كيف تطير إلى النجم Alpha Centauri بسرعة الضوء تقريبًا

المركبة الفضائية مثيرة للاهتمام حقًا. بدلاً من الصاروخ المعتاد الذي يعمل بالتفاعلات الكيميائية والكبير بما يكفي لنقل الأشخاص أو المعدات الثقيلة، فإن المقذوف النجمي، Starshot، عبارة عن سحابة من رقائق صغيرة متعددة الأغراض تسمى StarChips، كل منها متصل بـ "شراع خفيف". سيكون الشراع خفيفًا جدًا لدرجة أنه عندما يضربه شعاع الليزر من "عارض الضوء" فإنه سيسرعه إلى سرعة 20٪ من سرعة الضوء. سيستغرق أسرع صاروخ 30,000 ألف سنة للوصول إلى ألفا سنتوري، الذي يبعد عنا 4.37 سنة ضوئية، في حين سيستغرق الأمر 20 سنة فقط لشريحة نجمية. وعندما تصل، لن تتوقف الرقائق، بل ستمر خلال دقائق قليلة عبر وجه النجم وعبر الكواكب التي قد تكون موجودة فيه، وستنقل صورًا ستستغرق 4.37 سنة لتعود إلى الأرض.

الجزء "الغبي" هو أنه من الواضح أن الغرض من Starshot ليس علميًا. ما يريد علماء الفلك معرفته عن النجوم لا يمكن تعلمه في مثل هذا التحليق السريع، ومن غير المعروف ما إذا كان لدى Alpha Centauri أي كواكب على الإطلاق، لذا فإن المهمة لا تعد حتى بالتقاط صور قريبة لعوالم أخرى. يعترف عالم الفيزياء الفلكية قائلاً: "لقد أولينا اهتمامًا أقل بكثير للجانب العلمي". إد تيرنر من جامعة برينستون، عضو المجلس الاستشاري لـStarshot. "لقد كان من المسلم به تقريبًا بالنسبة لنا أنه سيكون مثيرًا للاهتمام من وجهة نظر علمية." ولكن في أغسطس 2016، كان فريق المشروع محظوظًا: وهو عبارة عن رابطة لعلماء الفلك الأوروبيين مالا علاقة له بـ Starshot، وهو كوكب يدور حول أقرب نجم إلى شمسنا، بروكسيما سينتاوريوهو أقرب إلينا بعُشر سنة ضوئية من ألفا القنطور. أصبحت Starshot فجأة الطريقة شبه العملية الوحيدة في المستقبل المنظور لزيارة كوكب العطلة حول نجم آخر. ومع ذلك، يبدو هذا المشروع أشبه بأحلام عشاق الخيال العلمي والسفر بين النجوم الذين يتحدثون بجدية وباستمرار عن إرسال البشر إلى ما وراء نظامنا الشمسي باستخدام تقنيات ستنجح بالتأكيد، إذا تمكنوا من العثور على التمويل الكافي والمعجزات التكنولوجية.

لكن Starshot لا يحتاج إلى معجزات. وتعتمد تقنيته، التي لا وجود لها بعد، على هندسة مثبتة ولا تنتهك أي قانون فيزيائي. ويتم تمويل المشروع بشكل جيد. رجل الأعمال وراء المشروع هو يوري ميلنروالممول أيضا المبادرات الرائدة الآخرين أيضا الجائزة السنوية بالنسبة للعلماء الخارقين، كلهم ​​متحدون تحت اسم الاختراق. يبدأ ميلنر التطوير الأولي لـ Starshot بمبلغ 100 مليون دولار. علاوة على ذلك، قام ميلنر بتعيين مجلس استشاري مثير للإعجاب بما يكفي لإقناع المتشككين بأن StarShot يمكنه القيام بهذه المهمة، بما في ذلك خبراء عالميون في الليزر والأشرعة والرقائق والكواكب الخارجية والملاحة الجوية وإدارة المشاريع الكبرى، بما في ذلك اثنان من الحائزين على جائزة نوبل، الدولة الفلكية البريطانية، المهمة. يقول علماء الفيزياء الفلكية النظرية، ومجموعة مختارة من المهندسين الحكماء وذوي الخبرة، ودايسون، الذي، على الرغم من اعتقاده بأن ستارشوت غبي، إن فكرة الشراع الذي يعمل بالليزر منطقية ويجب تجربتها. وبشكل عام، على المدى الطويل، قليلون هم من سيراهنون ضد هذا القدر الكبير من المال، وهذا القدر الكبير من النصائح الجيدة، وهذا العدد الكبير من المهندسين الأذكياء.

إلا أن هذا المشروع يختلف عن أي مهمة فضائية سابقة. وتقول: "كل شيء في Starshot غير تقليدي". جوان جونسون فرايز، خبير في سياسة الفضاء من الأكاديمية البحرية الأمريكية. تتجاوز أهدافها وطريقة تمويلها وهيكلها الإداري أي لاعب آخر في مجال السفر إلى الفضاء. تركز شركات الفضاء التجارية على الأرباح والمهمات غير المأهولة داخل النظام الشمسي. ناسا، التي لا تخطط أيضًا لرحلة إلى كواكب أخرى، حذرة للغاية بالنسبة لمثل هذه المغامرة غير المؤكدة؛ العديد من إجراءاتها البيروقراطية مرهقة وغير ضرورية، وتعتمد المهام التي تؤديها على الموافقات والتمويل يتعارض مع الكونجرس. "ناسا تحتاج إلى وقت." يمكن للمليارديرات أن يفعلوا ذلك”. يقول ليروي تشاورائد فضاء وقائد سابق لـ محطة الفضاء الدولية. "أنت تبني هذا الفريق وتنطلق."

خطة العمل

لقد كان الرجل الذي يقود مشروع Starshot مفتونًا دائمًا بالمسافات. ولد يوري ميلنر في موسكو عام 1961، في نفس العام يوري غاغارين كان أول شخص بقي في الفضاء. ويقول: "أخبرني والداي بشيء من خلال مناداتي بيوري"، أي أنه كان من المفترض أن يذهب إلى أماكن لم يزرها أحد من قبل. لذلك درس ميلنر الفيزياء، "التي كانت حبي الأول"، كما يقول. درس الفيزياء لمدة 10 سنوات وقام بالبحث الديناميكا اللونية الكمومية. ويقول: "لسوء الحظ، لم أكن ناجحاً إلى هذا الحد". ثم اتجه إلى عالم الأعمال، وكان من أوائل المستثمرين في فيسبوك وتويتر، وتراكمت عليه ثروة، بحسب التقارير، تقترب من 3 مليارات دولار. يقول ميلنر: "ثم منذ حوالي أربع سنوات، بدأت أفكر في حبي الأول مرة أخرى".

وفي عام 2013، أنشأ صندوق الجوائز الخاص به، والذي يمنح جائزة في كل مجال من المجالات: علوم الحياة والرياضيات والفيزياء. وفي عام 2015، بدأ يمارس "الهواية"، على حد تعبيره، سلسلة المبادرات الرائدةمثل اليد الممدودة للكون: جائزة مليون دولار للتجميع الرسالة الأكثر نجاحا هو تقديمه إلى حضارات خارج كوكب الأرض، بجائزة قدرها 100 مليون دولار لبحث شامل، وبشكل أكثر دقة بعد الذكاء خارج كوكب الأرض، والآن 100 مليون دولارستارشوت.

في بداية عام 2015، قام ميلنر بتجميع طاقم الإدارة الأساسي من الأشخاص الذين التقى بهم في مؤتمرات Breakthrough المختلفة. رئيس اللجنة الاستشارية لـ Starshot هو والدي حي، عالم فيزياء أمريكي إسرائيلي يشغل منصب رئيس قسم علم الفلك في جامعة هارفارد، ومديره الفعلي هو بيت ووردنالذي أدار معهد أميس للأبحاث التابع لناسا وشارك في برنامج ناسا ووكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة الأمريكية (DARPA) لإطلاق مركبة فضائية في غضون 100 عام. Worden المرفقة بيت كلوبر، مهندس يعمل في حلقات في صناعة الفضاء عمل معه في معهد أميس كرئيس للمهندسين. لقد جلبوا خبراء في التقنيات ذات الصلة، الذين يبدو أنهم على استعداد للمشاركة مقابل القليل من المال أو التطوع، بما في ذلك المشاهير مثل مارك زوكربيرج من فيسبوك وعالم الكونيات ستيفن هوكينج. يبدو أن سياسة إدارة Starshot هي نوع من التوازن بين التسلسل الهرمي الصارم لصنع القرار في ناسا وثقافة وادي السيليكون حيث تضع مجموعة من الأشخاص الأذكياء في غرفة، وتقدم لهم هدفًا طويل المدى، وتسمح لهم بالعمل. أحد أعضاء اللجنة، جيمس بنفورد، رئيس الشركةعلوم الميكروويف، تقول المهمة هي: "امنحنا الأسبوع المقبل، وموعدًا ما خلال خمس سنوات، وسنجد بالفعل طريقة لربطهما."
أعضاء الفريق المشكل بدأوا بالاتفاق على أنه لا يوجد ما يمكن الحديث عنه بشأن إرسال البشر إلى ألفا سنتوري، لأنه أمر بعيد المنال للغاية، وخططوا للتركيز على مهمة غير مأهولة، والتي يقدرون أنها يمكن إطلاقها في غضون 20 عامًا تقريبًا. واتفقوا أيضًا على أن المشكلة الكبيرة هي دفع المركبة الفضائية. في منتصف عام 2015، بدأ طلاب الدكتوراه وطلاب ما بعد الدكتوراه في مختبر ليب بتصنيف الأفكار المختلفة: مستحيلة، وغير محتملة، وممكنة. وفي ديسمبر 2015، تلقوا مقالاً بقلم فيليب لوبين"، عالم فيزياء من جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا يدعى "مخطط للطيران بين النجوم". كان المحرك الذي اقترحه لوبين عبارة عن مجموعة من أجهزة الليزر عرض تسيطر عليها: عدد كبير من أجهزة الليزر الصغيرة مجمعة معًا بحيث يتم دمج ضوءها بشكل متماسك في شعاع واحد. سيدفع شعاع الليزر شريحة متصلة بالشراع، والتي سيتعين عليها التحرك بسرعة عالية للوصول إلى كوكب آخر في غضون بضعة عقود. (تم نشر فكرة مماثلة قبل 30 عامًا من قبل الفيزيائي وكاتب الخيال العلمي روبرت مهاجم. أطلق عليه "ستاردست.) على الرغم من أن هذه التكنولوجيا كانت أقرب إلى الخيال العلمي منها إلى الحقيقة، "لقد قدمت مخططًا أساسيًا لـ Starshot"، كما قال لوبين، الذي انضم إلى المشروع.

في يناير 2016، التقى ميلنر ووردن وكلوبفر وليب ولوبين في منزل ميلنر في وادي السيليكون وقاموا بصياغة استراتيجية. يقول لوبين: "جاء يوري ومعه صفحة تحتوي على ملاحظات لاصقة، وبدأ بطرح الأسئلة العلمية والاقتصادية الصحيحة". وكان جمال النهج غير التقليدي للمشروع هو أنه بدلاً من المرور بعملية طويلة من طلب المقترحات ومراجعتها، كما كانت وكالة ناسا ستفعل، أو بدلاً من القلق بشأن الأرباح المحتملة كما هو الحال في شركة تجارية، كان فريق Starshot حراً في صياغة خطة الخطة الأساسية فقط وفقًا لما هو الأفضل في نظرهم.

العنصر الوحيد الذي يعد باهظ الثمن حقًا في Starshot هو الليزر، وستكون الأشرعة والرقائق رخيصة الثمن وقابلة للاستهلاك. سيتم تركيب حزم منها على منصة إطلاق وإطلاقها إلى ما وراء الغلاف الجوي حيث سيتم إطلاقها مثل أسراب من الأسماك الطائرة، حزمة تلو الأخرى، مئات وربما آلاف الرقائق - الكثير منها، يشبه الجهاز التناسلي للزواحف، إذا سيفقدون عددًا قليلًا منهم على طول الطريق، ولن يكون الأمر فظيعًا. وسيتلقى كل واحد منهم دفعة من الليزر ستؤدي إلى تسريعه في غضون دقائق قليلة إلى سرعة 20% من سرعة الضوء. ثم سينطفئ الليزر وستطير الشريحة ذات الشراع. عندما يصلون إلى النجم، ستتصل الرقائق بالمنزل. يقول ميلنر: "قبل عشر سنوات لم نكن قادرين على الحديث عن الأمر بجدية". ولكن الآن، عندما يتم تحسين أجهزة الليزر والرقائق بمعدل هائل، وعندما يخترع العلماء وينتجون مواد جديدة، "فإن الأمر لم يعد على بعد مئات السنين، بل على بعد عقود".

عممت إدارة Starshot الفكرة بين العلماء وطلبت منهم البحث عن الإخفاقات الجسيمة فيها. لم يجد أحد أي خطأ. يقول لوبين: "أستطيع أن أخبرك لماذا هو صعب ولماذا هو مكلف، لكن لا أستطيع أن أخبرك لماذا لا يمكن القيام به." في أبريل 2016، كان الفريق قد قرر بالفعل بشأن النظام، وفي 12 أبريل، دعا ميلنر إلى مؤتمر صحفي على رأس الفريق. برج الحرية جديد في نيويورك. وتخلل الحفل مقاطع فيديو ورسوم متحركة وحضره عدد من أعضاء اللجنة الاستشارية. وأعلن عن "شراع بين النجوم" يبحر على ريح الضوء. وفي الصيف التالي، حدد الباحثون ما هي الخطوة التالية.

رقائق النجوم والأشرعة الخفيفة

وسرعان ما اكتشف الفريق أنه على الرغم من الجدوى الفنية، فإن تنفيذ الخطة سيكون أمرًا صعبًا. وحتى التكنولوجيا الأخف وزنا، أي الرقائق النجمية، تثير العديد من الصعوبات. يجب أن تكون الشريحة صغيرة جدًا، في حدود جرام واحد، ولكن يجب عليها جمع البيانات ونقلها، وتحمل مصدر الطاقة الخاص بها، والبقاء على قيد الحياة خلال الرحلة الطويلة. قبل بضع سنوات الابن المهندس ميسون بيك وقام أعضاء فريقه البحثي في ​​جامعة كورنيل بمكونات أطلقوا عليها اسم "العفاريت"، وهي شرائح تشبه شرائح الهواتف الذكية تحمل مستشعر الضوء وألواح الطاقة الشمسية وجهاز راديو، وتزن الشريحة الواحدة أربعة جرامات. سيتم تصميم رقائق Starshot على غرار الجن، ولكنها ستكون أخف وزنًا، حوالي جرام واحد، وستحمل كل شريحة أربع كاميرات. بدلاً من التركيز باستخدام العدسات الثقيلة، فكر المهندسون في وضعها تجاوز شعرية صغيرة تسمى مصفوفة فورييه المستوية للالتقاط (بكا)، عبر أجهزة استشعار الضوء. ستقوم الشبكة بتقسيم الضوء إلى أطوال موجية يمكن بعد ذلك إعادة إنتاجها بطريقة محوسبة إلى أي عمق تركيز مطلوب. ويفكر المهندسون أيضًا في تجهيز الرقائق بمقياس طيفي، لتحديد التركيب الكيميائي للغلاف الجوي للكواكب، ومقياس مغناطيسي لقياس المجال المغناطيسي للنجم.

وسيتعين على الرقائق أيضًا أن تنقل صورها عبر مسافة بين النجوم. استخدام الأقمار الصناعية اليومديود ليزر بقوة واحدة واط لنقل المعلومات، لكن مثل هذا الليزر يعمل لمسافات أصغر. ويقول بيك إن أبعد انتقال حتى الآن كان من أقرب قمر أبعد بـ 100 مليون مرة من ألفا سنتوري. للإرسال إلى الأرض من هذا الكوكب، يجب أن يكون اتجاه الليزر دقيقًا بشكل لا يصدق. وفي السنوات الأربع التي ستستغرقها الإشارة للوصول، سوف تتشتت وتضعف حتى تصل إلى هنا ولن يتبقى سوى بضع مئات من الفوتونات. أحد الحلول الممكنة هو إرسال الصور عبر سلسلة من المرحلات، من شريحة إلى أخرى، وهكذا. استعادة المعلومات إلى الأرض، كما يقول أحد أعضاء اللجنة الاستشارية لـStarshot زاك مانشسترمن جامعة هارفارد، "إنها لا تزال مشكلة صعبة."

ستحتاج الرقائق أيضًا إلى بطاريات لتشغيل الكاميرات وأجهزة الكمبيوتر المثبتة فيها لنقل البيانات خلال رحلتها التي تستغرق 20 عامًا. وبالنظر إلى المسافة من Alpha Centauri أو Proxima Centauri والواط القليلة التي يمكن أن تنتجها شريحة صغيرة، فمن المتوقع أن تكون الإشارة التي ستصل إلى الأرض ضعيفة، ولكن "مع وجود عدد من الفوتونات يكفي فقط لاستقبالها بواسطة Starshot". المتلقي "، يقول بيك. في الوقت الحالي لا يوجد مصدر للطاقة يمكنه العمل في الظلام وفي البرد ويزن أقل من جرام وينتج طاقة كافية. يقول بيك: "الطاقة هي المشكلة الأكثر صعوبة في الشريحة". ويشير إلى أن أحد الحلول الممكنة هو تكييف البطاريات النووية الصغيرة المستخدمة في عمليات زرع الأعضاء الطبية للقيام بهذه المهمة. والحل الآخر هو استخدام الطاقة التي ينتجها الشراع عندما يمر عبر الوسط النجمي المليء بالغاز والغبار ويسخن بسبب الاحتكاك.

يمكن أن يؤدي هذا الوسط بين النجوم أيضًا إلى تعريض شريحة Starshot للخطر. ويوضح أن الوسيط يشبه دخان السجائر المخفف للغاية بروس استنزافعالم فلك من جامعة برينستون وهو أيضًا عضو في اللجنة. الكثافة الدقيقة للوسط غير معروفة، ولا حجم حبيبات الغبار، لذلك من الصعب تقدير إمكاناته التدميرية. يمكن أن يؤدي الاصطدام بسرعة قريبة من سرعة الضوء بين الرقائق وبين الحبوب من أي حجم إلى حدوث مجموعة متنوعة من الأضرار، بدءًا من الخدوش الصغيرة وحتى التدمير الكامل. إذا كان حجم الشريحة سنتيمترًا مربعًا، كما يقول دراين، "فمن المتوقع أن تصطدم بالكثير من الأشياء المشابهة على طول الطريق". إحدى الطرق الممكنة لحماية الرقائق من الجزيئات الصغيرة نسبيًا هي طلاء السبائك النحاس والبريليوم يبلغ سمكها بضعة ملليمترات، على الرغم من أن جزيئات الغبار قد تسبب أضرارًا فادحة حتى في هذه الحالة. يقول بيك: "ستنجو الرقاقة، أو لن تنجو"، ولكن مع القليل من الحظ، من بين مئات الآلاف من الرقائق الموجودة في السرب، سيستمر بعضها.

التكنولوجيا الثانية في ترتيب المشاكل هي الشراع. سيتم دفع الرقائق عن طريق ارتداد الضوء المنعكس من أشرعتها، على غرار الطريقة التي يدفع بها ارتداد كرة التنس المضرب. كلما زاد الضوء المنعكس، كلما كان الدفع أقوى وكانت الرحلة أسرع. للوصول إلى 20% من سرعة الضوء، يجب على الشراع الضوئي للشريحة الفضائية أن يعيد 99.999% من الضوء الذي يضربها. ويقول: "أي ضوء لا ينعكس يؤدي إلى تسخين الشراع". جيفري لانديس، عالم من معهد جلين للأبحاث ناسا وعضو اللجنة الاستشارية. وبالنظر إلى درجات الحرارة الهائلة لقاذفة الضوء، "حتى لو قام جزء صغير من طاقة الليزر بتسخين الشراع، فإن النتائج ستكون مدمرة". بالمقارنة مع الأشرعة الشمسية الموجودة اليوم، والتي زودت العديد من المركبات الفضائية التجريبية حول النظام الشمسي بقوة ضوء الشمس، يجب أن تكون أيضًا أخف بكثير، حيث يبلغ سمكها بضع ذرات أو "سمك فقاعة الصابون"، كما يقول لانديس. وفي عام 2000، وفي تجربة كانت الأقرب إلى ذلك، استخدم بنفورد شعاعًا من الموجات الدقيقة لتسريع شراع مصنوع من ورقة الكربون. في التجربة، تم تسجيل تسارع قدره 13 جيجا (تسارع أكبر بـ 13 مرة من تسارع السقوط الحر على الأرض)، بينما سيتعين على شراع ستارشوت أن يتحمل تسارعًا يمكن أن يصل إلى 60,000 ألف جيجا. وسيتعين على الشراع، مثل شريحة النجم، أن يتعامل مع الغبار الموجود في الوسط البينجمي الذي سيحاول اختراقه. ولا توجد حتى الآن مادة خفيفة وقوية وعاكسة ومقاومة للحرارة لا تكلف ملايين الدولارات. يقول كلوبفر: "إحدى المعجزات التي سيتعين علينا اختراعها هي المادة التي ستُصنع منها الأشرعة".

لا تزال هناك قرارات يتعين اتخاذها بشأن الأشرعة. يمكن توصيل الشراع بالشريحة باستخدام الكابلات، أو سيتم تثبيت الشريحة على الشراع. سيكون الشراع قادرًا على الدوران ليظل متمركزًا بالنسبة لقاذفة الضوء. بعد التسارع الأولي، قد يكون الشراع قادرًا على الطي مثل المظلة، بحيث يكون أقل تعرضًا لمخاطر الرحلة. بعد ذلك، عندما تصل إلى Alpha Centauri، سيتم فتحها مرة أخرى ثم طيها مرة أخرى إلى الحد اللازم لتكون بمثابة مرآة تلسكوب أو هوائي لإرسال الإشارة من الشريحة إلى الأرض. يقول لانديس: "يبدو الأمر يتطلب الكثير من العمل، ولكننا قمنا بالفعل بحل مشكلات صعبة".

ومع ذلك، فإن كل هذه الصعوبات أسهل من الصعوبات التي ينطوي عليها قاذفة الضوء التي ستدفع الأشرعة. فقط باستخدام ليزر قوي للغاية، بقوة 100 جيجاوات، ستتمكن رقائق Starshot من الحصول على سرعة تمثل نسبة كبيرة من سرعة الضوء. وتقول وزارة الدفاع الأمريكية إنها قامت ببناء أجهزة ليزر أكثر قوة روبرت بيتركين، كبير المهندسين بمجلس إدارة معمل الطاقة الموجهة في مختبرات أبحاث القوات الجوية الأمريكية، لكنها تتألق فقط لجزء من مليار أو تريليون من الثانية. سيتعين على قاذفة Starshot الخفيفة أن تضيء كل شراع لمدة دقائق. لإنتاج مثل هذه الطاقة لمثل هذه الفترة الزمنية، من الممكن تجميع أشعة ليزر ألياف صغيرة في مصفوفة وتوجيه عروضها بحيث ينضم كل الضوء الصادر منها إلى شعاع متماسك. قامت وزارة الدفاع أيضًا ببناء مصفوفات ليزر يمكن التحكم فيها، لكن المصفوفات التي بنتها تحتوي على 21 ليزر ويبلغ قطرها 30 سنتيمترًا فقط، كما يقول بيتركين، وهو تكوين ينتج عدة عشرات من الكيلووات. سيحتاج قاذفة Starshot الخفيفة إلى مجموعة من 100 مليون جهاز من هذا النوع، بقوة عدة كيلووات، وحجم كيلومتر مربع. "إلى أي حد يبعد هذا عن ذروة الصقل اليوم؟" يسأل بيتركين.

ويقول: "والأمور تزداد تعقيدًا". سيتم انحراف الأشعة الضوئية الصادرة عن 100 مليون ليزر صغير بواسطة الدوامات الطبيعية في الغلاف الجوي، كل منها بطريقة مختلفة. في النهاية، سيتعين على منصة الإطلاق تركيزها جميعًا في شراع بمساحة أربعة أمتار مربعة يحوم على ارتفاع 60,000 ألف كيلومتر. يقول بجفاف: "اعتبارًا من الآن". روبرت فوجيت، عالم متقاعد وعضو في اللجنة، "إن التحكم في عرض من 100 مليون ليزر من خلال دوامات الغلاف الجوي على هدف على بعد أمتار قليلة عند 60 ميغا متر يجعلني مشغولاً." قد يخطئ الضوء الشراع تمامًا، أو، على الأرجح، يضربه بشكل غير متساوٍ، بحيث تتلقى أجزاء من الشراع دفعة أقوى، وسوف ينهار أو يدور أو يسقط من الشعاع.

هنا أيضًا لدى العاملين في Starshot حل ممكن، ولكنه يتضمن أيضًا مشاكله الخاصة. البصريات التكيفية وهي تقنية تم استخدامها بالفعل في التلسكوبات الكبيرة وهي تعمل على إزالة التشوهات التي تحدثها الدوامات الجوية بمساعدة مرآة مرنة تولد تشويهًا معاكسًا ومتساويًا. ولكن سيتعين عليهم إجراء تغييرات كبيرة عليه ليناسب احتياجات Starshot. في قاذفة الضوء، بدلاً من مرآة قابلة للتعديل، سيتعين على العلماء تصويب كل ألياف الليزر بدقة بارعة لتصحيح التشوه الجوي. يمكن للبصريات التكيفية الموجودة في التلسكوبات الحالية تصحيح مساحة يبلغ قطرها 30 مللي ثانية (أي ثانية قوسية، وهي مقياس لحجم مناطق السماء) على أقل تقدير. سيتعين على Starshot توجيه القاذفة بزاوية قدرها 0.3 مللي ثانية، ولم يفعلوا ذلك بعد.

وحتى لو كان من الممكن تحقيق كل هذه التقنيات المختلفة والصعبة، فسيتعين عليها العمل معًا في نظام واحد، وهو ما يقدم بالتأكيد للمديرين التنفيذيين في Starshot مزيجًا من الأجزاء التي تتطور أو الأجزاء غير الموجودة بعد. ويطلق ووردن على هذه العملية اسم "فن الخطة طويلة المدى للبحث الجاد". ويقول إن الأنظمة "لا تحتوي حتى الآن على محتوى واحد". كيفن باركين دفتر أبحاث باركين، مهندس نظم وعضو اللجنة. ويقول كلوبفر إن الخطة، في السنوات الخمس الأولى، هي "جمع التقنيات"، أي أنه بتوجيه من خبراء اللجنة في مختلف المجالات، سيقوم الموظفون بإجراء تجارب صغيرة الحجم وبناء نماذج حسابية. وقد بدأوا في شتاء 2015-2016 بمراجعة التقنيات الحالية ونشر طلبات مقترحات التقنيات التي لم يتم تطويرها بعد. وفي ربيع عام 2017، يعتزمون منح عقود صغيرة تتراوح قيمتها بين بضع مئات الآلاف إلى 1.5 مليون دولار. قد تكون الخطوة التالية هي بناء نماذج أولية. إذا نجح الأمر، فمن الممكن أن يبدأ بناء الليزر والشراع في أوائل الثلاثينيات، وسيتم الإطلاق في منتصف الأربعينيات من هذا القرن.

وبحلول ذلك الوقت، ستصل التكلفة التراكمية لبرنامج StarShot بالتأكيد إلى مليارات الدولارات، ومع قليل من الحظ، سيعمل المشروع على تجنيد متعاونين من الحكومات والمختبرات ووكالات الفضاء في الولايات المتحدة وأوروبا وآسيا. يقول ميلنر: "سأدافع عن قضيتي، على أمل أن ينضم المزيد من الأشخاص". ويضيف: "يجب أن تكون عالمية"، مشيرًا إلى الاعتبارات المنطقية للأمن القومي فيما يتعلق بتركيبة ليزر عملاقة. "إذا بدأت شيئًا كهذا سرًا، فستظهر الكثير من علامات الاستفهام. ومن المهم أن نعلن النوايا بشكل علني".

إلى النجوم

وأمام كل هذه النكسات، ما هي فرص النجاح؟ يقدر خبراء التكنولوجيا غير المنتسبين إلى Starshot أن الفرص ضئيلة. أخبرني العديد من الأشخاص بشكل لا لبس فيه أنهم "لن يصلوا إلى Alpha Centauri". ديفيد شاربونو يقول من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية إن المشروع سيكون مكلفًا للغاية في النهاية لدرجة أنه "قد يكون من المفيد إقناع شعب الولايات المتحدة بتخصيص 5% من الميزانية الوطنية له، وهي نفس الحصة من الميزانية التي تم جمع برنامج أبولو."

يعتقد الأشخاص المرتبطون بـ Starshot أن الاحتمالات أفضل، لكنها عملية. يقول: "يمكننا بالتأكيد استخدام الليزر لإطلاق مركبة فضائية إلى Alpha Centauri". جريج ماتلوف من كلية نيويورك للتكنولوجيا، عضوا في اللجنة. "هل سنكون قادرين على إيصالهم إلى هناك خلال العشرين سنة القادمة؟ لا أعلم." يقول مانشستر من جامعة هارفارد إن "الفرص ليست سيئة خلال 20 عامًا، وفي مائة عام تكون 50٪". ويعتقد ووردن أن نهجهم يتم قياسه بشكل متعمد، "وربما في غضون خمس سنوات سنكتشف أننا لا نستطيع القيام بذلك". يعتقد ميلنر أن دوره في Starshot، بصرف النظر عن التمويل، هو ضمان بقاء المشروع عمليًا وراسخًا في الواقع. ويقول: "إذا استغرق الأمر أكثر من جيل واحد، فلا ينبغي لنا أن نعمل في هذا المشروع".

حتى نهاية أغسطس 2016، اعتقدت أن دايسون كان على حق: تكنولوجيا Starshot مثيرة للاهتمام، لكن Alpha Centauri هراء. وهو نظام ثنائي (Alpha Centauri A وAlpha Centauri B) نجماه يشبهان شمسنا، ولا يوجد تفرد في أي منهما. إن المعرفة والفهم الذي يمتلكه علماء الفلك حول مثل هذه النجوم، كما يقول شاربونو، "جيد جدًا"، وعلى الرغم من أن المقارنة بين ثوراناتها ومجالاتها المغناطيسية وتلك الموجودة في الشمس يمكن أن تكون مفيدة، "فما ستعلمنا إياه الرحلة هناك عن الفيزياء النجوم لا يبرر الاستثمار."

والآن بعد أن عرف علماء الفلك أن جار ألفا سنتوري لديه كوكب، فإن التبرير العلمي أصبح أكثر إلحاحا. هذا النجم، بروكسيما سنتوري، هو أقرب قليلا إلى الأرض وهو قزم أحمر، وهو النوع الأكثر شيوعا من النجوم. إن مسافة الكوكب بروكسيما سنتوري ب عن بروكسيما سنتوري تتوافق مع إمكانية وجود الحياة. عندما تم الإعلان عن الاكتشاف، احتفل فريق Starshot بالإعلان مع حفل عشاء. هل سيفكر الأعضاء في تغيير هدف المشروع؟ يقول ميلنر: "بالتأكيد". "لدينا الكثير من الوقت لاتخاذ القرار." يقول فوجات إن إعداد مصفوفة الليزر سيكون مرنًا بدرجة كافية "للتكيف مع الفرق، وهو حوالي درجتين".

يقول كلوبفر إن الهدف العام لمبادرات الاختراق هو في نهاية المطاف العثور على جميع الكواكب الأقرب إلى نظامنا الشمسي، وقد يكون بروكسيما سنتوري بي هو الأول من بين العديد من الكواكب. ويقول: "أشعر وكأنني عالم حشرات يقلب حجرا، فيجد تحته حشرة، ويظن أنه سيجد حشرة تحت كل حجر يقلبه الآن". "هذا ليس صحيحا، ولكن هناك شيء مشجع فيه."

وبطبيعة الحال، حتى وجود Proxima Centauri b لا يضمن القيمة العلمية لـ Starshot. ستكون الشريحة قادرة على التقاط الصور، وربما فحص المجال المغناطيسي للكوكب، وربما حتى أخذ عينات من غلافه الجوي. لكنه سيفعل كل هذا بسرعة وفي دقائق. يقول عالم الفيزياء الفلكية من برينستون، مع الأخذ في الاعتبار الوقت اللازم للتحضير للإطلاق والتكلفة النهائية ديفيد سبيرجيل"يمكنك بناء تلسكوب بصري بقطر 12 إلى 15 مترًا في الفضاء، ومراقبة الكوكب لعدة أشهر، وجمع معلومات أكثر بكثير مما يمكنك جمعه في رحلة جوية."

لكن المليارديرات أحرار في الاستثمار فيما يريدون، كما أن النفوس الأكثر تسامحاً لها الحرية في الانضمام إليهم في هذه الرغبة. علاوة على ذلك، فإن العديد من أولئك الذين يشككون في القيمة العلمية لـ Starshot يدعمونها على أي حال لأنه أثناء تطوير التكنولوجيا، من المؤكد أن مهندسي المشروع سيواجهون أشياء مثيرة للاهتمام. ويقول سبيرجيل: "إنهم لن يحلوا جميع المشاكل، لكنهم سيحلون بعضها". والحل الإبداعي حتى لواحدة من المشاكل الصعبة "سيكون نجاحًا هائلاً". وأيضًا، حتى لو فشل StarShot، فإن المهام التي ستستفيد من الثمار التكنولوجية التي ستنتجها ستكون قادرة على الوصول إلى العديد من الأهداف المهمة في نظامنا الشمسي وخارجه.

ينبع ولع ميلنر بالمشروع من أمله في أن يجسد المشروع البشر في العالم بمعنى أنهم نوع واحد على كوكب واحد. ويقول: "في السنوات الست الماضية، قضيت 50% من وقتي في السفر، والكثير من الوقت في آسيا وأوروبا". "أدركت أن التوصل إلى إجماع عالمي أمر صعب، ولكنه ليس مستحيلا." يتوافق هذا الخط مع مبادرات الاختراق الأخرى، والتي تركز بشكل أساسي على العثور على كائنات فضائية للتواصل معهم، ويتوافق مع استثمار ميلنر الكبير في الإنترنت ووسائل التواصل الاجتماعي، والتي غيرت طبيعة الخطاب والمجتمع. ولكن في النهاية، فهو يعترف بأن الرغبة في الوصول إلى كوكب آخر لا يمكن تفسيرها. "إذا واصلت سؤالي عن السبب، فسوف ينتهي بي الأمر إلى القول بأنني لا أعرف. أعتقد فقط أنه مهم."

أجاب كل من سألته تقريبًا بالمثل: لا يمكنهم شرح الأمر لشخص لا يفهمه على أي حال. إنهم يريدون السفر فقط. جيمس غان"، أستاذ فخري في قسم علوم الفيزياء الفلكية بجامعة برينستون، ورغم أنه يعتقد أن فرص نجاح Starshot ضئيلة ويشكك في مبرراتها العلمية، إلا أنه يقول: "أنا أرى المنطق في معظم الأشياء، لكنني لست منطقيًا جدًا بشأن رغبة الرجل. منذ طفولتي كنت أحلم بالسفر إلى النجوم." وقال العديد من أعضاء اللجنة الاستشارية نفس الشيء. يقول لانديس: "إنه أمر رائع للغاية"، مرددًا كلمات أعضاء آخرين في اللجنة.

أفضل وصف للتناقضات الكامنة في هذه الأحلام هو فريمان دايسون. إن شريحة Starshot والشراع الذي يعمل بالليزر أمر منطقي، والأشخاص الذين يقودون المشروع أذكياء و"معقولون إلى حد ما". لكنه يعتقد أن محاولة الوصول إلى ألفا أو بروكسيما سنتوري يجب التخلي عنها والتركيز على دراسة النظام الشمسي، حيث سيكون من الممكن تحليق الرقائق الفضائية بسرعة أقل وبمساعدة أشعة ليزر أضعف أسهل في التحليق. يبني. ويقول: "التحقيق هو أحد الأشياء التي صممنا من أجلها". "نحن نتفوق في ذلك." ويعتقد أن "الآلات الأوتوماتيكية" هي التي يجب أن تستكشف الكون وأنه لا يوجد مبرر علمي لإرسال الناس. ثم يضيف، كما يتناسب مع دايسون الذي لا يمكن التنبؤ بتصرفاته: "من ناحية أخرى، ما زلت أرغب حقًا في السفر".