Fundada en 2016 por el multimillonario ruso-estadounidense Yuri Milner.iniciativa innovadora, una organización sin fines de lucro dedicada a investigar los misterios más duraderos del universo.El más importante de sus esfuerzos científicos estiro estrella innovadorEs un prototipo de prueba de concepto que combina propulsión, vela de luz, nanonave y energía dirigida (también conocida como láser) para crear una nave espacial capaz de alcanzar la estrella más cercana en nuestra vida (Alpha Centauri).
Naturalmente, esto representa todo tipo de problemas técnicos y de ingeniería, no solo la cantidad de energía (parte de la velocidad de la luz) necesaria para acelerar una nave espacial a una velocidad relativista.Afortunadamente, los científicosUniversidad Nacional de Australia(ANU) recientemente ideó un diseño para una matriz de energía dirigida que consta de millones de láseres individuales colocados en la superficie de la Tierra.
Recientemente se publicó un documento que describe su trabajo (realizado con el apoyo de Breakthrough Initiatives).Diario de la Academia Americana de Óptica B..dirigido por el equipoDra. Chatura P. Bandutunga, investigador de la ANUCentro de Astrofísica de Gravedad(CGA) y miembros de la ANU incluidosCentro ARC de Ingeniería de Sistemas Cuánticos, YMirador del monte Stromro.
Los planes para Breakthrough Starshot requerirán una nanonave a escala de gramo equipada con pequeños sensores, propulsores, cámaras y antenas inalámbricas.La nanonave será remolcada por un velero a escala de un metro que mide 4 x 4 m (13 x 13 pies) y acelerada por una matriz láser de 100 gigavatios (GW).Esto permitiría que la nave espacial alcance hasta un 20% a la velocidad de la luz (0,2c), lo que posibilitaría viajar a Alpha Centauri en 20 años.
Juntos, el equipo de ANU combinó la experiencia en una variedad de campos de la óptica y la astronomía, desde sensores de fibra óptica y conjuntos ópticos en fase hasta astrofísica e instrumentación de ondas gravitacionales.Para su estudio, el Dr. Bandutunga y sus colegas consideraron varias posibilidades para crear una matriz de láser capaz de generar 100 GW (gigavatios) de energía óptica de onda continua.
Al final, decidieron que la mejor opción sería confiar en una matriz 108 basada en tierra.Como dijo recientemente el Dr. Bandutunga en ANU,presione soltar
“Para cubrir las grandes distancias entre Alpha Centauri y nuestro sistema solar, debemos pensar fuera de la caja e inventar nuevas formas de viajar en el espacio interestelar.Una vez zarpada, la vela volará en el vacío durante 20 años antes de llegar a su destino.Durante nuestro vuelo sobre Alpha Centauri, registraremos imágenes y mediciones científicas que se transmitirán a la Tierra”.
El coautor de este artículo, el Dr. Robert Ward también es un científico fundador que fue pionero en el nodo ANU para este proyecto.Según Ward, una matriz de 100 GW no es una tarea fácil, ya que tiene aproximadamente 100 veces la capacidad de las baterías más grandes del mundo en la actualidad.“Para lograr esto, estimamos que necesitaremos alrededor de 100 millones de láseres”.dicho.Además, estos láseres deben actuar como uno solo y enfocarse en un haz de 16 mo menos.2(139 pies2).
Otro desafío importante es cómo medir la deriva de cada láser.”Usamos una señal digital aleatoria para codificar las mediciones de cada láser y descifrar individualmente cada una en el procesamiento de señales digitales”.Dr. Sivly dijo, Centro ARC para Sistemas Cuánticos de Ingeniería. “Esto nos permite elegir solo las métricas que necesitamos de una mezcla de información. Luego, podemos dividir el problema en arreglos más pequeños y conectarlos en secciones”.
Luego estaba el problema de la distorsión atmosférica que era inevitable cuando se dependía de arreglos basados en tierra.Por esta razón, el diseño de la ANU exige el uso de satélites Beacon (es decir, láseres guiados) colocados en la órbita terrestre que actúan como conductores y unen todo el conjunto de láseres.El profesor Michael Ireland (otro coautor) de la Escuela de Astronomía y Estudios Astrofísicos de ANU explica:
“Si no se corrige, la atmósfera distorsiona el rayo láser saliente, lo que hace que se desvíe de su destino previsto.Nuestra propuesta utiliza estrellas guiadas por láser.Este es un pequeño satélite con un láser que ilumina una matriz en la órbita de la Tierra.Una estrella guiada por láser mide los cambios causados por la atmósfera a medida que atraviesa la atmósfera en su camino de regreso a la Tierra. Usamos esta información para desarrollar un algoritmo que pueda precalibrar la luz que sale de la matriz”.
Por supuesto, Dr.Bandutungalikened todavía tiene mucho trabajo por hacer en el viaje final de Starshot.El siguiente paso es probar algunos de los elementos básicos de la arquitectura de la misión en un entorno de laboratorio controlado.Según el Dr. Bandutunga, esto incluye desarrollar algoritmos para corregir la distorsión atmosférica y examinar diferentes formas de combinar conjuntos más pequeños para crear otros más grandes.
“Lo que hicimos en ANU fue ver si esta idea era posible”, dijo.“El objetivo era encontrar una solución lista para usar, simularla y ver si era físicamente posible. Esta propuesta fue hecha por el equipo de ANU, pero se está trabajando más a nivel internacional para encontrar soluciones únicas y peculiares para otras partes. Problema.Será interesante dar vida a estas soluciones combinándolas”.
La ciencia detrás de Breakthrough Starshot ha avanzado considerablemente en los últimos cinco años.No se ha anunciado una fecha objetivo para el comienzo del viaje inaugural, pero Yuri Milner sugirió en el pasado que la misión podría estar lista para 2036. Esto significa que los humanos podrán ver sus sistemas estelares vecinos por primera vez en la década de 2060. Esto podría incluir los primeros primeros planos de un exoplaneta potencialmente habitable.
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