Starshot Nanocraft 기술에 관한 5 가지 큰 질문

화요일에, 러시아 억만 장자 인 유리 밀너 (Ul Milner)와 유명한 천체 물리학 자 스티븐 호킹 (Stephen Hawking)은 지구에 가장 가까운 별 시스템 인 Alpha Centauri (약 4.37 광년 떨어져 있음)를 연구 할 1 억 달러 계획을 발표했습니다. 몇 가지 과학 조사 중 목표는 우주인의 목에 외계인이 존재하는지, 아니면 적어도 생명을 지탱할 수있는 시스템에 행성이나 위성이 있는지를 찾는 것입니다.

획기적인 Starshot이라고 불리는이 프로젝트는 100 기가 와트 광 빔에 의해 추진되는 라이트 일레 이족에 의해 운반 된 알파 켄타우루 (Alpha Centauri)로가는 도중에 초경량 우주선 ("StarChips"으로 불림)을 보내는 것으로 구성됩니다.

이것은 빙산의 일각에 불과합니다. 전체 계획은 미친 천재 또는 단순한 미친 것으로 나타납니다. 그러나 더 많이 파고 들수록 Milner와 그의 승무원의 계획이 실제로 실현 가능할 것 같아졌습니다.

이것은 그들이 제안한 기술이 실제로 가능성의 영역에서 멀리 떨어져 있지 않기 때문입니다. 확실히 상상력을 뻗어 나간다. 그러나 그것을 깨뜨리지는 않는다. lightsail 기술은 이미 Bill Nye가 조직 한 연구 그룹을 포함하여 많은 연구 그룹에 의해 테스트되고 있습니다. 우주 연구를 수행하는 크기 효율적이고 저렴한 방법 인 CubeSats의 등장은 작고 가벼운 우주선을 만들어서 얼마나 많은 것을 얻을 수 있는지를 보여줍니다. Starshot에 의해 투구 된 Nanocrafts는 그 방향에있는 다만 논리적 인 단계이다.

아직도, 거기있다 많은 Milner, Hawking, 페이스 북 창립자 인 Mark Zuckerberg (투자자)가 어떻게이 문제를 해결할 지에 대한 질문이 남아 있습니다. 나노 크래프트 기술과 광선 발사 시스템에 관한 5 가지 가장 큰 질문과 몇 가지 통찰력을 제공 할 수있는 답변이 있습니다.

추진력 기술로 빛 빔 - 설명하십시오!

이 나노 크래프트의 아기들을 발사하는 Starshot 계획은 연료와 화재를 사용하지 않습니다 - 그것은 빛과 레이저를 사용합니다. 고출력 레이저는 수십 년 동안 추진력 엔지니어에게 호기심을 불러 일으켰지 만, 최근에는 중요한 위성 경로에서 궤도 궤도를 이동시키는 등 여러 가지 응용 분야에서 이러한 기술을 사용하는 것으로 마침내 생각할 수 있습니다. 결국, 빛은 시스템에 힘을 가할 수있는 에너지입니다.

그것은 핵심 단어입니다. 배다. 우리는 실제로 다른 대상을 쏠 수있는 레이저 빔을 실제로 만들지 못했습니다. 으로 공간은 광자의 깎아 지른 힘을 통해. 과학자들은 더 일반적인 방법과 결합 된 레이저를 사용하는 하이브리드 추진 기술을 개발하고 있지만 단독 추진체는 개발하지 않고 있습니다.

태양 돛 기술은 태양 광선에 의해 생성 된 광자를 사용하여 돛 (및 우주선)을 앞으로 추진할 것을 요구합니다. 돛은 로켓트를 구식으로 만든다.

스타 쇼트 (Starshot)는 가벼운 비머 (킬로미터 규모의 레이저 배열)가 최대 100 기가 와트의 빔 에너지를 제공 할 수 있다고 주장했다. 우리는 하나의 초소형 레이저를 사용하지 않을 것입니다. 아마 수백만, 또는 수억의 사람들.

지구 대기와 중력에서 나노 크래프트를 꺼내기에 충분한 힘이 될 수 있을까요? 아마도. Milner는 Starshot이 Atacama Desert와 같이 고도가 높은 환경에서 발사대를 세우는 것이 더 좋은 기회라고 생각합니다. (오늘날 우리가 제안한 네 가지 제안이 있습니다.) 또한 수증기가 축적되어 우주선에 무게를 추가하거나 레이저의 힘을 방해하여 우주선을 밀어 올릴 가능성을 줄이기 위해 상대적으로 건조합니다.

모든 것이 잘되면, 프로브는 시간당 1 억 마일의 Alpha Centauri로가는 길에 있으며, 20 년 이내에 시스템에 도달하게됩니다.

조명 장치는 매우 얇고 섬세합니다. 이 일이 발사에서 어떻게 살아남을 수 있을까요? 20 년 동안 우주를 돌고있는 바위와 먼지에서 어떻게 살아남을 수 있을까요?

라이트 셋은 광원에서 다가오는 광자를 데리러 돛 자체에 가해지는 압력의 힘으로 사용하도록 설계된 초박형 "메타 물질 (실험 재료를 나타내는 포괄적 용어)로 만들어집니다. 결과적으로, 돛은 앞으로 나아갈 수 있고 훨씬 더 빠른 속도로 가속 할 수 있습니다.

제가 언급했듯이, lightsails는 새로운 것이 아닙니다. Bill Nye와 Planetary Society는 비용 효과적인 우주선 추진 설계와 같은 기술의 가능성을 증명하고자하는 lightsail 프로젝트를 연구하고 있습니다. NASA는 2018 년에 가까운 지구 소행성 정찰대 (NEA Scout)를 출항 시켰습니다 오리온 우주 발사 시스템 (Space Launch System)에 대한 첫 번째 임무는 확장 가능한 태양 돛을 통해 인근 소행성으로 향할 것입니다.

이 두 lightails는 항성에 구멍을 낼 수 있고 모든 것을 탈선시킬 수있는 성간 먼지와 파편과 충돌하는 동일한 문제에 부딪칩니다. 그것은 꽤 별개의 가능성이지만 몇 가지 고려 사항에 의해 제한됩니다.

첫 번째: 공백은 큰. 많은 물질들이 주위에 떠 다니고 있지만, 지구상의 입자가 공중에있는 모든 입자가있는 곳과는 다릅니다. 우주 공간에있는 물체는 수십만 배 정도 떨어져 있습니다. 실제와 달리 무언가를 치는 가능성은 여전히 ​​상대적으로 떨어진다.

둘째,이 돛은 특히 손상이 적 으면 상대적으로 견고하게 유지되도록 설계되었습니다. 예를 들어, NEA 스카우트를 선택하십시오. 미 항공 우주국 (NASA)은 여기저기서 몇 비트의 우주 쓰레기가 쏟아져도 구조기의 무결성을 얼마나 유지할 수 있는지 테스트했다. NASA의 명령에 따라 NEA 스카우트는 계속 전진하고 기동 할 수 있습니다. (예를 들어 텍사스가 우주선에 타격을 가하는 소행성과 같은) 치명적인 부상이없는 한, NEA 스카우트는 여전히 앞으로 나아갈 수 있습니다.

Starshot 나노 크래프트는 이러한 문제들에 대해서도 반대해야합니다. 그들의 불빛이 몇 미터 크기로 펼쳐지므로 꽤 작을 것입니다. 그러나 그들은 단지 몇백 개의 원자 두께 일 것이고, 약 1 그램의 질량을 가질 것입니다. 그들은 우주에 떠 다니는 거의 모든 종류의 물체를 피할 수있을 정도로 작지만 충돌 할 확률이 높으면 우주선 전체가 파괴 될 것입니다. 그리고 우리는 Alpha Centauri의 먼지 함량에 대해서는 전혀 알지 못합니다.

그러나 나노 크래프 트만 처리해야하는 한 가지 큰 문제가 있습니다. 빛이 빔을 발사하는 동안 떨어지지 않습니다. 항해는 어떤 주어진 순간에 지구를 치는 햇빛의 약 60 배에 해당하는 광선에 맞을 것으로 예상됩니다. 돛은 녹는 것을 막을뿐만 아니라 대기압에 의해 파쇄되지 않고 우주로 들어갈 수 있어야합니다. 100,000 개의 레이저 중 하나의 부분이 돛을 증발시키기에 충분할 것입니다. 이것은 전에 결코 행해지 지 않았다. Starshot 프로젝트가이 부분을 제대로 수행하기 전에 얼마나 많은 테스트를 수행해야하는지는 알 수 없습니다.

StarChip은 어떻게 작동합니까? 어떤 종류의 데이터를 수집해야합니까?

StarChips는 1 그램의 크기로 제작되어 손바닥에 쏙 들어갈 수 있습니다. Curiosity rover 나 Kepler Space Telescope와 같은 것이 우리를 돕는 최첨단 시스템이 아닙니다 우주에서 서로 다른 세계를 연구하는 것. 그들은 매우 기본이 될 것입니다. 목표는 칩에 4 대의 카메라 (각각 2 메가 픽셀)를 꽂아서 Alpha Centauri와 시스템의 다른 행성과 달에 대한 아주 기본적인 이미징을 가능하게하는 것입니다.

이 데이터는 개폐식 미터 길이의 안테나를 사용하여 지구로 다시 전송되거나 지구쪽으로 신호를 집중시킬 수있는 레이저 기반 통신을 용이하게하기 위해 조명 장치를 사용하는 경우조차도 가능합니다.

그건 충분히 표준적인 것 같습니다. 우리에게 보여주는 이미지가 정확히 무엇입니까?

거기에는 또 다른 알려지지 않은 것이 있습니다. 천문학 자들은 다른 세계의 거주 가능성을 평가할 때 행성 온도, 조성, 호스트 스타와의 거리, 현재 분위기의 흔적 등 다양한 데이터를 조사하고 있습니다. 이 많은 것들은 전자기 스펙트럼을 통해 볼 수있는 여러 유형의 카메라를 통해서만 측정 할 수 있습니다. 이 시점에서 나노 크래프트는 스마트 폰에서 사용하는 카메라와 달리 카메라에서 작동 할 것입니다. 그것은 행성이나 달이 어떤 종류의 생명을 유지할 수 있는지, 아니면 이미 생명의 징후를 보이고 있는지를 정말로 이해하는데 간신히 도움이됩니다.

그래도 목표가 여러 개의 작은 우주선을 멀리있는 시스템으로 보내면 배수 20 년 이내에 빛을 잃어 버리면 어딘가에서 비용을 절감해야합니다.

이 것이 Alpha Centauri 로의 여행에서 살아남지 만 충분한 유용한 데이터를 수집 할만큼 충분히 오래 살아야한다고 생각하십니까?

장수는 Starshot 프로젝트에 결정적인 요소입니다. 나노 크래프트는 완전히 연구 잠재력을 발휘할 수 있도록 수십 년 동안 지속되어야합니다. 이를 위해 획기적인 이니셔티브는 150 밀리그램 이하의 무게를 갖는 플루토늄 238 또는 아메리카 241을 기반으로 한 기내 에너지 원을 제안하고 있습니다.

기본적으로 플루토늄 또는 미시시피 동위 원소가 붕괴됨에 따라 사진을 찍어서 지구로 다시 전송하는 데 필요한 StarChip 구성 요소를 전환하는 울트라 커패시터가 충전됩니다. 열전기 에너지 원은 다른 세계의 대기에 접근하기 시작할 때 상승하는 나노 크래프트의 정면 온도를 이용하기 위해 구현 될 수도있다.

햇빛을 에너지로 전환시키는 태양 전지도 고려 중이다. 약 6 년 전에 일본에서 테스트 한 하나의 태양 항해 프로토 타입 인 IKAROS는 태양 광 돛의 표면을 광전지로 그렸다. 이것은 나노 기술이 마침내 태양계의 경계에서 벗어나지 만 실용적이지는 않지만 더 많은 배터리 전력을 절약하기 위해 그 기간 동안 유용 할 수 있습니다.

큰 문제는 20 ~ 50 년에 걸쳐 그러한 저렴한 재료를 계속 사용할 수 있는지 여부입니다. 이상적인 시나리오에서, 발생할 가능성이 더 큰 것은 각 나노 크래프트가 비교적 짧은 시간 (약 몇 달) 동안 만 데이터를 수집 할 것으로 예상된다는 것입니다. Milner와 회사가 정말로 이러한 것들을 대량으로 생산한다면, Alpha Centauri에 관해서 최대한 많은 것을 탐구하기 위해 모든 방향으로 무리를 보내야합니다. 우리가 직접적으로 개입하고 새로운 방향으로 그들의 움직임을 옮길 수 없다면 각자가 수년간 계속해서 일하기를 기대하는 것은 비실용적입니다.

비용

Milner의 목표는 각 나노 크래프트를 iPhone 구축에 소요되는 비용만큼만 만드는 것입니다. SmartChip과 lightsail의 각 콤보는 수 백 달러가 넘지 않아야합니다. 목표는 수년 동안 점점 더 비싸지는 기술을 계속 추가하는 것입니다.

현실적으로이 프로젝트에서 가장 값 비싼 (그리고 논란의 여지가없는) 부분은 광선입니다. 우리는 그 일을 해고하기 위해 약 100 기가 와트의 전력을 2 분간 이야기하고 있습니다. 1 기가 와트는 70 만 가정에 전력을 공급할 수 있습니다. 그래서 70,000,000 가정에 충분합니다.

여러 개의 작은 국가를 계속 운영하는 데 충분한 전력입니다. 전형적인 원자력 발전소의 생산량의 100 배입니다. 수많은 나노 크래프트를 우주로 발사하기 위해이 많은 에너지를 한 곳으로 모으는 방법에 대해 생각해 보는 것도 기쁜 일입니다.

획기적인 웹 사이트의 의견 제시자인 $ 70,000에 따르면, 하나의 라이트 빔 발사에 드는 총 비용은 얼마입니까?

그래, 우리가 그걸 볼거야 …