Ved University of California, Santa Barbara, jobber forskere med UCSB Experimental Cosmology Group (ECG) for tiden på måter å oppnå drømmen om interstellar flight. Under ledelse av professor Philip Lubin har gruppen dedikert en betydelig innsats for å opprette et interstellært oppdrag bestående av lettstyrt lysseil og et wafer-skala romfartøy (WSS) “wafercraft”.
Hvis alt går bra, vil dette romskipet kunne nå relativistiske hastigheter (en del av lysets hastighet) og komme seg til nærmeste stjernesystem (Proxima Centauri) i løpet av våre levetider. Nylig oppnådde EKG en stor milepæl ved vellykket testing av en prototypeversjon av deres wafercraft (også kalt "StarChip"). Dette besto av å sende prototypen via ballong inn i stratosfæren for å teste funksjonalitet og ytelse.
Lanseringen ble gjennomført i samarbeid med United States Naval Academy i Annapolis 12. april 2019. Denne datoen ble valgt til å sammenfalle med 58-årsjubileet for den russiske kosmonaut Yuri Gagarins orbitale romflukt, noe som gjorde ham til den første menneske som gikk til verdensrommet . Testen besto av å skyte prototypen ombord i en ballong til en høyde av 32.000 m over Pennsylvania.
Som professor Lubin forklarte i et intervju med UCSB Den nåværende:
"Det er en del av en prosess for å bygge for fremtiden, og underveis tester du hver del av systemet for å avgrense den. Det er del av et langsiktig program for å utvikle miniatyr romfartøyer for interplanetarisk og etter hvert for interstellar flyging. "
Ideen bak StarChip er enkel. Ved å dra nytte av fremskritt i miniatyrisering, kunne alle nødvendige komponenter i et utforskningsoppdrag monteres på et romskip på størrelse med en menneskelig hånd. Seilkomponenten bygger på konseptet om et solseil og utviklingen som er gjort med lette materialer; og sammen legger de opp til et romskip som kan akselereres opp til 20% lysets hastighet.
Av hensyn til denne flyturen satte vitenskapsteamet som opprettet det StarChip gjennom en serie tester designet for å måle sin ytelse i rom og evne til å utforske andre verdener. Bortsett fra å se hvordan det passet i jordens stratosfære (tre ganger høyere enn det operative taket for fly), samlet prototypen mer enn 4000 bilder av jorden. Som Nic Rupert, en utviklingsingeniør i Lubins laboratorium, forklarte:
“Det ble designet for å ha mange av funksjonene til mye større romfartøy, for eksempel avbildning, dataoverføring, inkludert laserkommunikasjon, holdningsbestemmelse og magnetisk feltmåling. På grunn av de raske fremskrittene innen mikroelektronikk, kan vi krympe et romskip til et mye mindre format enn det som er gjort før for spesialiserte applikasjoner som vårt. ”
Mens StarChip presterte feilfritt på denne flyturen, er det noen massive tekniske hinder fremover. Tatt i betraktning avstandene som er involvert - 4,24 lysår (40 billion km; 25 billion mil) - og det faktum at romskipet vil trenge å nå en brøkdel av lysets hastighet, er de teknologiske kravene skremmende. Som Lubin sa:
"Vanlig kjemisk fremdrift, som det som tok oss til månen for nesten 50 år siden til i dag, ville ta nesten hundre tusen år å komme til nærmeste stjernesystem, Alpha Centauri. Og til og med avansert fremdrift som ionemotorer ville ta mange tusen år. Det er bare en kjent teknologi som er i stand til å nå de nærliggende stjernene i løpet av en menneskelig levetid, og som bruker lyset selv som fremdriftssystem. "
En av de største utfordringene på dette tidspunktet er å bygge et jordbasert laseroppsett som vil kunne akselerere laserseglet. "Hvis du har et stort nok laseroppsett, kan du faktisk skyve skivene med et lasersegl for å komme til vårt mål om 20 prosent av lysets hastighet," la Rupert til. "Da vil du være på Alpha Centauri om 20 år."
Siden 2009 har UCSB Experimental Cosmology Group forsket og utviklet dette konseptet som en del av et NASA Advanced Concepts-program kalt Starlight. Siden 2016 har de fått betydelig støtte fra Breakthrough Initiatives (det ideelle romutforskningsprogrammet opprettet av Yuri Milner) som en del av Breakthrough Starshot.
I stedet for å lage et enkelt romfartøy, håper teamet at forskningen deres vil føre til opprettelse av hundrevis og til og med tusenvis av waferscale-fartøy som kan besøke eksoplaneter i stjernersystemer i nærheten. Disse romfartøyene ville avverge behovet for drivmiddel og kunne klare reisen i løpet av noen tiår i stedet for århundrer eller årtusener.
I denne forbindelse vil disse romskipene kunne avsløre om det eksisterer liv utenfor Jorden i våre levetider. Et annet interessant aspekt ved UCSB-prosjektet er å sende liv fra jorden til andre eksoplaneter. Spesielt tardigrader og nematoden c.
Dette aspektet av planen deres er ikke ulik forslaget fra Dr. Claudius Gros fra Goethes universitets institutt for teoretisk fysikk. Forslaget krever passende navn "Project Genesis", og krever at romfartøy som drives av styrt energi til å reise til andre stjernesystemer og frø alle "forbigående beboelige" eksoplaneter som er der. Kort sagt, livet ville bli gitt et hoppstart på planeter som er beboelige, men ikke bebodde.
Som David McCarthy, en doktorgradsstudent ved Institutt for elektroteknikk og datateknikk ved UCSB, forklarte, å komme til et punkt hvor alt er mulig, er en veldig iterativ prosess. "Poenget med å bygge disse tingene er å vite hva vi vil inkludere i neste versjon, i neste brikke," sa han. "Du starter med komponenter utenfor hylla fordi du kan iterere raskt og billig."
Når denne høydetest er fullført, sikter UCSB-gruppen seg til en første suborbital første flyging neste år. I mellomtiden reduserer fremskrittene innen silisiumoptikk og integrert skivefoton - delvis takket være forskning utført av UCSBs avdeling for elektro- og datateknikk - kostnadene for masseprodusering av disse bittesmå romfartøyene.
I tillegg til interstellar reiser, kan denne teknologien muliggjøre raske, rimelige oppdrag til Mars og andre steder i solsystemet. Professor Lubin og hans medforskere har også brukt år på å undersøke applikasjoner for planetarisk forsvar mot kometer, avbøte rusk, øke jordomløpende satellitter eller fjernstyre fjerntliggende solsystemets utposter. Når det gjelder rettet energi, er mulighetene virkelig svimlende.
