La Universitatea din California, Santa Barbara, cercetătorii cu Grupul de Cosmologie Experimentală (ECG) UCSB lucrează în prezent la modalități de realizare a visului zborului interstelar. Sub conducerea profesorului Philip Lubin, grupul a dedicat o cantitate considerabilă de eforturi către crearea unei misiuni interstelare constând în vele ușoare cu energie regizată și o „navetă” a navei spațiale pe scară largă (WSS).
Dacă totul merge bine, această navă spațială va putea atinge viteze relativiste (o porțiune a vitezei luminii) și va ajunge la cel mai apropiat sistem stelar (Proxima Centauri) în timpul vieții noastre. Recent, ECG a atins o etapă importantă prin testarea cu succes a unei versiuni prototip a navei lor (de asemenea, „StarChip”). Aceasta a constat în trimiterea prototipului prin balon în stratosferă pentru a testa funcționalitatea și performanța acestuia.
Lansarea a fost realizată în colaborare cu Academia Navală a Statelor Unite din Annapolis, pe 12 aprilie 2019. Această dată a fost selectată pentru a coincide cu a 58-a aniversare a zborului spațial orbital cosmonaut rus Yuri Gagarin, făcându-l să fie primul om care a mers în spațiu. . Testul a constat în lansarea prototipului la bordul unui balon până la o altitudine de 32.000 m (105.000 ft) deasupra Pennsylvania.
După cum a explicat prof. Lubin într-un interviu pentru UCSB Curent:
„Este o parte a unui proces de construire pentru viitor, iar pe parcursul testării fiecărei părți a sistemului pentru a o perfecționa. Face parte dintr-un program pe termen lung pentru dezvoltarea navelor spațiale în miniatură pentru zboruri interplanetare și, eventual, pentru zbor interstelar. "
Ideea din spatele StarChip este simplă. Profitând de avansările în miniaturizare, toate componentele necesare ale unei misiuni de explorare ar putea fi montate pe o navă spațială de dimensiunea unei mâini umane. Componenta cu pânze se bazează pe conceptul unei vele solare și dezvoltări realizate cu materiale ușoare; și împreună se adaugă la o navă spațială care ar putea fi accelerată până la 20% viteza luminii.
De dragul acestui zbor, echipa științifică care a creat-o a pus StarChip printr-o serie de teste concepute pentru a-și măsura performanța în spațiu și capacitatea de a explora alte lumi. Pe lângă faptul că a văzut cum a eșuat în stratosfera Pământului (de trei ori mai mare decât plafonul operațional al avioanelor), prototipul a colectat peste 4000 de imagini ale Pământului. După cum a explicat Nic Rupert, inginer de dezvoltare în laboratorul lui Lubin:
„A fost conceput pentru a avea multe dintre funcțiile unor nave spațiale mult mai mari, cum ar fi imagistica, transmisia de date, inclusiv comunicările cu laser, determinarea atitudinii și detectarea câmpului magnetic. Datorită avansărilor rapide în microelectronică, putem micsora o navă spațială într-un format mult mai mic decât s-a făcut până acum pentru aplicații specializate, precum a noastră. "
În timp ce StarChip a funcționat perfect în acest zbor, există câteva obstacole tehnice masive. Având în vedere distanțele implicate - 4,24 ani-lumină (40 trilioane km; 25 trilioane mi) - și faptul că nava spațială va trebui să atingă o fracțiune din viteza luminii, cerințele tehnologice sunt descurajante. După cum spunea Lubin:
„Propulsia chimică obișnuită, cum ar fi cea care ne-a dus pe Lună acum aproape 50 de ani până azi, ar fi nevoie de aproape o sută de mii de ani pentru a ajunge la cel mai apropiat sistem stelar, Alpha Centauri. Chiar și propulsia avansată, cum ar fi motoarele cu ioni, ar dura multe mii de ani. Există o singură tehnologie cunoscută care este capabilă să ajungă la stelele din apropiere în timpul vieții umane și care folosește lumina însăși ca sistem de propulsie. "
Una dintre cele mai mari provocări în acest moment este construirea unui tablou laser bazat pe Pământ, care să fie capabil să accelereze navigarea cu laser. „Dacă aveți o gamă de laser suficient de mare, puteți împinge efectiv napolitane cu o vela cu laser pentru a ajunge la obiectivul nostru de 20 la sută din viteza luminii”, a adăugat Rupert. „Atunci vei fi la Alpha Centauri în 20 de ani.”
Din 2009, Grupul de Cosmologie Experimentală UCSB cercetează și dezvoltă acest concept ca parte a unui program de concepte avansate NASA, numit Starlight. Din 2016, au primit un sprijin considerabil din partea Breakthrough Initiatives (programul de explorare spațială non-profit creat de Yuri Milner) ca parte a Breakthrough Starshot.
În loc să creeze o singură navă spațială, echipa speră că cercetarea lor va duce la crearea a sute și chiar mii de ambarcațiuni de tip waferscale care ar putea vizita exoplanetele în sistemele de stele din apropiere. Aceste nave spațiale ar elimina nevoia de propulsor și ar putea face călătoria în câteva decenii mai degrabă decât secole sau milenii.
În acest sens, aceste nave spațiale ar putea dezvălui dacă există sau nu viață dincolo de Pământ în viața noastră. Un alt aspect interesant al proiectului UCSB implică trimiterea vieții de pe Pământ către alte exoplanete. Mai exact, tardigrade și nematodul c.
Acest aspect al planului lor nu este diferit de propunerea făcută de Dr. Claudius Gros de la Institutul de Fizică Teoretică al Universității Goethe. Numită în mod corespunzător „Geneza proiectului”, propunerea solicită ca navele spațiale propulsate de energie direcționată să călătorească în alte sisteme stelare și să semene orice exoplanete „locuibile tranzitoriu” care există. Pe scurt, viața ar fi primită pe planete care sunt locuibile, dar nu sunt locuite.
După cum a explicat David McCarthy, un student absolvent la Departamentul de Inginerie Electrică și Calculatoare din UCSB, a ajunge la punctul în care totul este posibil este un proces foarte iterativ. „Ideea de a construi aceste lucruri este să știm ce vrem să includem în următoarea versiune, în următorul cip”, a spus el. „Începeți cu componente de pe raft, deoarece puteți itera rapid și ieftin.”
Cu acest test de înaltă altitudine finalizat, grupul UCSB urmărește un prim zbor suborbital anul viitor. Între timp, progresele în optică de siliciu și fotonica integrată la scară wafer - datorită în parte cercetărilor desfășurate de departamentul de inginerie electrică și informatică a UCSB - reduc costurile producerii în masă a acestor nave spațiale minuscule.
Pe lângă călătoriile interstelare, această tehnologie ar putea facilita misiuni rapide, cu costuri reduse, pe Marte și în alte locații din Sistemul Solar. Prof. Lubin și colaboratorii săi cercetători și-au petrecut ani buni cercetând aplicații pentru apărarea planetară împotriva cometelor, atenuând resturile spațiale, stimulând sateliții care orbitează Pământul sau alimentează de la distanță avanposturile din Sistemul Solar îndepărtat. Când vine vorba de energie direcționată, posibilitățile sunt într-adevăr uluitoare.
