Проблемы, которые предстоит решить для полета к Альфе Центавра
Команда исследователей из Калифорнийского технологического института внимательно изучила проблемы, стоящие перед инженерами по осуществлению проекта Breakthrough Starshot. В своем материале «Перспектива», опубликованном в журнале Nature Materials, исследователи излагают препятствия, которые все еще стоят перед инженерами проекта и их возможные решения.
Breakthrough Starshot — проект, созданный Юрием Мильнером два года назад — его цель — отправить космический корабль из Солнечной системы в направлении Альфы Центавра к середине этого столетия. Большинство конструкций для такого космического корабля предполагают идею легкого паруса и крошечного устройства, позволяющего общаться. Этот аппарат будет принимать энергию от лазерного массива, расположенного на Земле.
Чтобы достичь Альфы Центавра в разумные сроки, корабль должен будет лететь очень быстро, со скоростью около 20 процентов от скорости света (примерно 60 тысяч километров в секунду). Альфа Центавра, в конце концов, находится не так далеко, «всего» на расстоянии 4,37 световых лет, и космическому аппарату понадобится около 22-х лет, чтобы достичь звезды. И хотя концепция аппарата относительно проста, разработка представляет серьезные проблемы, как подчеркивает команда ученых.
Исследователи отмечают, что легкий парус может быть сдвинут лучом из лазера из-за импульса, который переносится фотонами. Но для того, чтобы он работал, парус должен быть рефлексивным.
Он также должен быть очень тонким (возможно, всего несколько атомов в толщину) и легким, менее одного грамма веса. До сих пор инженеры смотрели на графен, но он не отражает световые волны, что означает, что ему потребуется какое-то покрытие. С другой стороны, отражающие материалы, такие как металлы, слишком тяжелы. Сообщается, что подходящий материал еще не найден.
Еще одна проблема, с которой столкнутся создатели, заключается в том, как держать лазерные лучи устойчивыми и целенаправленными, когда они проходят через атмосферу Земли. Это, скорее всего, означает использование ближне-инфракрасных лучей, что означает, что паруса должны были будут отражать такие длины волн света. Но тогда возникают проблемы с весом и теплом. Такие проблемы, отмечают исследователи, означают, что инженерам придется сбалансировать многие факторы, чтобы найти правильное сочетание материалов.
Что еще инженеры должны учитывать, так это форму паруса — вряд ли это будет простой плоский лист, потому что несовершенства на его поверхности повлияют на корабль, уходящий в дальний космос. Вместо этого инженеры должны разработать технологию, которая позволит парусу самому корректировать форму.
Больше информации: Harry A. Atwater et al. Materials challenges for the Starshot lightsail, Nature Materials (2018). DOI: 10.1038/s41563-018-0075-8