NASA memilih rencana liar untuk 'mengerumuni' centaur terdekat dengan ribuan tentakel kecil

Manusia telah bermimpi untuk bepergian ke sistem bintang lain dan menginjakkan kaki di dunia asing selama beberapa generasi. Sederhananya, menjelajahi bintang adalah tugas yang sangat membosankan.

Sebagaimana alam semesta ditemukan saat ini Posting sebelumnya, pesawat ruang angkasa memerlukan waktu antara 19.000 dan 81.000 tahun untuk mencapai Proxima Centauri menggunakan tenaga penggerak konvensional (atau mungkin menggunakan teknologi saat ini). Selain itu, terdapat banyak risiko saat melakukan perjalanan melalui medium antarbintang (ISM), yang tidak semuanya dipahami dengan baik.

Dalam kondisi ini, pesawat ruang angkasa berskala gram yang mengandalkan penggerak energi terarah (laser AKA) tampaknya menjadi satu-satunya pilihan yang layak untuk mencapai bintang terdekat di abad ini.

Konsep yang diusulkan meliputi: Kawanan Proxima CentauriSebuah upaya kolaboratif antar Perusahaan Inisiatif Luar Angkasa Dan itu Inisiatif untuk Studi Antarbintang (i4is) dipimpin oleh kepala ilmuwan Space Initiative Marshall Eubanks. Konsep tersebut baru-baru ini dipilih Pengembangan tahap pertama Sebagai bagian dari tahun ini Konsep inovatif yang dikembangkan NASA Program Nyack.

Menurut Eubanks, perjalanan ruang angkasa antarbintang adalah soal jarak, energi, dan kecepatan. Pada jarak 4,25 tahun cahaya (40 triliun kilometer; 25 triliun mil) dari tata surya, bahkan Proxima Centauri sangatlah jauh.

Sebagai gambaran, rekor jarak terjauh yang pernah ditempuh oleh pesawat ruang angkasa adalah penjelajah 1 Pesawat luar angkasa tersebut, yang saat ini berjarak lebih dari 24 miliar kilometer (15 miliar mil) dari Bumi. Dengan menggunakan metode konvensional, wahana ini mencapai kecepatan tertinggi 61.500 km/jam (38.215 mph) dan melakukan perjalanan selama lebih dari 46 tahun berturut-turut.

Singkatnya, perjalanan dengan kecepatan apa pun yang kurang dari kecepatan relativistik (sepersekian kecepatan cahaya) akan membuat transit antarbintang menjadi sangat lama dan sama sekali tidak praktis. Mengingat kebutuhan energi yang diperlukan, apa pun selain pesawat ruang angkasa kecil dengan massa maksimum beberapa gram dapat dilakukan. Seperti yang dikatakan Eubanks kepada Universe Today melalui email:

Tentu saja, roket adalah cara yang umum untuk melaju dengan cepat. Roket bekerja dengan melemparkan 'benda' (biasanya gas panas) dari belakang, dan momentum benda yang bergerak mundur sama dengan peningkatan kecepatan mobil ke arah depan. Intinya Salah satu keunggulan roket adalah bahwa mereka hanya efektif jika kecepatan Benda yang bergerak mundur sama dengan kecepatan yang ingin Anda peroleh ke depan. Jika tidak, jika ukurannya jauh lebih kecil, Anda tidak akan dapat membawanya. Benda yang cukup untuk dapatkan kecepatan yang Anda inginkan.

“Masalahnya adalah kita tidak mempunyai teknologi – maupun sumber energi – yang memungkinkan kita membuang banyak benda dengan kecepatan hingga 60.000 kilometer per detik, sehingga roket tidak akan berfungsi. untuk mencapai hal tersebut, namun kita tidak memahami materinya.” “Antibodinya cukup baik – dan Anda tidak dapat memproduksinya dalam jumlah yang cukup – untuk menjadikannya sebagai solusi, mungkin untuk beberapa dekade mendatang.”

Sebaliknya, konsep seperti Breakthrough Starshot dan Proxima Swarm terdiri dari “membalikkan roket” — yaitu, alih-alih melempar benda, benda malah dilemparkan ke pesawat ruang angkasa. Alih-alih bahan bakar berat, yang merupakan mayoritas roket konvensional, sumber tenaga untuk layar ringan adalah gambar (yang tidak memiliki massa dan bergerak dengan kecepatan cahaya).

Namun seperti yang dikatakan Eubanks, hal ini tidak mengatasi masalah energi, sehingga menjadikan pesawat ruang angkasa berukuran sekecil mungkin menjadi lebih penting.

“Foton yang dipantulkan dari layar laser memecahkan masalah kecepatan benda,” katanya.

“Tetapi masalahnya adalah tidak terdapat banyak momentum dalam sebuah foton, jadi kita perlu… banyak siapa mereka. Mengingat energi yang mungkin kita miliki, bahkan dua dekade dari sekarang, tenaga penggeraknya akan lemah, sehingga massa wahana tersebut harus sangat kecil—satu gram, bukan satu ton.

Proposal mereka memerlukan laser 100 gigawatt (GW) yang dapat meningkatkan kecepatan ribuan pesawat luar angkasa berskala gram dengan layar laser hingga kecepatan relativistik (~10-20 persen cahaya). Mereka juga mengusulkan serangkaian lighting bucket berbasis darat dengan luas satu kilometer persegi (0,386 sq mi).²) untuk mengambil sinyal optik dari wahana ketika mereka sedang dalam perjalanan mencapai Proxima Centauri (dan komunikasi menjadi lebih sulit).

Menurut perkiraan mereka, konsep misi tersebut mungkin siap untuk dikembangkan sekitar pertengahan abad ini dan dapat mencapai Proxima Centauri dan planet ekstrasurya yang mirip Bumi (Proksima b) pada kuartal ketiga abad ini (2075 atau lebih baru).

di dalam Makalah sebelumnyaEubanks dan rekan-rekannya menunjukkan bagaimana armada yang terdiri dari seribu pesawat ruang angkasa dapat mengatasi kesulitan yang ditimbulkan oleh perjalanan antarbintang dan menjaga komunikasi dengan Bumi melalui dinamika gerombolan.

“Dengan menaikkan luas wilayah kanton menjadi satu kilometer adalah mungkin² “Dengan banyaknya sensor yang mengoordinasikan transmisinya, kita bisa mendapatkan bit rate yang masuk akal (walaupun lebih kecil),” tambahnya.

Namun, penundaan komunikasi bolak-balik selama delapan tahun, yang disebabkan oleh jarak antarbintang dan relativitas umum, membuat pengendalian wahana jarak jauh dari Bumi menjadi mustahil.

Oleh karena itu, gerombolan tersebut harus memiliki tingkat otonomi yang luar biasa dalam hal navigasi (mengkoordinasikan seribu wahana) dan memutuskan data mana yang akan dikembalikan ke Bumi. Meskipun strategi-strategi ini mengatasi masalah jarak, daya, dan kecepatan (setidaknya untuk saat ini), masih terdapat permasalahan mengenai biaya untuk menyiapkan gerombolan dan infrastruktur terkait.

Satu-satunya biaya yang lebih besar adalah susunan laser itu sendiri, sementara memproduksi kendaraan berskala gram akan memakan biaya yang cukup murah. Seperti yang dikatakan Eubanks kepada Universe Today di… Artikel sebelumnyaProposal mereka dapat dikembangkan dengan anggaran sebesar $100 miliar.

Namun seperti yang ditekankan Eubanks (dulu dan sekarang), manfaat dari struktur misi yang mereka bayangkan sangatlah banyak, dan imbalan dari pengiriman segerombolan wahana antariksa ke Proxima Centauri akan sangat besar:

“Fakta sederhananya adalah biaya misi propulsi laser antarbintang, dengan wahana ringan dan sistem laser masif untuk mendorongnya ke bintang, akan didominasi oleh biaya modal – biaya sistem laser.”

“Probe itu sendiri akan sangat murah jika dibandingkan. Jadi, jika Anda bisa mengirim satu, Anda harus mengirim banyak. Tentu saja mengirim banyak probe membawa keuntungan dari redundansi.”

“Perjalanan luar angkasa itu berisiko, dan perjalanan antarbintang kemungkinan besar akan sangat berisiko, jadi jika kita mengirimkan banyak wahana, kita bisa menanggung tingkat kerugian yang tinggi. Tapi kita bisa melakukan lebih dari itu.”

“Kami ingin mencari tanda-tanda biologis dan bahkan teknis, jadi sebaiknya kita melakukan penyelidikan yang sangat dekat dengan planet ini, untuk mendapatkan gambar dan spektrum permukaan dan atmosfer yang bagus.”

“Akan sulit untuk melakukan penyelidikan tunggal, karena kita tidak tahu betul di mana letak planet ini dalam 24 tahun ke depan. Dengan mengirimkan sekelompok wahana, setidaknya beberapa dari mereka akan bisa mendekati planet ini. .” “Ini memberi kami tampilan close-up yang kami inginkan.”

Selain itu, Eubanks dan rekan-rekannya berharap bahwa pengembangan sensor robotik yang kohesif akan dapat diterapkan di rumah. Swarm Robotics adalah bidang penelitian yang sedang hangat saat ini dan sedang diselidiki sebagai metode yang potensial Eksplorasi pinggiran dalam Eropa, Menggali kota bawah tanah di Mars, berkumpul Struktur besar di luar angkasa, menyediakan pelacakan cuaca buruk dari orbit Bumi.

Selain eksplorasi ruang angkasa dan observasi Bumi, robot gerombolan juga memiliki aplikasi di bidang ini Obatmanufaktur aditif, Studi lingkungan, Penentuan posisi dan navigasi global, Pencarian dan penyelamatanDan banyak lagi.

Meskipun mungkin diperlukan waktu beberapa dekade sebelum misi antarbintang siap melakukan perjalanan ke Alpha Centauri, Eubanks dan rekan-rekannya merasa terhormat dan gembira menjadi salah satu penyeleksi NASA untuk program NIAC 2024. Bagi mereka, penelitian ini telah dilakukan selama bertahun-tahun, namun lebih dekat dengan implementasi dibandingkan sebelumnya.

“Hal ini sudah lama terjadi – hampir satu dekade – dan kami merasa terhormat telah terpilih,” kata Eubanks. “Sekarang pekerjaan yang sebenarnya dimulai.”

Artikel ini awalnya diterbitkan oleh Alam semesta saat ini. Membaca Artikel asli.