Viaggio interstellare saranno possibili prima di quanto si pensi

Una Volta che l'umanità ha avuto l'ambizione, che hanno provocato così incredibile progetti, come il primo volo umano nello spazio o la missione sulla Luna. Il prossimo passo sarà la colonizzazione dei pianeti, e poi i viaggi interstellari. L'iniziativa Breakthrough Starshot ambizione umana e promette di spianare la strada al vicino di stelle.

Breakthrough Starshot, frutto di un imprenditore russo miliardario Yuri Milner, è diventato famoso nel mese di aprile 2016, in una conferenza stampa, a cui parteciparono conosciute della fisica, tra cui Stephen Hawking e Freeman Dyson. E anche se il progetto non può essere considerato completo, il progetto preliminare prevede l'invio di migliaia di chip delle dimensioni di un francobollo su grandi nottilucenti vele, che prima andrà in orbita terrestre, e quindi sarà accelerato terra laser.

Per due minuti laser accelerazione di un veicolo spaziale di accelerare fino a un quinto della velocità della luce — mille volte più veloce di qualsiasi artificiale della macchina per tutta la storia dell'umanità.

Ogni apparecchio sarà di volare a 20 anni e raccogliere i dati scientifici sull'spazio interstellare. Raggiungendo i pianeti in un sistema stellare Alpha Centauri, la fotocamera digitale integrata sarà scattare foto in alta risoluzione e di inviare immagini a Terra, che ci permette di dare un'occhiata al nostro più vicini planetari. Oltre alla conoscenza scientifica possiamo sapere se questi pianeti per la colonizzazione umana.

Il Team che si occupa di Breakthrough Starshot, cosi ' impressionante, come e tecnologia. Nel consiglio di amministrazione entrano Milner, Hawking e Mark Zuckerberg, creatore di Facebook. Il ruolo di direttore esecutivo occupa Pete Worden, ex direttore del centro di ricerca Ames con la NASA. Alcuni scienziati di fama, tra cui premi nobel, consulenza progetto, e Milner messo 100 milioni di dollari di fondi propri per il lavoro è iniziato. Insieme con i colleghi investono più di 10 miliardi di dollari nel giro di pochi anni, per lavoro si è concluso.

Anche se tutta questa storia sembra assolutamente fantascienza, non c'è nessuna ricerca scientifica di ostacoli per la sua realizzazione. Questo, tuttavia, non deve accadere domani: per Starshot è stato un successo, è necessaria una serie di successi nel campo della tecnologia. Gli organizzatori e gli scienziati-consulenti credono in esponenziale progresso, e che Starshot realizzato in un periodo di 20 anni.

Qui puoi trovare un elenco di undici tecnologie Starshot e quali speranze per il loro esponenziale sviluppo nel corso dei prossimi venti anni pongono gli scienziati.

l'Individuazione di pianeti extrasolari

L'Esopianeta è un pianeta al di fuori del nostro sistema Solare. Anche se la prima scientifico individuazione di pianeti extrasolari ha avuto luogo solo nel 1988, il 1 ° maggio 2017 è stato scoperto 3608 di pianeti extrasolari in 2702 sistemi planetari. Anche se alcuni di loro assomigliano pianeta del sistema Solare, tra questi, ci sono molti comuni, ad esempio, con gli anelli a 200 volte più ampio degli anelli di Saturno.

Il motivo di tale inondazioni scoperte? Un sostanziale miglioramento telescopi.

Solo 100 anni fa il più grande telescopio del mondo è stato il telescopio Hooker con specchio a 2,54 metri. Oggi il very large Telescope dell'osservatorio è composto da quattro grandi telescopi del diametro di 8,2 metri e rappresenta la più produttivo di terra astronomico installazione, eccezionale di un articolo scientifico su una revisionata al giorno.

Gli Scienziati usano VLT e speciale strumento per la ricerca di solidi di pianeti extrasolari potenzialmente zona abitabile di una stella. Nel mese di maggio 2016 gli scienziati che usano il telescopio TRAPPISTA in Cile, hanno trovato non una, ma sette pianeti extrasolari terrestri di dimensioni potenzialmente zona abitabile.

Nel frattempo nello spazio la sonda della NASA Kepler, appositamente progettato per questa attività, già identificato più di 2000 pianeti extrasolari. Il telescopio spaziale James Webb, che sarà lanciato nel mese di ottobre 2018, fornirà la prestazione senza precedenti che, se il pianeta di sostenere la vita. «Se non c'è l'atmosfera di questi pianeti, JWST sarà la chiave per svelare i loro segreti», dice Doug Хадгинс, scienziato del programma di pianeti extrasolari presso la sede della NASA a Washington.

i Costi di gestione

La nave Madre Starshot sarà lanciato a bordo di un razzo e rilascerà un migliaio di navi. Il costo del trasporto del carico utile con l'uso di missili usa e getta è enorme, ma privati fornitori di servizi, come la SpaceX e la Blue Origin, hanno dimostrato il successo nel lancio di razzi riutilizzabili, che, come previsto, di ridurre notevolmente i costi di lancio. SpaceX ha già tagliato i costi fino a 60 milioni di dollari per il lancio del Falcon 9, e poichè, come si espande aerospaziale industria e razzi riutilizzabili diventano più comuni, il prezzo sarà di cadere e cadere.

Starchip

Ogni 15 mm Starchip («star chip») deve contenere una vasta gamma di dispositivi elettronici ingegnosi, come il sistema di navigazione, telecamera, laser di comunicazione, радиоизотопная batteria, multiplexor della fotocamera e la sua interfaccia. Gli ingegneri sperano di poter ridurre tutto questo in un piccolo apparecchio delle dimensioni di un francobollo.

Alla fine, i primi chip per computer nel 1960 conteneva una manciata di transistor. Grazie alla legge di Moore, oggi siamo in grado di adattare miliardi di transistor su ogni chip. La prima fotocamera digitale pesava qualche chilo e ho fatto 0,01 megapixel immagine. Oggi il sensore della fotocamera digitalerende a colori di qualità di immagine da 12 megapixel e si inserisce in uno smartphone — insieme ad altri sensori come il GPS, l'accelerometro e il giroscopio. E vediamo come questi miglioramenti filtrano l'esplorazione dello spazio con l'avvento di piccoli satelliti, ci forniscono dati di qualità.

Per il successo Starshot abbiamo bisogno, per la massa di chip era di circa 0,22 grammi entro il 2030. Ma se i miglioramenti continueranno ad andare allo stesso ritmo, le previsioni suggeriscono che è possibile.

Facile vela

La Vela deve essere fatta di un materiale che avrà l'alta riflettività (per segnare il massimo impulso del laser), un minimo di assorbimento (per non bruciato dal calore) e molto leggero (ha permesso di accelerare rapidamente). Questi tre criteri sono estremamente importanti, e ora il materiale adatto per loro, semplicemente non esiste.

I risultati possono venire dall'automazione di intelligenza artificiale e di accelerare la rilevazione di nuovi materiali. Questa automazione è giunta fino a che i metodi di machine learning oggi possono «generare la libreria candidati in materiali adatti a decine di migliaia di posizioni» e permettono agli ingegneri di determinare, per i quali vale la pena lottare e quali vale la pena di testare in determinate condizioni.

lo Stoccaggio di energia

Anche se Starchip utilizzare una piccola радиоизотопную la batteria per il 24-year-old viaggio, abbiamo ancora bisogno di ordinaria chimiche della batteria per i laser. Laser bisogno di liberare un enorme energia in tempi brevi, e quindi l'energia dovrà immagazzinata nelle batterie nelle vicinanze.

Le Batterie sono migliorate di circa il 5-8% in un anno, anche se spesso non vediamo, perché il livello di consumo di energia è in aumento. Se la batteria continuerà a migliorare in questo ritmo, tra vent'anni saranno in 3-5 volte più grandi di oggi. Altre innovazioni possono seguire grandi investimenti nel settore delle batterie. Joint venture Tesla e Solar City ha già messo 55 000 a Kauai, per alimentare la maggior parte della sua infrastruttura.

Laser

Migliaia di laser ad alta potenza saranno utilizzati per la promozione dell'unità insieme con una vela.

Laser obbedito alla legge di Moore quasi come circuiti integrati, moltiplicando la potenza di raddoppiare ogni 18 mesi. Negli ultimi dieci anni è stata una forte accelerazione zoom di potenza diodi e laser a fibra. I primi colpito 10 kilowatt di fibra monomodale nel 2010 e 100 kilowatt barriera dopo pochi mesi. Oltre a crudo potere abbiamo bisogno anche del successo di riunire phased matrix laser.

Tasso

La Nostra capacità di muoversi velocemente... si muoveva rapidamente. Nel 1804 è stato inventato treno e molto presto ha segnato il successo senza precedenti, la velocità di 100 chilometri all'ora. Il veicolo spaziale «Helios-2» eclissato il record nel 1976: il metodo più rapido momento di «Helios-2» fuggiva dalla Terra alla velocità di 356 040 km/h. Dopo 40 anni spaziale «Nuovi orizzonti» ha raggiunto eliocentrica velocità di 45 chilometri al secondo (più di 200 000 chilometri all'ora). Ma anche se si muove con una velocità tale, ha bisogno di molto tempo per raggiungere Alpha Centauri per quattro anni luce da noi.

Anche se l'accelerazione delle particelle subatomiche prima frazione della velocità della luce è diventato un luogo comune per acceleratori di particelle macroscopiche oggetti così di disperdere non ha funzionato. Il raggiungimento del 20% della velocità della luce sarà 1000 volte maggiore velocità per ogni oggetto costruito dall'uomo.

memoria

La Base per il calcolo è la capacità di memorizzare le informazioni. Starshot sarà dipendente dalla continua riduzione di costo e dimensioni di memoria digitale, per fornire spazio sufficiente per memorizzare i loro programmi e le immagini, scattate in un sistema stellare Alfa Centauri e i suoi pianeti.

Il Costo della memoria diminuita in modo esponenziale nel corso di decenni: nel 1970 mb costa circa un milione di dollari; ora — solo centesimo. La dimensione necessaria per l'archiviazione, anche si è ridotto: 5-мегабайтового del disco rigido, scaricabile nel 1956 con l'aiuto di un carrello elevatore, fino a 512 gigabyte USB del peso di pochi grammi.

Telecomunicazioni

Una volta Starchip renderà le immagini, il loro bisogno di inviare sulla Terra per il trattamento.

Telecomunicazioni notevolmente progredito da quando Alexander Graham Bell inventò il telefono nel 1876. Velocità media internet oggi — circa 11 megabit al secondo. La larghezza di banda e la velocità necessarie per l'invio di immagini digitali per 4 anni luce — 40 miliardi di chilometri di distanza — richiedono più recenti progressi nel campo delle telecomunicazioni.

Estremamente promettente è la tecnologia Li-Fi, il trasferimento wireless di cui promette di essere 100 volte più veloce Wi-Fi gratuita. Inoltre si svolgono gli esperimenti nel campo quantistiche delle telecomunicazioni, che non saranno veloci, ma sicuri.

Calcolo

L'Ultimo passo del progetto Starchip sarà l'analisi dei dati restituiti da una navicella spaziale. Per questo dobbiamo contare per lo sviluppo esponenziale della potenza di calcolo, che è aumentata di un trilione di volte negli ultimi 60 anni.

Ridurre il costo di calcolo di recente forte legano con le nuvole. Guardando al futuro e facendo uso di nuovi metodi di calcolo come quantistica, possiamo aspettarci тысячекратного aumentare la potenza a quel tempo, quando Starshot sarà restituire i dati. Tale eccezionale potenza di calcolo ci permette di eseguire operazioni complesse scientificala simulazione e l'analisi del nostro vicino più vicino sistema stellare.