Bu yüksek hızlı uzay yelkeni bizi aşağıdaki yıldız sistemlerine götürebilir.

Güneş sistemimizden sadece 4 ışıkyılı uzaklıkta, başka bir hareketli uzay mahallesi olan Alpha Centauri yer almaktadır. tarafından yüklenir üç yıldız Güneşimizle aynı işleve sahip, ünlü sekiz vücudumuza benzer gezegenler taşır ve bir Dünya ikizi olabilir. Yaşanabilir bölgede dolaşın. Neredeyse alternatif bir gerçeklik gibi, yıldız sistemi uzay kaşifleri için şaşırtıcı bir alandır.

Tek bir açık vaka var. Mevcut teknolojimizle, gönderilen uzay aracı yaklaşık 82022 yılına kadar Alpha Centauri’ye ulaşamayacak. Bu nedenle, 2016 yılında merhum astrofizikçi Stephen Hawking ve yatırımcı Yuri Milner başlatıldı yıldız vuruşu hilesi – Alpha Centauri’ye ışık hızının %20’si ile gofret boyutunda uzay sondaları gönderme girişimibüyük seyahat süresini sadece 20 yıla indiriyor.

Planları, geleneksel bir yelken gibi rüzgardan ziyade, yer tabanlı bir lazer tarafından yayılan, ışık parçacıkları olarak da bilinen fotonların gücünden yararlanan optik bir yelkene odaklanıyor. Star Trek’in bilimkurgu teknolojisine mükemmel bir şekilde uymasına rağmen, fikir o kadar popülerlik kazandı ki, her yerdeki araştırmacılar, dünyanın her yerinde patlayan bir hiper motor üretmeyi umarak, uzaylı aygıtının nasıl çalıştırılacağını araştırmaya başlıyorlar. baş döndürücü oranlar.

Pennsylvania Üniversitesi’nden böyle bir ekip, yapbozun büyük bir parçasını ele alıyor. de Nano Letters’da bu ay yayınlanan birkaç makaleVe Araştırmacılar, bu yenilikçi uzay araçlarının yirmi yıllık yıldızlararası uçuş sırasında yoğun lazer darbeleri tarafından parçalanmamasını sağlamak için bir yol önerdiler. Esasen, araştırmacılar, yelkenin, Dünya’nın rüzgarları arasında sıradan teknelerin yelkenleri gibi uzay boşluğunda “akması” gerektiğini öne sürüyorlar.

Pennsylvania Üniversitesi Makine Mühendisliği ve Uygulamalı Mekanik Bölümü’nde doçent olan çalışma yazarı Igor Bargatin, “Başlangıçtan itibaren hafif yelken sayılarından bazıları çalkantı, bazıları değildi, ancak iyi çalışılmamışlardı” dedi. “Yaptığımız şey kesinlikle şişkinliğe ihtiyacınız olduğunu göstermekti.

Bargatin, “İnsanların sorunun mekanizmalarını, özellikle ağlama olasılığını gerçekten dikkate almadıklarını fark ettik.” “Bu fikrin gerçekleştiğinden emin olmak istiyoruz ve bu gerçekleştiğinde insanlar hızlanma sırasında olabilecek şeylere dikkat ediyor.

“Bu yelkenlerin başarısız olmasını istemiyoruz.”

Yıldızlararası geminin parametreleri

Yelkeniyle denize açılan bir tekne hayal edin. Yelken her esen rüzgarla yükselecek ve gemiyi ileri doğru itecektir. Bu itme, yelkene çarpan rüzgarın geri tepmesi ve basınç oluşturmasından kaynaklanır.

Lightsails çok farklı değil.

Bargatin, “Fotonlar hafif yelkenimize çarptığında yansır ve ayrıca basınç oluştururlar.” Dedi. “Tam mekanizma biraz farklı çünkü ışıktan gerçek hava moleküllerinden bahsediyoruz. Ancak her iki şekilde de basınç yaratıyor.” Aslında, bu tür cihazların bir dereceye kadar etkili olduğu zaten kanıtlanmıştır.

2010 yılında, Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı Ikaros adında hafif bir yelken görevi başlattı. Bunu bir başarı olarak gördü. 2019 yılında LightSail demosu 2 Ortak dava. Bill Nye ve Neil DeGrasse Tyson tarafından başlatılan bir Kickstarter kampanyası tarafından finanse edilen, bir fotonun saf gücünü kullanarak küçük bir uyduyu uzaya uçurdu.

Ancak hem Ikaros hem de LightSail 2, Breakthrough Starshot’ın lazer vizyonunun aksine, güneş tarafından yayılan ışığı kullanır.

Güneş ışığı gözyaşı riskini azaltsa da, bir Starshot girişimi için çok zayıf. Ek olarak, Bargattin, Starshot’ın ışık darbelerinin nispeten kısa bir süre içinde gerçekleşmesi gerektiğini çünkü hafif yelken Dünya’dan çok uzaklaştığında bilim adamlarının onu etkin bir şekilde hızlandırma yeteneklerini kaybettiğini söylüyor.

Kısacası, ışık hızının beşte birine ulaşmak için – ki gerekli yirmi yıl içinde Alpha Centauri’ye ulaşabilsin – dar bir zaman aralığında ışıklar, ancak bir lazerle mümkün olan son derece güçlü ışık darbelerine ihtiyaç duyacaktır.

Bargatin, “Fotonik tırnaklarımız üzerindeki tasarlanan baskılar çok büyük değil” dedi. “Neredeyse elinizde bir kuruş olması gibi.” Bilimsel olarak konuşursak, basınç yaklaşık 10 Pa eder, diyor Bargatin, ancak hafif basınç hakkında endişelenmeden hayatımızı nasıl yaşadığımızı düşünün. hiç.

On Pas ışık gücü çok fazla lazer enerjisi gerektirir, bu nedenle hafif güneş ışığının Icarus dansının aksine, aşırı sert lazer darbeleri tarafından yayılan hafif tırnaklar zarar görebilir.

Kalıcı bir hafif yelken nasıl yapılır

Araştırmacılara göre, güçlü lazer darbeleri, dev rüzgar rüzgarları çarptığında patlayabilecek gergin bir teknenin yelkeni gibi plakayı kavislendirip yırtacak kadar güçlü bir basınç oluşturabilir.

Işıkların “şişme” ve bir gölgelik gibi biraz kavisli bir şekil oluşturma yeteneğine sahip olması gerektiğine inanıyorlar. Bargatin, yelkenin uzunluğunun ve eğrilik yarıçapının yaklaşık 3 metre olması gerektiğini açıklıyor. Yeni makalelerinde yazarlar, optimal distansiyonu sağlayan geometrik ölçümleri özetlemektedir.

Gözyaşlarından korunan hafif bir yelken bile başka engellerle karşılaşacaktır. Bu tür sorunların üstesinden gelmek için dikkate alınması gereken ana parametre yelken malzemesidir. Paneller, dayanıklılık açısından güçlü ve lazer gücünü azaltmak için hafif olmalı ve lazer darbeleri tarafından üretilen optimum itme ve ısı yayılımı için ışığı verimli bir şekilde yansıtmalıdır.

Bargatin, son kısım halledilmezse kelimenin tam anlamıyla denize açılabileceğini söylüyor. füzyon boşlukta.

Bargatin, ekibinin çoğunlukla molibden adı verilen bir malzeme aradığını belirterek, “Bir dizi malzeme ile karşılaşabilirsiniz. Bu malzemenin kalınlığı ve eğrisel geometri, yelkenin şu anda tasarladığımız baskıların üstesinden gelmesini sağlayacaktır.” disülfid.

Bununla birlikte, büyük şemada, ileriye doğru bir ışık demeti gönderecek devasa bir lazer dizisi oluşturmak büyük bir engel olacaktır. Bargatin, uzay iletişiminde çalışan araştırmacıların hala optik yelkene bağlı bir mikroçip sondasından nasıl bilgi alınacağını bulmaya çalıştıklarını söylüyor.

Breakthrough Starshot mekanizması bir gün çalışırsa, insanlığın bilimdeki parlaklığının gerçek bir kanıtı olacaktır. Altı yıl önce organizasyonun zorlu hedeflerini açıklarken, Hawking’in Anıtı:

“Bizi benzersiz kılan sınırlarımızın ötesine geçmek olduğunu düşünüyorum. Yerçekimi bizi yere yapıştırdı ama ben Amerika’ya yeni uçtum. Sesimi kaybettim ama yine de ses sentez cihazım sayesinde konuşabiliyorum. Nasıl geçebiliriz? bu sınırlar?”

Aklımızla ve makinelerimizle.