Die interstellare Erforschung ist möglicherweise keine Lichtjahre entfernt, zumindest nicht im übertragenen Sinne. Das liegt daran, dass das internationale Forschungsprojekt Breakthrough Starshot gerade ein Update zu seinen Plänen veröffentlicht hat, eine Sonde zu Alpha Centauri, unserem nächsten benachbarten Sternensystem, zu schicken.
Bevor es dort ankommt, muss es eine neue Art von Antriebssystem für Raumfahrzeuge entwickeln und testen, das ein Lichtsegel und ein Laserstrahlarray verwendet, um die immensen Geschwindigkeiten zu erreichen, die für interstellare Reisen innerhalb unseres Lebens erforderlich sind.eine Presseerklärung von der Australian National University ANU erklärt.
Eine 40 Billionen Kilometer lange Reise durch den Weltraum
Die ultraleichte Raumsonde von Breakthrough Starshot wird vier Lichtjahre zurücklegen müssen, um Alpha Centauri zu erreichen. Anders ausgedrückt: Unser nächstgelegenes benachbartes Sternensystem ist unglaubliche 40.208.000.000.000 40 Billionen km von der Erde entfernt.
Als Bezugspunkt ist unsere derzeit schnellste und zuverlässigste Technologie für die Langstrecken-Raumfahrt das Ionen-Triebwerk, das den Antrieb übernimmtNASAs DART-Mission zu einem nahegelegenen Asteroiden mit einer Geschwindigkeit von 15.000 mph24.000 km/h. Jedoch laut NASAmit dem Ionentriebwerk würde es 18.000 Jahre oder ungefähr 2.700 Menschengenerationen dauern, um Alpha Centauri zu erreichen.
Beeindruckenderweise glaubt das Breakthrough Starshot-Team, dass seine Raumsonde mit Hilfe von Lasern auf der Erde in der Lage sein wird, beispiellose Geschwindigkeiten zu erreichen, sodass sie in nur 20 Jahren die Entfernung zu Alpha Centauri zurücklegen kann. Wenn sie ihr Ziel erreicht,Das Sonden-Raumschiff sendet dann die allerersten Bilder, die von einem anderen Sonnensystem aufgenommen wurden, zurück, was ein nie zuvor gesehenes Fenster zu entfernten Planeten ermöglicht, die kann der Erde ähneln oder nicht.
In einem neuen Forschungspapier skizzierte das ANU-Team sein Konzept, das eine Reise nach Alpha Centauri zu einem machbaren Vorschlag machen soll. Das Team entwickelt eine winzige Sonde mit einem Lichtsegeldas von einem leistungsstarken Laser-Array von der Erde aus angetrieben wird. Dieses Laser-Array wird während seiner interstellaren Reise Millionen von Strahlen auf das Segel konzentrieren, wodurch es unglaubliche Geschwindigkeiten erreichen kann.
"Um die riesigen Entfernungen zwischen Alpha Centauri und unserem eigenen Sonnensystem abzudecken, müssen wir über den Tellerrand hinausdenken und einen neuen Weg für die interstellare Raumfahrt ebnen", Dr. Bandutunga von den Applied Metrology Laboratories am ANU Center for Gravitational Astrophysics, erklärt.
"Wenn das Segel einmal auf seinem Weg ist, wird es 20 Jahre lang durch das Vakuum des Weltraums fliegen, bevor es sein Ziel erreicht. Während seines Vorbeiflugs an Alpha Centauri wird es Bilder und wissenschaftliche Messungen aufzeichnen, die es zur Erde zurücksendet."
Interstellarer Raumflug mit 100 Millionen Lasern
Um ihre Raumsonde zu entwickeln, setzen Breakthrough Starshot und das ANU-Team auf die Weiterentwicklung mehrerer Schlüsseltechnologien. Lightsails zum Beispiel haben sich erst kürzlich als praktikable Form der Raumfahrt erwiesen. 2019 eine von Carl Sagan inspirierte Projekt namens LightSail 2 war in der Lage, seine Umlaufbahn um die Erde mit einem Lichtsegel oder Sonnensegel, das von Photonen von der Sonne angetrieben wird, erfolgreich um 3,2 Kilometer zu heben.
Die größte Herausforderung wird jedoch in Form des hochmodernen Laser-Array-Vorschlags des ANU-Teams kommen, der Millionen von Lasern präzise trainieren muss, um im Einklang zu arbeiten. „Das Breakthrough Starshot-Programm schätzt die Gesamtzahlbenötigte eine optische Leistung von etwa 100 GW – etwa das 100-fache der Kapazität der derzeit größten Batterie der Welt“, sagt Dr. Ward von der ANU Research School of Physics. „Um dies zu erreichen, schätzen wir die Anzahl der erforderlichen Laser aufungefähr 100 Millionen."
Um ihre Laser für die Dauer der Reise präzise auf das Lichtsegel zu richten, schlägt das ANU-Team vor, einen 'Leitlaser'-Satelliten in der Erdumlaufbahn zu verwenden, der als Leiter fungiert und sicherstellt, dass das gesamte Laser-Array auf dierichtigen Koordinaten. Dies, zusammen mit einem Algorithmus, der entwickelt wurde, um das Licht aus dem Array vorzukorrigieren, hilft dabei, zu berücksichtigen die Verzerrung der Atmosphäre der Rest der erdgebundenen Laser wird leiden.
Laut Dr. Bandutunga „besteht der nächste Schritt darin, einige der Grundbausteine in einer kontrollierten Laborumgebung zu testen. Dazu gehören die Konzepte zum Kombinieren kleiner Arrays zu größeren Arrays und die atmosphärischen Korrekturalgorithmen.“ Das ANU-Teambetont auch, dass es Teil einer globalen Zusammenarbeit ist und nur an einer Facette des ehrgeizigen Projekts gearbeitet wird.
Breakthrough Starshot ist eine der Breakthrough Initiatives, eine Reihe von wissenschaftliche und technologische Programme, die von Yuri Milner gegründet wurden, um nach Leben außerhalb unseres Sonnensystems zu suchen.Wenn das Projekt von Breakthrough Starshot Realität wird, könnte es seinErreiche interstellare Reisen zu unseren Lebzeiten, was es ihm ermöglicht, Bilder der Planeten zu senden, die unseren zweitnächsten Stern, Alpha Centauri, umgeben, der seinem Sternensystem seinen Namen gibt.