Проект Starshot идет по намеченному плану

В рамках проекта «Breakthrough Starshot» его авторы хотят исследовать другую звездную систему с использованием сверхмощных лазерных лучей и тонких парусов космических кораблей.

Такая цель звучит фантастично, но это не шутка, и главный инженер проекта говорит, что работа на миллионы долларов продвигается без каких-либо серьезных затруднений.

Основателями и сотрудниками Starshot являются покойный Стивен Хокинг, астроном Гарвардского университета Ави Леб и российско-американский миллиардер Юрий Мильнер. Концепция основана на более чем 80 научных исследованиях межзвездных путешествий.

Мильнер и другие инвесторы в Силиконовой долине уже заплатили 100 миллионов долларов США за первые 10 лет исследований и разработок.

«Они заставили нас пойти и изучить целый ряд различных подходов к тому, как бы мы отправили объект  (к другой звезде)», — сказал Питер Клупар, технический директор некоммерческого фонда «Прорыв» и его инициативы «Старшот». «В итоге мы решили, что единственный надежный способ сделать это сегодня — это построить большой лазер, вероятно, в Чили».

Проект надеется запустить примерно 1000 крошечных космических кораблей «StarChip» в направлении звезды Альфа Центавра, второй ближайшей звездной системы к Земле, на скорости в 20% от скорости света (около 216 миллионов километров в час). Каждый межзвездный корабль будет весить 1 грамм или меньше.

Еще одним пунктом назначения является Проксима Центавра, которая находится еще ближе к Земле и может иметь обитаемую планету.

В любом случае StarChips может стартовать из Солнечной системы в середине 2030-х годов. Каждый из маленьких кораблей может разогнаться до своей огромной крейсерской скорости в течение нескольких минут, благодаря лазерному излучению мощностью 100 гигаватт, которое будет передавать световую энергию в космос с Земли.

Если план сработает, корабли Starchip могут отправить человечеству первые фотографии крупным планом миров размером с Землю к 2060-м годам. Путешествие до Проксимы или Альфы Центавра займет около 25 лет, затем получение данных займет еще 4 с лишним года в зависимости от пункта назначения.

«Вы могли бы подумать, что это все невозможно, но у нас есть сотрудники в Калифорнийском технологическом институте, Университете Саутгемптона и Университете Эксетера, которые работают над 50 контрактами на выполнение всего этого проекта», — сказал Клупар.  «Это кажется реальным».

Клупар и другие участники проекта не обманывают себя о многих препятствиях Starshot. Даже собственные исследования проекта регулярно оставляют место для тупиков.

Некоторые из внутренних исследований беспокоят потенциально неприемлемой стоимостью строительства лазерной установки. В других работах анализируется понятие «световой парус»: устройство, которое должно было бы «поймать» лазерный луч и преобразовать его энергию в движение.

Некоторые исследователи задаются вопросом, развалится ли такой парус, столкнувшись с высокой температурой или ошеломляющим ускорением (примерно в 60 000 раз превышающим силу тяжести на поверхности Земли). Существует также риск того, что парус может отклонить StarChip от курса. «Парус очень тонкий. Его толщина около 400 атомов, он весит около половины грамма, и он имеет четыре метра в диаметре», — сказал Клупар.»

Существует также досадная проблема газа и пыли, которые скрываются между звездами; такой материал может уничтожить маленький и быстро движущийся космический корабль.

Тем не менее, инженеры и ученые Starshot либо видят пути решения всех этих проблем, либо считают, что будущие технологические достижения могут решить многие проблемы максимум в течение нескольких десятилетий.

В качестве примера очевидного прогресса Клупар привел экспериментальные 4-граммовые спутники под названием «спрайты»,  построенные и протестированные Cornell Engineering. В июне 2017 года флот из шести спрайтов отправился в космос на борту индийской ракеты.

«Это была тестовая попытка, чтобы посмотреть, сработает ли это или нет», — сказал Клупар. Запуск прошел успешно — спрайты использовали датчик температуры и передавали данные на Землю вместе с радиосигналом «beep».

По словам Клупара, такие крошечные космические корабли могут рассматриваться как предшественники StarChips. «Это очень похоже на то, что чувствовал CubeSats 20 лет назад», — сказал он, имея в виду космический аппарат размером примерно с кулак, который широко распространен сегодня.

«Люди говорили: «Это все игрушки, они никогда не превратятся во что-то, я не вижу, чтобы это когда-либо работало», — сказал Клупар. «А сегодня посмотрите на них: на CubeSats тратятся сотни миллионов долларов».

На Марс за несколько дней

Клупар говорит, что следующие пять лет работы проекта Starshot посвящены «изучению того, как собрать эти системы так, чтобы они действительно работали». Но прежде чем Starshot достигнет звездных систем Центавра, у него есть гораздо более близкая цель: Солнечная система.

Примерно в 2030 году проект надеется построить базовую станцию ​​с лазерным излучением мощностью 1 гигаватт в горах Сьерра-Невада (при условии, что будет обеспечено дополнительное финансирование).

Такая установка тогда проверила бы концепцию межзвездных миссий StarChip с лазерным питанием, но по стоимости примерно в 10 раз дешевле. Идея состоит в том, чтобы отправлять зонды к планетам, их спутникам, астероидам и кометам на скорости в 1% от скорости света.

«Оказывается, что с системой в 1 гигаватт и 10-метровым парусом вы можете добраться до Марса за несколько дней, или за несколько недель добраться до Юпитера, или за несколько месяцев до Плутона», — говорит Клупар. В отличие от этого, космическому аппарату НАСА «Новые горизонты» потребовалось около девяти лет, чтобы достичь Плутона.

Клупар подсчитал, что такая установка будет стоить около 1 миллиарда долларов, при этом большая часть инвестиций будет направлена ​​на лазерный луч. Однако после того, как это сооружение будет построено, простые и частые исследования дальнего космоса могут стать относительно дешевыми.

По словам Клупара, вариант StarChip, разработанный для нашей солнечной системы, будет весить около 100 граммов — примерно в 100 раз массивнее, чем межзвездный корабль, а стоимость запуска может быть всего десятки тысяч или просто тысячи долларов.