9月 28, 2022

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この高速宇宙帆は私たちを次の星系に連れて行くことができます

この高速宇宙帆は私たちを次の星系に連れて行くことができます

地上ベースのレーザーアレイによる加速中のスターショットライトセイル宇宙船のアーティストによる描写。

柴田真澄/ハックイニシアチブ

私たちの太陽系からわずか約4光年のところに、もう1つのにぎやかな宇宙地区であるアルファケンタウリがあります。 それはによってインストールされます 3つ星 私たちの太陽と同じ機能で、それは私たちの有名な8つの体に似た惑星を持っており、地球の双子を持っているかもしれません ハビタブルゾーンでぶらぶらしてください。 代替現実のように、星系は宇宙探検家にとって当惑する領域です。

明確なケースは1つだけです。 私たちの現在の技術では、送られた宇宙船は82022年頃までアルファケンタウリに到達しません。 そのため、2016年には、故天体物理学者のスティーブンホーキングと投資家が ユーリ・ミルナー 発売 スターショットハック光速20%でウェーハサイズの宇宙探査機をアルファケンタウリに送るイニシアチブ、膨大な移動時間をわずか20年に短縮します。

彼らの計画は、従来の帆のような風ではなく、地上のレーザーによって放出される光の粒子としても知られる光子の力を利用する光学帆に焦点を当てています。 スタートレックのSFテクノロジーと完全に一致しますが、このアイデアは非常に人気があり、世界中の研究者がエイリアンガジェットを機能させる方法を研究し始めており、宇宙全体で爆発するハイパーエンジンを製造することを望んでいます。目まぐるしい率。

ペンシルベニア大学のそのようなチームの1つは、パズルの大きな部分に取り組んでいます。 で 今月NanoLettersに掲載されたいくつかの論文そしてその 研究者たちは、これらの革新的な宇宙船が、20年の恒星間飛行中に強力なレーザーパルスによって引き裂かれないようにする方法を提案しました。 本質的に、研究者たちは、帆は地球の風の中で普通のボートの帆のように宇宙の真空の中で「流れる」べきであると示唆しています。

最も近い

アルファケンタウリの星の1つであるプロキシマケンタウリがどのように見えるかを示すイラスト。 赤色矮星が中央に見え、その惑星が近くにあり、他の2つの連星アルファケンタウリが背景にあります。

ロレンツォ・サンティネッリ

ペンシルベニア大学の機械工学および応用機械学科の准教授である研究著者のIgorBargatinは、次のように述べています。 「私たちがしたことは、あなたが間違いなく膨満する必要があることを示すことでした。

「私たちは、人々が問題のメカニズム、特に泣く可能性を実際には考慮していないことに気づきました」とバルガティンは付け加えました。 「私たちはアイデアが実現されることを確認したいと思っています。それが実現されると、人々は加速中に起こり得ることに注意を払います。

「私たちはこれらの帆が失敗することを望んでいません。」

星間船のパラメータ

帆を付けて海に出て行くボートを想像してみてください。 帆は突風のたびに上昇し、船を前進させます。 この推力は、帆に当たる風の反動によって引き起こされ、圧力を生み出します。

ライトセイルはそれほど違いはありません。

「光子が私たちのライトセイルに当たると、それらは反射され、圧力も発生します」とバルガティン氏は述べています。 「光と実際の空気分子について話しているので、正確なメカニズムは少し異なります。しかし、どちらの方法でも圧力が発生します。」 実際、そのようなデバイスはすでにある程度効果的であることが証明されています。

2010年、宇宙航空研究開発機構 イカロスと呼ばれるライトセイルミッションを開始しました 彼女はそれを成功と見なした。 2019年、 LightSailデモ2 アフィリエイト訴訟。 BillNyeとNeilDeGrasse Tysonによって開始されたKickstarterキャンペーンによって資金提供され、光子の純粋な力を使用して小型衛星を宇宙に飛ばしました。

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日本のイカルスプロジェクトの焦点となったソーラーセイル。

宇宙航空研究開発機構

しかし、IkarosとLightSail 2はどちらも、Breakthrough Starshotのレーザーのビジョンとは異なり、太陽から放出される光を使用します。

日光は涙のリスクを減らしますが、スターショットの試みには弱すぎます。 さらに、バルガッティン氏によると、スターショットの光パルスは比較的短時間で発生するはずです。これは、ライトセイルが地球から離れすぎると、科学者はそれを効果的に加速する能力を失うためです。

要するに、光の速度の5分の1に到達するために(必要な20年でアルファケンタウリに到達できるように)、厳密なウィンドウ内で、光はレーザーでのみ可能である非常に強い光パルスを必要とします。

ライトチル

地球を周回するライトセイル2のアーティストによるレンダリング。

惑星協会

「私たちのフォトニックネイルにかかる設計された圧力はそれほど大きくありません」とBargatin氏は述べています。 「まるでペニーを手に持っているようなものです。」 科学的に言えば、圧力は合計で約10 Paになるとバルガティン氏は言いますが、軽い圧力を気にせずに私たちがどのように生活しているかを考えてみてください。 絶対。

10 Pasの光パワーは大量のレーザーエネルギーを必要とするため、穏やかな日光のイカロスダンスとは異なり、非常に厳しいレーザーパルスによって放出された軽い爪が損傷する可能性があります。

パーマネントライトセイルの作り方

研究者によると、強力なレーザーパルスは、巨大な突風がそれに当たると爆発する可能性のある張り詰めたボートの帆のように、プレートをアーチ状に引き裂くのに十分な強さの圧力を生み出す可能性があります。

彼らは、ライトが「膨らみ」、キャノピーのようなやや湾曲した形状を形成する能力を備えているべきだと信じています。 バルガティンは、帆の長さと曲率半径は約3メートルでなければならないと説明しています。 彼らの新しい論文では、著者は最適な膨張を保証する幾何学的測定の概要を説明しています。

涙から保護された軽い帆でさえ、他の障害に遭遇するでしょう。 このような問題を克服するために考慮すべき主なパラメータは、帆走材料です。 パネルは、耐久性のために強く、レーザー出力を減らし、レーザーパルスによって生成される最適な推力と熱を放出するために光を効率的に反射するために軽量でなければなりません。

バルガティンは、最後の部分が世話をされなければ、それは文字通り航海することができると言います 融合 スペースで。

「さまざまな材料を思いつくことができます。その材料の厚さと曲線の形状により、帆は現在設計している圧力に打ち勝つことができます」とバルガティン氏は述べ、彼のチームは主にモリブデンと呼ばれる材料を探していると述べました。二硫化物。

しかし、物事の壮大な計画では、光のビームを前方に送る大規模なレーザーアレイを構築することは大きなハードルになります。 宇宙通信で働いている研究者たちは、光学帆に取り付けられたマイクロチッププローブから情報を取得する方法をまだ模索しているとバルガティン氏は言います。

スターショット-ナノシップ-v2-1

Starshotが提案したマイクロチッププローブ。

ダリウス・ファレイ/ CNET

ブレークスルースターショットのメカニズムがいつか機能すれば、それは科学における人類の素晴らしさの真の証となるでしょう。 6年前に組織の手ごわい目標を発表したとき、 ホーキングの記念碑

「私たちのユニークさは限界を超えていると思います。重力が私たちを地面に突き刺しましたが、私はアメリカに飛んだだけです。私は声を失いましたが、音声合成デバイスのおかげでまだ話すことができます。どうすれば乗り越えられますかこれらの制限?」

私たちの心と私たちの機械で。

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