Связь с инопланетными цивилизациями
с помощью автоматических зондов
При обсуждении возможности связи с инопланетными цивилизациями с помощью электромагнитных волн радио- и оптического диапазонов очень большое значение имеет вопрос о расстояниях до ближайших таких цивилизаций. Он важен не только для правильной оценки мощности передатчиков, необходимых для осуществления межзвездной связи. Чтобы яснее стали трудности, возникающие при попытках осуществления такой связи, мы рассмотрим два случая.
I. Среднее расстояние до ближайших инопланетных цивилизаций около 10 световых лет. Именно этот случай, по существу, рассматривался в проектах Коккони—Моррисона и Таунса—Шварца, которые мы подробно обсуждали в предыдущих главах.
II. Среднее расстояние до ближайших инопланетных цивилизаций превосходит 100 световых лет.
Между этими двумя случаями имеется принципиальная разница. В случае I число подходящих звезд, около которых можно ожидать разумной жизни, всего лишь три. Это ε Эридана, τ Кита и ε Индейца. В случае II число подходящих звезд может быть несколько тысяч. Если в случае I сравнительно легко установить, посылают ли звезды в направлении Солнца искусственные радио- или оптические сигналы, то в случае II задача становится в высшей степени затруднительной, а главное — неопределенной. Ведь в течение очень длительного времени нужно непрерывно, и притом очень тщательно, следить за многими тысячами, если не десятками тысяч звезд. По существу, должна быть организована непрерывно работающая грандиозных масштабов «служба неба». При этом необходимо еще считаться с возможностью, что весьма удаленные от нас разумные инопланетные существа по каким-либо причинам не посылают радио- или оптические импульсы в сторону Солнца. Они, например, могут исключить наше Солнце из числа звезд, вокруг которых возможна разумная жизнь. Ведь для них Солнце — только одна из многих тысяч или десятков тысяч звезд, более или менее подходящих для поддержания жизни...
Обнаружение искусственных сигналов от одной из таких звезд — весьма трудное дело. Но несоизмеримо труднее в течение многих столетий и даже тысячелетий непрерывно и с большой точностью держать в пучке электромагнитных волн десятки тысяч звезд и терпеливо, скорее всего тщетно, дожидаться ответа от одной из них...
В самом деле, допустим даже, что на каждой из нескольких миллиардов потенциально подходящих для развития жизни планет в нашей Галактике должна на каком-то этапе эволюции возникнуть разумная жизнь (что, вообще говоря, необязательно). Но для проблемы межзвездной радиосвязи основное значение имеет вопрос о существовании разумной жизни в эпоху, когда посылаются сигналы. Другими словами, существенное значение имеет расстояние до инопланетных цивилизаций, современных нашей.
Если бы разумная жизнь, однажды возникнув на какой-нибудь планете, существовала там миллиарды лет, т. е. примерно столько же, сколько находится на главной последовательности «питающая» эту цивилизацию звезда, то при сделанном предположении количество разумных цивилизаций в Галактике было бы также порядка миллиарда. Положение радикально изменится, если мы учтем, что длительность разумной жизни на планетах может быть существенно меньше времени эволюции звезд.
На это обстоятельство одновременно обратили внимание в 1960 г. австралийский радиоастроном Брэйсуэлл и автор этой книги. Здесь мы не будем обсуждать столько-нибудь подробно вопрос о времени существования разумной жизни на планетах. Это будет сделано ниже. Для нас пока достаточно, что возможная сравнительно небольшая длительность «технологической эры» (мы имеем в виду эру технически развитой цивилизации) на планетах может существенно уменьшить число цивилизаций, одновременно существующих в Галактике, и соответственно увеличить расстояния до ближайших из них.
На рисунке приведены построенные Брэйсуэллом графики, поясняющие сказанное. При построении этих графиков сделано предположение, что на каждой из нескольких миллиардов галактических планетных систем на некотором этапе их развития возникла разумная жизнь. Последняя, прогрессируя, достигает высокого уровня научного и технического развития и по истечении некоторого промежутка времени угасает. Например, если длительность «технологической эры», равна 10 тыс. лет, расстояние до ближайшей цивилизации будет около 1 тыс. световых лет, причем на этом расстоянии будет находиться около 50 тыс. звезд. Можно представить, как трудно в этом случае осуществить связь с помощью электромагнитных волн между ближайшими цивилизациями. Ведь заранее совершенно не известно, около какой из 50 тыс. звезд может существовать разумная жизнь.
Безотносительно к вопросу о возможной ограниченности «технологических эр», графики Брэйсуэлла позволяют быстро оценить расстояния до ближайших цивилизаций в зависимости от их полного количества в Галактике, а также число одновременно существующих в Галактике цивилизаций.
Итак, если расстояния до ближайших цивилизаций превышают 100 световых лет, то будет в высшей степени затруднительным установить связь с помощью электромагнитных волн с разумными существами около одной из многих тысяч, если не десятков тысяч, ничем не отличающихся друг от друга звезд. При такой ситуации Брэйсуэлл предлагает другой путь установления связи, который он считает значительно более практичным, а потому и перспективным. В случае инопланетных технологически развитых цивилизаций следует ожидать исключительного прогресса ракетной техники, неизбежно связанной с выходом каждой из таких цивилизаций за пределы своей планеты, в космическое пространство. Через довольно короткий промежуток времени цивилизация сможет посылать сравнительно небольшие автоматические ракеты-зонды в сторону ближайших звезд. Высокая техника автоматического управления сделает возможным «посадку» такого зонда на почти круговую орбиту вокруг заранее намеченной звезды. Техника такой «посадки» разработана уже сейчас.
Следовательно, вполне можно
представить, что в будущем, может быть и не таком уже далеком, автоматические
ракеты-зонды полетят к ближайшим звездам и там на заранее определенном
расстоянии станут их искусственными спутниками. Высокоорганизованная и технически развитая цивилизация сможет
таким способом «навязать» своих искусственных спутников нескольким тысячам
ближайших к ней звезд. В проектах, предлагавшихся в конце ХХ века, в качестве
наиболее оптимальной скорости таких автоматических ракет-зондов предлагалась
скорость 100—200 тыс. км/с, то есть одна-две трети скорости света. С одной
стороны, такая скорость достаточно велика, с другой стороны, осложняющие полет релятивистские
эффекты будут не существенны. Следовательно, на жизни одного поколения потребуется
всего лишь несколько столетий, чтобы вокруг всех ближайших звезд, подозреваемых
как возможные очаги жизни, стали обращаться
искусственные спутники.
Такие
зонды, конечно, должны обладать надежной защитой от разрушающей их поверхность
метеорной бомбардировки и иметь достаточно мощную и долгоживущую приемную и
передающую радиоаппаратуру, питаемую либо энергией звезды, спутником которой
они стали, либо источником ядерной энергии на борту. Если вокруг этой звезды
имеются планеты, населенные разумными существами, радиопередачи от такого зонда
должны быть обнаружены.
Преимущества
связи этого типа очевидны. Во-первых, радиосигнал, посылаемый зондом за счет
энергии звезды, спутником которой он стал, будет гораздо более мощным, чем в
случае, когда он прямо посылается с планеты, ищущей разумных соседей по
космосу. Ведь сигнал от зонда до предполагаемых разумных существ пройдет
расстояние, в миллионы раз меньшее, чем если бы он прямо посылался с планеты. В
проекте Брэйсуэлла не предполагается, что разумные инопланетные существа ведут
длительную и непрерывную «службу неба» в поисках (возможно, тщетных)
радиосигналов от «подходящих» звезд. Это, конечно, большое достоинство «метода
зондов». Наконец, этот метод установления связи не зависит от конкретного
выбора длины волн (например, 21 см), что также составляет известное
преимущество.
Выведенный
на орбиту вокруг исследуемой звезды автоматический зонд может работать,
например, по следующей программе. Прежде всего, зонд начнет исследовать,
имеются ли в пространстве, где он летает, монохроматические радиосигналы. Такой
автоматический «поиск» может происходить в широком диапазоне частот. Если
сигналы будут обнаружены, зонд сможет тотчас же отправлять их без изменений
обратно. Коль скоро данная процедура будет повторяться много раз, это
несомненно привлечет внимание разумных инопланетных существ. В результате будет
достигнута первая, очень важная цель: разумные инопланетные существа узнают о
присутствии в их системе, вестника далекой цивилизации.
По
этой причине Брэйсуэлл считает важным тщательное изучение всех радиосигналов
космического происхождения. Ведь нельзя исключить возможность того, что такие
зонды уже давно летают в нашей Солнечной системе... Они могут быть посланцами
одной или нескольких ближайших к нам инопланетных цивилизаций. В этой связи
Брэйсуэлл обращает внимание на некоторые давно известные, но до сих пор не
нашедшие разумного объяснения явления. Так, например, в начале ХХ века Штермер
и Ван дер Поль обнаружили несколько случаев «радиоэхо», причем время
запаздывания отраженного сигнала достигало несколько секунд и даже минут. Это
может означать, что сигнал отражался от некоторого объекта, удаленного от Земли
на расстояние свыше 1 млн. км. Не является ли причиной таких странных отражений
радиосигналов какой-нибудь «кибернетический гость» из далеких миров? С другой
стороны, то, что космические радиосигналы даже большой мощности можно
«прозевать», доказывает пример радиоизлучения Юпитера на частотах в десятки мегагерц.
За последние несколько десятилетий его много раз обнаруживали, но не придавали
этому значения. Хотя мощность излучения Юпитера здесь достигает 1000 Вт/Гц, оно
не было отождествлено до 1954 г.
После
того как зонд установит двустороннюю связь с разумными инопланетными
существами, он может начать по заранее разработанной программе передачу достаточно сложной информации. В
этом отношении большие возможности открывает использование телевидения.
Например, зонд может передать на планету телевизионное изображение созвездия,
выделив в нем каким-нибудь способом ту звезду, откуда он прилетел. Для этого
посылающие зонд разумные существа должны, конечно, заранее знать, как выглядит
их звезда на небосклоне другого мира. Заметим, что эта задача очень простая. В
дальнейшем будет передаваться и более сложная информация.
С
другой стороны, коль скоро аборигены другого мира узнали о присутствии разумных
существ около совершенно определенной звезды, последняя станет предметом
особенно тщательных исследований. В сторону этой звезды будут отправлены мощные
модулированные оптические и радиопучки, а также автоматические зонды. Таким
образом, можно рассчитывать, что в течение жизни одного поколения между двумя
цивилизациями, разделенными десятками световых лет, установится оживленная
двусторонняя связь.
В
принципе объем информации, заложенной в зонде, может быть настолько велик, что
даже простая односторонняя связь будет очень ценной. Наконец, можно представить
себе систему ретрансляции искусственных сигналов, обнаруженных каким-либо из
посланных зондов, через «промежуточные станции» обратно на «материнскую
планету». В качестве «промежуточных станций» могут быть использованы
межзвездные ракеты, систематически посылаемые в космос по специальной
программе.
Можно
полагать, что методом зондов исследуются только относительно близкие друг к
другу цивилизации. Разумно далее предположить, что исследование Вселенной
высокоразвитыми цивилизациями происходит планомерно, без нежелательного
«дублирования».
В
конечном итоге можно постулировать существование Великого Кольца разумных
цивилизаций в масштабе Галактики, так красочно описанного в
научно-фантастическом романе И. А. Ефремова «Туманность Андромеды»...
Если
согласно Брэйсуэллу тщательные поиски в течение ряда лет не приведут к
обнаружению в пределах нашей Солнечной системы источника искусственных радиосигналов,
можно будет сделать малоутешительный вывод: ближайшая к нам технологически
развитая цивилизация находится слишком далеко, чтобы установить с нами
какой-либо контакт.
Этот
вывод станет, может быть, более наглядным, если мы обратимся к графикам
Брэйсуэлла. Если, например, полное число разумных цивилизаций в Галактике Nc = 107,
то средняя «продолжительность жизни» каждой из цивилизаций ∆ ≈ 107
лет, в то время как среднее расстояние между цивилизациями будет около 100
световых лет. Можно полагать, что за 5 млн. лет своего существования достигшая
высокого уровня технического развития цивилизация сможет исследовать несколько
тысяч соседних звезд, среди которых по крайней мере одна должна быть населена
разумными существами.
Положение,
согласно Брэйсуэллу, станет совершенно другим, если Nc = 103. Тогда Nd = 107,
d = 2000 световых лет, а ∆ ≈
1000 лет. Ясно, что за 1000 лет эры технического развития цивилизация не
сможет установить контакты со своими разумными соседями, удаленными от нее по
крайней мере на расстоянии 2000 световых лет. Впрочем, и в этом, самом
неблагоприятном, случае Брэйсуэлл не исключает возможности установления
контактов между отдельными цивилизациями. Может так случиться, что весьма
небольшое количество технологически развитых цивилизаций (из числа постоянно
возникающих в нашей звездной системе) найдет способ победить причины,
приводящие к их быстрой гибели. И тогда они, гармонически развиваясь длительное
время, достигнут постепенно исключительно высокого уровня технического
развития. Более подробно об этом будет говориться в соответствующей главе.
Даже
весьма отдаленные области Галактики могут быть предметом непосредственного
исследования таких «сверхцивилизаций». Сейчас мы, конечно, ничего не можем
сказать о методах этих исследований — слишком отличны должны быть уровни
технического развития этих гипотетических цивилизаций от нашего уровня. Вполне
может быть, что такие «эмбриональные» цивилизации, какой им кажется наша, не будут представлять для них
интереса. Для них может и не быть никакой нужды исследовать все такие
примитивные цивилизации, подобно мотылькам рождающиеся и гибнущие где-нибудь в
нашей Галактике ежегодно в среднем два раза...
Любопытные
расчеты Брэйсуэлла представляют, однако, чисто теоретический интерес. Слишком
много в них совершенно произвольных предположений — даже для такой тематики как
наша... И все же обсуждать нужно все возможности.
Ну а
что же с практической реализацией? В главе «Освоение человечеством Солнечной системы» мы говорили о посланиях к внеземным цивилизациям,
заложенным в станциях «Пионер» и «Вояджер», ныне вышедших за пределы Солнечной
системы. Но это был лишь побочный результат – основная функция этих аппаратов
состояла в исследовании планет-гигантов Солнечной системы, а до ближайших звезд
они долетят за сотни тысяч лет. Поэтому необходима разработка
специализированных межзвездных зондов.
Наиболее разработанным стал проект зонда «Дедал»,
предложенный английскими учеными в начале 1980-х годов. В качестве исходной для
проекта "Дедал" была выбрана схема безвозвратного космического
полета, в ходе которого автоматический аппарат, не притормаживая, миновал бы
звезду-цель, оставляя около нее роботов-исследователей. Традиционные химические
топлива недостаточно эффективны, новые задачи потребуют и принципиально иного
источника энергии. Им может стать, например, термоядерная реакция. Именно ее
попытались использовать в своем проекте члены Британского межпланетного
общества. В качестве "пункта назначения" зонда предлагалась самая
близкая звезда - Проксима Центавра (удаленность - четыре с небольшим световых
года), но некоторые особенности Проксимы Центавра (это затухающий красный
карлик) снижают к ней интерес ученых. Некоторые основания для надежд на
обнаружение жизни дает "летящая звезда" Барнарда – первая звезда, у которой
были обнаружены планеты. "Летящую звезду" отделяют от нас шесть
световых лет. Выбирая цель для первого межзвездного путешествия, авторы проекта
рассчитывали на то, что зонд, способный достигнуть ее, при необходимости может
исследовать и другие близкие звезды, совершив полеты на расстояния до девяти
световых лет.
На осуществление проекта "Дедал" его
авторы отводили немногим более полувека. После четырехлетнего разгона зонд должен
достичь скорости, составляющей 12 процентов скорости света, и перейдет в
пассивный полет. К тому времени он удалится от Солнца на расстояние в 0,2
светового года. С этого момента и начнется выполнение научной программы полета.
Звезду Барнарда зонд минует, не замедляя своего движения. Самостоятельно
проанализировав сведения от двух пятиметровых телескопов, зонд незначительно
скорректирует движение, отправит к планетам автономные исследовательские
станции, а затем вернется на прежнюю траекторию. Автономные станции проведут
необходимые измерения в окрестностях планет, а затем передадут все накопленные
сведения на борт основного аппарата. После пролета звезды зонд будет в течение
трех лет отправлять полученную информацию к Земле. Именно на этом этапе впервые
за весь полет на полную мощность включатся бортовые ядерные реакторы, питающие
электроэнергией радиопередающие устройства.
Топливо составит
основную часть массы аппарата. Сферические баки первой и второй ступеней зонда
вместят 50 тысяч тонн дейтерия и гелия-3. Сам аппарат при длине 200 метров должен
иметь массу 54 тысячи тонн. В сравнении с ним покажутся малышами даже такие
могучие ракеты, как "Энергия" или "Сатурн-5". В головной
части второй ступени "Дедала", согласно проекту, установлен отсек
полезной нагрузки массой 450 тонн. На его четырех палубах размещаются
роботы-смотрители, радиотехническое оборудование и телескопы для
астрономических наблюдений, ядерные реакторы, питающие установленную тут же
аппаратуру для двусторонней связи с Солнечной системой, а также 18 автономных
исследовательских станций, запускаемых с борта "Дедала" за 1,2 и 7,2
года до встречи со звездой Барнарда. Спереди отсек полезной нагрузки
закрывается плоской бериллиевой плитой массой 50 тонн. Она предохраняет его от
разрушительных ударов межзвездных пылинок. На той огромной скорости, с которой
следует аппарат, встречи даже с микроскопическими твердыми частичками грозят
ему серьезными повреждениями. В окрестностях планетной системы не исключены
встречи и с более крупными телами. Для защиты от них с зонда запускается
небольшой робот, опережающий аппарат на 200 метров и создающий вокруг себя
облако мелкой пыли. Столкнувшись с этим пылевым жуком, встреченные объекты
мгновенно испарятся, и на пути аппарата останется только не опасное для него
облако плазмы.
Связь со стремительно
удаляющимся от нас зондом, согласно проекту, будет поддерживаться только первое
время, в дальнейшем управление полетом целиком берет на себя электронный мозг
аппарата, обладающий возможностями самообучения. Радиоуправление с Земли не
предствляется возможным из-за огромного расстояния и связанной с этим
задержкой. В путешествии, продолжающемся в течение десятилетий, наверняка
произойдут какие-то поломки, какие-то системы могут выйти из строя. Восстановлением
их работоспособности займутся два совершенно автономных робота-смотрителя. Эти
десятитонные автоматы снабжены высокоразвитым искусственным интеллектом,
набором датчиков и специализированных манипуляторов. Роботы могут выходить в
открытый космос, производить ремонт и осмотр расположенных снаружи систем и
агрегатов, корректировать и уточнять свои действия у электронного мозга
корабля. Автоматические зонды с развитым машинным интеллектом способны
обнаружить не только высокоразвитые цивилизации, но также и примитивную жизнь.
В отличие от пилотируемых экспедиций, автоматы могут подождать, пока
встреченные ими существа не достигнут высокой степени развития, а затем
наладить с ними контакт.
Авторы проекта намеренно
использовали наиболее консервативные идеи, доказывая возможность осуществления
проекта в ближайшее время, так что основная критика проекта сводилась к
недостаточной смелости решений. Научная и техническая мысль не стоит на месте
(достаточно вспомнить хотя бы закон Мура). Увы, космические агентства разных
стран не заинтересовались этим проектом, тем более что произошедшая вскоре
реставрация капитализма в СССР сделала ненужной для западных стран «космическую
гонку» с СССР. Однако и в современных условиях вырастает поколение, желающее заняться исследованием дальнего космоса. Можем представить вам представленный на конкурс "Энергия будущего - 2005" доклад десятиклассника Сергея Фролова из Краснознаменска Московской облатси с предложениями о возрождении проекта "Дедал" на нынешнем техническом уровне, или, например, публикацию журнала "Наука и жизнь" с оригинальным проектом дешевых межзвездных зондов.
Некоммерческий фонд Icarus Interstellar недавно опубликовал некоторые подробности своего нового проекта межзвездной беспилотной миссии.
Необычность данного проекта, запущенного в разработку в конце 2011 года, в производстве топлива. Схема полета VARIES в принципе проста: ракета, использующая в качестве топлива антиматерию, будет питаться от солнечных панелей и лазерного луча с Земли или спутников. Затем она отправится к далекой звезде, исследует ее, с помощью солнечных панелей накопит энергию для обратного полета и вернется к Земле.
Антипротонно-позитронное топливо будет вырабатываться непосредственно на борту космического аппарата. Заправляться VARIES будет благодаря использованию квантового эффекта, известного как швингеровское образование электрон-позитронных пар. Разработчики VARIES планируют использовать для этого мощный лазерный луч, "ломающий" вакуум и вызывающий его поляризацию, т.е. образование пары электрон/позитрон. Для этого требуется создать мощнейшее электрическое поле, и за короткое время существования позитрона "выхватить" его и направить в хранилище или непосредственно в ракетный двигатель.
Излучать энергию планируется с помощью сверхкороткого (одна квинтиллионная доля секунды) лазерного импульса, благо прогресс в этой области идет семимильными шагами. В частности, совсем недавно в лаборатории NIF получен импульс мощностью 500 трлн. тераватт и длительностью 23 миллиардных долей секунды. Проблема хранения антиматерии теоретически тоже решаема: сегодня физики уже умеют удерживать ее в течение 1000 секунд в специальных магнитных бутылках.
Мощные лазеры на свободных электронах с помощью сверхкоротких импульсов добудут антиматерию непосредственно из вакуума
Также существует проблема производства энергии, необходимой для генерации мощных лазерных импульсов. Дело в том, что производство антиматерии из вакуума подчиняется законам сохранения энергии и требует столько же энергозатрат, сколько даст последующая аннигиляция. Разработчики VARIES видят два пути решения этой проблемы. Первый предполагает использование больших солнечных панелей и лазерного излучателя, который даст необходимый избыток энергии и позволит накопить топливо при старте из Солнечной системы. На разгон и торможение VARIES будет использовать запасы антиматерии, сгенерированные в процессе кружения вокруг нашего Солнца. После достижения главной цели, Проксимы Центавра, зонд будет изучать чужую звездную систем и одновременно с помощью солнечных панелей вырабатывать энергию для лазеров и накапливать антиматерию на обратную дорогу. Схема эта довольно сложна в реализации, поскольку зонду потребуется "тащить" на себе тяжелые панели и надеяться, что у Проксимы Центавра они все еще будут работать.
Более надежным выглядит идея предварительного накопления антивещества на борту VARIES еще в пределах Солнечной системы, где энергию кораблю будут поставлять с Земли микроволнами, лазером или с помощью сбрасываемых солнечных панелей. Накопив достаточный запас антивещества, VARIES стартует к чужой звезде, перейдя с внешнего питания на свои запасы топлива. Данная схема позволяет реализовать как "полноценный", так и "половинчатый" полет с разворотом на полпути к звезде, однако накопление и длительное хранение большого количества антивещества пока остается очень сложной технической проблемой.
После установления коммунистического общества, которое даст простор научно-техническому прогрессу, необходимо будет вернуться к проекту межзвездного зонда, который должен будет обследовать ближайшие звезды, в том числе ближайшую к нам «настоящую» звезду α Центавра (в систему которой входит и красный карлик Проксима Центавра), загадочную звезду Барнарда, три звезды, в планетных системах которых не исключается наличие жизни - ε Эридана, τ Кита и ε Индейца – а также Сириус. Все перечисленные звезды на карте ближайших к Солнцу звезд (см., например, журнал «Наука и жизнь», №9 за 1990 год) находятся примерно в одном секторе неба. В таком зонде можно будет применить все наработки, предложенные авторами проекта «Дедал», с учетом прогресса, совершенного наукой с тех пор – речь идет, во-первых, об электронике и технологии ракетных двигателей. Современные достижения науки не будут препятствовать организация сверхсветовой нейтринной связи между зондом и Землей. В проект «Дедал» не была включена идея, известная во времена составления проекта: установить чувствительный спектрометр, фиксирующий линии кислорода в атмосферах планет, к которым приближается аппарат, что может еще до подлета к планете дать знать о наличии на ней жизни, а также радиолокатор, способный зафиксировать фон радиоизлучения от планет (или излучения в других диапазонах), которые могут указать на наличие на планете технически развитой цивилизации. Поскольку проект «Дедал» положил начало идее называть межзвездные зонды именами героев античной мифологии, то есть предложение продолжить эту традицию и дать будущему межзвездному зонду имя «Прометей».
В продолжение темы:
Ученые заявляют, что самовоспроизводящиеся инопланетные зонды уже рыщут по Земле
Конгрессмен
призвал NASA начать работы по подготовке миссии к звезде альфа Центавра
24 мая
2016 г
Конгрессмен Джон Калберсон
призвал NASA начать работы над автоматической миссией к
Альфа Центавра уже в 2017 году. Отправка миссии должна
произойти, по планам республиканца, в 2069-м и будет приурочена к столетию
высадки астронавтов на Луну.
Главное внимание планируется уделить
проработке двигательных концепций, которые бы позволили разогнать межзвездный
зонд до 10 процентов от скорости света. В течение следующего финансового года
(начнется 1 октября 2017-го) NASA должно предоставить отчет
о технологической осуществимости проекта.
В настоящее время наиболее перспективным
проектом по отправке автоматической станции к альфе Центавра является DEEP-IN (Directed Energy Propulsion for Interstellar Exploration).
Любин предлагает
собрать на околоземной орбите группировку лазеров общей площадью размером с
Манхэттен и использовать ее для разгона миниатюрных космических зондов до
релятивистских скоростей. Миссия к альфе Центавра будет пролетной:
скорость станции слишком велика, чтобы она могла притормозить.
Аналогичный проект (основываясь
в том числе и на идеях Любина) в апреле 2016 года предложили российский
бизнесмен Юрий Мильнер и британский физик-теоретик
Стивен Хокинг. Их программа Starshot
также предусматривает отправку к альфе Центавра нескольких сотен миниатюрных
станций с лазерными парусами.
источник
- http://novosti-kosmonavtiki.ru/news/31263/
Аппараты,
которые хотят отправить к Альфе Центавра, похожи на дискеты
30 июня
2016
Этой весной российский миллиардер Юрий Мильнер заявил о своем намерении разработать космические
аппараты, которые смогут развить скорость в 20% световой и достичь Альфы
Центавра за двадцать лет. Флот крошечных спутников, над которым уже начали
работать инженеры и любители, напоминает старомодные дискеты. Несмотря на это,
такая идея демонстрирует возможности и начинку потенциальных вестников
человечества.
Ведущие инженеры проекта, Захари
Манчестер и Мейсон Пек, входят в консультативный
комитет Breakthrough Starshot,
амбициозной миссии по достижению ближайшей к нам звездной системы в за время одного поколения.
«Спрайты» и технология «чипового спутника», «чипсата» (chipsat), на которой
они построены, являются шагом к достижению этой цели межзвездного путешествия.
Более того, они могут являть собой будущее освоения космоса.
«Чиповый спутник
никогда не заменит большой космический аппарат, но он способен на очень
интересные подвиги вроде приземления на другой планете, — говорит Бретт Стритмен, аэрокосмический
инженер некоммерческой фирмы Draper, которая
разрабатывает технологии чиповых спутников c 2010 года. В 2011 году три манчестерских «спрайта»
первого поколения были прикреплены к внешней оболочке МКС и оставлены на
усмотрение жестокой радиации. Когда астронавты достали устройства несколькими
годами спустя, они еще работали.
В апреле 2014 года Kicksat-1 был запущен на
орбиту: это должно было быть первое крупномасштабное испытание технологии. К
сожалению, получив вспышку космической радиации, контейнер с Kicksat-1 не смог
выпустить груз из 104 «спрайтов», упал в атмосферу и сгорел.
Собрав деньги на Kicksat-2, Манчестер и его
помощники попытаются сделать это еще раз. Их ценный груз, запланированный к
запуску с грядущей миссией на МКС, представляет собой исторически самое большое
число спутников, которые будут выпущены за один раз.
источник
- http://hi-news.ru/space/apparaty-kotorye-xotyat-otpravit-k-alfe-centavra-poxozhi-na-diskety.html
Фонд Мильнера отправит зонд к планете у Проксимы
Центавра в 2030 годах
24 августа 2016 г.
Фонд
Breakthrough Initiatives
Юрия Мильнера и Стивена Хокинга
отправит целую флотилию зондов-"лазерных
парусников" к землеподобной планете у звезды проксима Центавра примерно через 20-25 лет.
Открытие
столь близкой к нам планеты, похожей на Землю и потенциально обладающей
атмосферой и жидкой водой, заставило участников Starshot,
как рассказал Пит Уорден, представитель Breakthrough Initiatives,
"переориентировать" систему Starshot на
запуск к этой планете и начать разрабатывать детальные планы по созданию
платформы по запуску нанозондов к этому экзомиру.
По
словам Уордена, инженеры проекта уже разработали
макет нанозонда массой в один грамм с встроенной
камерой и фотонной двигательной системой, фотографии которого он показал
публике. Флотилия из нескольких десятков таких машин будет отправлена к Проксиме Центавра "в пределах жизни текущего
поколения", как выразился ученый.
Система
для запуска этих нанозондов, по словам Уордена, будет располагаться на Земле и будет построена на
территории Чили, как и изначально планировали Мильнер и Хокинг. Так как Проксима Центавры расположена рядом с двумя
"половинками" Альфы Центавра, звездами А и
Б, переориентировать ее почти не придется.
По
текущим оценкам участников проекта Starshot, полет к
этой планете и двум соседним звездам – Альфе Центавра А
и Б, займет около 20 лет, соответственно, нанозонды
прибудут к ним не ранее 2050 года, а первые фотографии мы увидим в примерно
2055 году.
источник - http://ria.ru/science/20160824/1475149093.html
Первый тест
межзвездного зонда Breakthrough Starshot
показал уязвимость к пыли
27 августа 2016
Небольшая
команда исследователей из Гарвардского университета, США, являющаяся частью
команды проекта Breakthrough Starshot,
оценила возможные повреждения, которые могут быть нанесены космическому
аппарату, путешествующему со скоростью примерно в одну пятую скорости света к
звездной системе Альфа Центавра.
Основным
элементом этого зонда будет «парус», сообщающий ускорение аппарату за счет
энергии направленного на него лазерного луча, посылаемого с Земли, причем парус
будет выполнен из графита и кварца. Как выяснилось в новом исследовании, оба
этих конструкционных материала плохо переносят воздействие групп тяжелых атомов
и частиц пыли, заполняющих межзвездное пространство, и в итоге к системе Альфа
Центавра корабль «прибудет» с потерей массы порядка 30 процентов.
источник - http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=8825
StarChip -
"космический корабль" в виде чипа, который сможет добраться до Альфы
Центавра за 20 лет
16
декабря 2016
Корабль в виде чипа с "солнечным
парусом", разогнанный до скорости в одну пятую от скорости света, способен
преодолеть это расстояние всего за 20 лет. Данная идея принадлежит известному
ученому-физику Стивену Хокингу, который при поддержке
российского миллионера Юрия Мильнера собирается
воплотить ее в жизнь. Идея проекта "Breakthrough
Starshot" заключается в том, чтобы разогнать
небольшой кремниевый StarChip до нужной скорости при
помощи света лазера, бьющего с поверхности Земли.
Специалисты НАСА и ученые из корейского
Института науки и передовых технологий (Korea Advanced Institute of Science and
Technology, KAIST) занимаются поиском решения одной
из главных проблем, проблемы смягчения и защиты чипа от воздействия космической
радиации и низких температур.
Основой этой технологии являются полевой
транзистор FinFET, имеющий структуру с кольцевым
затвором из нанопроводника (gate-all-around
nanowire transistor, GAA
FET), разработанный ранее в стенах института KAIST. Особенностью таких
транзисторов является то, что при определенном режиме работы ток, протекающий
через канал транзистора, может кратковременно разогреть его структуру до
температуры порядка 900 градусов Цельсия. Нахождение при такой температуре в
течение 10 наносекунд не успевает разрушить структуру самого транзистора, но
этого времени достаточно для того, чтобы в структуре транзистора исчезли даже
следы деградации, связанные с воздействием космической радиации, механического
напряжения и времени.
На основе таких "самовосстанавливающихся
транзисторов" можно создавать как логические схемы, так ячейки обычной
динамической или энергонезависимой памяти. Именно поэтому такие транзисторы,
имеющие размер 20 нанометров, станут идеальным вариантом при изготовлении
чипов, стойких к воздействию космической радиации и другим неблагоприятным
факторам окружающей среды.
источник - http://www.dailytechinfo.org/electronics/8752-starchip-kosmicheskiy-korabl-v-vide-
chipa-kotoryy-smozhet-dobratsya-do-alfy-centavra-za-20-let.html
Предложен
новый способ замедлить КА на подлете к системе Альфа Центавра
03
февраля 2017
В апреле прошлого года миллиардер Юрий Мильнер объявил о старте проекта Breakthrough
Starshot Initiative.
Предприниматель планирует инвестировать 100 миллионов USD в разработку
сверхлегкого светового паруса, который позволит разогнать космический аппарат
до скорости в 20 процентов скорости света, чтобы достичь системы звезды Альфа
Центавра в течение 20 лет. Проблема замедления такого стремительно движущегося
космического аппарата на подлете к цели до сих пор продолжает оставаться
нерешенной. В новом исследовании Рене Хеллер (см.
выше) и его коллега Майкл Хиппке предлагают
использовать излучение и гравитацию звезд системы Альфа Центавра для замедления
космического аппарата. Кроме того, как считают авторы статьи, этот космический
аппарат при помощи предложенных в исследовании маневров может даже быть
перенаправлен к красному карлику Проксиме Центавра,
на орбите вокруг которого находится землеподобная
планета Проксима b.
Для того, чтобы
излучение звезд системы Альфа Центавра могло эффективно замедлить зонд массой
менее 100 грамм, требуется оснастить этот зонд световым парусом площадью 100000
квадратных метров. При приближении к системе Альфа Центавра тормозное действие
света будет возрастать. Кроме того, давление света, идущего от Солнца, может
быть использовано на первых этапах миссии для ускорения выхода корабля из
Солнечной системы, считают Хеллер и Хиппке.
Кроме того, эти ученые считают, что
использование предлагаемой ими системы торможения дает возможность проложить
маршрут космического аппарата проекта Breakthrough Starshot таким образом, что после прибытия к звезде Альфа
Центавра А, которой он достигнет примерно в течение
100 лет, он может быть перенаправлен к звезде B, до которой аппарат долетит
через пару суток, а оттуда – к звезде Проксиме
Центавра, к которой зонд Breakthrough Starshot прибудет примерно через 46 лет. Таким образом, в
общей сложности путешествие от Земли до системы Проксимы
Центавра займет примерно 140 лет.
источник
- http://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=9377
Как затормозить
межзвёздные зонды?
27 марта 2017 г.
Пройти
4,37 светового года на скорости в 20% световой (то есть очень быстро) за
двадцать лет — такой сценарий кажется совершенно фантастическим. В такое
путешествие Стивен Хокинг и российский миллиардер
Юрий Мильнер хотят отправить крошечный (размером с
почтовую марку) космический аппарат. Этот проект под названием Breakthrough Starshot ставит
задачу послать «наноаппарат» к Проксиме
b, планете земного типа в солнечной системе Альфа
Центавра, что неподалеку от нас.
Однако
одна из главных проблем этого далеко идущего плана заключается в «тормозах»
космического аппарата, которые ему нужно задействовать, чтобы остановиться.
Поскольку это небольшое судно будет мчаться в космосе на скорости 13 800
километров в секунду, определить, как его замедлить, будет необходимо, но
довольно сложно. Если тормозные механизмы сработают неверно, космический
аппарат пролетит через всю солнечную систему и не сможет собрать необходимую
информацию.
Один
из предложенных методов по решению этой проблемы заключается в солнечном
парусе. Это должен быть парус, который разворачивается ближе к цели аппарата и
использует гравитационное притяжение и радиацию ближайших звезд, чтобы выйти на
орбиту и замедлиться.
Зачем нам Альфа Центавра, если можно полететь к Сириусу?
26 апреля 2017 г.
Российский
миллиардер Мильнер и Астрофизик Рене Хеллер из немецкого Института по исследованию Солнечной
системы Макса Планка считает, что несмотря на то, что
Альфа Центавра является ближайшей к нам звездной системой, совсем не
обязательно, что путешествие к ней будет самым быстрым. Хеллер
и его коллеги предлагают вместо Альфы Центавра навестить Сириус – ярчайшую
звезду на ночном небе – и говорят, что на самом деле полет туда будет гораздо
быстрее, даже несмотря на то, что Сириус находится
почти в два раза дальше от нас (около 8,6 светового года), чем Альфа Центавра.
В
рамках проекта Breakthrough Starshot
в сторону Альфы Центавра со скоростью до 20 процентов от скорости света
планируется отправить миниатюрный космический зонд. В теории такая скорость
позволит достигнуть нужного места назначения всего за 20 лет. Однако основная
проблемы во всем этом крайне амбициозном проекте
заключается в том, что при такой безумной скорости возможность остановить
аппарат видится крайне маловероятной. Другими словами, сейчас миссия к Альфе
Центавра рассматривается исключительно как «пролетная», с отсутствием
возможности провести какие-либо действительно важные с научной точки зрения исследования
этой системы.
Хеллер и его коллеги ранее в этом году
предложили альтернативный вариант для миссии к Альфе Центавра, заявив, что
вместо лазеров, которые будут разгонять космический аппарат до нужной скорости,
лучше использовать иной тип космического аппарата. Исследователи предложили
обратить внимание на концепт их космического аппарата, использующего солнечный
парус. Разгоняться такой космический зонд в сторону Альфы Центавра будет
энергией солнечного света.
По
достижении точки назначения, парус позволит затормозить аппарат, используя
излучение звезд Альфы Центавра. Идея на самом деле весьма интересная, однако в ней есть один серьезный недостаток – скорость. При
использовании солнечного паруса ни при каких обстоятельствах не удастся разогнать аппарат до 1/5
скорости света, и поэтому общее время его полета к нужной звезде увеличится в
несколько раз. По предварительным подсчетам, полет и выход на орбиту звезды Проксима Центавра (родная звезда планеты Проксима b) займет около 140 лет.
Звучит менее впечатляюще на фоне
обещанных изначально 20 лет.
«Одним
из важнейших предопределяющих мотиваторов проекта Starshot является то, что посещение Альфы Центавра будет
возможно в течение нашей жизни», — прокомментировал в феврале этого года Ави Лоеб, астрофизик Гарвардского
университета и главный научный консультант концепта Breakthrough
Starshot.
Однако
команда Хеллера пересмотрела свою изначальную
гипотезу и теперь говорит, что «оптимизация» миссии способна существенно
повысить эффективность ускорения и снижения скорости при использовании
солнечного паруса. Правда, с Альфой Центавра эта идея не сработает, зато на
прицел можно взять более яркую звезду Сириус — она в 16 раз ярче Альфы Центавра
– и в конечном итоге, согласно их расчетам, сократить время путешествия
примерно до 69 лет.
источник - https://hi-news.ru/technology/astronomy-zachem-nam-alfa-centavra-esli-mozhno-poletet-k-siriusu.html
Межзвёздные
путешествия могут быть возможны раньше, чем вы думали
22 июня 2017
Breakthrough Starshot,
детище российского предпринимателя-миллиардера Юрия Мильнера,
стал известен в апреле 2016 года на пресс-конференции, в которой поучаствовали
известные физики, в том числе Стивен Хокинг и Фримен Дайсон. И хотя проект пока нельзя назвать полноценным,
предварительный план подразумевает отправку тысяч чипов размером с почтовую
марку на больших серебристых парусах, которые сначала выйдут на земную орбиту,
а затем будут ускорены наземными лазерами.
За
две минуты лазерного разгона космический аппарат ускорится до одной пятой
скорости света — в тысячу раз быстрее любого искусственного аппарата за всю
историю человечества.
Каждый
аппарат будет лететь 20 лет и собирать научные данные
о межзвездном пространстве. Достигнув планет в звездной системе Альфы Центавра,
встроенная цифровая камера будет фотографировать в высоком разрешении
и отправлять снимки на Землю, позволяя нам взглянуть на наших ближайших
планетарных соседей. В дополнение к научным знаниям мы можем узнать, подходят
ли эти планеты для колонизации человека.
Команда,
которая занимается Breakthrough 6Starshot, такая же
впечатляющая, как и технологии. В совет директоров входят Мильнер,
Хокинг и Марк Цукерберг,
создатель Facebook. Роль исполнительного директора
занимает Пит Уорден, бывший директор научно-исследовательского
центра Эймса при NASA. Несколько известных ученых,
включая нобелевских лауреатов, консультируют проект, а Мильнер
положил 100 миллионов долларов собственных средств, чтобы работа началась.
Вместе с коллегами они инвестируют более 10 миллиардов долларов в течение
нескольких лет, чтобы работа завершилась.
Хотя
вся эта затея кажется совершенно научно-фантастической,
нет никаких научных препятствий для ее реализации. Это, впрочем, не обязательно
должно произойти завтра: для того чтобы Starshot был
успешным, необходим ряд достижений в области технологий. Организаторы и
ученые-консультанты верят в экспоненциальный прогресс и в то, что Starshot реализуется в течение 20 лет.
Материнский
корабль Starshot будет запущен на борту ракеты и
выпустит тысячу кораблей. Стоимость транспортировки полезной нагрузки с
использованием одноразовых ракет огромна, но частные поставщики услуг, такие
как SpaceX и Blue Origin, продемонстрировали успех в запуске многоразовых
ракет, которые, как ожидается, значительно снизят затраты на запуск. SpaceX уже сократила расходы до 60 миллионов долларов на
запуск Falcon 9, и по мере того, как расширяется
частная космическая индустрия и многоразовые ракеты становятся более
распространенными, цена будет падать и падать.
Каждый
15-миллиметровый Starchip («звездный чип») должен
содержать большой массив хитроумных электронных устройств, таких как система
навигации, камера, лазер связи, радиоизотопная батарея, мультиплексор камеры и
ее интерфейс. Инженеры надеются, что смогут ужать все это в маленьком аппарате
размером с почтовую марку.
Хотя
Starchip будет использовать крошечную радиоизотопную
батарею в течение своего 24-летнего путешествия, нам все равно понадобятся
обычные химические батареи для лазеров. Лазерам потребуется высвобождать
колоссальную энергию в короткие сроки, а значит
энергию придется хранить в батареях поблизости.
Аккумуляторы
улучшаются примерно на 5-8% в год, хотя мы часто не видим этого, потому что
уровень потребления энергии растет. Если батареи продолжат улучшаться в таком
темпе, через двадцать лет они будут в 3-5 раз более емкие, чем сегодня. Другие
инновации могут последовать за крупными инвестициями в сферу аккумуляторов.
Совместное предприятие Tesla и Solar
City уже поставило 55 000 в Кауаи,
чтобы запитать большую часть своей инфраструктуры.
Тысячи
мощных лазеров будут использоваться для продвижения аппарата вместе с парусом.
Лазеры
подчинялись закону Мура почти так же, как интегральные
схемы, умножая мощность вдвое через каждые 18 месяцев. За последнее десятилетие
произошло резкое ускорение масштабирования мощности диодных и волоконных
лазеров. Первые пробили 10 киловатт из одномодового
волокна в 2010 году и 100-киловаттный барьер через несколько месяцев. В
дополнение к сырой мощи нам также нужен успех в объединении фазированных
матричных лазеров.
источник - https://hi-news.ru/space/mezhzvezdnye-puteshestviya-budut-vozmozhny-ranshe-chem-vy-dumaete.html
В Калифорнии проходит
конференция, посвященная межзвездным полетам
7 августа 2017 г. в г. Монтерей (шт. Калифорния, США) открылась научная
конференция Starship Congress
2017, участники которой обсуждают возможности путешествия человека к иным
звездам.
"Главный
вопрос повестки состоит в том, какую роль Луна может играть для ускорения
прогресса человечества на пути к межзвездным полетам? – утверждают организаторы
конференции.
источник - http://novosti-kosmonavtiki.ru/news/34477/
Sprite, самый маленький космический аппарат, передал на Землю
первые сообщения
16 августа 2017
Не
так давно самые маленькие в мире космические зонды "Sprite",
шесть штук которых было запущено в космос 23 июня 2017 года, передали на Землю
первые сообщения. Согласно полученным данным, один из аппаратов находится в
"полном здравии", вращаясь по орбите на высоте 650 километров от
поверхности Земли. Однако, должно пройти еще немало
времени, когда такие или почти такие крошечные межзвездные аппараты будут
отправлены в район звезды Альфа Центавра в рамках проекта Breakthrough
Starshot, где они, пройдя расстояние в 38.6
триллионов километров, сделают снимки, произведут измерения и отправят все
собранные данные на Землю.
Инициатором
программы Breakthrough Initiative
является российский бизнесмен Юрий Мильнер. Позже
этот проект был поддержан Стивеном Хокингом, Марком Цукербергом и другими состоятельными и влиятельными
личностями.
"Получение
первых сообщений от спутников Sprite - это очень
большой шаг вперед, хотя он и является всего лишь доказательством
работоспособности использованных нами технологий и инженерных решений" -
рассказывает Пит Уорден, директор программы Breakthrough Starshot и бывший
директор Исследовательского центра НАСА имени Эймса.
Космический
зонд Sprite является "детищем" компании KickSat, организованной Заком
Манчестером (Zac Manchester),
выпускником из Корнуэльского университета. Зонд,
представляющий собой электронную печатную плату, весит всего четыре грамма. На
плате зонда расположена солнечная батарея, антенны и несколько чипов, на
кристаллы которых интегрированы все необходимые функциональные компоненты.
Физик придумал
«тормоза» для корабля, который полетит на Альфу Центавра
20 ноября 2017 г.
Миниатюрные межзвездные зонды, которые Стивен Хокинг и Юрий Мильнер планируют
отправить к Альфе Центавра в 2030 годах, можно будет затормозить при подлете к
цели, используя так называемые «магнитные паруса».
«Замедление в данном случае будет означать,
что зонд будет двигаться со скоростью в примерно тысячу километров в секунду,
что составляет всего 0,3% от скорости света. С другой стороны даже такой
показатель примерно в 50 раз выше, чем та скорость, с которой сейчас движутся
«Вояджеры» по межзвездной среде», — заявил Клаудиус Грос (Claudius Gros) из Института теоретической физики во Франкфурте
(Германия).
Подобный
межзвездный «парусник», по расчетам американских физиков, сможет достигнуть
Альфы Центавра за 20 лет, и будет совершать перелеты между Марсом и Землей
всего за трое суток без полезной нагрузки, и за месяц при нагрузке в 10 тонн. Главной
проблемой и в том и в другом случае будет торможение зонда – пока у придумавшей
его команды нет идей, как сделать остановку лазерного «парусника» безопасной.
Грос предложил использовать другой тип
космического паруса, так называемый магнитный парус. Он представляет собой
гигантскую нить из сверхпроводящего материала, прикрепленную несколькими
тросами к нанозонду и расположенную за ним.
Эта
нить будет вырабатывать мощное магнитное поле, с которым будут сталкиваться
ионы водорода, содержащиеся в межзвездной среде и в планетных системах, что
будет тормозить космический аппарат и достаточно быстро снизит его скорость.
источник- https://ria.ru/science/20171120/1509179197.html
NASA
хочет в 2069 году направить первую межзвездную экспедицию для поиска внеземной
жизни
20
декабря 2017 г.
Миссия, согласно задумке, будет приурочена к
100-летней годовщине высадки человека на Луну. Однако в этот раз в космическое
путешествие отправятся не люди, а небольшие зонды. Их целью станет одна из
ближайших к Земле экзопланет, обращающихся вокруг
звезд, входящих в систему Альфа Центавра. Чтобы долететь туда за более или
менее приемлемый срок, космическим аппаратам придется развить скорость по крайней мере в 10% от скорости света. Если им
это удастся, экспедиция продлится 44 года и достигнет своей цели к 2113 году.
источник
- http://novosti-kosmonavtiki.ru/news/35490/