Der Starshot-Durchbruchlichtstrahl ist wirklich eine Million Laser, was verrückt ist

Das Ziel der 100-Millionen-Dollar-Initiative Breakthrough Starshot besteht darin, Alpha Centauri (das nächstgelegene Sternensystem der Erde, nur 4,37 Lichtjahre entfernt) nach bewohnbaren Welten und außerirdischem Leben zu durchsuchen. Wenn Sie sich mit der Weltraumforschung auskennen, wissen Sie, dass dies eine logische Erweiterung der Exoplanetenforschung ist und im Einklang mit dem Stipendium um die Suche nach außerirdischem Leben steht. Was die Starshot-Initiative kühn macht, ist, dass sie verlangt Raumfahrzeug Über eine Billion Meilen reisen, mit einem 100-Gigawatt-Laserstrahl und Lichtsegeln segeln. Dieses Stück ist - um es milde auszudrücken - kompliziert.

Es gibt viele Fragen darüber, wie das Team von Breakthrough Starshot das Ganze durchziehen wird, und viele sehr interessante Antworten. Aber wenn es um die Lichtsegel geht, werden die Antworten ziemlich dünn. Die wissenschaftliche Gemeinschaft ist sich darin einig, dass von allen technologischen Hürden, die mit dem Projekt verbunden sind, die Schaffung eines ausreichend starken Lichtstrahls die bedeutendste ist.

Milner und sein Unternehmen wollen eine kilometerweite Reihe von Lasern (wie Tausende, Tausende und Tausende von Lasern) in großer Höhe und vermutlich in einer Wüste bauen. Wenn es dann an der Zeit ist, das Nanokraftwerk nach Alpha Centauri zu treiben, planen sie, einen Schalter umzuschalten, um einen 100-Gigawatt-Strahl abzuschießen, der das Raumfahrzeug mit einem Fünftel der Lichtgeschwindigkeit abfeuert. Wenn dies funktionierte, würden unsere Nanokraftwerke innerhalb von 20 Jahren in die Umgebung von Alpha Centauri gelangen.

Seth Shostak, Direktor des SETI-Forschungszentrums am SETI-Institut, bezeichnet den "Super-Duper-Laser" als einen ehrgeizigen Vorschlag, erzählt aber auch Inverse Die Idee war schon eine Weile da. Wissenschaftler haben sich schon seit geraumer Zeit mit laserbasierten Antriebsmethoden befasst. In letzter Zeit hatten sie die Vorstellung, wie ein solches System in nur drei Tagen Raumfahrzeuge auf den Mars bringen könnte.

Und doch hat eine solche Idee noch nie aus einigen Gründen über den Vorschlag hinaus. Einer kostet etwas. Ein Gigawatt kann 700.000 Haushalte versorgen. Das ist viel Energie und es ist nicht billig. Stellen Sie sich vor, Sie versuchten 20 Jahre lang, ein 100-Gigawatt-System zu betreiben. Sie müssen nichts über Energieeffizienz wissen, um so etwas zu wissen - mit der derzeitigen Technologie wird es ohnehin mehr kosten als das BIP ganzer Nationalstaaten.

Der andere ist Macht. Der NASA-Forscher Eduardo Bendek, der fast während seiner gesamten Karriere Alpha Centauri studiert hat und derzeit an einem Vorschlag arbeitet, ein Weltraumteleskop zu schicken, um die Region zu untersuchen, ist der Ansicht, dass das größte Problem hinter Starshot darin besteht, herauszufinden, wie man das "Verdampfen des Raumfahrzeugs" vermeiden kann. mit dem Lichtstrahl. Die Nanokraftwerke sind nur wenige Gramm schwer. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein 100-Gigawatt-Laser auf sie abfeuert, ist extrem hoch. Bendek zitiert ein vorheriges Experiment im Lawrence Livermore National Laboratory, das eine thermonukleare Reaktion unter Verwendung eines Lasers mit einem Bruchteil dieser Leistung einsetzte. "Ich weiß nicht, wie sie das herausfinden werden", sagt er.

Starshot hat diese Besorgnis bestätigt, aber sie haben keine Details darüber veröffentlicht, wie sie solide Nanokraftwerke bauen werden. Das könnte daran liegen, dass sie ein anderes, dringlicheres Anliegen haben, zuerst herauszufinden, wie genau Sie einen so mächtigen Lichtstrahl erhalten.

David Kipping, ein Astronom der Columbia University, sagt, dass wir derzeit nur einzelne Laser mit einem Megawatt von maximal einem Megawatt bauen können. Woher weiß er das? Kipping und ein Kollege von ihm schrieben kürzlich ein Papier, in dem vorgeschlagen wurde, ein laserbasiertes System zu bauen, das die Erde von intelligenten Außerirdischen, die nach anderen Lebensformen suchen, verschleiern könnte. Obwohl das einfachste Tarngerät in diesem Artikel nur etwa 30 Megawatt erfordert, war der Leistungsbedarf immer noch über dem, was ein einzelner Laser leisten kann. Ein 1-Megawatt-Laser steht derzeit am Rand unserer Engineering-Kapazität, was bedeutet, dass die Erzeugung von 100 Gigawatt ein Array von einer Million Lasern erfordern würde.

Shostak weist schnell darauf hin, dass es mit der Geschwindigkeit der Technologie nicht unvorstellbar ist, dass sich die Laserleistung alle fünf Jahre verdoppeln könnte. In nur 10 Jahren könnte mit nur einem Viertel der Laser, die wir heute benötigen, ein 100-Gigawatt-Lichtstrahl erzeugt werden. Das sind immer noch viele verdammte Laser

Der Vorschlag von Kipping führte zu einer alternativen Verwendung des großen Lasersystems: Es würde als Leuchtturm dienen, um Außerirdischen bei der Suche zu helfen uns. Etwas so gewaltiges wie der Lichtstrahl von Starshot könnte uns theoretisch dabei helfen, den Planeten zu verhüllen, aber das Herausdrücken von Objekten in den Weltraum würde unsere Präsenz enthüllen, sagt er. Darüber hinaus sagt Kipping, dass die Starshot-Technologie wahrscheinlich zu einem sogenannten "Laser-Leakage" führen würde, der nicht eingedämmt werden kann. Dieses übermäßige Licht würde wie ein Lagerfeuer wirken, das nachts im Wald ausstrahlt. Selbst wenn der Nanocraft in Alpha Centauri nichts finden könnte, könnte Starshot ohnehin sein Ziel erreichen, indem er uns Außerirdische bringt.

Offensichtlich gibt es viel Arbeit, die in den Lichtstrahlvorschlag einfließen muss, noch bevor wir eine kleine Version des Bauwerks in der Nähe sehen. Kipping betont jedoch, dass es nicht darum geht, etwas Unmögliches zu nennen. "Wir sollten uns trotz der Herausforderungen nicht einschüchtern", sagt er. „Laser werden fast zweifellos ein wichtiger Teil der Durchführung von Weltraumreisen und der Verbesserung unseres Lebens auch hier auf der Erde sein. Ich finde es toll, dass wir diese Idee ernst nehmen."