突破星空到半人马座

突破性Starshot寻求每小时1亿英里任务的概念验证–使用轻型纳米飞机–在20年内到达最近的恒星。

图片来自BreakthroughInitiatives.org。

前往星空的梦想还活着,而且很好。艺术家’s concept via BreakthroughInitiatives.org.

本月,俄罗斯高科技亿万富翁尤里·米尔纳(Yuri Milner)等人宣布了《突破星空》(Breakthrough Starshot),该计划斥资1亿美元,在我们这个时代朝着星空旅行迈出新一步。他们’将使用这笔资金开始进行概念验证研究,以进行每小时1亿英里的次飞任务,该次飞行任务是对次近恒星系统Alpha Centauri的定位,该系统位于约4光年或25万亿英里(40万亿公里) )离开。他们将寻求确认’可以使用100吉瓦的光束推动约1,000超轻量级 纳米工艺 达到光速的20%如果它’事实证明,这种纳米星舰舰队可能在发射后约20年内到达半人马座。

由于光(包括无线电波)的有限传播速度,我们将再等4年才能听到成功扫过Alpha Centauri系统的任何纳米飞行器的回音。

这项计划将我们的人类飞船驶入广阔的空间,这一计划是由– 在 July, 2015 – announced 前所未有的一亿美元新努力 在搜索外星情报(SETI)中。 在其网站上,突破性举措将自己描述为:

…科学技术探索计划,探讨宇宙中的重大生命问题:我们孤独吗?我们银河系附近有可居住的世界吗?我们可以飞向星星吗?我们可以一起思考和采取行动-作为宇宙中的一个世界吗?

在恒星科学家和工程师委员会的建议下,美国宇航局AMES研究中心前主任皮特·沃登(Pete Worden)将领导Breakthrough Starshot。董事会成员包括尤里·米尔纳(Yuri Milner),物理学家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)和Facebook’马克·扎克伯格(Mark Zuckerberg)。 Ann Druya​​n,Freeman Dyson,Mae Jemison和Avi Loeb也参加了 在公告中 于2016年4月12日在纽约市世界天文台举行。

俄罗斯亿万富翁尤里·米尔纳(Yuri Milner)。图片来自Rusnanotekh.com

尤里·米尔纳(Yuri Milner)是“突破性倡议”的主要资助者。他是Facebook和Twitter的早期投资者,还资助了其他大型活动,例如,生物医学和生命科学领域的世界最大奖项,即突破奖。图片通过 Rusnanotekh.com

半人马座A,半人马座B和半人马座Prouxima Centauri组成了一个三星级系统,尽管半人马座Proxima Centauri与其他两个人相距相隔0.2光年。图片由伊恩·莫里森(Ian Morrison)通过

科学家认为,半人马座Proxima半人马座星系中有3星–与其他两个星相距.2光年,是离我们太阳最近的实际恒星–可能没有物理约束。 Ian Morrison的插图,通过 manyworlds.space

虽然在那里’s only 迄今为止已知的一颗行星 在围绕半人马座B的半人马座系统中,你可以打赌–如果我们打算将纳米技术送到那里–天文学家会将注意力转向在附近的恒星系统中寻找更多的行星。

为什么要避风港’t we visited 半人马座阿尔法系统 已经?它’之所以如此,是因为距这里25万亿英里之遥。使用现有技术,我们目前最快的航天器将需要大约30,000年的时间才能到达那里, 说突破星空.

但是与克级的纳米星际飞船相比,所有现有的航天器都庞大而笨拙– dubbed 星芯片 –在这里提出。突破性Starshot希望确定在光束推动下的微小轻型飞船能否比目前最快的飞船快一千倍。

我喜欢Starshot概念的地方在于’真正的远见卓识,超越一切’迄今为止,已经提出了“星际旅行”的建议,但仍基于最新的尖端科学技术。 Starshot设想发射一艘母舰,将1,000架小型航天器带到高空轨道。每艘飞船都是一块克级的晶圆,上面装有相机,光子推进器,电源,导航和通讯设备,以及“构成一个功能齐全的太空探测器,”Starshot团队说。

任务控制者将部署纳米飞机–在途中送他们–逐个。一种基于地面的激光阵列,称为 光束器 用于将光聚焦在船帆上,以将单个航行器加速至目标速度“within minutes.”

图片来源:白沙导弹靶场/应用物理实验室

1946年10月24日,通过白沙导弹靶场/应用物理实验室从太空拍摄了地球的第一张照片。 阅读更多。 通过半人马阿尔法系统的纳米飞行器拍摄的第一批图像将是基本的,也许像地球的第一张图像一样?

该计划是将四个相机(每个2百万像素)粘贴在一个芯片上,以进行一些基本成像。数据将通过可伸缩的一米长天线传回地球,或者甚至使用光帆来促进基于激光的通信,从而将信号聚焦回地球。

突破性Starshot在最近的报道中表示 声明 其计划:

…自21世纪初以来,利用某些技术领域的指数进步,将硅谷方法带入太空旅行。

例如,随着 纳米技术 生产越来越轻薄的产品 超材料,其中突破星说:

…承诺能够制造厚度不超过几百个原子且质量为克的米级帆。

以下视频显示了拟议中的动画 光束器,这是相控阵激光器,用于为光帆供电,也用于接收来自纳米飞行器的信息。

Breakthrough Starshot的研究和工程阶段预计将持续“a number of years.”该项目的科学顾问Philip Lubin, 4月27日告诉《大众科学》 在初始阶段:

…我们将制造10至100千瓦级,克级的原型激光阵列‘star-chips’包括成像和其他传感器,激光通信系统,原型帆,以及探索构建完整系统的许多技术挑战。

此后,发展到半人马座Alpha的最终任务将需要与当前最大的科学实验相当的预算。项目负责人皮特·沃登(Pete Worden) 提到 一个数字“about $10 billion.”全面努力将涉及:

在干燥条件下的高海拔地区建造地面千米级光束发射器。

每次发射产生并存储几千兆瓦小时的能量。

发射载有成千上万个纳米飞船到高空轨道的“母舰”。

实时利用自适应光学技术来补偿大气影响。

Focusing the light beam on the lightsail to accelerate 在dividual 纳米工艺s to the target speed 几分钟之内。

考虑到星际尘埃碰撞到目标的过程。

捕获行星的图像和其他科学数据,并使用紧凑的机载激光通信系统将其传输回地球。

使用发射纳米飞机的同一个光束器在4年后接收来自它们的数据。

突破性Starshot还计划建立研究资助计划,以提供其他资金来支持相关的科学和工程研究与开发。突破性倡议的创始人尤里·米尔纳(Yuri Milner)说:

人类的故事是巨大的飞跃之一。就在55年前…尤里·加加林(Yuri Gagarin)成为太空中的第一个人类。今天,我们正在为下一个巨大的飞跃做准备。

斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)说:

地球是一个美好的地方,但它可能不会永远持续下去。迟早,我们必须仰望星星。 《突破星空》是这一旅程中非常激动人心的第一步。

皮特·沃登(Pete Worden)说:

我们从沃斯托克(Vostok),旅行者(Voyager),阿波罗(Apollo)和其他重要任务中汲取了灵感。现在是时候开启星际飞行的时代了,但是我们需要站在地面上,以实现这一目标。

底线:突破星空–突破性倡议的一部分–于2016年4月宣布了一项计划,将克级的纳米星际飞船送往次最近的恒星系统Alpha Centauri。该计划包括到这个恒星系统的旅行时间只有20个地球年。未来几年,已承诺投资1亿美元用于概念验证研究。

黛博拉·伯德