnoloģiskās prasības ir biedējošas. Kā teica Ļubins:
“Parastai ķīmiskai piedziņai, piemēram, tai, kas mūs aizveda uz Mēness gandrīz pirms 50 gadiem, līdz dienai, vajadzēja gandrīz simts tūkstošus gadu, lai nokļūtu tuvākajā zvaigžņu sistēmā - Alfa Kentaurā. Un pat uzlabotajai piedziņai, piemēram, jonu dzinējiem, būtu nepieciešami tūkstošiem gadu. Ir tikai viena zināma tehnoloģija, kas cilvēka dzīves laikā spēj sasniegt tuvējās zvaigznes, un tā pati kā gaisma izmanto gaismu. ”
Viens no lielākajiem izaicinājumiem šajā brīdī ir uz Zemes bāzēta lāzera masīva izveidošana, kas būtu spējīgs paātrināt lāzera buras. "Ja jums ir pietiekami liels lāzera bloks, jūs faktiski varat virzīt vafeles ar lāzera burām, lai sasniegtu mūsu mērķi - 20 procentus no gaismas ātruma," piebilda Ruperts. "Tad tu būsi Alpha Centauri apmēram pēc 20 gadiem."
Kopš 2009. gada UCSB Eksperimentālās kosmoloģijas grupa ir pētījusi un attīstījusi šo koncepciju kā daļu no NASA uzlaboto koncepciju programmas, kuras nosaukums ir Starlight. Kopš 2016. gada viņi ir saņēmuši ievērojamu atbalstu no Breakthrough Initiatives (bezpeļņas kosmosa izpētes programma, kuru izveidojis Jurijs Milners) kā Breakthrough Starshot daļa.
Tā vietā, lai izveidotu vienu kosmosa kuģi, komanda cer, ka viņu pētījumi novedīs pie simtiem un pat tūkstošiem vafeļu skalas kuģu radīšanas, kas varētu apmeklēt eksoplanetes tuvējās zvaigžņu sistēmās. Šie kosmosa kuģi likvidētu vajadzību pēc dzenskrūves un varētu veikt braucienu dažu desmitgažu laikā, nevis gadsimtiem vai gadu tūkstošiem.
Šajā ziņā šie kosmosa kuģi spētu atklāt, vai mūsu dzīves laikā dzīvība pastāv arī ārpus Zemes. Vēl viens interesants UCSB projekta aspekts ir dzīves nosūtīšana no Zemes uz citām eksoplanetām. Proti, tardigrādes un nematode c.
Šis viņu plāna aspekts nav atšķirībā no priekšlikuma, ko izteicis Dr Claudius Gros no Gētes Universitātes Teorētiskās fizikas institūta. Pienācīgi nosaukts par “Project Genesis”, priekšlikumā tiek aicināts kosmosa kuģus, kas virzīti ar virzītas enerģijas palīdzību, ceļot uz citām zvaigžņu sistēmām un izsēt visas tur esošās “īslaicīgi apdzīvojamās” eksoplanetes. Īsāk sakot, dzīvībai tiks dots sākums uz planētām, kuras ir apdzīvojamas, bet nav apdzīvotas.
Kā paskaidroja Deivids Makartijs, UCSB Elektriskās un datortehnikas katedras maģistrants, nokļūšana līdz vietai, kur viss ir iespējams, ir ļoti atkārtojošs process. "Šo lietu veidošanas jēga ir zināt, ko mēs vēlamies iekļaut nākamajā versijā, nākamajā mikroshēmā," viņš teica. "Jūs sākat ar vispārpieņemtiem komponentiem, jo jūs varat ātri un lēti iterēt."
Pēc šī augstkalnu testa pabeigšanas UCSB grupa nākamgad plāno pirmo suborbitālo lidojumu. Tikmēr sasniegumi silīcija optikā un integrētā vafeļu mēroga fotonikā - daļēji pateicoties pētījumiem, ko veic UCSB Elektriskās un datortehnikas nodaļa - samazina šo niecīgo kosmosa kuģu masveida ražošanas izmaksas.
Papildus starpzvaigžņu ceļojumiem šī tehnoloģija varētu atvieglot ātras un lētas misijas uz Marsu un citām Saules sistēmas vietām. Prof. Ļubins un viņa kolēģi pētnieki ir arī pavadījuši gadus, pētot planētas aizsardzību pret komētām, mazinot kosmosa atlūzas, pastiprinot Zemes riņķojošos satelītus vai attālināti padodot tālās Saules sistēmas izejas. Runājot par virzīto enerģiju, iespējas patiešām ir satriecošas.
