Gwiezdny Ognik

Starwisp to hipotetyczny projekt bezzałogowej sondy międzygwiezdnej zaproponowany przez nieżyjącego już Roberta L. Forwarda . Jest napędzany przez mikrofalowy , podobny w koncepcji do żagla słonecznego , ale zasilany mikrofalami ze źródła stworzonego przez człowieka. Przeleciałby przez system docelowy bez zwalniania.

Opis

„Starwisp” to koncepcja sondy międzygwiazdowej o bardzo małej masie, pchanej wiązką mikrofal. Zostało zaproponowane przez naukowca i autora Roberta L. Forwarda w 1985 r., A dalsze prace zostały opublikowane przez Geoffreya A. Landisa w 2000 r. Proponowane urządzenie wykorzystuje napęd napędzany wiązką w postaci anteny mikrofalowej dużej mocy pchającej żagiel. Sama sonda składałaby się z siatki niezwykle cienkich drutów węglowych o średnicy około 100 m, z drutami rozmieszczonymi w takiej samej odległości od siebie, jak długość fali mikrofal 3 mm, które będą używane do jej pchania.

Forward zaproponował, aby przewody zawierały nanoskalowe obwody komputerowe, czujniki, systemy zbierania energii mikrofalowej i mikrofalowe nadajniki radiowe wykonane na powierzchniach przewodów, dając sondzie możliwość gromadzenia i przesyłania danych. Ponieważ jest rozmieszczony na całym żaglu, nie jest potrzebne żadne „olinowanie”, jak miałoby to miejsce w przypadku, gdyby elektronika misji była umieszczona w oddzielnej sondzie, która była ciągnięta przez żagiel.

Oryginalna koncepcja Starwisp zakładała, że ​​mikrofale będą skutecznie odbijane, a powierzchnia siatki drucianej będzie działać jako nadprzewodnik i prawie idealnie wydajne lustro. To założenie nie jest prawidłowe. Landis wykazał, że siatka pochłonie znaczną część padającej na nią mocy, a zatem nie może pozostać wystarczająco chłodna, aby być nadprzewodnikiem . Konstrukcja jest ograniczona termicznie, stąd użycie węgla jako materiału w koncepcji Landisa. To powiedziawszy, MgB2 został uznany za potencjalne rozwiązanie, ponieważ byłby nadprzewodnikiem, gdyby wiązka była pulsowana, umożliwiając ochłodzenie między impulsami ciągu. Niska masa była kluczową cechą sondy Starwisp. W obliczeniach Landisa gęstość siatki wynosi zaledwie 100 kg/km 2 , co daje całkowitą masę 1 kg plus 80 gramów ładunku.

Chociaż granica dyfrakcji poważnie ogranicza zasięg anteny nadawczej, sonda została zaprojektowana tak, aby miała przyspieszenie 24 m/s 2 , dzięki czemu może osiągnąć znaczny ułamek prędkości światła na bardzo krótkiej odległości, zanim zniknie. zasięgu. Antena wykorzystuje soczewkę mikrofalową o średnicy 560 km, transmituje 56 GW mocy i przyspiesza sondę do 10% prędkości światła.

Sonda poruszałaby się bez zasilania przez dziesięciolecia, aż w końcu zbliżyła się do gwiazdy docelowej , w którym to momencie antena, która ją wystrzeliła, ponownie skierowałaby wiązkę na Starwisp. Byłoby to zrobione, gdy Starwisp znajdowałby się w około 80% drogi do celu, tak aby promień i Starwisp dotarły tam w tym samym czasie. Przy tak ekstremalnie dużym zasięgu antena nie byłaby w stanie zapewnić żadnego napędu, ale Starwisp byłby w stanie wykorzystać swój druciany żagiel do zbierania i przekształcania części energii mikrofalowej w energię elektryczną obsługiwać swoje czujniki i przesyłać zebrane dane z powrotem do domu. Starwisp nie zwalniał na docelowej gwieździe, zamiast tego wykonywał misję przelotu z dużą prędkością.

Ponieważ antena jest potrzebna tylko przez kilka dni podczas startu Starwisp i przez kolejne kilka dni kilka dekad później, aby zasilać ją, gdy mija cel, sondy Starwisp mogą być produkowane masowo i wystrzeliwane przez maser co kilka dni. W ten sposób można by gromadzić ciągły strumień danych o odległych układach słonecznych, mimo że każda sonda Starwisp spędza tylko kilka dni podróżując przez nią. Alternatywnie, nadajnik startowy mógłby być używany w międzyczasie do przesyłania energii na Ziemię do użytku komercyjnego, tak jak w przypadku satelity zasilanego energią słoneczną .

Możliwe metody wytwarzania

Skonstruowanie tak delikatnej sondy byłoby sporym wyzwaniem. Jedną z proponowanych metod byłoby „namalowanie” sondy i jej obwodów na ogromnym arkuszu plastiku, który rozkłada się pod wpływem ultrafioletowego , a następnie czekanie, aż arkusz wyparuje pod wpływem słonecznego promieniowania UV po tym, jak został rozmieszczony w kosmosie .

Inna proponowana metoda wykazała, że ​​​​przewody sondy Starwisp miały taką samą skalę fizyczną jak przewody i elementy obwodów na nowoczesnych mikroczipach komputerowych i mogły być wytwarzane przy użyciu tych samych technologii wytwarzania fotolitograficznego , co chipy komputerowe. Sonda musiałaby być zbudowana w odcinkach wielkości obecnych płytek krzemowych do produkcji chipów, a następnie połączona ze sobą.

Problemy techniczne

Głównym problemem, przed którym stanąłby ten projekt, byłoby promieniowanie napotkane na trasie. Podróżując z prędkością 20% prędkości światła, zwykły wodór międzygwiezdny stałby się poważnym zagrożeniem radiacyjnym, a Starwisp byłby pozbawiony osłony i prawdopodobnie bez aktywnej zdolności do samonaprawy. Innym problemem byłoby utrzymanie wystarczająco równomiernego przyspieszenia Starwisp na całej powierzchni żagla, aby jego delikatne druty nie rozerwały się ani nie wykręciły kształtu. Nawet niewielkie zniekształcenie kształtu Gwiezdnych Ogników mogłoby doprowadzić do niekontrolowanej katastrofy, ponieważ jedna część Gwiezdnych Ogników odbijałaby mikrofale w innym kierunku niż druga część i zostałaby odepchnięta jeszcze bardziej od kształtu. Taka delikatna i dobrze wyważona kontrola może okazać się niemożliwa do zrealizowania.

Możliwość zastosowania pyłowego żagla plazmowego [ potrzebne źródło ] , w którym za odbicie promieniowania elektromagnetycznego odpowiedzialna jest substancja pyłowa utrzymująca się w postaci plazmy w przestrzeni kosmicznej, mogłaby obejść problemy związane z radiacyjnym uszkodzeniem ośrodka odpowiedzialnego za przenoszenie ciśnienia promieniowania (zakurzony żagiel plazmowy może nie być tak łatwy do uszkodzenia jak cienka warstwa itp.). Zakurzone żagle plazmowe mogą również dostosowywać swoją trójwymiarową strukturę w czasie rzeczywistym, aby zapewnić odbicie prostopadłe do każdej padającej wiązki światła / mikrofal.

W fikcji

  • W opowiadaniu science fiction Forward zasugerował, że wiązka z satelity zasilanego energią słoneczną może zostać wykorzystana do popchnięcia sondy Starwisp, podczas gdy satelita zasilany energią słoneczną był testowany po zbudowaniu.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Starwisp&oldid=1142726079 ”