יזמי חלל והפיזיקאי סטיבן הוקינג חברו למיזם לפיתוח חללית שתיסע במהירות של 150 מיליון קילומטרים לשעה אל הכוכבים בתוך דור.
תוכנית מחקר והנדסה בשווי 100 מיליון דולר יבקש להביא להוכחת היכולת להשתמש בקרני אור כדי לשגר חללית ננומטרית בשלב ראשון במהירות של 20% ממהירות האור. משימה כזו תוכל להגיע לקרבת אלפא קנטאורי בתוך 20 שנה מיום שיגורה.
את התוכנית מוביל פיט וורדן לשעבר מנהל מרכז המחקר איימס של נאס”א ומייעצת לו וועדה של מדענים ומהנדסים בכירים, ובהם סטיבן הוקינג, יורי מילנר ומארק צוקרברג. אן דרויאן, פרימן דייסון, מי ג’מיסון, אבי לייב ופיט וורדן גם השתתפו בהכרזה.
מערכת הכוכבים אלפא סנטאורי נמצאת במרחק 4.37 שנות אור, או כ-40 טריליון קילומטרים מאיתנו. בטכנולוגיה של היום יידרשו 30 אלף שנה להגיע לשם. פרויקט Breakthrough Starshotaims יפתח ננו חללית במשקל גרמים אחדים המחוברת למפרש הנדחף על ידי קרן אור. חללית כזו תוכל לטוס פי אלף מהר יותר ותביא את גישת עמק הסיליקון לטיסות חלל, בזכות התקדמות מהירה בכמה תחומי טכנולוגיה מאז ראשית המאה ה-21.
ננו חלליות הינן חלליות רובוטיות בקנה מידה של גרמים המורכבות משני חלקים עיקריים – StarChip: חוק מור איפשר הפחתה דרמטית בגודל הרכיבים המיקרואלקטרוניים. הדבר יצר אפשרות לבנות שבב בקנה מידה של גרמים הכולל מצלמות, מדחפי פוטונים, מערכת כוח חשמלית, ניווט וציוד תקשורת וכך להרכיב חללית מתפקדת שלמה.
המרכיב השני הוא -Lightsailהתקדמות בתחום הננוטכנולוגיה מאפשרת לייצר מטה-חומרים קלי משקל, המבטיחים לאפשר בניה של מפרשים בקוטר של מטרים אחדים בעלי עובי של לא יותר מכמה מאות אטומים, גם הוא בקנה מידה של גרמים בודדים.
בנוסף, תידרש בניה של מתקן שיגור קרני לייזר בקנה מידה של של 100 גיגוואט.
החללית תיוצר ביצור המוני במחיר של אייפון וישלחו בכמויות גדולות למסלול כדי ליצור יתירות וכיסוי. משגרי האור ישלחו קרני לייזר לחלליות ספציפיות שיגיעו באמצעות בתוך דקות למהירות השיוט.
הדרך אל הכוכבים
שלב המחקר וההנדסה צפוי לארוך מספר שנים .בעקבותיו יגיעו שלבי הפיתוח ולבסוף גם שיגור המשימה לאלפא קנטאורי במחיר הדומה לחלליות הגדולות של היום בתוך מערכת השמש.
שלבים אלה יכללו
- בניה של משגר אור בגודל של מספר קילומטרים בגובה רב בתנאי יובש
- יצירה ואיחסון של מספר גיגוואט שעה של אנרגיה לכל שיגור,
- שיגור “ספינת אם” שתישא אלפי ננו חלליות למסלול גבוה ותנצל את טכנולגוית האופטיקה המסתגלת כדיל פצות בזמן אמת על השפעות האטמוספירה.
- מיקוד קרני האור במפרש כדי להאיץ כל חללית למהירות המטרה בתוך דקות
- ספירת ההתנגשויות של החלליות באבק בין כוכבי בדרך ליעד,
- צילום תמונות של כוכבי לכת ונתונים מדעיים אחרים ושיגורם לכדור הארץ תוך שימוש במערכת תקשורת לייזר קומפקטית בתוך החללית.
- שימוש באותו מכשיר לייזר ששיגר את הננו חלליות לקבלת נתונים מהם כ-4 שנים מאוחר יותר.
המערכות תוכננו על בסיס רכיבים הקיימים כיום או צפויים להיות זמינים בעתיד הקרוב בהערכה סבירה. האישורים לשיגור יצטרכו להינתן על ידי כל הרשויות המשלתיות והבינלאומיות.
30 תגובות
מצד שני גם קשה לסלק חום בחלל. כלומר החלל הוא די מבודד.
הטמפרטורה בחלל -275 מעלות
א׳,
אני מעריך שכמו מראות הם מחזירים קרוב ל 100% מהאור שפוגע בהם (בגלל השימוש בחומרים מיוחדים וננו טכנולוגיה) ולכן הם לא סופגים קרינה ולא מתחממים.
מישהו יודע איך המפרשים לא נשרפים מהלייזר?
יריב
נכון – חלוקת הזמן ב-5 מכפילה את התאוצה ב-5.
תודה. אם המסה גדלה רק ב 2% אז לא נראה שזו הסיבה להגבלה למהירות המדוברת. ולפי האתר של שביט מדובר על משהו בסביבות 50,000 ג׳י אבל תאוצה תוך שתי דקות בלבד… שזה דיי תואם לחישוב שלך.
יריב
התאוצה עשרת אלפים ג’י.
המסה גדלה בשני אחוז.
שביט,
תודה על הלינק עוד מעט אני אכנס לראות, בכל מקרה נראה לי שהבנתי מדוע יש הגבלה ל 20% ממהירות האור, זה כנראה לא בגלל המרחק מכדור הארץ וממקור הלייזר משום שמדובר בדקות ספורות מתחילת מסע בן 20 שנה כלומר עדיין קרוב מאד לכדור הארץ. נראה לי שהסיבה היא תורת היחסות של אינשטיין, במהירות כזו גבוהה המסה של החללית מתחילה לעלות ויותר ויותר קשה לדחוף אותה, נראה לי שזו הסיבה להגבלה.
ניסים, במהירות של 20% ממהירות האור בכמה אמורה לגדול מסת החללית ?
במאמר הזה:http://www.space.com/32592-breakthrough-starshot-interstellar-laser-sail-challenges.html מוצגות כמה מהבעיות שהזכרתם.
מעניין דרך אגב מדוע רק 20% ממהירות האור ולא יותר. כאשר החלליות יגיעו למהירות זו והלייזר עדיין יהיה מכוון אליהן האם הן לא תמשכנה להאיץ למהירות גבוהה יותר ?
שאלה נוספת מה ימנע מהן להיכנס לסחרור ולהמשיך לכוון את המפרש כל הזמן לעבר כדור הארץ? הרי מספיקה חוסר סימטרייה קטנה בדחף באחד הכיוונים (במפרש) כדי שהחללית תתחיל לשנות כיוון, לא?
אולי אפשר לתאם מראש עם החייזרים שגרים שם שהם ישגרו לייזר בכיוון ההפוך ברגע שהחלליות יתקרבו אליהם, והחלליות יפרשו מפרשים בכיוון ההפוך בהתאם.
רואה בכוכבים, לא נראה לי שהפיתרון של חללית שתתהפך ותקרין את הלייזר לחלליות האחרות יעבוד, קודם כל משום שהיא בעצמה תואץ מהלייזר ומהר מאד תתרחק משם, ודבר שני כדור הארץ כבר יהיה רחוק מדי ולא יהיה ניתן להשתמש בלייזר שמגיע ממנו, הוא יהיה חלש מדי מבחינת אנרגיה וגם יהיה קשה מאד לכוון אותו לחלליות במרחקים כאלה.
קראתי קצת באתר הרשמי של הפרויקט וראיתי גם כמה סרטונים בנושא ביוטיוב, עד כמה שהבנתי אין כוונה לעצור, להאט או לנחות על אחד מכוכבי הלכת שם. הכוונה היא רק לחלוף בסמוך ולאסוף נתונים תוך כדי.
אפשר לנסות להאט בעזרת אפקט הקלע. בהנחה שיש לחלליות יכולת כלשהי לנווט. לא נראה לי שיש בחלליות האלה
א. כמו שכתבו… אין בהכרח צורך לעצור.
ב. אם רוצים לעצור …פשוט מאוד..שולחים חללית אחת עם מפרש קדימה ומחזירים באמצעותה את קרן הלייזר.
ועוצרים חללית אחרת.
ג. לא מבין למה לא משתמשים במקום במקור רדיואקטיבי קטן כמקור אינרציה.נגיד חצי חללית חומר בקיע.חצי השני זה החללית עצמה. עדיף על לייזר..
ד. לתקשורת ..אין צורך במיני לייזר בחללית..צריך רק להיות מסוגלים להחזיר את הלייזר המקורי באיפנון…עליגי שימוש במפרש שמשנה תכונות אופטיות.
אבי כהן,
יכול להיות שכן, ויכול להיות שכפי שכתבתי קודם אין כוונה בכלל להאט אותן אלא רק לאסוף נתונים תוך כדי החליפה. בכל מקרה לפרויקט בסדר גודל כזה יש בוודאי לפחות אתר רשמי אחד ואני דיי בטוח שאפשר למצוא בו את התשובות לשאלות האלו.
ניסים,
״בשבוע יש 10,000 שניות. אז זה מספר ה-G שהחללית תחוש״
היא תחוש 10,000 ג׳י ?
10,000 ג׳י כפול 10 ?
מה המספר הסופי בג׳י ?
יריב,
ניתן לנסות להאט את החללית ע”י שימוש ברוח הסולרית מאלפא קנטאורי במפרשים. כנראה שזה לא יספיק במהירויות המדוברות, אבל אולי ניתן להשתמש במספר טכניקות כאשר זוהי אחת מהן, בדומה למספר הטכניקות להאטה של נחיתת נחתות במאדים.
יריב
בוא נניח תוך 10 דקות במקום 10 שבועות. בשבוע יש 10,000 שניות. אז זה מספר ה-G שהחללית תחוש.
א׳,
גם אני חושב שהתאוצה בהתחלה מהירה יותר, אבל בוא נדבר על תאוצה ממוצעת, כזו שמביאה את החללית תוך 10 דקות ל 20% ממהירות האור.
תחשב בבקשה ותגיד לי כמה זה יוצא וכמה כוח ג׳י יופעל על החללית.
ניסים,
בכתבה רשום: ״משגרי האור ישלחו קרני לייזר לחלליות ספציפיות שיגיעו באמצעות בתוך דקות למהירות השיוט… מיקוד קרני האור במפרש כדי להאיץ כל חללית למהירות המטרה בתוך דקות״
בכתבה מדברים על האצה שתימשך דקות ספורות בלבד לא שבועות… אז שוב אני שואל, איזה כוח ג׳י תאוצה כזו תיצור על רכיבי החללית ?
יריב
ב-1G מגיעים למהירות האור תוך שנה. אז ל-20% ייקח 10 שבועות, בתאוצה זו.
יריב
g זה פשוט התאוצה לחלק ל10 ( 9.8 בארך אם להיות מדויקים )
התאוצה זה פשוט שינוי המהירות לחלק בזמן. לא מסובך לחשב. אבל גם זה רק התאוצה. הממוצעת. אין לנו נתונים על לחשב את התאוצה בכל רגע כך שיכול להיות אפילו סביר שיש רגעים שהתאוצה גדולה הרבה יותר. מצד שני צריך לזכור שהחללית לא מתחילה במהירות של אפס. הם יקיפו קודם את כדור הארץ כך שיהיה להם מהירות ( כמעט זניח למהירות הסופית אבל בכל זאת )
אבי כהן,
אולי אין כוונה בכלל לעצור אלא רק לחלוף ליד ולאסוף נתונים תוך כדי המעבר. אני לא חושב שפתיחת מפרשים בכיוון הנגדי תעזור אם אין שם מקור לייזר שיוכל לדחוף אותם בכיוון ההפוך (לגבי הלייזר מכדור הארץ הוא גם לא בכיוון הנכון ומטרתו לדחוף את החלליות הרחק מכדור הארץ, ובכל מקרה הוא כנראה כבר יהיה רחוק מדי מכדי שהאנרגיה שתגיע ממנו תוכל לשמש לבלימת החלליות).
דרך אגב תאוצה תוך דקות למהירות של 20% ממהירות האור נשמעת תאוצה אדירה שהרכיבים בחללית יצטרכו לעמוד בה. מישהו יודע לחשב כמה ג׳י יווצר בתאוצה מהירה שכזו ?
טוב,
כנראה שהם מצאו את ההנעה להגיע לשם, אבל מה בקשר למעצורים ברגע שהם יגיעו? האם צריך לנתק את המפרשים, ואז מה ? לפתוח מפרשים בכיוון הנגדי ? ( סתם רעיון שחשבתי עליו עכשיו ) …
בעיה אחרת היא, האם אנחנו יודעים בדיוק כמה כוכבי לכת יש מסביב לכוכב ולחשב את המסלולים שלהם ?
איך נגיע לכוכב המעניין ביותר ? יש אפשרות לכיוון המפרשים ? אם נניח שיש שם מערכת שמש דומה לשלנו, הסיכויים הם שנראה את צדק ולא את כדוה”א…
ירון,
לא נראה לי שיש באלפא קנטאורי תרבות מתקדמת באלפי שנים מאיתנו, מכיוון שאם היו, אז הם כבר היו מבקרים אותנו. וגם אם יש, מה הסיכויים שהם יבחינו בגופים במשקל כמה גרמים במערכת השמש שלהם ?
כל פעם שמדברים על להגיע למהירויות האלה… אולי לא רלוונטי ספציפית לפרויקט הזה, אבל מה אם לעצור? נגיד בחלליות למאדים עם טכנולוגיה דומה…
האם מישהו לקח בחשבון מה יקרה אם באלפא קנטאורי תהיה תרבות מובילה בכמיליון שנה על שלנו. מה אנחנו עושים לחזיר שהוא קרוב משפחה גנטי שלנו. מה הם יעשו איתנו.
העובדה שיזמים כמו צוקרברג ואילון מאסק דוחפים מסע לחלל ולא ראשי מדינות, ממלאים חלל. מצד שני זה רע כי העתיד יהיה שייך לאדונים דיקטטורים והם יהיו קיסרים של מושבות חלל ולא מדינות.
אסף
ברור שהם יחצנים. לא נראה לי שמישהו חושב שהוקינג ממש תכנן את החלליות בטח בהתחשב בזה שהוא אסטרופיזיקאי שהתעסק בתאוריות כל חייו ולא מהנדס. אבל גם ליחצנות ולקשרים כמו שלו יכול להיות חלק מכריע לפרויקט כזה. אני מניח שלמדען בסדר גודל כמוהו יש יכולת השפעה אדירה על מקבלי החלטות. מדובר במדען האייקוני ביותר שחי היום. אין בעולם מנהיג שיסרב לפגישה איתו.
בקשר לתקלות לא נראה לי שיהיה בעיה בגלל הכמות הגדולה של החלליות, מספיק שרק חלק יגיעו ליעד.
בקשר ללייזר, הרבה מדינות מפעילות במשך הרבה שנים רצוף מצפי כוכבים מאיצי חלקיקים ולא לדבר על תחנת החלל. אני לא חושב שיש סיבה שלא יעמדו בהפעלה של הלייזר במשך 30 שנה.
הכותרת קצת פופוליסטית?
הפרוייקט הוא של נאס”א סטיבן הוקינג ומארק צוקרברג משתמשים רק כיחצנים זה לא הפרוייקט שלהם.
חוץ מזה, למרות שניסוי מעניין הוא נשמע בעל פוטנציאל גדול לתקלות. 30 שנה בחלל זה הרבה זמן. הרכיבים מתקלקלים, המפרש יקרע, החלליות יסטו מהנתיב וכו… חוץ מזה העלות לתחזק לייזר רב עוצמה על כדור הארץ במשך 30 שנה גבוה ופוליטית קשה להאמין שימצא מימון לזמן ארוך כל כך.
במהירות כזאת החללית יכולה כבר להמיר אבק בין כוכבי
לדלק שמניע אותה הלאה וקדימה יותר ויותר מהר.
פשוט להפוך את ה”מפרש” עם הפנים קדימה ולגרוף
https://www.chegg.com/homework-help/definitions/fusion-spacecraft-engines-4