Genombrott Starshot-medlemmar har sammanställt en lista över de utmaningar som de kommer att behöva lösa för att skapa ett solsegel av rätt storlek för att flyga till Alpha Centauri om 20 år. Deras resultat publicerades i tidskriften Nature Materials.
"De första resultaten av vår analys var oväntat optimistiska - de material som redan finns idag, i kombination med nya metoder för att tillverka och mäta deras egenskaper, gör att vi i princip kan skapa ett prototyp segel som är lämpligt för att påskynda ett interstellärt fartyg," skrev Harry Atwater och kollegor. från California Institute of Technology i Pasadena (USA).
I april 2016 talade den avdrivna brittiska kosmologen Stephen Hawking och den ryska miljardären Yuri Milner om deras nästa "rymd" -initiativ inom serien Breakthrough Initiatives - Breakthrough Starshot. Inom dess ramar fördelade affärsmannen 100 miljoner dollar för att skapa ett rymdskepp baserat på en idé som skissades av Kaliforniens fysiker under ledning av Philip Lubin för två år sedan.
Kärnan är att inte skicka klassiska rymdskepp till avlägsna planeter, utan extremt ljusa och platta strukturer gjorda av reflekterande material, som kommer att accelereras till nära ljushastigheter med hjälp av en kraftfull orbital laser.
Ett sådant interstellärt "segelfartyg", enligt beräkningarna av amerikanska fysiker, kommer att kunna nå Alpha Centauri på 20 år och kommer att flyga mellan Mars och Jorden på bara tre dagar utan nyttolast, och om en månad med en last på 10 ton.
Det huvudsakliga problemet i båda fallen kommer att vara saktningen i sonden - medan teamet som kom med den har inga idéer om hur man kan sätta stopp för laserseglens "segelbåt". Liknande problem kommer att uppstå, som andra fysiker senare föreslog, under dess acceleration - seglet kommer antingen att brännas av en laser, eller så kollapsar det när det kolliderar med dammpartiklar.
Atwater och hans kollegor vid institutet, direkt involverade i Breakthrough Starshot, studerade för första gången i detalj hur ett sådant segel skulle uppträda när man interagerar med en laser och det interstellära mediet och formulerade en uppsättning minimikrav för dess tillverkning.
Som forskarna fick reda på, trots den nästan "omöjliga" uppsättningen av egenskaper - ett område på 10 kvadratmeter, en massa i gram och en reflektionsförmåga på 99.999999% - kommer huvudproblemet i tillverkningen av ett segel inte att vara materialval, utan ett antal andra saker. Det visade sig att ett antal material redan finns på jorden, inklusive filmer tillverkade av molybdendisulfid, amorf kisel och ett antal andra halvledare som har liknande egenskaper.
Kampanjvideo:
Om den här filmen är tillräckligt tunn, kommer paradoxalt nog kollisioner med helium- och väteatomer som finns i det interstellära mediet nästan ingen effekt på seglens livslängd. De flesta atomer kommer att passera genom den utan att orsaka skada, och kollisioner med dammpartiklar, som fysiker beräkningar visar, kommer att skada högst 10% av det totala segelområdet.
Problemet är i sin tur att det idag inte finns några tekniker som skulle möjliggöra odling av mycket homogena och tunna filmer av dessa ämnen av den önskade storleken. Forskare måste hitta ett sätt att limma relativt små fragment av dessa filmer, 10-20 centimeter i diameter, och denna operation måste utföras med praktiskt taget atomprecision.
Å andra sidan är Atwater och hans kollegor övertygade om att sådana tekniker för att "limma" segelbitar kan utvecklas ganska snabbt och förlitar sig på teknologierna som används i IT-branschen idag för att löda enskilda element i mikrokretsar. Deras skapande gör att Breakthrough Starshot kan lösa ett av de största problemen och börja skapa ett lasersystem som kan påskynda detta segel till önskad hastighet.
