Vor einigen Jahren gaben Astronomen bekannt, dass sie einen Planeten im Alpha Centauri-Sternensystem entdeckt hatten. Dieses System ist unserem Planetensystem am nächsten. Alpha Centauri ist nur 4,6 St. Jahren, was für Weltraumstandards extrem klein ist. Es dauert ungefähr 60 Jahre und eine Geschwindigkeit von 1/10 der Lichtgeschwindigkeit, um ihn zu erreichen. Daher sollte beachtet werden, dass es für uns nicht schwierig ist, zu Alpha Centauri zu gelangen, und dafür ist es unnötig, einen neuen Ultrahochgeschwindigkeitsmotor zu erfinden.
Trotz der Ankündigung der Existenz eines Planeten in Alpha Centauri sind sich einige Astronomen sicher, dass dort keine Planeten existieren können. Aber es gibt Beweise, die schwer zu bestreiten sind. Der Stern "B" im obigen Sternensystem "blinkt", was auf die Anwesenheit eines schwach leuchtenden Objekts in seiner Nähe hinweist, bei dem es sich durchaus um einen Planeten handeln kann. Leider war es nicht möglich, Spuren dieses unbekannten kosmischen Körpers zu finden, aber Astronomen und Planetologen aus aller Welt glauben weiterhin an seine Existenz.
Höchstwahrscheinlich gibt es in der Nähe des Sterns Alpha Centauri B einen kleinen Planeten, der in seiner Größe mit unserem vergleichbar ist. Es ist schwer, sie zu bemerken, weil sie zu nah an ihrer Leuchte ist. Früher oder später werden Astronomen diesen mythischen und doch kosmischen Körper genauer untersuchen wollen. Vielleicht wird in Zukunft ein Raumschiff nach Alpha Centauri geschickt, aber die Frage bleibt: Ist es ratsam?
Raumfahrt zum Sternensystem Alpha Centauri
Die Astronomie hat sich in den letzten 10 Jahren unglaublich entwickelt. Wissenschaftler finden fast täglich neue Weltraumobjekte, deren Existenz sie vorher nicht einmal erahnen konnten. Dies beweist einmal mehr, dass es sich nicht lohnt zu argumentieren, dass es im Alpha-Centauri-System keine Planeten geben kann. Es ist besser, darüber nachzudenken, wo genau dieser Planet gesucht werden sollte, was er sein wird, wie nahe er seinem Stern ist und ob er Träger von außerirdischem Leben sein kann?
Dank der weltberühmten Raumsonde Kepler wissen wir jetzt, dass es in unserer Milchstraße in der Nähe fast jedes Sterns einen Planeten gibt, manchmal sogar mehr als einen. Sie können mehr sagen, im Weltraum sind kleine Planeten häufiger, vergleichbar mit unserer Größe. Wenn es uns jemals gelingt zu beweisen, dass es mindestens einen Planeten in Alpha Centauri gibt, dann wird dies die Entdeckung des Jahrhunderts sein, da es uns der Lösung des Mysteriums der Existenz außerirdischen Lebens näher bringen wird. Laut Wissenschaftlern könnte ein Planet, der in einem solchen Sternensystem existieren kann, durchaus bewohnbar sein. In vielen Legenden verschiedener Völker der Welt wird beschrieben, dass die "Götter" genau von diesem Sternensystem auf die Erde herabgestiegen sind. Wie Sie wissen, sind zwei der Sterne von Alpha Centauri sonnenähnlich, und der dritte ist ein „roter Zwerg“.
Könnte es Leben im Alpha-Centauri-System geben?
Das System selbst ist ziemlich alt, so dass der Planet, der sich hypothetisch dort befindet, zum Beispiel genug Zeit für die Evolution desselben Darwin gehabt hätte. Es scheint, wenn sich Alpha Centauri so nahe bei uns befindet, warum dann nicht Radioteleskope dorthin schicken, wie das supermächtige Arecibo, das sich auf dem Territorium von Puerto Rico befindet? Leider ist dies unmöglich, da sich das Sternensystem an einem nicht sehr günstigen Ort befindet - zu südlich von dem Teil des Weltraums, den Arecibo abdecken kann. Die einzige Option, die es uns ermöglicht, Alpha Centauri gründlich zu studieren, ist das Design und die Implementierung einer neuen Mission: ein Flug nach Alpha Centauri und die Kolonisierung des Sternensystems. Höchstwahrscheinlich wird sich die Menschheit noch einige Jahrzehnte lang nicht für eine so verantwortungsvolle und mutige Tat entscheiden können. Das Projekt selbst wird unglaublich teuer sein – seine Kosten werden Billionen von Dollar betragen. Es sollte beachtet werden, dass es neben Schwierigkeiten auch Perspektiven hat. Durch die Implementierung können wir die erste "unsterbliche Zivilisation" werden, die den interstellaren Raum überwindet. Warum unsterblich? Denn durch die Ansiedlung im nahen Weltraum werden wir auf jeden Fall Vertreter unserer Spezies retten können. Es gibt sogar ein Sprichwort: „Man muss nicht alle Eier in einen Korb legen.“
Auf die Kolonisten von Alpha Centauri warten zahlreiche Schwierigkeiten: ein neues Klima, eine neue Umgebung, eine neue Mikroflora, mögliche Lebewesen, die der Wissenschaft unbekannt sind, und vieles mehr. Um sich nicht auf neue Bedingungen umzubauen, ist es möglich, genetisch veränderte Menschen zu schaffen, die bereits vor der Geburt an sie angepasst werden. Die unbewohnten Planeten von Alpha Centauri können terraformiert werden. Wenn es in einem bestimmten Sternensystem einen Asteroidengürtel gibt, ist dies im Allgemeinen wunderbar - Sie können dort Ihre eigene individuelle Welt erschaffen, und dann müssen wir uns nicht mit möglichen Vertretern außerirdischen Lebens streiten, die auf den Planeten von Alpha Centauri leben können . Tatsächlich sind Astropaläontologen und Planetenwissenschaftler sehr sensibel, wenn es darum geht, zu potenziell bewohnten Planeten zu fliegen, da jede Störung intelligenten außerirdischen Lebens ihre kulturelle Entwicklung verzerren kann.
Lebt Alpha Centauri wirklich in einer intelligenten Zivilisation?
Wenn dem so ist, dann weiß sie höchstwahrscheinlich nicht einmal von unserer Existenz, und wenn doch, will sie keinen Kontakt zu uns aufnehmen, da sie glaubt, dass wir technologisch noch nicht sehr weit fortgeschritten sind. Vielleicht hat diese außerirdische Rasse unseren Asteroidengürtel bereits in Besitz genommen und besucht regelmäßig unseren Planeten, um Erdbewohner und die Erde selbst zu studieren. In diesem Fall wird deutlich, warum wir regelmäßig UFOs sehen. Wir können nur hoffen, dass diejenigen, die außer uns im Weltraum existieren, uns keinen Schaden wünschen.
Vor nicht allzu langer Zeit sorgten Milner und Hawking mit der Ankündigung ihres Breakthrough Starshot-Projekts für Furore. Das Projekt kostet 100 Millionen Dollar, die ausgegeben werden, um die technische Machbarkeit eines Fluges nach Alpha Centauri zu untersuchen. Die Engineering- und Forschungsphase wird mehrere Jahre dauern, danach wird die Entwicklung der Flugmission nach Alpha Centauri selbst das Budget des bisher größten wissenschaftlichen Experiments in Anspruch nehmen.
Also, was ist im Moment von den Entwicklern des Projekts bekannt?
Systemkonzept inklusive Laser-Emitter und Lichtsegel
Das Breakthrough Starshot-Projekt ist laut den Autoren ein Versuch, sich der Raumfahrt von der Seite des Silicon Valley aus zu nähern.
Es beinhaltet den Bau einer Reihe von Lasern im Hochland der Erde und die Schaffung spezieller Nanofahrzeuge - einer Reihe von Weltraum-Femtosatelliten, die durch die Strahlung dieser Laser beschleunigt werden.
Systemkomponenten
Nanocrafts sind robotische Raumschiffe mit einer Masse in der Größenordnung von Gramm, die aus zwei Teilen bestehen:1) StarChip-Elektronikmodul: Das Mooresche Gesetz hat es ermöglicht, die Größe elektronischer Komponenten erheblich zu reduzieren. Dadurch ist es möglich, Gram-Geräte herzustellen, die Kameras, Photonentriebwerke, Energie-, Navigations- und Kommunikationsgeräte tragen, die eine voll funktionsfähige Raumsonde darstellen. Gleichzeitig werden die Kosten dieser Sonden in der Massenproduktion den Kosten eines Smartphones entsprechen.
4 Kameras
Kameras mit 2 Megapixeln, die weniger als ein Gramm wiegen, sind zu einem günstigen Preis erhältlich. Auch ihre Entwicklung gehorcht dem Moore'schen Gesetz, wonach sich die Anzahl der Pixel bei gleicher Sensormasse alle zwei Jahre verdoppeln kann.Ebenfalls von Interesse sind die potenziellen Fähigkeiten von Kameras, die nach dem Fourier Capture Flat Array (PFCA)-Prinzip arbeiten. Sie benötigen keine Spiegel, Linsen oder andere bewegliche Teile. Sie bestehen aus einer Anordnung von Halbleiterelementen, die je nach Einfallswinkel auf Licht reagieren.
In Bezug auf das Volumen können PFCAs 100.000-mal kleiner sein als die Kamera mit dem kleinsten Fokus. Allerdings steht diese Technologie noch am Anfang ihrer Reise.
Mona Lisa, aufgenommen mit einer PFCA-Kamera.
Schutzhülle
Eine spezielle Beschichtung wird benötigt, um das Design von Nanofahrzeugen vor Kollisionen mit Partikeln im interstellaren Raum zu schützen. Ein solches Material ist eine Beryllium-Kupfer-Legierung.Batterie
Das Batteriedesign stellt eine der schwierigsten technischen Herausforderungen des Projekts dar.Derzeit gilt Plutonium-238 oder Americium-241 als Hauptenergiequelle an Bord. 150 Gramm sind für die Stromversorgung des Systems vorgesehen. Dies schließt die Masse des Radioisotops und des Superkondensators ein, die durch den nuklearen Zerfall aufgeladen werden.
Es gibt auch Ideen, die Erwärmung der Vorderfläche von Nanofahrzeugen (aufgrund der Wechselwirkung mit interstellarem Staub) zu nutzen. Die Wärmequelle kann während der Reisephase einer Mission im interstellaren Raum 6 mW pro Quadratzentimeter ihrer Fläche liefern.
Das Lichtsegel selbst könnte möglicherweise mit einem dünnen Film aus photovoltaischem Material beschichtet werden, wie es bei der japanischen Sonnensegelmission IKAROS geschehen ist. Dies kann sehr nützlich sein, wenn Sie sich einem anderen Stern innerhalb von 2 astronomischen Einheiten nähern. In einer Entfernung von 1 astronomischen Einheit kann ein solches Material selbst bei einem Wirkungsgrad von nur 10% 2 kW Leistung liefern. Das ist mehr als das 100.000-fache der Leistung einer radioaktiven Energiequelle und dürfte deutlich höhere Datenraten für die Laserkommunikation erreichen.
Kommunikation
Ausrichtung des Senders zum Boden
Die Suche nach der Erde ist angesichts ihrer Nähe zur Sonne, einem sehr hellen Stern, wenn man ihn von Alpha Centauri aus betrachtet, eine ziemlich einfache Aufgabe.Aufgrund der Beugungsgrenze würde der Winkeldurchmesser eines Strahls von 1 Mikrometer auf einer Antenne der Meterklasse etwa 0,1 Bogensekunde betragen. Eine Ausrichtung dieser Genauigkeit kann mit photonischen Triebwerken erreicht werden.
Senden von Bildern mit einem Laser mit einem Segel als Antenne
Bilder von Zielplaneten können von einem Ein-Watt-Laser an Bord in einem gepulsten Modus übertragen werden. Wenn Sie sich dem Ziel nähern, wird das Segel verwendet, um das Lasersignal zu fokussieren.Beispielsweise würde für ein 4-m-Segel die Beugungsgrenze für die Punktgröße auf der Erde in der Größenordnung von 1000 m liegen. Etwa im gleichen Maßstab ist geplant, um ein Empfangsarray von Antennen herzustellen. Die Verwendung eines Segels als optisches System kann zu Beginn der Mission (während der Beschleunigung) und während der Kommunikationsphase unterschiedliche Segelformen erfordern. Für eine effizientere Informationsübertragung bei Annäherung an das Ziel kann das Segel wie eine Fresnel-Linse geformt werden. Aufgrund des Doppler-Effekts, wenn Nanocrafts relativ zur Erde verschoben werden, ist es notwendig, eine Laserwelle zu verwenden, die kürzer ist als die des Startsystems - dies ermöglicht die Aufrechterhaltung einer hohen Übertragungsgeschwindigkeit durch die Atmosphäre unseres Planeten.
Bildaufnahme mit einem Array von Laser-Emittern
Jüngste Fortschritte der MIL Lincoln Labs-Gruppe und des Jet Propulsion Laboratory haben die Fähigkeit gezeigt, einzelne Photonen zu erkennen, die von einem Laser aus sehr großen Entfernungen emittiert werden. Rekordhalter ist derzeit das LADEE-System, das in Mondentfernungen operieren kann. Es nutzt die Technik der kryogen gekühlten Nanoröhren. Damit können 2 Bit pro Photon übertragen werden. Das System verwendet eine 10-cm-Optik am Raumfahrzeug und ein 1-m-Teleskop am Boden.Das Array von Laseremittern, die an der Beschleunigung von Nanofahrzeugen beteiligt sind, wird im inversen Modus als Array von Empfangsantennen verwendet.
Sonnensegel
Segelintegrität unter Strom
In der Forschungsphase ist geplant, einen 100-Gigawatt-Laser in der Mission einzusetzen. Wie würde eine solche Strahlung das Sonnensegel beeinflussen?Das perfekteste reflektierende Material ist heute ein dielektrischer Spiegel – ein Verbundmaterial mit einer auf die Wellenlänge abgestimmten Schichtdicke.
Ein dielektrischer Spiegel kann die absorbierte Wärmemenge um 5 Größenordnungen reduzieren und 99,999 % der Strahlung reflektieren.
Bei einem 100-GW-Laser und einem 4 x 4 m großen Segel bedeutet dies, dass jeder Quadratmeter des Segels mit 60 kW Energie beheizt wird. Das ist viel - etwa 50 elektrische Wasserkocher bei voller Kapazität. Es ist schwierig, eine solche Leistung durch Strahlung zu dissipieren. Laut den Entwicklern wird dies das Segel jedoch erhitzen, aber nicht schmelzen. Es wird erwartet, dass es durch die Verwendung eines vollständig dielektrischen Segels mit optimierten Materialien möglich sein wird, die Absorption durch einfallende Strahlung auf unter 9 Größenordnungen zu reduzieren.
Optionen für den Einsatz neuer Materialien wie Graphen werden erwogen.
Es können auch Materialien mit geringer Absorption, auch ohne hohe Reflektivität (z. B. Glas) verwendet werden. Ähnliche Materialien werden in der Faseroptik bei hohen Belastungen verwendet.
Neben dem segelseitigen Schutz muss die Elektronik des StarChip-Moduls vor der Anströmung geschützt werden. Erreicht werden kann dies durch eine Kombination aus Geometrie (Orientierung der Elektronik „im Profil“, mit geringem Querschnitt) und Beschichtung der wichtigsten Bauteile mit besonderem Schutz. Solche Beschichtungen können die erwähnten dielektrischen Mehrschichtlösungen sein, die bereits in Laboratorien demonstriert wurden. Das schwach absorbierende Material des Segels schützt zusammen mit der begrenzten Verwendung von hochreflektierendem Material zum Schutz der Elektronik den StarChip, ohne die Grammskala der Modulmasse zu überschreiten. Für die weitere Produktion wird ein Design von Silizium-Mikrowürfeln auf einem Siliziumdioxid-Substrat untersucht.
Gerät
Es ist notwendig, ein Segelskelett zu entwickeln, das die Last hält, wenn das Gerät beschleunigt, widerstandsfähig gegen Wechselwirkungen mit dem interstellaren Medium ist und in der Lage ist, die Form des Segels zu ändern. Derzeit werden mehrere Graphen-basierte Verbundmaterialien betrachtet, die in der Lage sind, ihre Länge in Abhängigkeit von der an sie angelegten elektrischen Spannung zu ändern. Es wurde bereits gezeigt, dass die Zentrifugalbeschleunigung winziger Massen an den Rändern ein Segel ziehen kann.Strahl festhalten
Die Strahlform und Lichtsegelanordnungen müssen für die Stabilität während der Startphase optimiert werden. In diesem Zeitraum von etwa 10 Minuten erhält das Segel 1 Terajoule Lichtenergie. Aus diesem Grund verschieben selbst kleine Unterschiede in den Segeleigenschaften oder Balkenunregelmäßigkeiten den Druckmittelpunkt vom Massenmittelpunkt des Segels weg und verschieben seinen Schubvektor.Die moderne Industrie optischer Beschichtungen in der Massenproduktion von Smartphones und Teleskopoptiken ist bereits auf einem für die Mission akzeptablen Qualitätsniveau. Aber das endgültige Segelmaterial existiert noch nicht und muss entwickelt werden.
Laser-Emitter
Preis
Die geschätzten geschätzten Kosten eines Laserarrays auf der Erde basieren auf Extrapolationen aus den letzten zwei Jahrzehnten sowie auf der Aussicht auf eine billigere Massenproduktion.Die Kosten für Laserverstärker sind von 1990 bis 2015 exponentiell gesunken und haben sich alle anderthalb Jahre halbiert. Setzt sich der Trend fort, wird der Bau eines großen Emittenten in den kommenden Jahrzehnten um mehrere Größenordnungen billiger.
Bisher vergleichen die Entwickler die Kosten mit dem größten wissenschaftlichen Projekt der Welt. Das könnte zum Beispiel die ISS (im Wert von 157 Milliarden Dollar) oder der experimentelle Fusionsreaktor ITER (15 Milliarden Dollar) sein.
Phase
Um die Fähigkeiten des Systems zu testen, wurde der Fall mit einem Metersegel untersucht. Um beispielsweise einen Lichtstrahl auf ein 4 x 4 m großes Segel in einer Entfernung von 200.000 Kilometern zu fokussieren, ist ein Fokussierwinkel von 2 Nanoradian (0,4 Bogenmillisekunden) erforderlich. Dies ist die Beugungsgrenze für einen Kilometer-Lasersender, der bei einer Wellenlänge von 1 Mikron arbeitet.Die Interferometrie für das Event Horizon Telescope hat die Fähigkeit gezeigt, bei einer Wellenlänge von 1 mm eine Genauigkeit im Sub-Nanoradian-Bereich zu erreichen.
Atmosphäre
Atmosphäre führt zwei Effekte ein:Absorption (Verletzung der Übertragungsintegrität)
- Abnahme der Strahlqualität (Strahlunschärfe)
Die Übertragungskapazität der Atmosphäre bei einer Wellenlänge von 1 Mikrometer ist sehr gut - mehr als 90 % für Objekte, die sich hoch in den Bergen befinden. Mit dieser Anordnung der Installation wird dies die Unschärfe des Strahls in der Atmosphäre verringern, was es der adaptiven Optik ermöglichen wird, sich der Beugungsgrenze so nahe wie möglich zu nähern. Atmosphärische Turbulenzen, die den Strahl verwischen, sind in 5 km Entfernung etwa viermal geringer als auf Meereshöhe. Der Einfluss der Atmosphäre lässt sich noch ausgleichen, indem man die Wirkungsweise von Laser-Emittern mit Hilfe eines Beacons im All korrigiert.
Das Projekt Breakthrough Starshot will eine Beugungsgrenze für optische Lasersysteme von 0,2-1 km erreichen. Dies ist 1-2 Größenordnungen besser als bestehende Lösungen, aber es gibt keine grundlegenden Einschränkungen beim Erreichen dieses Ziels.
Starten:
Zeigegenauigkeit auf einem Metersegel
Der Laserstrahler muss auf einen Punkt auf dem Segel fokussieren, der kleiner ist als die Größe des Segels selbst in einer Umlaufbahn von 60.000 km über der Erde.Die Laserausrichtung muss mit der Position des Alpha Centauri-Sternensystems koordiniert werden, damit das System innerhalb von zwei astronomischen Einheiten verläuft. Der Einsatz von photonischen Triebwerken wird es ermöglichen, den Kurs um 1-2 astronomische Einheiten zu korrigieren.
Beim Balkenpositionierungsproblem besteht das Hauptproblem darin, das Segel auf dem Balken zu halten. Es hängt von der Größe des Segels und dem Abstand dazu ab. Bei einem meterlangen Segel kann die Reichweite zum Zuwasserlassen mehrere Millionen Kilometer erreichen. Die auf eine solche Entfernung erforderliche Zielgenauigkeit beträgt einige Bogenmillisekunden. Es gibt mehrere Möglichkeiten, dieses Problem zu lösen.
Das atmosphärische Modell wird unter Verwendung von Radar-, Laserstrahl- und optischen Echtzeitmessungen kalibriert. Dadurch wird die erforderliche Positioniergenauigkeit erreicht.
Die meisten terrestrischen Teleskope (z. B. das Keck-Teleskop) haben eine Genauigkeit in der Größenordnung von einigen Bogensekunden und sind in ihrer Fähigkeit, Objekte im 100-Millisekunden-Modus zu verfolgen, begrenzt. Für Missionszwecke ist eine deutliche Verbesserung der Genauigkeit erforderlich.
Die Erzeugung eines Laserstrahls durch ein Phased-Array-System mit einem Beacon-Tracking-System (um den Einfluss der Atmosphäre zu korrigieren) des Raumfahrzeugs kann jedoch die erforderliche Genauigkeit erreichen.
Halten Sie das Segel an einem Balken fest
Es gibt eine Reihe von Effekten, die diese Aufgabe erschweren. Dies sind Strahlinstabilität, Laserbetriebsarten, auf das Segel wirkende Kräfte, Erwärmung des Segels, atmosphärische Inhomogenitäten, die durch die Energie der Emitter verursacht werden.Die obigen Probleme können gelöst werden, indem das Segel gedreht und die Form sowohl des Segels als auch des darauf treffenden Strahlenbündels reguliert wird. Feedback hilft beim Betrieb von Laseremittern, aber eine kurze Flugzeit erfordert eine Selbststabilisierung des Systems.
Ein vielversprechender Ansatz ist es, dem Segel eine spezielle Form zu geben, die seine Position auf dem Balken stabilisiert. Das heißt, während der Drehung wird das Segel durch solche Drehmomente und Kräfte beeinflusst, die dazu neigen, seine Ausrichtung wiederherzustellen. Hochfrequentes Zittern reduziert die Gesamtleistung, die auf das Segel übertragen wird, aber eine gute Segeldynamik kann die Störanfälligkeit des Segels oberhalb einer bestimmten Frequenz verringern.
Da für die Strahlformung ein Phased-Array-Array verwendet wird, kann das Strahlprofil so geformt werden, dass die Fähigkeit des Segels maximiert wird, seine eigene Position auf dem Strahl beizubehalten, auch ohne einen Rückkopplungsmechanismus.
Energieerzeugung und -speicherung
Die Erzeugung und Speicherung von Energie ist eine technologische Herausforderung.Die Erzeugung von 100 GW Leistung und deren Lieferung innerhalb weniger Minuten ist nach heutigem Stand der Technik durchaus machbar. Erdgaskraftwerke können Energie zu einem Preis von 0,1 $ pro Kilowattstunde erzeugen.
Mittlerweile sind auch Batterien und Superkondensatoren erhältlich, die die benötigte Speicherkapazität zu einem günstigen Preis bereitstellen können.
Genaue Bestimmung der Orbitalposition eines Exoplaneten
Um ein Nanofahrzeug mit einer Genauigkeit von 1 astronomischen Einheit zu einem Exoplaneten zu bringen, kann es notwendig sein, alle massiven Körper in der Nähe der Flugbahn genau zu berücksichtigen.Ein Teil der Informationen kann von den ersten Missionen des Projekts gesammelt und bei späteren Starts berücksichtigt werden. Es werden auch Anstrengungen unternommen, um die Ephemeriden besser zu verstehen – die Orbitalpositionen großer Objekte zu bestimmten Zeiten, die die Bewegungsbahn beeinflussen können. Dazu gehört die Zusammenarbeit mit den größten Teleskopen der südlichen Hemisphäre, einschließlich Very Large Telescopes und Gemini.
Kreuzfahrtetappe:
interstellarer Staub
Basierend auf Schätzungen der Staubdichte im interstellaren Medium, das uns am nächsten ist, wird während der Reise nach Alpha Centauri jeder Quadratzentimeter der vorderen Querschnittsfläche des StarChip-Elektronikmoduls und des Lichtsegels mit ungefähr 1000 Staubpartikeln kollidieren, die sich in Reichweite befinden Größe von 100 Nanometer und größer. Allerdings liegt die Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit einem Partikel von 1 Mikrometer über die gesamte Flugzeit bei etwa 10 %. Und die Wahrscheinlichkeit, auf größere Partikel zu stoßen, ist vernachlässigbar.Ein Staubpartikel von 100 Nanometern Größe, das sich mit einer Geschwindigkeit von 20 % der Lichtgeschwindigkeit bewegt, dringt bis zu einer Tiefe von etwa 0,4 mm in das elektronische Modul ein. Um den Effekt zu bewerten, werden Berechnungen für ein Modul mit Abmessungen von 10 cm x 0,1 mm angegeben. Die Querschnittsfläche eines solchen Moduls beträgt 0,1 cm2. Eine auf der Vorderseite eines solchen Moduls aufgebrachte Schutzschicht aus Berylliumbronze kann Schutz vor Staub und Erosion bieten. Bei Bedarf kann die Geometrie des StarChips modifiziert werden (z. B. in Form einer "Nadel"), um die Querschnittsfläche weiter zu reduzieren.
Das Segel selbst kann zur Minimierung von Schäden während der Reiseflugphase in eine stromlinienförmigere Konfiguration gefaltet werden.
Der Aufprallimpuls eines 100-nm-Partikels ist relativ klein und kann durch Photonentriebwerke kompensiert werden.
Der Einfluss von interplanetarem Staub innerhalb des Sonnensystems ist im Vergleich zu interstellarem Staub vernachlässigbar. Über das Vorhandensein von Staub im Alpha-Centauri-System ist wenig bekannt.
Interstellares Medium und kosmische Strahlung
Die mittlere freie Weglänge und der Larmor-Radius interstellarer Plasmateilchen sind viel größer als die Nanocraft-Größe. Dies bedeutet, dass solche Partikel unabhängig voneinander auf die Wände einwirken, ohne einen Aufprallstoß zu erzeugen.Protonen aus dem interstellaren Plasma mit einer Geschwindigkeit von 20 % der Lichtgeschwindigkeit wirken auf das Nanofahrzeug mit kinetischen Energien von 18 MeV, und Elektronen haben eine Energie von 10,2 keV. Dabei spielt es keine Rolle, ob Proton und Elektron zu einem Wasserstoffatom vereint werden oder getrennt ankommen. Eine Erosion der Oberfläche des Nanofahrzeugs wird aufgrund von Sputtern auftreten. Die Anzahl der so gesputterten Atome liegt in der Größenordnung von 1000 pro cm 2 . Der gesamte Massenverlust der Vorderseite des Geräts beträgt nur wenige Schichten.
Protonen mit einer Energie von 18 MeV dringen in eine Tiefe in der Größenordnung von mehreren Millimetern ein. Daher wird eine Schutzschicht benötigt, die solche Partikel aufhalten kann, um Schäden an der Elektronik zu vermeiden.
Kosmische Strahlung ist viel seltener als interstellare Protonen und kann daher vernachlässigt werden. Kollisionen mit schwereren Elementen müssen durch eine Schutzschicht abgefedert werden: Heliumkerne haben Energien in der Größenordnung von 72 MeV und ihre Anzahl beträgt etwa 10 % der Anzahl freier Protonen. Die Kerne der Elemente Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff tragen Energien von 200–300 MeV und sind in einer Menge von 0,01 % der Gesamtmenge vorhanden.
Um Schutztechnologien zu entwickeln, müssen Laborexperimente für Ionen durchgeführt werden, die sich mit einer Geschwindigkeit von 20% der Lichtgeschwindigkeit bewegen und mit einem Festkörper kollidieren.
Kollisionen mit interstellaren Ionen und Elektronen könnten theoretisch ihre eigenen Vorteile haben: Sie könnten Nanocrafts ein Potential von bis zu 10 kV (kinetische Energie pro Elektron) verleihen. Die vordere Oberfläche der Nanocrafts erwärmt sich mit einer Rate von 6 mW/cm2, was eine kleine thermoelektrische Energiequelle darstellt, wenn sie durch das interstellare Medium reisen.
Flug nach Alpha Centauri, wie von einem Künstler vorgestellt
Ein ehrgeiziges Projekt von Wissenschaftlern zur Suche nach außerirdischen Zivilisationen könnte zu einem Stern führen, der 1,5 Milliarden Jahre älter ist als unsere Sonne.
Der renommierte britische Wissenschaftler Stephen Hawking, berühmt für seine Forschungen in der Astrophysik und der Theorie der Schwarzen Löcher, hat seine Absicht angekündigt, ein kommerzielles Forschungs- und Ingenieurprojekt „Breakthrough Starshot“ zu starten. Der russische Milliardär Yuri Milner unterstützt ihn dabei.
Die Initiative von Milner und Hawking wird auf etwa 100 Millionen US-Dollar geschätzt (zum Vergleich: Die Mission des Mars Science Laboratory kostete 2,5 Milliarden Dollar, und der Start des Geräts und der Philae-Sonde zum Kometen Churyumov-Gerasimenko kostete etwa 1,4 Milliarden Dollar Euro), und das erste Raumfahrzeug soll in 20 Jahren gestartet werden.
Was planen sie
Laut den Entwicklern wird dies die erste Mission zu einem anderen Sternensystem sein. Der Nanosatellit wird mit der Energie von Lasersegeln mit einer Geschwindigkeit von 60.000 km / s zu einem Stern fliegen, der 4,37 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Der Flug wird 20 bis 30 Jahre dauern, und weitere 4 Jahre wird die Erde auf eine Nachricht der glücklichen Ankunft warten.
Wenn es vor einigen Jahren völlig unrealistisch schien, mit einer solchen Geschwindigkeit zu einem anderen Stern zu fliegen, hat eine Expertengruppe jetzt ein Konzept entwickelt, dessen Kern darin besteht, die Größe eines Raumfahrzeugs auf ungefähr die Größe eines verwendeten Chips zu „reduzieren“. elektronische Geräte. Ein Minischiff (oder ein Geschwader solcher Geräte) wird sein eigenes Segel haben. Nur wird es nicht der Wind sein, der es treibt, sondern das Licht!
Warum Alpha Centauri
Warum war das Sternensystem Alpha Centauri das Objekt einer so ungewöhnlichen Mission? Was wollen Wissenschaftler dort finden?
Das Alpha-Centauri-System ist seit langem Gegenstand gezielter astronomischer Forschung. Eine solche Sucht ist darauf zurückzuführen, dass dieses Sternensystem 1,5 Milliarden Jahre älter ist als unseres. Und dementsprechend hat es einen langen Weg der Evolution zurückgelegt.
Im Sternbild Centaurus gelegen, bestehend aus drei sonnenähnlichen Sternen - Alpha Centauri A, Alpha Centauri B und dem Objekt selbst, das die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler auf sich zog - ein Roter Zwerg -, gilt er derzeit als der sonnennächste Stern. Selbst eine Entfernung von 4,4 Lichtjahren hindert dieses System nicht daran, eines der hellsten am Nachthimmel zu sein.
Nach den Hypothesen von Wissenschaftlern gibt es in diesem Sternensystem, wie Beobachtungen belegen, erdähnliche Exoplaneten. So gaben Astronomen der Europäischen Südsternwarte vor relativ kurzer Zeit bekannt, dass ein Exoplanet in der Nähe von Alpha Centauri B, der nur dank der Radialgeschwindigkeitsmethode mit dem HARPS-Spektrographen (dieses Gerät wird seit langem als „Planetenjäger“ bezeichnet) entdeckt wurde, eine Masse hat ähnlich der Erde.
Das bedeutet nicht, dass es erdähnliches Leben geben kann, da Alpha Centauri Bb sehr nah von seinem Stern entfernt ist und die Temperatur an der Oberfläche etwa 1200 Grad Celsius beträgt. Aber es gibt andere, weniger heiße Planeten in der Nähe, auf denen Leben möglich ist. Ein Exoplanet in der Nähe von Proxima Centauri sieht viel vielversprechender aus.
Was ist die Besonderheit und Neuheit eines Satelliten auf einem Lasersegel?
Das Konzept von „Breakthrough Starshot“ beinhaltet den Einsatz von bodengestützten Lasern, die den Lichtstrahl fokussieren, um das Fahrzeug zu beschleunigen. Als nächstes wird "Breakthrough Starshot" versuchen, Raumschiffe auf ein Objekt zu richten - einen Planeten wie die Erde. Nach dem Aufflug suchen sie nach der optimalen Entfernung, aus der die Kameras das Relief des Planeten erfassen und ein qualitativ hochwertiges Bild übertragen können. Die Datenübertragung zur Erde erfolgt über ein kompaktes Laserkommunikationssystem an Bord des Schiffes, das Segel dient als Antenne. Dies ist ein völlig neuer Ansatz für das Studium anderer Planeten.
Projektkomplexität
Natürlich hat "Breakthrough Starshot" viele technische Probleme. Alle Komponenten müssen so ausgelegt sein, dass sie extremen Beschleunigungen, Vakuum, Kälte, Kollisionen mit Protonen, Weltraumstaub und so weiter standhalten. Daher wird der Apparat offensichtlich nicht einer, sondern mehrere sein.
Es gibt sogar eine wissenschaftliche Hypothese, dass Alpha Centauri ein möglicher Zufluchtsort für zukünftige Erdbewohner ist. Schließlich wird einmal der Moment des Erlöschens unserer Sonne kommen. Dies ist ein normales Stadium in der Entwicklung aller Sterne. Und dann verwandelt er sich in einen roten Riesen, dessen tödlicher Energie sich unser Planet nicht entziehen kann.
Hoffen wir, dass die menschliche Zivilisation in dieser Zeit ein hohes Entwicklungsniveau erreicht und einen Weg zur Evakuierung findet. Und der Endpunkt der Umsiedlung könnte genau das Alpha-Centauri-System sein.
Wenn wir jemals mit Sicherheit wissen, dass es in Alpha Centauri keine Planeten gibt, wird dies ein echter Schock sein, der die Titelseiten großer Publikationen verdient.
Auch wenn der Planet Alpha Centauri B nicht existiert, kann man mit Sicherheit sagen, dass es andere Planeten in diesem Sternensystem gibt. Es ist nur eine Frage der Zeit. Vielleicht haben alle drei Vertreter des Tripelsystems mit zwei sonnenähnlichen Sternen und einem Roten Zwerg ihre eigenen Planeten.
Daraus können wir mit Sicherheit sagen, dass es im Alpha-Centauri-System eine Reihe von Planeten gibt, von denen mindestens einer bewohnbar sein muss. Die Details dieses Systems werden für uns so interessant und ungewöhnlich sein, wie sie es vor langer Zeit für europäische Entdecker der Neuen Welt waren.
Dieses System ist so alt, dass die darwinistische Evolution durchaus einen weiten Weg von mehrzelligen Lebewesen bis zu Jurassic Park hätte zurücklegen können.
Könnte es dort intelligentes Leben geben? Durch einen unglücklichen Zufall liegt das Sternensystem zu weit südlich, um von der leistungsstarken Radioantenne Arecibo in Puerto Rico oder dem neuen Allen Telescope Array in Nordkalifornien kontaktiert zu werden. Wissen Sie, wie Wissenschaftler mit außerirdischem Leben umgehen?
In jedem Fall ist es an der Zeit, über ein tausendjähriges Projekt nachzudenken: den Besuch und die Kolonisierung eines Sternensystems. Es ist schwer, sich einen mutigeren Schritt für die Menschheit vorzustellen. Das Projekt wird über Dutzende von Generationen unzählige Billionen Dollar kosten. Aber dann werden wir zu einer interstellaren Spezies – eigentlich unsterblich. Dies ist ein ebenso bedeutender evolutionärer Schritt wie der erste Vorstoß von Meerestieren an Land in ferner Vergangenheit.
Wie immer steckt der Teufel im Detail. Es wäre unethisch, einen bewohnbaren Planeten zu übernehmen, selbst wenn es darauf kein intelligentes Leben gibt. Die ersten Kolonisten müssen sich mit außerirdischer Mikroflora und bizarren räuberischen Kreaturen auseinandersetzen, wenn sie es natürlich sein werden.
Aber die unbewohnten Planeten oder Monde von Alpha Centauri können terraformiert werden. Noch nicht geborene Erdkolonisten können gentechnisch verändert werden, um sich mit Leichtigkeit an fremde Umgebungen anzupassen.
Wenn wir davon ausgehen, dass es dort einen Asteroidengürtel gibt, wird es möglich, eine künstliche Welt zu bauen. Wir könnten innerhalb des Systems mit seinen Ureinwohnern koexistieren. Astropaläontologen und Astrobiologen sind sehr sensibel, wenn es darum geht, bewohnbare Planeten zu besuchen, um die Entwicklung des Lebens zu untersuchen. Wie die erste Anweisung in Star Trek feststellte, sollten wir den Kontakt mit intelligentem Leben vermeiden, um ihre kulturelle Entwicklung nicht zu stören.
Stellen Sie sich nun vor, dass eine technologische Zivilisation auf Alpha Centauri lebt. Da die Centauri keine SETI-Signale von der Erde sehen, glauben sie, dass wir eine technologisch höchst unausgereifte Rasse sind. Sie beschließen, unseren Asteroidengürtel zu kolonisieren. Dieses Szenario könnte viele UFO-Sichtungen und sogar "nahe Begegnungen" mit Außerirdischen erklären. Tatsächlich hätten wir indirekte Beweise für die Anwesenheit einer außerirdischen Kolonie in unserem Sonnensystem gefunden – durch anomale Hitze im Asteroidengürtel oder ungewöhnliche Manifestationen des elektromagnetischen Felds.
Hoffen wir einfach, dass die Centauri, falls sie existieren, keine Invasion planen, hauptsächlich aus Angst, dass wir sie eines Tages erobern werden. Auf der anderen Seite könnten Aliens.
Telepathisch übermitteln sie Informationen über den Kosmos, die Gesetze des Universums, darüber, was der Schöpfer ist. Sie selbst sind seine Nachkommen, aber ihre Vorstellung vom „Schöpfer“ entspricht nicht unserer Vorstellung von „Gott“. Für sie ist der Schöpfer ein Absolutes, ein umfassendes Wissen, das gleichzeitig in Zeit und Raum in allen Universen existiert. Der Schöpfer bleibt a priori unverändert, damit die Menschen ihre Orientierung zur Selbstverbesserung nicht verlieren.
Kontaktpersonen sagten, dass Aliens die Erde telepathisch besuchen und Wissenschaftlern helfen, Entdeckungen zu machen, die die Rasse voranbringen. Sie sind nicht aggressiv, ruhig, freundlich. Es kommt vor, dass sie Erdbewohner auf ihren Planeten bringen, um zu zeigen, wie eine hochspirituelle Gesellschaft aufgebaut ist.
Ihr Assistent im Alltag ist ein „Ino-Computer“, der Bewusstsein und Technologie vereint, der uns unzugänglich ist und es ist unwahrscheinlich, dass wir diese künstliche Intelligenz in den kommenden Jahrhunderten beherrschen werden, weil wir noch keine klare Vorstellung davon haben, warum das Gehirn arbeitet so und nicht anders. .
Hal Wilcox (USA, Los Angeles) kommunizierte in den 50-60er Jahren des letzten Jahrhunderts mehr als einmal mit einer Zivilisation vom Planeten Selo, er wurde in sein spirituelles Gedächtnis zurückversetzt, wo die Geschichte der Alten gespeichert ist.
Ihm zufolge sind Lemuria und Atlandida echte Zivilisationen, die zerstört wurden. Der Schöpfer (Absolut) hat beschlossen, den Zugang der Menschen zum Wissen der Vergangenheit zu blockieren, um negative Wiederholungen in der Entwicklung der Menschheit zu vermeiden. Er hoffte, dass eine Person lernen würde, ihre Handlungen zu kontrollieren, was bisher leider nicht geschehen ist.
Planet Metaria
Äußerlich ähnelt es der Erde, es gibt Wasser, Land, Pflanzen, Tiere. Die Haupteinwohner sind die Santinianer. Sie verfolgen die Entwicklung der Erde, verhalfen der Menschheit zum Eintritt in das Wassermannzeitalter, greifen aber nicht aktiv ein.
Metaria ist der Erde ähnlich, es hat einen großen Kontinent und viele Inseln, die von den Ozeanen umspült werden. Das Leben auf dem Planeten ist nicht auf der physischen, sondern auf der spirituellen Ebene.
Auf Metaria können Sie den Naturgeistern begegnen, die für das ideale Wetter sorgen. Die Devas kümmern sich um die Nahrung der Lebewesen. Ganz anders als die Flora und Fauna der Erde. Tiere sind schlau, brauchen kein Training, sind keine Nahrung. Alle Santinianer sind Vegetarier.
Nach unserem Verständnis gibt es auf Metaria keine Städte. Überall auf dem Planeten sind Behausungen gleichmäßig in Harmonie mit der Natur gebaut, um die Geister nicht zu stören. Hier gibt es einheitliche Lebensstandards, es gibt eine Familie mit nicht mehr als zwei Kindern. Die Fruchtbarkeit wird durch vernünftige Bedürfnisse gesteuert. Einige der Einwohner beschäftigen sich mit der Weltraumforschung, die ständige Bevölkerung erreicht 3,5 Milliarden und ist seit vielen Jahren unverändert.
Das Hauptwissen über Metaria ist die Entmaterialisierung/Materialisierung von Objekten. Bei der Offenlegung des Grundprinzips der Bewegung in Zeit und Raum wird die Dematerialisierung verwendet, aber wie sie sagen, Vertreter der Rasse, dies ist nie passiert, weil jeder Verantwortung gegenüber der Gesellschaft übernimmt, absolute Wertvorstellungen werden auf genetischer Ebene festgelegt. Die Santinianer helfen den Erdlingen wohlwollend, aber nur, wenn die Zeit gekommen ist.
Außerirdische Rassen neigen dazu, sich in einem Zustand der Glückseligkeit zu befinden, in dem jeder Einzelne ohne Vorbereitung die perfekte Wahl trifft (Evolution). Somit sind sie nicht mit Konsequenzen wie Fehlern, Unwissenheit oder dem Wissen um das Negative konfrontiert.
Kontaktpersonen berichten, dass die Rasse der Außerirdischen auf Alpha Centauri uns in der Entwicklung voraus ist, und der Hauptunterschied liegt nicht im Stand der Technik, sondern im Prinzip der Organisation des Bewusstseins. Die außerirdische Zivilisation ist jedoch freundlich und bereit, Errungenschaften mit Erdbewohnern zu teilen, wenn das Wissen nicht darauf ausgerichtet ist, sich gegenseitig zu zerstören.
Planeten aus dem Sternbild Centaurus in der Entwicklung von Wissenschaftlern (Video)
Wir wissen nicht, wann „die Zeit kommen wird“, also schreiten Wissenschaftler auf der ganzen Welt unermüdlich voran, bauen leistungsstarke Teleskope und starten sie in den Orbit, um zu sehen, was unmöglich zu erraten war. Astronomen schlagen vor, dass das Alpha Centauri-System wahrscheinlich bewohnbare Planeten hat, man muss nur wissen, wo man nach ihnen suchen muss. In den kommenden Jahrzehnten wird dieses Rätsel gelöst werden.
Nach mathematischen Berechnungen von Astrophysikern sollten die Planeten, die in einem solchen Sternensystem wie Alpha Centauri existieren, bewohnbar sein. Dies wird durch zahlreiche Artefakte bestätigt, die von den Göttern erzählen, die von einem sonnenähnlichen Sternensystem auf die Erde herabgestiegen sind. In unserer Galaxie hat nur das Sternbild Zentaur einen Dreifachstern.
Dank des russischen Milliardärs und Stephen Hogging wurde 2016 ein ehrgeiziges Projekt gestartet, um grundlegend neue Satelliten zu entwickeln, die auf "Sonnensegeln" hohe Geschwindigkeiten entwickeln. Es soll eine Flotte von Nanoschiffen erstellen und nach Alpha Centauri schicken.
Die briefmarkengroßen Satelliten werden auf „Sonnensegeln“ eine enorme Geschwindigkeit entwickeln, mit der Sie den Stern in 20 Jahren erreichen können. Nanosatelliten werden Fotos übertragen (obwohl sie mehr als 4 Jahre warten müssen), Beweise, die es den Wissenschaftlern ermöglichen, mit dem nächsten Schritt fortzufahren - der Organisation einer echten Expedition zum Planeten.
