De Starshot Doorbraak Lichtstraal is echt een miljoen lasers, wat krankzinnig is

Het doel achter het $ 100 miljoen doorbraak Starshot-initiatief is om te zoeken naar Alpha Centauri (het dichtstbijzijnde sterrensysteem voor de Aarde, op slechts 4,37 lichtjaar afstand) voor bewoonbare werelden en buitenaards leven. Als je ruimtewetenschap beoefent, dan weet je dat dat een redelijk logische uitbreiding is van exoplaneetonderzoek en in overeenstemming met de wetenschap rond het zoeken naar buitenaards leven. Wat het Starshot-initiatief stoutmoedig maakt, is dat het vraagt ruimtevaartuig om meer dan een biljoen mijl te reizen, varend op een 100-gigawatt laserstraal en lichtzeilen. Dit bit is - op zijn zachtst gezegd - ingewikkeld.

Er zijn veel vragen over hoe het Breakthrough Starshot-team het hele ding gaat afmaken en heel veel zeer interessante antwoorden. Maar als het op de lichtzeilen aankomt, worden de antwoorden vrij dun. De consensus in de wetenschappelijke gemeenschap is dat van alle technologische hindernissen die aan het project zijn verbonden, de creatie van een krachtig genoeg lichtstraal de meest significante is.

Milner en zijn bedrijf willen op grote schaal en waarschijnlijk in een woestijn een kilometerbrede reeks lasers (zoals duizenden en duizenden en duizenden) bouwen. Dan, wanneer het tijd is om het nanocraft naar Alfa Centauri te duwen, zijn ze van plan een schakelaar te gebruiken om een ​​straal van 100 gigawatt af te vuren die het ruimtevaartuig afvuurt op een snelheid van een vijfde van de snelheid van het licht. Als dat lukte, zouden onze nanocrafts de buitenwijken van Alpha Centauri binnen 20 jaar raken.

Seth Shostak, directeur van het Center of SETI-onderzoek bij het SETI Institute, noemt de "super-duper laser" een ambitieus voorstel, maar vertelt ook omgekeerde het idee is al een tijdje aanwezig. Wetenschappers overwegen al een tijdje laser-gebaseerde voortstuwingsmethoden - de meest recente zienswijze hoe een dergelijk systeem in amper drie dagen tijd ruimtevaartuigen naar Mars zou kunnen krijgen.

En toch heeft zo'n idee nooit verder dan de fase van het voorstel, om een ​​paar redenen. Een daarvan is de kosten. Een enkele gigawatt kan 700.000 huizen van energie voorzien. Dat is veel energie, en het komt niet goedkoop. Stel je dus voor dat je 20 jaar lang een systeem van 100 gigawatt probeert te voeden. U hoeft niets te weten over energie-efficiëntie om zoiets te weten - met de huidige technologie, hoe dan ook - kost meer dan het BBP van hele natiestaten.

De andere is kracht. NASA-onderzoeker Eduardo Bendek, die al bijna zijn hele carrière Alfa Centauri heeft bestudeerd en werkt aan een voorstel om een ​​ruimtetelescoop uit te sturen om de regio te bestuderen, denkt dat het grootste probleem achter Starshot is om erachter te komen hoe "het ruimtevaartuig verdampen" kan worden voorkomen met de lichtstraal. De nanocraft zijn slechts enkele grammen in massa. Er is een extreem grote kans dat het vuren van een 100-gigawatt-laser ervoor zorgt dat ze zullen verdampen. Bendek citeert een eerder experiment in het Lawrence Livermore National Laboratory dat een thermonucleaire reactie begon met een laser met een fractie van dat vermogen. "Ik weet niet hoe ze dit gaan uitvogelen", zegt hij.

Starshot heeft deze bezorgdheid erkend, maar ze hebben geen details vrijgegeven over hoe ze stevige nanocraft gaan maken. Dat kan zijn omdat ze nog een andere, dringender zorg hebben om er eerst achter te komen - hoe je precies een lichtstraal krijgt die zo krachtig zelfs is gemaakt.

David Kipping, een astronoom aan Columbia University, zegt dat we op dit moment alleen individuele lasers kunnen bouwen die maximaal ongeveer een megawatt bevatten. Hoe weet hij dat? Kipping en een collega van hem hebben onlangs een artikel geschreven waarin werd voorgesteld een op laser gebaseerd systeem te bouwen dat de aarde zou kunnen omhullen van intelligente buitenaardse wezens op zoek naar andere levensvormen. Hoewel het eenvoudigste verhul apparaat in dat papier iets vraagt ​​van slechts ongeveer 30 megawatt, liepen de stroomvereisten nog steeds te hoog op wat een enkele laser kan doen. Een laser van één megawatt staat op dit moment aan de rand van onze engineeringcapaciteit, wat betekent dat het genereren van 100 gigawatt aan vermogen een reeks van een miljoen lasers zou vereisen.

Shostak wijst er snel op dat met de snelheid waarmee de technologie vordert, het niet ondenkbaar is dat laservermogen om de vijf jaar kan verdubbelen. In slechts 10 jaar tijd zou een lichtbundel van 100 gigawatt geproduceerd kunnen worden met slechts een kwart van de lasers die we vandaag nodig hebben. Dat zijn nog steeds veel verdomde lasers

Het voorstel van Kipping stelde een alternatief gebruik voor het grote lasersysteem: het zou als een baken dienen om buitenaardse wezens te helpen vinden ons. Iets zo massief als de lichtstraal van Starshot zou ons in theorie kunnen helpen de planeet te omsingelen, maar door voorwerpen in de ruimte te duwen zou onze aanwezigheid zichtbaar worden, zegt hij. Bovendien zegt Kipping dat de Starshot-technologie waarschijnlijk zou resulteren in een zogenaamde "lasellekkage" die niet kan worden beperkt. Dit overtollige licht zou fungeren als een kampvuur dat 's nachts in het bos uitzendt. Zelfs als de nanocraft niets kon vinden in Alpha Centauri, zou Starshot toch zijn doel kunnen bereiken door aliens bij ons te brengen.

Er is duidelijk veel werk dat in het lichtbundelvoorstel moet worden opgenomen voordat we zelfs maar in de buurt zijn van het zien van een kleinschalige versie ervan. Maar Kipping benadrukt dat het niet zaak is om iets onmogelijks te noemen. "We moeten er niet tegen op schrikken ondanks de uitdagingen," zegt hij. "Lasers zullen bijna ongetwijfeld een belangrijk onderdeel zijn van hoe we reizen in de ruimte uitvoeren en ons leven hier ook op aarde verbeteren. Ik vind het geweldig dat we dit idee serieus nemen."