Áttörés A Starshot tagjai összeállították azoknak a kihívásoknak a listáját, amelyeket meg kell oldaniuk ahhoz, hogy 20 év alatt az Alpha Centauri-ba repüljünk megfelelő méretű napelemes vitorlához. Megállapításaikat a Nature Materials folyóiratban tették közzé.
„Elemzésünk első eredménye váratlanul optimista volt - a már meglévő anyagok, a gyártás és tulajdonságaik mérésének új módszereivel kombinálva, elvileg lehetővé teszik egy prototípus vitorla létrehozását, amely alkalmas a csillagközi hajó felgyorsítására” - írta Harry Atwater és munkatársai. a pasadenai (USA) Kaliforniai Technológiai Intézetből.
2016 áprilisában a késő brit kozmológus, Stephen Hawking és az orosz milliárdos, Jurij Milner beszélt a „Áttörés kezdeményezései” sorozat következő „űr” kezdeményezéséről - a Breakthrough Starshot. Ennek keretében az üzletember 100 millió dollárt különített el egy űrhajó létrehozására, amelynek alapja egy öt évvel ezelőtt a kaliforniai fizikusok Philip Lubin vezetése alatt felvázolt ötlet volt.
Ennek lényege, hogy nem a klasszikus űrhajókat küldje el a távoli bolygókra, hanem a fényvisszaverő anyagból készült rendkívül könnyű és lapos szerkezeteket, amelyeket egy erőteljes orbitális lézerrel gyorsítani kell majdnem fénysebességre.
Egy ilyen csillagközi "vitorlás hajó", az amerikai fizikusok számításai szerint, 20 év alatt képes elérni az Alpha Centaurit, és Mars és a Föld között csak három nap alatt repül hasznos teher nélkül, és egy hónapban 10 tonnás rakomány mellett.
A fő probléma mindkét esetben a szonda lassulása lesz - miközben a vele felállított csapatnak sincs ötlete, hogyan lehetne biztonságosabbá tenni a lézer "vitorlás" megállását. Hasonló problémák merülnek fel, amint később más fizikusok is felvetették annak gyorsulása során - vagy a vitorlát lézerrel égetik el, vagy összeomlik, amikor összeesik a porrészecskékkel.
Atwater és az intézet munkatársai, akik közvetlenül részt vettek a Breakthrough Starshotban, először részletesen megvizsgálták, hogyan viselkedne egy ilyen vitorla, ha kölcsönhatásba lépnek egy lézerrel és a csillagközi közeggel, és megfogalmazta a gyártáshoz szükséges minimumkövetelményeket.
Ahogy a tudósok rájöttek, hogy a szinte "lehetetlen" tulajdonságok halmaza ellenére - egy 10 négyzetméteres terület, tömeg grammban és a fényvisszaverő képesség 99,999999% - a vitorla gyártásában a fő probléma nem az anyag kiválasztása, hanem egy sor egyéb dolog. Kiderült, hogy számos anyag létezik a Földön, ideértve a molibdén-diszulfidból, amorf szilíciumból készült filmeket és számos más, hasonló tulajdonságokkal rendelkező félvezetőt.
Promóciós videó:
Ha ez a film elég vékony, akkor paradox módon a csillagközi közegben lévő hélium- és hidrogénatomokkal történő ütközéseknek szinte nincs hatása a vitorla életére. Az atomok többsége károsodás nélkül halad át rajta, és a porrészecskékkel való ütközés - ahogy a fizikusok számításai azt mutatják - a teljes vitorlaterület legfeljebb 10% -át károsítja.
A probléma viszont az, hogy manapság nincsenek olyan technológiák, amelyek lehetővé tennék a szükséges méretű anyagok nagyon homogén és vékony rétegeinek termesztését. A tudósoknak meg kell találniuk a módját ezeknek a filmeknek a viszonylag kicsi, 10-20 centiméter átmérőjű fragmentumainak ragasztására, és ezt a műveletet szinte atomi pontossággal kell elvégezni.
Másrészről, Atwater és kollégái abban vannak, hogy a vitorladarabok ragasztásának ilyen technikái meglehetősen gyorsan kifejleszthetők, támaszkodva az informatikai iparban manapság alkalmazott technológiákra a mikroáramkörök egyes elemeinek forrasztására. Létrehozása lehetővé teszi a Breakthrough Starshot számára, hogy megoldja az egyik fő problémát, és elindítson egy lézerrendszert, amely képes a vitorlát a kívánt sebességre gyorsítani.
