Teadlased arvutavad laserite abil, kuidas lennata lähima täheni

Teadlased arvutavad laserite abil, kuidas lennata lähima täheni
Teadlased arvutavad laserite abil, kuidas lennata lähima täheni
Anonim

100 miljonist laserist koosnev footonmootor aitab Breakthrough Starshot kosmosesõidulaeval jõuda vaid 20 aastaga päikesesüsteemi lähima naabrini Alpha Centauri. Austraalia teadlased on välja mõelnud, kuidas kiirendada tähtedevahelist nanosatelliiti.

Austraalia rahvusülikooli teadlased on projekti Breakthrough Starshot raames välja pakkunud viisi kosmoselaeva lähima täheni käivitamiseks. Nende idee kohaselt aitab footonmootor - süsteem, mis sisaldab kokku kuni 100 miljonit laserit - anda seadmele vajaliku kiiruse. Teadlased esitasid oma arvutused ajakirjas Journal of the Optical Society of America B.

2015. aastal asutas Mail. Ru Groupi asutaja, ettevõtja Juri Milner koos abikaasaga Universumi elu probleemi teadus- ja tehnoloogiauuringute programmi Breakthrough Initiatives. Selle programmi raames antakse läbimurdeauhind teaduslikule Oscarile ja maavälise elu otsingud on käimas projekti Breakthrough Listen raames.

Teine läbimurdealgatuste projekt on projekt Breakthrough Starshot, mille eesmärk on tõestada tähtedevahelise lennu võimalust ühe põlvkonna jooksul. Selleks valiti kosmoselaeva StarChip kontseptsioon.

Selles ühendatakse sensorite, kaamera, raadioantenni ja kiirenditega varustatud nanoproob, mille mõõtmed on 3,5 x 3,5 sentimeetrit ja kaalub umbes grammi, päikesepurjega, mille mõõtmed on neli kuni neli meetrit, paksus 100 nanomeetrit ja kaal ühe grammi.

Sellise purje idee - seade, mis kasutab liikumiseks valguse survet - ei ole uus: selle esitas esmalt Konstantin Tsiolkovsky ja teoreetiliselt põhjendas seda üks raketitehnika pioneere Friedrich Zander. Sellised seadmed on juba olemas: 2010. aastal käivitati Jaapani IKAROS, USA saatis kosmosesse LightSail-1 ja LightSail-2.

Nüüd on Austraalia teadlased pakkunud välja viisi, kuidas kiirendada kosmoselaeva geostatsionaarselt orbiidilt hiiglasliku lasersüsteemide võrgu abil. "Programm Breakthrough Starshot eeldab, et nõutav optiline võimsus (selleks, et anda seadmele vajalik kiirus - Gazeta. Ru) on umbes 100 gigavatti," ütles üks teadlastest Robert Ward. Selliste numbrite lähedale jõudmine pole tema sõnul lihtne - praegu on suurimatel akudel 100 korda vähem energiat.

Iga kompleks koosneb tuhandest sektorist tuhande mooduliga, millest igaühel on 100 laserit. Kõik need laserid lainepikkusega 1064 nanomeetrit kiirgavad kilovatti optilist energiat.

Varem tehtud esialgsete hinnangute kohaselt võib sellise süsteemi maksumus ulatuda kaheksa miljardi dollarini ja kiirendusoperatsiooni enda maksumus võib olla umbes kuus.

Sellise laserrajatise käitamisel on aga vaja arvestada Maa atmosfääri mõjuga. "Atmosfäär moonutab väljaminevat laserkiirt, põhjustades selle soovitud suunast kõrvalekaldumise," ütles teine teadlane, professor Michael Ireland. - Meie lahendus hõlmab laserjuhttähe kasutamist. Selles suunab väike satelliit Maa orbiidilt massiivi. Kui juhttähe valgus liigub Maa poole, aitab see mõõta atmosfääri põhjustatud moonutusi. Oleme välja töötanud algoritmi, mis võimaldab meil seda teavet varajasteks kohandusteks kasutada."

Lisaks on vaja arvestada laserkiirte enda läbipaindega. Kasutame juhuslikku digitaalsignaali, et kodeerida iga laseri mõõtmised ja seejärel need dekodeerida. See võimaldab meil tohutu hulga teabe hulgast valida ainult need mõõtmed, mida vajame. Siis saame probleemi kitsendada väikesteks kompleksideks,”ütles uurimisrühma teine liige Paul Sibley.

Alpha Centauri reisimine tavapäraste reisimeetodite abil võtab aega umbes 100 aastat. Fotonmootoriga kosmosepurjekaga Alpha Centauri jõudmiseks peaks kuluma 20 aastat kiirusel 20%.

"Alpha Centauri lendamise ajal teeb ta (purjekas - Gazeta. Ru) pilte ja teeb mõõtmisi, mis seejärel edastatakse Maale," ütles uuringu juhtiv autor Chatura Bandutunga. Eeldatakse, et viis aastat pärast mõõtmisi saavad astronoomid andmed Proxima Centauri - Proxima Centauri b satelliidi, samuti teiste süsteemi eksoplaneetide kohta, kui need avastatakse.

Teadlased rõhutavad aga, et nende areng, nagu purjekas ise, on endiselt vaid kontseptsioon. „Hoolimata asjaolust, et oleme oma arenduse kujundamisel kindlad, tuleb seda veel katsetada. Järgmine samm on peamiste konstruktsioonielementide testimine kontrollitud laborikeskkonnas. Nende hulgas on kontseptsioonid väikeste lasersüsteemide ja atmosfääri korrigeerimise algoritmide ühendamiseks,”ütles Bandutunga.

Soovitan: