A kaliforniai Santa Barbara-i egyetemen az UCSB Kísérleti Kozmológia Csoport (ECG) kutatói jelenleg azon dolgoznak, hogy miként érhető el a csillagközi repülés álma. Philip Lubin professzor vezetése alatt a csoport jelentős erőfeszítéseket tett egy csillagközi küldetés megteremtésére, amely irányított energiájú könnyű vitorlából és egy ostya méretű űrhajóból (WSS) származik.
Ha minden jól megy, ez az űrhajó képes lesz elérni a relativista sebességet (a fénysebesség egy részét) és eljuttatni a legközelebbi csillagrendszerhez (Proxima Centauri) életünk során. Az utóbbi időben az EKG jelentős mérföldkövet ért el azáltal, hogy sikeresen tesztelték ostyaik prototípusát (más néven: „StarChip”). Ennek során a prototípust léggömbön keresztül továbbították a sztratoszférába, hogy megvizsgálja annak funkcionalitását és teljesítményét.
Az indítást az Egyesült Államok Haditengerészeti Akadémiájával együttműködésben, 2019. április 12-én, Annapolisban végezték. Ezt a dátumot úgy választották, hogy egybeesjen az orosz űrhajós Juri Gagarin űrutazásának 58. évfordulójával, így ő volt az első ember, aki az űrbe távozott. . A teszt a prototípus léggömb fedélzetén történő elindításából állt, 32 000 m tengerszint feletti magasságban (105 000 láb) Pennsylvania felett.
Ahogy Lubin professzor elmondta az UCSB-kkel készített interjúban A jelenlegi:
„Ez része a jövő építésének folyamatának, és végigkísérli a rendszer minden részét, hogy finomítsa. Ez egy hosszú távú program része, amelynek célja miniatűr űrhajók fejlesztése bolygóközi és végül csillagközi repüléshez. "
A StarChip gondolata egyszerű. A miniatürizálás előnyeinek kihasználásával a felderítő küldetés minden szükséges elemét az emberi kéz méretű űrhajóra fel lehet szerelni. A vitorla alkotóeleme a napelemes vitorla koncepciójára és a könnyű anyagokból készült fejlesztésekre épül; és együtt hozzáadnak egy űrhajót, amelyet a fénysebesség 20% -áig lehet gyorsítani.
Ennek a repülésnek a kedvéért a tudományos csapat, amely létrehozta, a StarChip-t olyan tesztsorozatokon keresztül tette meg, amelyek célja az volt, hogy felmérjék annak teljesítményét az űrben és a képességét más világok felfedezésére. Eltekintve attól, hogy mennyire tisztességes a Föld sztratoszférájában (háromszor magasabb a repülőgépek üzemeltetési felső határán), a prototípus több mint 4000 képet gyűjtött a Földről. Ahogy Nic Rupert, a Lubini laboratóriumi fejlesztési mérnök kifejtette:
„Úgy tervezték, hogy a sokkal nagyobb űrhajó sok funkciójával rendelkezzen, mint például a képalkotás, az adatátvitel, beleértve a lézeres kommunikációt, a helyzetmeghatározás és a mágneses mező érzékelése. A mikroelektronika gyors fejlődésének köszönhetően az űrhajókat sokkal kisebb formátumba csökkenthetjük, mint eddig a speciális alkalmazásokhoz, mint például a miénk.
Noha a StarChip hibátlanul teljesített ezen a repüléssel, vannak hatalmas technikai akadályok előttünk. Tekintettel az érintett távolságra - 4,24 fényév (40 trillió km; 25 trillió mérföld) - és arra a tényre, hogy az űrhajónak a fénysebesség egy részét el kell érnie, a technológiai követelmények félelmetesek. Ahogy Lubin mondta:
„A szokásos kémiai meghajtásnak, például amivel a Holdra mintegy 50 évvel ezelőtt a mai napig vittünk minket, csaknem százezer évbe telik eljutni a legközelebbi csillagrendszerhez, az Alpha Centauri-hoz. És még a fejlett meghajtáshoz, például az ionmotorokhoz, több ezer évre lenne szükség. Csak egyetlen olyan technológia ismert, amely az élet során képes elérni a közeli csillagokat, és magát a fényt használja meghajtórendszerként. ”
Az egyik legnagyobb kihívás ezen a ponton egy Föld alapú lézer-sorozat felépítése, amely képes felgyorsítani a lézervitorlát. "Ha elég nagy lézerkészlettel rendelkezik, akkor ténylegesen lézeres vitorlával nyomja az ostyakat, hogy elérjük a fénysebesség 20 százalékos célját" - tette hozzá Rupert. "Akkor 20 éves múlva már az Alpha Centauri-ban lenne."
Az UCSB Kísérleti Kozmológiai Csoportja 2009 óta kutatja és fejleszti ezt a koncepciót a Starlight nevű NASA Advanced Concepts program részeként. 2016 óta jelentős támogatást kapnak a Breakthrough Initiatives (a Juri Milner által létrehozott nonprofit űrkutatási program) részeként a Breakthrough Starshot részeként.
Az egyetlen űrhajó létrehozása helyett a csapat azt reméli, hogy kutatásaik százok és akár több ezer ostya méretű kézműves készítéséhez vezetnek, amelyek meglátogathatják a közeli csillagrendszerek exoplanetumait. Ezek az űrhajók kiküszöbölik a hajtóanyag igényét, és évtizedek vagy évezredek helyett néhány évtizeden belül képesek lesznek megtenni az utazást.
E tekintetben ezek az űrhajók felfedhetik, hogy életünk a Földön túl is létezik-e. Az UCSB projekt egy másik érdekes szempontja az, hogy az életet a Földről más egzoplanetekre küldik. Pontosabban, a tardigrádok és a fonálférgek c.
Tervének ez a szempontja nem különbözik Dr. Claudius Gros, a Goethe Egyetem Elméleti Fizikai Intézetének javaslatától. Megfelelően elnevezett „Project Genesis” -ként a javaslat arra szólít fel, hogy az irányított energiával hajtott űrhajók utazzanak más csillagrendszerekbe, és ültessenek fel minden ott lévõ „átmenetileg életképes” egzoplanetet. Röviden: az élet gyors elindulást jelentene azokon a bolygókon, amelyek lakhatók, de nem laknak.
Ahogyan David McCarthy, az UCSB Elektromos és Számítástechnikai Tanszékének posztgraduális hallgató elmagyarázta, nagyon ismétlődő folyamat a dolgok elérése, ahol minden lehetséges. "Ezeknek a dolgoknak az építése az, hogy tudjuk, mit akarunk belefoglalni a következő verzióba, a következő chipbe" - mondta. "A polcra eső alkatrészekkel kezdje, mert gyorsan és olcsón képes iterálni."
Ezzel a nagy magassági teszttel teljesítve az UCSB csoport a következő évben egy suborbital első repülést céloz meg. Eközben a szilikonoptika és az integrált ostya méretű fotonika fejlődése - részben az UCSB villamos- és számítógépes mérnöki osztályának kutatásainak köszönhetően - csökkenti ezen apró űrhajók tömeggyártásának költségeit.
A csillagköziközi utazások mellett ez a technológia megkönnyítheti a Marsba és a Naprendszer más helyeire történő gyors, olcsó küldetéseket. Lubin professzor és kutatói társai éveket töltöttek az üstökösök elleni bolygóvédelem alkalmazásának kutatásában, az űrhajók csökkentésében, a Föld körül keringő műholdak felgyorsításában vagy a távoli Naprendszer távirányítóinak tápellátásában. A célzott energiát illetően a lehetőségek valóban megdöbbentőek.
