Межзвездные путешествия будут вероятны ранее, чем вы думаете

    Когда-то у населения земли были амбиции, кои приводили к этаким неописуемым проектам, как только первый полет человека в космос либо миссия на Луну. Последующим этапом будет колонизация планет, а уж потом и межзвездное путешествие. Инициатива Breakthrough Starshot становится преемником человечьих амбиций и обещает проложить нам путь к наиблежайшим звездам.

    Breakthrough Starshot, детище русского предпринимателя-миллиардера Юрия Мильнера, предстал знаменит в апреле 2016 года на пресс-конференции, в какой поучаствовали узнаваемые физики, в фолиант числе Стивен Хокинг и Фримен Дайсон. И хотя проект пока что нельзя именовать всеполноценным, черновой замысел предполагает отправку тыщ чипов размером с почтовую торговую марку на большенных серебристых парусах, кои на первых парах выйдут на земную орбиту, а уж потом будут ускорены наземными лазерами.

    За две минутки лазерного разгона галлактический аппарат ускорится перед началом одной пятой скорости света — в тыщу раз скорее хоть какого искусственного аппарата за всю историю населения земли.

    Каждый аппарат будет лететь 20 лет и коллекционировать научные заданные об межзвездном пространстве. Достигнув планет в астральной системе Альфы Центавра, интегрированная цифровая видеокамера будет фотографировать в высочайшем разрешении и отправлять снимки на Планету земля, позволяя нам посмотреть на наших ближайших планетарных соседей. В дополнение к научным познаниям мы можем познать, подступают ли эти планетки для колонизации человека.

    Команда, которая занимается Breakthrough Starshot, такова же внушительная, как только и технологии. В совет директоров входят Мильнер, Хокинг и Марк Цукерберг, автор Facebook. Участие исполнительного директора занимает Пит Уорден, прошлый директор научно-исследовательского центра Эймса при NASA. Несколько заведомых ученых, включая нобелевских лауреатов, консультируют проект, а уж Мильнер положил 100 миллионов баксов своих денег, дабы работа началась. Наряду с сотрудниками они инвестируют наиболее 10 млрд баксов в течение пары лет, дабы работа закончилась.

    Хотя вся эта затея кажется совсем научно-фантастической, нет никаких научных препятствий для ее продажи. Это же, вобщем, и не неукоснительно обязано произойти завтра: для тамошнего дабы Starshot был удачным, нужен ряд достижений в области технологий. Устроители и ученые-консультанты веруют в экспоненциальный прогресс и в то, что Starshot сбудется в течение 20 лет.

    Далее вы отыщите перечень из одиннадцати технологий Starshot и какие надежды на них экспоненциальное развитие в течение последующих двадцати лет ложут ученые.

    Обнаружение экзопланет

    Экзопланета — это же планетка за пределами нашей Галлактики. Хотя первое научное обнаружение экзопланеты состоялось исключительно в 1988 году, на 1 мая 2017 года существовало найдено 3608 экзопланет в 2702 планетарных системах. Хотя некие из их напоминают планетки в Солнечной системе, посреди их существуют не мало неспецефических, к примеру, с кольцами в 200 раз обширнее колец Сатурна.

    В чем причина этакого наводнения открытий? Значительное улучшение телескопов.

    Всего 100 годов назад наикрупнейшим телескопом во всем мире был телескоп Хукера с зеркалом в 2,54 погонного метра. Сейчас Максимально Объемной Телескоп Европейской южной обсерватории состоит из четверых большенных телескопов поперечником 8,2 погонного метра и являет собой самую продуктивную наземную астрономическую инсталляцию, выдающую по одной научной статье на экспертный обзор в денек.

    Ученые задействуют ОБТ и особый инструмент для поиска жестких внесолнечных планет в потенциально обитаемой зоне суперзвезды. В мае 2016 года ученые, использующие телескоп TRAPPIST в Чили, отыскали и не одну, а уж сразу же семь экзопланет земных объемов в потенциально обитаемой зоне.

    Меж тем самым в космосе галлактический аппарат NASA Кеплер, разработанный специально для данной задачки, уже идентифицировал наиболее 2000 экзопланет. Галлактический телескоп Джеймса Уэбба, который будет запущен в октябре 2018 года, обеспечит беспримерное представление об фолиант, умеют ли экзопланеты поддерживать жизнь. «Если у этих планет существуют атмосфера, JWST станет ключом к раскрытию них секретов», разговаривает Дуг Хадгинс, ученый програмки экзопланет в штаб-квартире NASA в Вашингтоне.

    Издержки на пуск

    Материнский корабль Starshot будет запущен на борту ракеты и выпустит тыщу кораблей. Цена транспортировки полезной перегрузки с внедрением разовых ракет громадна, однако личные поставщики услуг, этакие как только SpaceX и Blue Origin, показали фуррор в запуске многоразовых ракет, кои, как только ожидается, изрядно понизят издержки на пуск. SpaceX уже уменьшила расходы перед началом 60 миллионов баксов на пуск Falcon 9, и по мере тамошнего, как только расширяется личная галлактическая промышленность и многоразовые ракеты стают наиболее общераспространенными, стоимость будет ниспадать и ниспадать.

    Starchip

    Каждый 15-миллиметровый Starchip («звездный чип») обязан содержать объемной массив хитроумных электрических механизмов, этаких как только система навигации, видеокамера, лазер взаимосвязи, радиоизотопная аккумулятор, мультиплексор видеокамеры и ее интерфейс. Инженеры уповают, что сумеют ужать все это же в коротком аппарате размером с почтовую торговую марку.

    Наконец, первые компьютерные чипы в 1960-х годов содержали горстку транзисторов. Благодаря закону Мура, сейчас мы можем уместить млрд транзисторов на каждом чипе. Первая цифровая видеокамера весила несколько кг и выполняла 0,01-мегапиксельные изображения. Сейчас детектор цифровой видеокамеры выполняет качественные цветные изображения в 12 мегапикселей и умещается в телефоне — вместе с иными рецепторами вроде GPS, акселерометра и гироскопа. И мы лицезреем, как только эти улучшения проникают в освоение космоса с возникновением маленьких спутников, обеспечивающих нам высококачественные заданные.

    Для фуррора Starshot нам пригодится, дабы толпа чипа составляла подле 0,22 грамма к 2030 году. Однако ежели улучшения будут продолжать приходить таковыми же темпами, прогнозы подразумевают, что это же полностью может быть.

    Несложный парус

    Парус обязан быть изготовлен из материала, который будет иметь высоченную отражательную способность (дабы набрать наибольший импульс от лазера), мало всасывающий (дабы и не сгорел от тепла) и причем максимально несложный (дозволял резво разогнаться). Три эти аспекта очень важны, и в текущее время благоприятного материала для их ординарно и не бытует.

    Нужные заслуги умеют придти от автоматизации искусственного ума и увеличения скорости обнаружения новеньких материалов. Такова автоматизация дошла перед началом тамошнего, что способы машинного обучения сейчас умеют «генерировать библиотеки кандидатов на пригодные материалы в десятки тыщ позиций» и дозволяют инженерам обусловить, за какие стоит ли биться и какие стоит ли тестировать при конкретных критериях.

    Хранение энергии

    Хотя Starchip будет применять крохотную радиоизотопную батарею в течение собственного 24-летнего путешествия, нам все равно пригодятся нормальные хим аккумуляторы для лазеров. Лазерам будет нужно выпутывать колоссальную энергию в краткие сроки, а уж означает энергию придется хранить в батареях вблизи.

    Аккумы улучшаются приблизительно на 5-8% в год, хотя мы частенько и не лицезреем сего, так как уровень употребления энергии возрастает. Ежели аккумуляторы продолжат улучшаться в этаком ритме, сквозь двадцать лет они будут в 3-5 раз наиболее вместительные, чем сейчас. Альтернативные инновации умеют последовать за большими инвестициями в сферу аккумов. Совместное предприятие Tesla и Solar City уже поставило 55 000 в Кауаи, дабы запитать огромную часть собственной инфраструктуры.

    Лазеры

    Тыщи сильных лазеров будут употребляться для продвижения аппарата наряду с парусом.

    Лазеры подчинялись закону Мура практически эдак же, как только интегральные схемы, умножая мощность в два раза сквозь каждые 18 месяцев. За крайнее десятилетие вышло резкое увеличение скорости масштабирования мощности диодных и волоконных лазеров. Первые пробили 10 кв из одномодового волокна в 2010 году и 100-киловаттный барьер сквозь несколько месяцев. В дополнение к сырой мощи нам а также востребован фуррор в сплочении фазированных матричных лазеров.

    Скорость

    Наша способность резво двигаться… сдвигалась резво. В 1804 году был придуман поезд и максимально вскоре набрал невиданную скорость в 100 км в час. Галлактический аппарат «Гелиос-2» превзошел этот рекорд в 1976 году: в самый стремительный момент «Гелиос-2» удалялся от Почвы на скорости 356 040 киллометрах/ч. Спустя 40 лет галлактический аппарат «Новые горизонты» достигнул гелиоцентрической скорости в 45 км за секунду (наиболее 200 000 км в час). Однако даже ежели двигаться с этакий скоростью, будет нужно не мало времени, дабы добраться перед началом Альфы Центавра за четверо световых года от нас.

    Хотя разгон субатомных частиц перед началом околосветовой скорости предстал обыденным бизнесом для ускорителей частиц, макроскопические объекты эдак разогнать и не выходило. Достижение 20% скорости света станет 1000-кратным ускорением для хоть какого объекта, построенного человеком.

    Хранение памяти

    Основой для расчетов предстала способность хранить информацию. Starshot будет зависим от продолжающегося понижения цене и объемов цифровой памяти, дабы обеспечить достаточное место для хранения собственных программ и изображений, созданных в астральной системе Альфа Центавра и ее планет.

    Цена памяти понижалась экспоненциально в течение десятилетий: в 1970 году мб стоит ли подле миллиона баксов; ныне — сущие копейки. Объем, нужный для хранения, а также сжался: от 5-мегабайтового твердого диска, загружаемого в 1956 году с помощью вилочного погрузчика, перед началом 512-гигабайтных USB-накопителей весом в несколько граммов.

    Телекоммуникация

    Как Starchip изготовит снимки, них надо будет выслыть на Планету земля для обработки.

    Телекоммуникации значительно прогрессировали с того времени, как только Александр Грэм Белл изобрел смартфон в 1876 году. Посредственная скорость веба сейчас — подле 11 мбит за секунду. Пропускная способность и скорость, нужная для отправки цифровых изображений за 4 световых года — 40 триллионов км — потребуют крайних достижений в области телекоммуникаций.

    Позарез перспективной является разработка Li-Fi, беспроводная телепередача которой обещает предстать в 100 раз скорее Wi-Fi. А также проводятся опыты в области квантовых телекоммуникаций, кои и не будут стремительными, однако зато безобидными.

    Вычисления

    Крайним этапом проекта Starchip будет анализ заданных, возвращаемых галлактическим аппаратом. Для сего нам придется положиться на экспоненциальное развитие вычислительной мощности, которая прибавила в размерах в триллион раз за крайние 60 лет.

    Понижение цене вычислений в ближайшее время очень связывают с тучами. Заглядывая в будущее и используя новейшие способы вычислений вроде квантовых, мы можем ждать тысячекратного повышения мощности к тамошнему времени, когда Starshot будет возвращать заданные. Такова исключительная вычислительная мощность дозволит нам делать сложноватое научное моделирование и анализ нашей наиблежайшей примыкающей астральной системы.