تعاون رواد الأعمال في مجال الفضاء والفيزيائي ستيفن هوكينج في مشروع لتطوير مركبة فضائية ستسافر بسرعة 150 مليون كيلومتر في الساعة إلى النجوم خلال جيل واحد.
وسيسعى برنامج بحثي وهندسي بقيمة 100 مليون دولار إلى إثبات القدرة على استخدام أشعة الضوء لإطلاق مركبة فضائية نانومترية في المرحلة الأولى بسرعة 20% من سرعة الضوء. يمكن لمثل هذه المهمة أن تصل إلى Alpha Centauri في غضون 20 عامًا من إطلاقها.
يرأس البرنامج بيت واردن، المدير السابق لمركز أبحاث أميس التابع لناسا، وتنصح به لجنة من كبار العلماء والمهندسين، بما في ذلك ستيفن هوكينج، ويوري ميلنر، ومارك زوكربيرج. كما حضر الإعلان آن ديرويان وفريمان دايسون ومي جاميسون وآبي ليب وبيت ووردن.
ويبعد النظام النجمي ألفا سنتوري عنا 4.37 سنة ضوئية، أو حوالي 40 تريليون كيلومتر منا. ومع تكنولوجيا اليوم سوف يستغرق الأمر 30 ألف سنة للوصول إلى هناك. مشروع اختراق Starshotتتمثل الأهداف في تطوير مركبة فضائية نانوية تزن بضعة جرامات متصلة بشراع يدفعه شعاع من الضوء. ستكون مثل هذه المركبة الفضائية قادرة على الطيران بشكل أسرع بآلاف المرات وستطبق نهج وادي السيليكون في رحلات الفضاء، وذلك بفضل التقدم السريع في العديد من مجالات التكنولوجيا منذ بداية القرن الحادي والعشرين.
المركبات الفضائية النانوية هي سفن فضائية روبوتية بمقياس الجرام وتتكون من جزأين رئيسيين - ستارشيب: أتاح قانون مور تخفيضًا كبيرًا في حجم المكونات الإلكترونية الدقيقة. وقد مكّن ذلك من بناء شريحة بمقياس غرام تشتمل على كاميرات ودافعات فوتون ونظام طاقة كهربائية ومعدات ملاحة واتصالات، وبالتالي تجميع مركبة فضائية كاملة الوظائف.
المكون الثاني هو -الشراع الخفيفإن التقدم في مجال تكنولوجيا النانو يجعل من الممكن إنتاج مواد خارقة خفيفة الوزن، والتي تعد بالتمكين من بناء أشرعة يبلغ قطرها عدة أمتار وسمكها لا يزيد عن بضع مئات من الذرات، وعلى مقياس بضعة جرامات أيضًا.
وبالإضافة إلى ذلك، ستكون هناك حاجة إلى إنشاء منشأة لإطلاق شعاع الليزر بقدرة 100 جيجاوات.
سيتم إنتاج المركبة الفضائية بكميات كبيرة بسعر جهاز iPhone وإرسالها بكميات كبيرة إلى المدار لإنشاء التكرار والغطاء. سترسل قاذفات الضوء أشعة ليزر إلى مركبة فضائية محددة ستصل خلال دقائق بسرعة الإبحار.
الطريق إلى النجوم
ومن المتوقع أن تستمر مرحلة البحث والهندسة عدة سنوات، وستليها مراحل التطوير وأخيراً إطلاق المهمة إلى Alpha Centauri بسعر يضاهي المركبات الفضائية الكبيرة الموجودة اليوم في النظام الشمسي.
وسوف تشمل هذه الخطوات
- بناء قاذفة خفيفة بحجم عدة كيلومترات على ارتفاعات عالية في الظروف الجافة
- توليد وتخزين عدة جيجاوات ساعة من الطاقة لكل عملية إطلاق،
- إطلاق "السفينة الأم" التي ستحمل الآلاف من المركبات الفضائية النانوية إلى مدار عالٍ وتستخدم تكنولوجيا البصريات التكيفية كإجراء مضاد في الوقت الحقيقي لتأثيرات الغلاف الجوي.
- يتم تركيز أشعة الضوء على الشراع لتسريع كل مركبة فضائية إلى السرعة المستهدفة خلال دقائق
- إحصاء اصطدامات المركبة الفضائية بالغبار بين النجوم في طريقها إلى وجهتها،
- التقاط صور للكواكب وغيرها من البيانات العلمية وإرسالها إلى الأرض باستخدام نظام اتصال ليزري مدمج داخل المركبة الفضائية.
- باستخدام نفس جهاز الليزر الذي أطلق المركبة الفضائية النانوية لتلقي البيانات منها بعد حوالي 4 سنوات.
تم تصميم الأنظمة بناءً على المكونات الموجودة اليوم أو من المتوقع أن تكون متاحة في المستقبل القريب بتقدير معقول. ويجب الحصول على الموافقات اللازمة للإطلاق من قبل جميع السلطات الحكومية والدولية.
تعليقات 30
ومن ناحية أخرى، من الصعب أيضًا إزالة الحرارة في الفضاء. أي أن الفضاء معزول تمامًا.
درجة الحرارة في الفضاء هي -275 درجة
و'،
أقدر أنها، مثل المرايا، تعكس ما يقرب من 100% من الضوء الذي يسقط عليها (بسبب استخدام مواد خاصة وتكنولوجيا النانو)، لذلك فهي لا تمتص الإشعاع ولا تسخن.
هل يعرف أحد كيف لا تحترق الأشرعة بالليزر؟
منافس
صحيح - قسمة الزمن على 5 يؤدي إلى ضرب التسارع بـ 5.
شكرا. إذا زادت الكتلة بنسبة 2% فقط، فلا يبدو أن هذا هو السبب وراء الحد الأقصى للسرعة المعني. ووفقًا لموقع شافيت الإلكتروني، فإن الأمر يتعلق بحوالي 50,000 جيجا ولكن يتم التسارع في دقيقتين فقط... وهو متوافق تمامًا مع حساباتك.
منافس
التسارع عشرة آلاف جي.
زادت الكتلة بنسبة اثنين في المئة.
المذنب,
شكرًا على الرابط، سأذهب لرؤيته قريبًا، على أية حال، أعتقد أنني أفهم سبب وجود حد لسرعة الضوء بنسبة 20٪، ربما ليس بسبب المسافة من الأرض ومصدر الليزر، لأنه على بعد دقائق قليلة من بداية رحلة مدتها 20 عامًا، مما يعني أنه لا يزال قريبًا جدًا من الأرض. يبدو لي أن السبب هو نظرية النسبية لأينشتاين، وبهذه السرعة العالية تبدأ كتلة المركبة الفضائية في الزيادة ويصعب دفعها أكثر فأكثر، ويبدو لي أن هذا هو سبب القيد.
معجزات عند سرعة 20% من سرعة الضوء بكم يجب أن تزيد كتلة المركبة الفضائية؟
في هذه المقالة:http://www.space.com/32592-breakthrough-starshot-interstellar-laser-sail-challenges.html يتم عرض بعض المشاكل التي ذكرتها.
ومن المثير للاهتمام بالمناسبة لماذا فقط 20% من سرعة الضوء وليس أكثر. عندما تصل سفن الفضاء إلى هذه السرعة وسيظل الليزر موجهًا نحوها، ألن تميل إلى التسارع إلى سرعة أعلى؟
سؤال آخر، ما الذي سيمنعهم من الدوران والاستمرار في توجيه الشراع طوال الوقت نحو الأرض؟ بعد كل شيء، فإن عدم التناسق البسيط في التوجه في اتجاه واحد (في الشراع) يكفي لسفينة الفضاء لبدء تغيير الاتجاه، أليس كذلك؟
وربما من الممكن التنسيق مسبقاً مع الكائنات الفضائية التي تعيش هناك بأنهم سيطلقون شعاع ليزر في الاتجاه المعاكس بمجرد اقتراب السفن الفضائية منهم، وستنشر السفن الفضائية أشرعتها في الاتجاه المعاكس تبعاً لذلك.
عند رؤية النجوم، لا أعتقد أن الحل المتمثل في انقلاب سفينة فضائية وتسليط الليزر على السفن الفضائية الأخرى سينجح، أولاً وقبل كل شيء لأنها نفسها ستتسارع من الليزر وتتحرك بسرعة كبيرة بعيدًا عن هناك، وثانيًا، ستكون الأرض بعيدة جدًا بالفعل ولن يكون من الممكن استخدام الليزر القادم منها، وستكون ضعيفة جدًا من حيث الطاقة وسيكون من الصعب جدًا أيضًا توجيهها إلى المركبات الفضائية على مثل هذه المسافات.
قرأت قليلاً على الموقع الرسمي للمشروع وشاهدت أيضاً بعض الفيديوهات حول الموضوع على اليوتيوب، حسب فهمي ليس هناك نية للتوقف أو الإبطاء أو الهبوط على أحد الكواكب هناك. القصد هو فقط المرور وجمع البيانات أثناء القيام بذلك.
يمكنك محاولة الإبطاء بمساعدة تأثير المقلاع. على افتراض أن السفن الفضائية لديها بعض القدرة على التنقل. لا أعتقد أن هناك في هذه السفن الفضائية
و. وكما كتبوا... ليس من الضروري أن نتوقف.
ب. إذا كنت تريد التوقف... بكل بساطة... أرسل مركبة فضائية واحدة ذات شراع للأمام واستخدمها لإعادة شعاع الليزر.
وإيقاف مركبة فضائية أخرى.
ثالث. لا أفهم لماذا لا يستخدمون مصدرًا مشعًا صغيرًا كمصدر للقصور الذاتي، فلنفترض أن نصف سفينة الفضاء عبارة عن مادة انشطارية، والنصف الآخر هو سفينة الفضاء نفسها. أفضل من الليزر.
رابع. للاتصال.. ليست هناك حاجة إلى ليزر صغير في المركبة الفضائية.. كل ما تحتاجه هو أن تكون قادرًا على إعادة الليزر الأصلي إلى الهوائي...يمكنك استخدام شراع يغير الخصائص البصرية.
آفي كوهين,
ربما يكون الأمر كذلك، وربما، كما كتبت من قبل، ليس هناك نية على الإطلاق لإبطائهم، ولكن فقط لجمع البيانات أثناء الدعوى. على أية حال، يجب أن يكون لمشروع بهذا الحجم موقع ويب رسمي واحد على الأقل، وأنا متأكد من أنه يمكن العثور على إجابات لهذه الأسئلة هناك.
معجزات,
"هناك 10,000 ثانية في الأسبوع. وهذا هو الرقم G الذي ستشعر به المركبة الفضائية.
هل ستشعر بـ 10,000 جي؟
10,000 جرام مرات 10؟
ما هو الرقم النهائي في G؟
منافسة،
يمكنك محاولة إبطاء المركبة الفضائية باستخدام الرياح الشمسية من Alpha Centauri في الأشرعة. ربما لن يكون ذلك كافيًا بالسرعات المعنية، ولكن ربما يمكن استخدام عدد من التقنيات عندما يكون هذا واحدًا منها، على غرار عدد التقنيات المستخدمة لإبطاء هبوط مركبات الهبوط على المريخ.
منافس
لنفترض أنه في 10 دقائق بدلاً من 10 أسابيع. هناك 10,000 ثانية في الأسبوع. إذن هذا هو الرقم G الذي ستشعر به المركبة الفضائية.
و'،
أعتقد أيضًا أن التسارع في البداية يكون أسرع، لكن دعونا نتحدث عن تسارع متوسط، وهو التسارع الذي يجعل المركبة الفضائية تصل إلى 10% من سرعة الضوء في 20 دقائق.
من فضلك فكر وأخبرني عن مقدار قوة الجاذبية التي سيتم تطبيقها على سفينة الفضاء.
معجزات,
تنص المقالة على ما يلي: "سترسل قاذفات الضوء أشعة ليزر إلى مركبة فضائية محددة ستصل إلى سرعة الإبحار خلال دقائق... مع تركيز أشعة الضوء على الشراع لتسريع كل مركبة فضائية إلى السرعة المستهدفة خلال دقائق."
يتحدثون في المقالة عن تسارع سيستمر لبضع دقائق فقط، وليس أسابيع... لذا، أسأل مرة أخرى، ما هي قوة الجاذبية التي سيخلقها هذا التسارع على مكونات المركبة الفضائية؟
منافس
عند 1G، يتم الوصول إلى سرعة الضوء خلال عام واحد. لذا فإن 20% سيستغرق 10 أسابيع بهذا المعدل.
منافس
g هو ببساطة التسارع مقسومًا على 10 (9.8 بالطول على وجه الدقة)
التسارع هو ببساطة التغير في السرعة مع مرور الوقت. ليس من الصعب حسابها. ولكن هذا أيضًا مجرد تسارع. المتوسط ليس لدينا بيانات لحساب التسارع في كل لحظة، لذا فمن المحتمل أن تكون هناك لحظات يكون فيها التسارع أكبر بكثير. ومن ناحية أخرى، عليك أن تتذكر أن سفينة الفضاء لا تبدأ بسرعة الصفر. سوف يدورون حول الأرض أولاً بحيث تكون لديهم سرعة (تقريبًا لا تذكر بالنسبة للسرعة النهائية، لكنها لا تزال)
آفي كوهين,
ربما لا توجد نية للتوقف على الإطلاق، بل مجرد المرور وجمع البيانات أثناء المرور. لا أعتقد أن فتح الأشرعة في الاتجاه المعاكس سيساعد إذا لم يكن هناك مصدر ليزر يمكن أن يدفعها في الاتجاه المعاكس (أما الليزر القادم من الأرض فهو أيضًا ليس في الاتجاه الصحيح والغرض منه هو دفع المركبة الفضائية بعيدًا عن الأرض، وعلى أي حال، من المحتمل أن تكون بعيدة جدًا بحيث لا يمكن استخدام الطاقة القادمة منها لإيقاف السفن الفضائية).
وبالمناسبة، فإن التسارع خلال دقائق إلى سرعة 20% من سرعة الضوء يبدو وكأنه تسارع هائل يجب على المكونات الموجودة في المركبة الفضائية أن تتحمله. هل يعرف أحد كيفية حساب مقدار G الذي سيتم توليده بمثل هذا التسارع السريع؟
جيد،
من الواضح أنهم وجدوا الدافع للوصول إلى هناك، ولكن ماذا عن القيود بمجرد وصولهم إلى هناك؟ هل ينبغي قطع الأشرعة، ثم ماذا؟ فتح الأشرعة في الاتجاه المعاكس؟ (مجرد فكرة خطرت ببالي الآن)...
والمشكلة الأخرى هي: هل نعرف بالضبط عدد الكواكب الموجودة حول النجم ونحسب مداراتها؟
كيف نصل إلى النجم الأكثر إثارة للاهتمام؟ هل هناك خيار لاتجاه الأشرعة؟ وإذا افترضنا أن هناك نظاماً شمسياً مشابهاً لنظامنا، فمن المرجح أننا سنرى كوكب المشتري وليس كهوا...
يارون
لا يبدو لي أن Alpha Centauri لديه ثقافة متقدمة قبلنا بآلاف السنين، لأنه لو كان الأمر كذلك، لكانوا قد زارونا بالفعل. وحتى لو كان الأمر كذلك، فما هي احتمالات أن يلاحظوا أجسامًا تزن بضعة جرامات في نظامهم الشمسي؟
في كل مرة نتحدث عن الوصول إلى هذه السرعات... ربما لا يتعلق الأمر بهذا المشروع تحديدًا، لكن ماذا لو توقفنا؟ لنفترض في المركبات الفضائية إلى المريخ بتكنولوجيا مماثلة...
هل فكر أحد فيما سيحدث لو كان لدى ألفا سنتوري ثقافة رائدة أقدم من ثقافتنا بحوالي مليون سنة. ماذا نفعل للخنزير الذي هو قريبنا الوراثي؟ ماذا سيفعلون معنا
إن حقيقة أن رواد الأعمال مثل زوكربيرج وإيلون ماسك يشجعون السفر إلى الفضاء وليس رؤساء الدول، تملأ الفراغ. ومن ناحية أخرى فهو سيء لأن المستقبل سيكون للدكتاتوريين وسيكونون أباطرة مستعمرات الفضاء وليس الدول.
عساف
من الواضح أنهم دعاية. لا يبدو لي أن أحدًا يعتقد أن هوكينج هو من صمم سفن الفضاء بالفعل، مع الأخذ في الاعتبار بالتأكيد أنه عالم فيزياء فلكية كان يتعامل مع النظريات طوال حياته وليس مهندسًا. ولكن أيضًا الدعاية والعلاقات مثله يمكن أن تلعب دورًا حاسمًا في مثل هذا المشروع. وأفترض أن عالما من عياره لديه القدرة على التأثير بشكل هائل على صناع القرار. هذا هو العالم الأكثر شهرة على قيد الحياة اليوم. لا يوجد زعيم في العالم يرفض اللقاء به.
بالنسبة للأعطال، لا أعتقد أنه ستكون هناك مشكلة بسبب كثرة السفن الفضائية، يكفي أن بعضها فقط سيصل إلى وجهته.
فيما يتعلق بالليزر، تعمل العديد من البلدان منذ سنوات عديدة على تشغيل مراصد النجوم المستمرة مع مسرع الجسيمات، ناهيك عن المحطة الفضائية. لا أعتقد أن هناك أي سبب يمنعهم من تحمل عملية الليزر لمدة 30 عامًا.
هل العنوان شعبوي بعض الشيء؟
المشروع مملوك لوكالة ناسا، ويتم استخدام ستيفن هوكينج ومارك زوكربيرج فقط كمتحدثين رسميين، وهو ليس مشروعهم.
علاوة على ذلك، على الرغم من أنها تجربة مثيرة للاهتمام، إلا أنها تبدو وكأنها تنطوي على احتمالية كبيرة لحدوث مواطن الخلل. 30 عامًا في الفضاء هي فترة طويلة. تتعطل المكونات، ويتمزق الشراع، وتنحرف المركبة الفضائية عن المسار، وما إلى ذلك... علاوة على ذلك، فإن تكلفة الحفاظ على ليزر قوي على الأرض لمدة 30 عامًا مرتفعة، ومن الصعب سياسيًا تصديق أنها ستجد التمويل. لمثل هذا الوقت الطويل.
وبهذه السرعة يمكن للمركبة الفضائية بالفعل تحويل الغبار بين النجوم
للوقود الذي يدفعها إلى أبعد وأبعد وأسرع.
ما عليك سوى تحويل وجه "الشراع" للأمام وأشعل النار
https://www.chegg.com/homework-help/definitions/fusion-spacecraft-engines-4