Durchbruch Starshot sucht nach einem Proof-of-Concept für eine Mission mit einer Geschwindigkeit von 100 Millionen Meilen pro Stunde - mit Hilfe von Nanopartikeln mit Lichtantrieb - um den nächsten Stern in 20 Jahren zu erreichen.
Der Traum, zu den Sternen zu reisen, ist lebendig und gut. Künstlerkonzept über BreakthroughInitiatives.org.
Diesen Monat kündigten der russische High-Tech-Milliardär Yuri Milner und andere Breakthrough Starshot an, einen Plan, der 100 Millionen US-Dollar ausgibt, um einen nächsten Schritt in Richtung Star-Reisen in unserer Zeit zu machen. Sie werden die Mittel verwenden, um Proof-of-Concept-Studien für eine Vorbeiflugmission von 100 Millionen Meilen pro Stunde zum nächstgelegenen Sternensystem Alpha Centauri zu starten, das etwa 4 Lichtjahre oder 25 Billionen Meilen entfernt ist Billionen km) entfernt. Sie werden um Bestätigung bitten, dass es möglich ist, mit einem 100-Gigawatt-Lichtstrahl ungefähr 1.000 ultraleichte Fahrzeuge anzutreiben nanocraft bis 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Wenn sich herausstellt, dass dies möglich ist, könnte diese Flotte von Nanostarschiffen Alpha Centauri innerhalb von etwa 20 Jahren nach dem Start erreichen.
Aufgrund der endlichen Lichtgeschwindigkeit (einschließlich Radiowellen) würden wir dann noch 4 Jahre warten, bis wir etwas von einem Nanoflugzeug hören, das das Alpha Centauri-System erfolgreich durchlaufen hat.
Dieser Plan, unsere menschlichen Schiffe in die Weiten des Weltraums zu bringen, wird von derselben Organisation geleitet, die im Juli 2015 eine beispiellose neue Anstrengung von 100 Millionen US-Dollar bei der Suche nach außerirdischer Intelligenz (SETI) angekündigt hat. Breakthrough Initiatives beschreibt sich auf seiner Website als:
… Ein Programm wissenschaftlicher und technologischer Erforschung, das die großen Fragen des Lebens im Universum untersucht: Sind wir allein? Gibt es in unserer galaktischen Nachbarschaft bewohnbare Welten? Können wir den großen Sprung zu den Sternen machen? Und können wir gemeinsam denken und handeln - als eine Welt im Kosmos?
Pete Worden, ehemaliger Direktor des NASA AMES-Forschungszentrums, wird Breakthrough Starshot leiten und von einem Komitee herausragender Wissenschaftler und Ingenieure beraten. Der Vorstand besteht aus Yuri Milner, dem Physiker Stephen Hawking und Mark Zuckerberg. Ann Druyan, Freeman Dyson, Mae Jemison und Avi Loeb nahmen ebenfalls an der Ankündigung am 12. April 2016 am One World Observatory in New York City teil.
Yuri Milner ist ein bedeutender Geldgeber von Breakthrough Initiatives. Er war ein früher Investor in und hat andere große Projekte finanziert, zum Beispiel die weltweit größte Auszeichnung im Bereich Biomedizin und Biowissenschaften, den Breakthrough Prize. Bild über Rusnanotekh.com
Wissenschaftler glauben, dass es im Alpha-Centauri-System drei Sterne gibt, obwohl Proxima Centauri - zwei Lichtjahre von den beiden anderen entfernt - und der tatsächlich unserer Sonne am nächsten liegende Stern möglicherweise nicht physisch gebunden ist. Illustration von Ian Morrison über manyworlds.space
Obwohl bisher nur ein Planet im Alpha-Centauri-System bekannt ist und Alpha-Centauri B umkreist, können Sie wetten, dass Astronomen ihre Aufmerksamkeit darauf richten würden, mehr Planeten in diesem nahe gelegenen Sternensystem zu suchen.
Warum haben wir das Alpha Centauri-System nicht schon besucht? Das liegt daran, dass 25 Billionen Meilen weit weg sind. Unter Verwendung der vorhandenen Technologie würde unser schnellstes aktuelles Raumschiff etwa 30.000 Jahre benötigen, um dorthin zu gelangen, sagte Breakthrough Starshot.
Aber alle existierenden Raumschiffe sind im Gegensatz zu den so genannten Gram-Scale-Nanostarships riesig und klobig StarChips - hier vorgeschlagen. Durchbruch Starshot hofft festzustellen, ob winzige, leichte Schiffe auf von einem Lichtstrahl gesteuerten Segeln tausendmal schneller fliegen können als das schnellste Raumschiff, das bisher gebaut wurde.
Was ich an dem Starshot-Konzept liebe, ist, dass es wirklich visionär ist, weit über das hinausgeht, was bisher für das Reisen mit Stars vorgeschlagen wurde, und dennoch auf der Grundlage aktueller, innovativer Wissenschaft und Technologie arbeitet. Starshot stellt sich vor, ein Mutterschiff zu starten, das die 1.000 winzigen Raumschiffe in eine Umlaufbahn in großer Höhe befördert. Jedes Fahrzeug ist ein Wafer im Gramm-Maßstab, der Kameras, Photonenstrahlruder, Stromversorgung, Navigations- und Kommunikationsausrüstung enthält und „eine voll funktionsfähige Raumsonde darstellt“, so das Starshot-Team.
Die Missionscontroller setzten das Nanocraft eins nach dem anderen ein - sie waren unterwegs. Ein bodengestütztes Laserarray namens a Licht Beamer würde verwendet, um Licht auf die Segel der Schiffe zu fokussieren, um einzelne Fahrzeuge "innerhalb von Minuten" auf die Zielgeschwindigkeit zu beschleunigen.
Erstes Foto der Erde aus dem All, 24. Oktober 1946, über White Sands Missile Range / Applied Physics Laboratory. Weiterlesen. Die ersten Bilder des Alpha-Centauri-Systems per Nanocraft wären rudimentär, vielleicht wie dieses erste Bild der Erde?
Es ist geplant, vier Kameras (jeweils zwei Megapixel) auf einen Chip zu kleben, um eine elementare Bildgebung zu ermöglichen. Die Daten würden unter Verwendung einer einziehbaren meterlangen Antenne oder sogar unter Verwendung des Lichtsegels zur Erde zurückgesendet, um eine laserbasierte Kommunikation zu ermöglichen, die ein Signal zurück zur Erde lenken könnte.
Durchbruch Starshot sagte in seiner jüngsten Erklärung, dass sein Plan:
… Bringt den Silicon Valley-Ansatz in die Raumfahrt und nutzt die exponentiellen Fortschritte in bestimmten Technologiebereichen seit Beginn des 21. Jahrhunderts.
Ermöglicht würden die Lichtsegel beispielsweise durch Fortschritte in der Nanotechnologie, die immer dünnere und leichtere Metamaterialien hervorbringen. Breakthrough Star sagte:
… Versprechen, die Herstellung von Segeln im Meterbereich mit einer Dicke von nur wenigen hundert Atomen und einer Masse im Grammbereich zu ermöglichen.
Das Video unten zeigt eine Animation des Vorschlags Licht Beamerein phasengesteuertes Array von Lasern zum Antreiben der Lichtsegel und auch zum Empfangen von Informationen aus dem Nanocraft.
Die Forschungs- und Entwicklungsphase für Breakthrough Starshot wird voraussichtlich einige Jahre dauern. Philip Lubin, wissenschaftlicher Berater des Projekts, erklärte am 27. April gegenüber Popular Science:
… Werden wir einen Prototyp eines Laser-Arrays in der 10- bis 100-Kilowatt-Klasse bauen, mit bildgebenden und anderen Sensoren sowie einem Laserkommunikationssystem und Prototypsegeln. Außerdem werden wir die vielen technischen Herausforderungen untersuchen, die sich daraus ergeben ein vollständiges System aufbauen.
Danach würde die Entwicklung der ultimativen Mission zu Alpha Centauri ein Budget erfordern, das mit den größten aktuellen wissenschaftlichen Experimenten vergleichbar ist. Projektleiter Pete Worden nannte eine Zahl von „ungefähr 10 Milliarden US-Dollar“.
Bau eines bodengebundenen kilometergroßen Lichtstrahlers in großer Höhe bei trockenen Bedingungen.
Erzeugung und Speicherung von einigen Gigawattstunden Energie pro Start.
Start eines Mutterschiffs, das Tausende von Nanobooten in eine Umlaufbahn in großer Höhe befördert.
Nutzung der adaptiven Optiktechnologie in Echtzeit, um atmosphärische Effekte zu kompensieren.
Fokussierung des Lichtstrahls auf das Lichtsegel, um einzelne Nanocrafts innerhalb von Minuten auf die Zielgeschwindigkeit zu beschleunigen.
Berücksichtigung interstellarer Staubkollisionen auf dem Weg zum Ziel.
Erfassen Sie Bilder eines Planeten und anderer wissenschaftlicher Daten und übertragen Sie sie mithilfe eines kompakten integrierten Laserkommunikationssystems zurück zur Erde.
Mit dem gleichen Light Beamer, mit dem die Nanocrafts gestartet wurden, um über 4 Jahre später Daten von ihnen zu erhalten.
Breakthrough Starshot plant außerdem die Einrichtung eines Forschungsstipendienprogramms, um weitere Mittel zur Unterstützung der einschlägigen wissenschaftlichen und technischen Forschung und Entwicklung bereitzustellen. Yuri Milner, Gründer der Breakthrough Initiatives, sagte:
Die menschliche Geschichte ist eine von großen Sprüngen. Vor nur 55 Jahren… wurde Yuri Gagarin der erste Mensch im Weltraum. Heute bereiten wir uns auf den nächsten großen Sprung vor, zu den Sternen.
Stephen Hawking sagte:
Die Erde ist ein wunderbarer Ort, aber vielleicht nicht für immer. Früher oder später müssen wir zu den Sternen schauen. Durchbruch Starshot ist ein sehr aufregender erster Schritt auf dieser Reise.
Pete Worden sagte:
Wir lassen uns von Vostok, Voyager, Apollo und den anderen großen Missionen inspirieren. Es ist Zeit, die Ära des interstellaren Flugs zu eröffnen, aber wir müssen unsere Füße auf dem Boden halten, um dies zu erreichen.
Fazit: Breakthrough Starshot - Teil der Breakthrough-Initiativen - kündigte im April 2016 einen Plan an, Nanostarship im Gram-Maßstab auf einer Mission zu Alpha Centauri, dem nächstgelegenen Sternensystem, einzusetzen. Der Plan sieht eine Reisezeit zu diesem Sternensystem von nur 20 Erdjahren vor. Für Proof-of-Concept-Studien wurden in den kommenden Jahren Investitionen in Höhe von 100 Mio. USD bereitgestellt.