Межзвёздные зонды Мильнера-Хокинга

[Foma]

12 и 13 апреля фонд Breakthrough Initiatives проводит онлайн-конференцию по исследованию системы Альфа Центавра и смежным вопросам. Будут представлены (старые или новые) результаты, в том числе по астрометрии ALMA, по коронографическим наблюдениям в ИК на VLT, плюс всякая астробиология и проекты миссий. Ну и таинственный сигнал с Проксимы, куда ж без него.  Слава богу разобрались, он официально признан редкой помехой:

Spectral analysis of these data revealed a narrowband signal with characteristics broadly consistent with a technosignature near 982 MHz ('blc1'). However, human-generated radio interference is ubiquitous, requiring exhaustive analysis of any signal-of-interest. In this presentation, I will argue that blc1 is not a technosignature, but rather an electronically-drifting intermodulation product of time-varying interferers coincidentally aligned with the observing cadence. We find that blc1 is not consistent with the barycentric drift expected from the direction of ProxCen, nor with any accelerating physical human-made object. We also find dozens of instances of radio interference with similar morphologies to blc1 at harmonically-related frequencies to common clock oscillators. These newly-discovered complex intermodulation products highlight that extreme care must be taken when reporting signals-of-interes

Трансляция будет на одноименном ютуб-канале, с 08:00 до 18:00 PDT (МСК=PDT+10)

[SpaceEngineer]

Проекты миссий? К Альфе Центавра?

[leon10010]

Проекты миссий? К Альфе Центавра?

Да.   Сурдин, Владимир Георгиевич рекламирует. Будут дуть в парус лазером. Даже не проект, а уже делают. Парус с фотоаппаратом.

[maxthon]

Проекты миссий? К Альфе Центавра?

Да.   Сурдин, Владимир Георгиевич рекламирует. Будут дуть в парус лазером. Даже не проект, а уже делают. Парус с фотоаппаратом.

А у проекта есть сайт?

[leon10010]

https://daily.afisha.ru/brain/1236-doletyat-li-kosmicheskie-zondy-hokinga-i-milnera-do-sistemy-alfa-centavra/
 Владимир Сурдин
Старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени П.К.Штернберга, доцент физического факультета МГУ
«​Идея межзвездных микро​зондов, запускаемых к интересным звездам и экзопланетным системам, давно обсуждается. Создать их вполне по силам современной технике. Не решенные пока проблемы — цели и методы запуска.

Метод запуска, предложенный в Breakthrough Starshot, — световой парус, воспринимающий давление лазерного луча, — пока неосуществим, поскольку нет ни гигаваттных лазеров непрерывного действия, ни материалов для изготовления паруса и зонда, способных выдержать гигантские потоки излучения. Оценки относительно мощности лазера и длительности разгона зондов вполне верные, но я сомневаюсь, что за разумное время удастся воплотить эти требования в жизнь.
Для целей противоракетной обороны пытались создать подобные, но менее мощные лазеры, однако сделать это не удалось, несмотря на большие затраты.​ Такие лазеры нужны не только военным, но и для термоядерной энергетики и борьбы с опасными астероидами. Но как метод запуска межзвездных зондов лазерное ускорение мне кажется неперспективным.

​Возможности нанозонда, проносящегося мимо планеты со скоростью около 100 тыс. км/с, детально исследовать эту планету тоже сомнительны. О том, как передать собранные данные на Землю, в проекте Мильнера сказано весьма туманно, поэтому обсуждать пока нечего.

​Эффективность проекта по параметру «ожидаемый результат/

Эффективность проекта по параметру «ожидаемый результат/затраты» мне кажется очень низкой. Если вложить те же средства в строительство наземных и космических телескопов, то результат в изучении землеподобных планет будет получен быстрее.

Обычно ученые стараются экономно использовать свои небольшие средства, т. е. деньги налогоплательщиков, как правило, рассчитывая на гарантированный результат. Но если богатый романтик, каким демонстрирует себя Юрий Мильнер, хочет осуществить прорыв, то зачем ему мешать? Он собрал очень авторитетную команду, он тратит свои деньги. Этому проекту можно лишь пожелать успеха, хотя бы частичного. И по мере сил и знаний помогать ему».

В лекциях он более оптимистичен.

[maxthon]

Проекты миссий? К Альфе Центавра?

Да.   Сурдин, Владимир Георгиевич рекламирует. Будут дуть в парус лазером. Даже не проект, а уже делают. Парус с фотоаппаратом.

Данный проект технически не осуществим на данный момент.

[Змей Петров]

Проекты миссий? К Альфе Центавра?

Да.   Сурдин, Владимир Георгиевич рекламирует. Будут дуть в парус лазером. Даже не проект, а уже делают. Парус с фотоаппаратом.

Данный проект технически не осуществим на данный момент.

Вообще неосуществим.
С тем же успехом можно пулять зонды из рогатки.

[Mercury127]

на каком расстоянии?

[Shandrik]

Проекты миссий? К Альфе Центавра?

Да.   Сурдин, Владимир Георгиевич рекламирует. Будут дуть в парус лазером. Даже не проект, а уже делают. Парус с фотоаппаратом.

Данный проект технически не осуществим на данный момент.

Вообще неосуществим.
С тем же успехом можно пулять зонды из рогатки.

Ага, гоним-гоним парус с фотоаппаратом лазером, а там хоп - вспышка и все старания на смарку.
А ведь может и наоборот - глядишь и не пролётный зонд получится, а орбитальный. Прорыв!

[MARS9]

Ну после последнего поста прошел 1 год, есть новости? 

[Foma]

Optical Materials Express Vol.12, №8: Experimental characterization of a silicon nitride photonic crystal light sail

Проект Breakthrough Starshot ставит целью разгон паруса весом несколько грамм и площадью ~10 м² до скорости 0.2с с помощью массива лазеров, работающих на длине волны λ₀=1064 нм. В силу допплеровского сдвига частоты падающего на парус излучения требуется перестраивать лазер, либо обеспечить высокий коэффициент отражения во всем диапазоне [λ₀, 1.2λ₀] или 1064-1277 нм. Для решения этой задачи в университете Южной Калифорнии был изготовлен прототип паруса на основе нитрида кремния Si₃N₄, известного своими хорошими механическими свойствами и теплостойкостью. Оптические характеристики позволяют использовать его для создания фотонного кристалла, способного в узком спектральном диапазоне обеспечить коэффициент отражения R, близкий к 1. Фотонные метаматериалы считаются одними из перспективных для создания лазерных парусов.



Образец паруса был изготовлен с помощью традиционного CVD-процесса с последующей литографией электронным пучком и травлением. Он представляет собой пленку Si₃N₄ толщиной t=690 нм с отверстиями диаметром d=415 нм и шагом a=1064 нм, превращающими ее в фотонный кристалл с резонансным отражением. Поверхностная плотность паруса составляет ~2 г/м².



Были измерены оптические характеристики паруса, сравнение экспериментального коэффициента отражения (черный) с расчетным (красный) показано на рис. Положения резонансных пиков близки к ожидаемым, но хотя в отдельных участках спектра удалось достичь R~0.6-0.8, это далеко до теоретически возможных R=0.995. Очевидно технология изготовления не позволяет обеспечить нужное качество фотонного кристалла. Другой особенностью оказалась низкая степень черноты ε<0.05 при λ<5 мкм, что сильно затрудняет сброс тепла. На расчетной мощности излучения 10 ГВт/м² такой парус просто испарится.

В общем, полученные результаты можно рассматривать скорее как отрицательные, но это первая на моей памяти работа, где экспериментально пытались пощупать проблемы создания лазерного паруса. И очевидно это только верхушка айсберга.

[Foma]

Несмотря на тишину в эфире, процесс видимо идет своим чередом. Подтверждением тому служит недавний доклад на семинаре в GSFC: "Breakthrough Starshot - technology development for sending back data from interstellar probe missions" за авторством P. Mauskopf, руководителя одной из рабочих групп проекта.
Они занимаются актуальным вопросом: как передать на Землю хоть что-то полезное, после того как зонды достигнут другой звезды. Минимальный объем информации для передачи оценивается в сотни кБ - это несколько снимков, которые зонд сделает за те полчаса, пока пролетит мимо планет на скорости 0.2с. Итоговое техническое решение заключается в лазерном передатчике. Он должен весить не более 1 г и выдавать пиковые импульсы в сотни ватт несколько раз в секунду, что дает скорость ~1-10 бит/с. Передача собранных данных займет несколько месяцев, а для приема ультраслабого сигнала на Земле потребуется нечто с собирающей площадью ~1 км². Возможно ли все это? Видимо да.

Повод к оптимизму дает совершенно феноменальное развитие фотоники и лазерных технологий в последние годы. 10 лет назад для межпланетной станции Psyche (сейчас работает в космосе) был разработан лазерный передатчик DSOC с пиковой мощностью 400 Вт и весом 38 кг, из которых на сам лазер (Laser Transmitter Assembly) приходится 5 кг. А в прошлом году был представлен лазер на фотонном кристалле (PCSEL, photonic-crystal surface-emitting laser) пиковой мощностью 200 Вт, имеющий размер 3 мм и вес всего 0.05 г.  И похожая история и с оптическими устройствами в целом. Например, разработаны аналоги фазированных решеток для оптического диапазона, OPA (Optical phased array), которые формируют луч света не линзами и зеркалами, а тонкой плоской метаструктурой. В сочетании с PCSEL-лазерами они произведут революцию в оптической связи, в том числе и в дальнем космосе. Или вот группа китайских товарищей сумела упихать спектрометр высокого разрешения в многофокальную металинзу размером ~1 мм. В сущности ультралегкие, ультраплоские камеры/детекторы и лазерный передатчик для межзвездного зонда можно создать уже завтра.

Что касается наземной части, то здесь простых решений не просматривается, но есть способы съэкономить. Сейчас активно развивается тема с оптическими массивами, например LFAST (Large Fiber Array Spectroscopic Telescope), представляющий собой интегрированный набор из 2640 телескопов апертурой по 0.76 м каждый. Они производятся промышленным способом и стоят недорого. При общем бюджете в 60 М$ LFAST будет иметь собирающую площадь 1200 м², что больше чем у ELT. Угловое разрешение конечно никакое, но за счет большой площади он сможет вытаскивать биосигнатуры в спектрах экзопланет.
Аналогичным образом можно собрать модульную установку и для приема сигнала с зонда и по оценкам это будет в пределах 1 млрд $. Во всяком случае гелиостаты солнечной электростанции Cerro Dominador общей площадью 1.5 км² стоили всего ~300 М$.

[petrovich1964]

Надо было брать цель попроще. Парусный зонд к Юпитеру или Урану. Для отработки технологий.

О том, как передать собранные данные на Землю, в проекте Мильнера сказано весьма туманно, поэтому обсуждать пока нечего.

Это было очевидным с самого начала.

Да! Попробовать для начала разогнать парусник до Сатурна.
Одного не понимаю. Какой мощности будет передатчик на таком маленьком зонде? Реально ли уловить такой слабый сигнал, на фоне радиоизлучения звезды?