Foto: NASA / ESA / Hubble SM4 ERO
Cum de a trimite sonda de om la cea mai apropiata stea la soare (alfa Centauri)? Răspunsul oferit de Lubin, pare simplu: este necesar să se colecteze în Pământ lasere orbită constelație comune cu dimensiunea Manhattan-ului a zonei (zona și insula cu același nume, în New York City, Statele Unite ale Americii) și să-l utilizați pentru a rupe sondele spațiale în miniatură la viteze relativiste (de exemplu, viteze comparabile viteza luminii în vid egal cu circa 300 mii de kilometri pe secundă). În ciuda aparent fantastic și oferă Lubin și colegii săi se bazează pe știința modernă și se află posibilitățile tehnologice ale persoanei.
In 1903, Bratya Rayt a făcut primul lor zbor într-un avion. După 66 de ani de Neil Armstrong a pus piciorul pe suprafata Lunii. După încă 66 de ani, în 2035, NASA intenționează să aterizeze primul om pe Marte. Potrivit lui Lubin, explorarea spațiului interstelar necesită o regândire a tehnologiilor moderne de trafic de rachete și sonde. Combustibilul racheta este utilizat ca fluid de lucru: Singurul mod de a aduce nava de transport pe orbită este accelerat mișcarea înainte de evacuarea combustibilului înapoi cât mai repede posibil. Rachete spațiale procente mai mult de 90 în greutate de purtător au combustibil. Acest lucru este extrem de ineficient, deoarece cea mai mare parte forța de tracțiune racheta este în creștere în combustibil și nu sarcina utilă.
Alternativa transportată împreună cu combustibilul sarcină utilă Lubin apelurile de tracțiune externă. Folosind vele solare sunt un bun exemplu de acest tip de mișcare: fotoni (cuante radiație electromagnetică) transporta cantitatea de impulsuri și se ciocnesc cu suprafața oglinzii, după cum rezultă din legile de conservare, se transmite mișcării. Deoarece lumina soarelui este capabil să dezvolte o viteză suficient de mare în timp, sonda spatiala naviga solare datorită unei presiuni mici.
EXEMPLU sistem laser orbital
Imagine: UCSBs / Departamentul de Fizica
Oferite vele cu laser Lubin va lucra pe același principiu, cu excepția faptului că lumina pe ele nu vor veni de la soare, ci dintr-o sursă mult mai puternic - o serie de lasere din lume și orbita planetei. În detrimentul focalizare precisă și de sincronizare a sistemului, vele laser pot obține o sută de mii de ori mai multă energie decât de la soare, și va permite navei spațiale pentru a dezvolta o mare viteză. La prima vedere, plasarea astfel un laser puternic în orbita apropierea Pământului pare a fi o sarcină imposibilă, dar echipa Lubin a ajuns la concluzia că există în prezent o astfel de tehnologie.
Lubin comandă solicită sistemul modular DE-STAR (Sistem energie directionata pentru direcționarea de asteroizi și Exploration), adăugând la acronimul care indică zona coeficientului de matrice cu laser. Cea mai slabă în această clasificare sistem DE-STAR-1 este o serie de lasere, o suprafață de o sută de metri pătrați - pentru putere, este comparabil cu un pistol cu două module Lockheed Martin. Cel mai puternic este DE-STAR-4 - ocupă o suprafață totală de o sută de kilometri pătrați și are o putere de 70 de gigawați. Așa cum Lubin scara utilizată a explicat cerințele fizice impuse de dimensiunile lungimea de undă laser de matrice și necesitatea de a atinge o viteză aproape de lumină.
Corespondența între mărimea matrice, masa navei și viteza dezvoltată de ei
Imagine: UCSBs / Departamentul de Fizica
Locația optimă a matrice este considerată orbita Pământului, deoarece atmosfera risipește lumina laser și este încălzit prin ea. Chiar și un sistem mic, care este situat pe Pământ, va permite dispozitive, cum ar fi ultra-low anunța (volumul litru de comandă și o masă de aproximativ un kilogram) CubeSat viteza de evacuare (adică, nu pentru a le face tovarăși de Pământ și Soare). Lubin oferă începe asamblarea o serie de module mici din lume și apoi să continue construcția sa în orbita Pământului.
Sistemul de DE-STAR-4 este capabil să genereze forța de tracțiune, suficient pentru a trimite pe Marte CubeSat timp de opt ore sau nave spațiale cu o greutate de zece tone pe lună (rachete avansate permit să facă șase până la opt luni). Estimările arată că gruparea Pământului DE-STAR-4 va fi de aproximativ o sută de ori mai grele, ca Stația Spațială Internațională (care are o masă de aproximativ 420 de tone). Crearea unui sistem tehnologic este fezabil sarcină. Principala dificultate în desfășurarea matrice modulare de lasere este problemele cu reproducere pe orbita unei sarcini utile grele.
Aparatură CubeSat Marte ajunge la opt ore, se deplasează la o viteză de aproximativ două procente de lumină. Acest lucru este mult mai mare decât posibilitatea de a tehnologiei umane utilizate în prezent. Cu toate acestea, la o astfel de rată α Centauri dispozitiv va ajunge la 200 de ani. Pentru mai multe nave spațiale dimensiuni impresionante a ajuns la cea mai apropiata stea la soare timp de câțiva ani, designul lor trebuie să fie revizuite în mod radical.
exoplanetă potențial locuibile (între paranteze pătrate Indicele Similitudine Pământului)
În acest scop, a dezvoltat conceptul de microelectronic nave spațiale Lubin, fiecare având o greutate de câteva grame și prevăzută cu o velă laser mici, este necesar să se asigure punerea în mișcare și a LD. Astrofizicianul consideră că tehnologia fotonice poate scala la aproape orice dimensiune, dar testeaza in prezent cel mai simplu mod de a utiliza tehnologia de nave spațiale în miniatură.
Sonda miniatură tipică pentru călătorii interstelare ar trebui să conțină elemente de nanofotonica miniaturale generator de radioizotop termoelectric de un watt, nanomotors pentru reglarea mișcării, subtiri supercondensatorilor de film de stocare a energiei și o cameră mică. Diametrul panzele cu laser circulare ale unui astfel de dispozitiv va fi un metru. Sistemul DE-STAR-4 70 gigawati de putere în curs de dezvoltare, capabil să disperseze un astfel de dispozitiv la o viteză de aproximativ egală cu un sfert din viteza luminii, în zece minute. Acest lucru este suficient pentru a ajunge la o sondă de om în miniatură α Centauri timp de 15 ani.
Stele și planete extrasolare la o distanță de 25 de ani lumină de la Soare
Imagine: NASA / Goddard / Adler / U.Chicago / Wesleyan
In acest proiect gama NEO de lasere va acționa ca un receptor gigant și transmițător de date pe o sonda in miniatura, care poate transmite date și imagini de pe planetă. Lucrul cel mai sensibil pentru a transmite date în modul de lot, sonda a acumulat suficientă energie. sistem de putere, folosind un laser de watt vele cu diametrul de un metru este capabil să transmită pe Pământ aproximativ o sută de kilobiți de date pe secundă.
Matricele de lasere pot fi plasate nu numai pe orbita Pământului, dar, de asemenea, în poziții cheie în sistemul solar. Acest lucru va crea un module ieftine și mici pentru studiul spațiului dincolo de Neptun, în special, Centura Kuiper, norul Oort și mediul interstelar. Fizic se pare interesantă gamă de cazare pentru a focaliza lentila gravitationala a soarelui, care este situat la o distanță de 500-700 UA de la el. Exoplanetă situat la o distanță de o sută de ani lumină de la Soare, din acest punct va fi posibil să se ia în considerare o rezoluție de un pixel pe kilometru. Marte poate fi explorat metoda hibrid care combină utilizarea lasere și rachete. Aceasta poate găzdui o matrice suplimentară care acționează ca deuskoritelya primul sistem.
Spațiul dintre soare și alfa Centaur
Imagine: Keck Institutul pentru Studii Spațiale
Prima excursie la cea mai apropiata stea de Soare va fi purtat ca Lubin consideră caracterul ca durata dezvoltat de viteza nave spațiale este atât de mare încât nu le va permite să fie capturat de câmpurile gravitaționale de stele. În viitor, este logic să ofere posibilitatea de a întinde unitatea de căderea în mai multe sonde care se apropie de obiectivul de a desfășura activități de cercetare independente.
Raza detectată de 20 de ani lumină mai mult de 150 de stele și sisteme planetare 17, 14 sunt în măsură să susțină existența unei zone cu potențial ekzoplanet locuibile. Cunoașterea la îndemâna lumi străine de ingineri de interes cum ar fi stimularea și oameni de știință pentru a dezvolta noi tehnologii de cucerire a spațiului interstelar și entuziasmul cu care misiunea de așteptat pe Lună și Marte, este comparabil cu anticiparea Age of Discovery.
Andrei Borisov, Pământul (Sol III).