स्टार्सोट नैनोक्राफ्ट टेक्नोलॉजी के बारे में 5 बड़े सवाल

मंगलवार को, रूसी अरबपति यूरी मिलनर और प्रसिद्ध खगोल भौतिकीविद् स्टीफन हॉकिंग ने पृथ्वी के सबसे करीबी तारे प्रणाली अल्फा सेंटौरी का अध्ययन करने के लिए अपनी $ 100 मिलियन की योजना की घोषणा की (मात्र 4.37 प्रकाश वर्ष दूर)। लक्ष्य, कई अलग-अलग वैज्ञानिक जांचों के बीच, मूल रूप से यह पता लगाने के लिए है कि एलियन जंगल की उस गर्दन में मौजूद हैं, या बहुत कम से कम अगर सिस्टम में कोई ग्रह या चंद्रमा जीवन का समर्थन करने में सक्षम हैं।

ब्रेकथ्रू स्टारशॉट कहा जाता है, इस परियोजना में 100-गीगावाट प्रकाश किरण द्वारा प्रज्वलित लाइटसैल द्वारा किए गए अल्फा सेंटौरी के रास्ते पर अल्ट्रा-लाइटवेट अंतरिक्ष यान (डब किया गया "स्टारशिप") भेजा जाता है।

यह केवल एक ऊपरी हिस्सा है। पूरी योजना या तो पागल प्रतिभा, या सिर्फ सादे पागल के रूप में बंद हो जाती है। जितना अधिक आप खोदते हैं, हालांकि, अधिक से अधिक यह लगता है कि मिलनर और उसके चालक दल द्वारा योजना वास्तव में संभव हो सकती है।

ऐसा इसलिए है क्योंकि वे जिस तकनीक का प्रस्ताव कर रहे हैं, वह वास्तव में संभावना के दायरे से दूर नहीं है। यह निश्चित रूप से कल्पना को बढ़ाता है, लेकिन यह इसे नहीं तोड़ता है। लाइट्स तकनीक का पहले से ही काफी कुछ शोध समूहों द्वारा परीक्षण किया जा रहा है, जिसमें बिल नी द्वारा आयोजित एक भी शामिल है। क्यूबासट्स में एक आकार-कुशल, अंतरिक्ष अनुसंधान के सस्ते तरीके के रूप में वृद्धि ने वास्तव में दिखाया है कि छोटे, हल्के अंतरिक्ष यान बनाकर कितना प्राप्त किया जा सकता है। स्टार्सोट द्वारा की गई नैनोक्राफ्ट उस दिशा में सिर्फ एक तार्किक कदम है।

फिर भी, वहाँ हैं खूब इस सवाल पर कि नरक मिलनर, हॉकिंग और यहां तक ​​कि फेसबुक के संस्थापक मार्क जुकरबर्ग (एक निवेशक) कैसे इस खींचतान के बारे में हैं। यहाँ नैनोक्राफ्ट तकनीक और प्रकाश किरण प्रक्षेपण प्रणाली के बारे में पाँच सबसे बड़े प्रश्न हैं - और कुछ उत्तर जो कुछ अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं।

एक प्रणोदन तकनीक के रूप में लाइट बीम्स - कृपया समझाएं!

इन नैनोक्राफ्ट शिशुओं को लॉन्च करने के लिए स्टारशॉट की योजना ईंधन और आग का उपयोग नहीं करती है - यह प्रकाश और लेजर का उपयोग करता है। उच्च-शक्ति वाले, केंद्रित लेजर अब दशकों से प्रणोदन इंजीनियरों के लिए साज़िश का एक स्रोत रहे हैं, लेकिन यह केवल हाल ही में है कि हम अंततः कई अनुप्रयोगों में ऐसी तकनीक का उपयोग करने की कल्पना कर सकते हैं - जिसमें महत्वपूर्ण उपग्रहों के मार्ग से कक्षीय मलबे को स्थानांतरित करना शामिल है। आखिरकार, प्रकाश एक ऐसी ऊर्जा है जो एक प्रणाली पर बल लगाने में सक्षम है।

हालांकि यह महत्वपूर्ण शब्द है: गर्भ धारण । हमारे पास वास्तव में एक लेजर बीम का निर्माण करना है जो किसी अन्य ऑब्जेक्ट को शूट कर सकता है में फोटॉन के सरासर बल के माध्यम से अंतरिक्ष। वैज्ञानिक हाइब्रिड प्रोपल्शन प्रौद्योगिकियों पर काम कर रहे हैं जो अधिक पारंपरिक तरीकों के साथ संयोजन में लेज़रों का उपयोग करेंगे, लेकिन एकमात्र प्रणोदक के रूप में नहीं।

आप कह सकते हैं, "लेकिन फिर सौर सेल अंतरिक्ष में कैसे काम करने वाला है?" ठीक है, सौर सेल तकनीक सूर्य की किरणों द्वारा उत्पादित फोटॉन का उपयोग करके सेल (और उसके अंतरिक्ष यान) को आगे बढ़ाने के लिए कहती है। हालांकि, पाल को राजसी तरीके से अंतरिक्ष में जाना जाता है: रॉकेट।

स्टार्सशॉट का दावा है कि एक प्रकाश किरण - एक किलोमीटर की दूरी पर स्थापित लेज़रों की एक सरणी - संभवतः बीम्ड ऊर्जा के 100 गीगावाट तक प्रदान कर सकती है। हम एक अल्ट्रा-बड़े लेजर का उपयोग नहीं कर रहे हैं, लेकिन इसके बजाय कई छोटे हैं। शायद लाखों, या लाखों।

क्या पृथ्वी के वायुमंडल और गुरुत्वाकर्षण खींच से नैनोक्राफ्ट प्राप्त करने के लिए पर्याप्त बल हो सकता है? शायद। मिलनर को लगता है कि अटाकामा रेगिस्तान की तरह, उच्च ऊंचाई वाले वातावरण में लॉन्च पैड स्थापित करके स्टारशॉट बेहतर मौका देता है। (यहां आज हम चार सुझाव दिए गए हैं।) यह भी अपेक्षाकृत शुष्क है कि इस संभावना को कम करने के लिए कि जल वाष्प का निर्माण हो सकता है और अंतरिक्ष यान पर जोड़ा वजन बना सकता है या लेजर के बल में बाधा डाल सकता है क्योंकि यह अंतरिक्ष यान को ऊपर धकेलता है।

यदि सब ठीक हो जाता है, तो जांच 100 मिलियन मील प्रति घंटे की गति से अल्फा सेंटॉरी के रास्ते में होगी, और 20 साल के भीतर सिस्टम तक पहुंच जाएगी।

रोशनी सुपर पतली और सुपर नाजुक हैं। इस चीज़ को लॉन्च से कैसे बचना चाहिए? बीस वर्षों तक अंतरिक्ष में घूमती रहने वाली चट्टानों और धूल से कैसे बचा जाए?

एक लाइटसैल अल्ट्रा-थिन "मेटामेट्री (एक कैचच टर्म जो प्रायोगिक सामग्रियों को संदर्भित करता है) से बना होता है, जिसे एक प्रकाश स्रोत से आने वाले फोटॉन को लेने के लिए डिज़ाइन किया गया है और उनका उपयोग एक ऐसे बल के दबाव के रूप में किया जाता है जो पाल पर ही निकलता है। नतीजतन, पाल आगे बढ़ने में सक्षम है और यहां तक ​​कि बहुत अधिक गति में भी तेजी लाने में सक्षम है।

जैसा कि मैंने उल्लेख किया है, रोशनी नए नहीं हैं। बिल Nye और प्लैनेटरी सोसाइटी एक ऐसी रोशनी परियोजना पर काम कर रहे हैं, जो एक लागत-प्रभावी अंतरिक्ष यान प्रणोदन डिजाइन के रूप में इस तरह की प्रौद्योगिकी की व्यवहार्यता साबित करने का प्रयास करती है। नासा 2018 में नियर-अर्थ क्षुद्रग्रह स्काउट (एनईए स्काउट) शुरू कर रहा है ओरियन स्पेस लॉन्च सिस्टम के उद्घाटन मिशन के लिए, जो एक विस्तार योग्य सौर पाल के माध्यम से पास के क्षुद्रग्रह के लिए अपना रास्ता बना देगा।

उन दोनों रोशनी को इंटरस्टेलर धूल और मलबे से टकराने की एक ही समस्या में चलता है जो पाल में छेद कर सकता है और पूरी चीज को पटरी से उतार सकता है। यह एक बहुत अलग संभावना है, लेकिन यह कुछ विचारों द्वारा सीमित है।

पहला: अंतरिक्ष है बड़े । चारों ओर बहुत सी चीजें तैर रही हैं, लेकिन यह पृथ्वी पर यहां की तरह नहीं है जहां हवा में कण हर जगह हैं जहां हम मुड़ते हैं। अंतरिक्ष में वस्तुएं मीलों तक अलग-अलग हैं - 10 से भी कम लाखों तक, लेकिन फिर भी मीलों तक। कुछ को मारने की संभावना - जबकि वास्तविक - अभी भी अपेक्षाकृत दूरस्थ है।

दूसरे, इन पालों को विशेष रूप से नुकसान के तहत अपेक्षाकृत ठोस रहने के लिए डिज़ाइन किया गया था। उदाहरण के लिए, NEA स्काउट को लें। नासा ने यह परीक्षण किया है कि उसकी लाइट्स संरचनात्मक अखंडता को कितनी अच्छी तरह बनाए रख सकती हैं, भले ही वह इधर-उधर के कुछ टुकड़ों के साथ टकरा जाए। जब तक कोई भयावह चोट नहीं है (जैसे, कहते हैं, अंतरिक्ष यान में टेक्सास बैरेलिंग का आकार क्षुद्रग्रह है), तब तक एनईए स्काउट अभी भी आगे बढ़ सकता है और नासा से आदेशों पर ही पैंतरेबाज़ी कर सकता है।

स्टारशॉट नैनोक्राफ्ट को इन समस्याओं से भी जूझना पड़ता है। उनके लाइट्स का अनुमान है कि कुछ मीटर के पैमाने पर किसी चीज को खींचना है, इसलिए वे बहुत छोटे होंगे। लेकिन वे सिर्फ कुछ सौ परमाणु मोटे होंगे, और लगभग एक ग्राम का द्रव्यमान होगा। वे अंतरिक्ष में घूम रही वस्तुओं की लगभग हर तरह की आने वाली संख्या से बचने के लिए काफी छोटे हैं - लेकिन अशुभ बाधाओं के कारण वे पूरी तरह से नष्ट हो जाएंगे। और हम अल्फा सेंटौरी में धूल सामग्री के बारे में कुछ भी नहीं जानते हैं।

लेकिन अकेले एक बड़ी समस्या यह है कि नैनोक्रॉफ्ट को हल्के बीम लॉन्च के दौरान अलग नहीं होना चाहिए। पाल के एक बीम से टकराने की आशंका है, जो किसी भी समय पृथ्वी से टकराती हुई सूर्य के प्रकाश की मात्रा लगभग 60 गुना होगा। पाल को न केवल पिघलने से रखने की जरूरत है, बल्कि वायुमंडलीय बलों द्वारा कतरे जाने के बिना अंतरिक्ष में जाने का प्रबंधन भी करना है। लेज़र के 100,000 में अनुमानित एक हिस्सा पाल को लुप्त करने के लिए पर्याप्त से अधिक होगा। ऐसा पहले कभी नहीं किया गया। इस भाग के सही होने से पहले स्टार्सशॉट परियोजना के परीक्षण की कितनी आवश्यकता है, यह बताने की जरूरत नहीं है।

स्टारशिप कैसे काम करता है? इसे किस प्रकार का डेटा एकत्र करना है?

StarChips - एक ग्राम के पैमाने पर बनाया जा रहा है और एक हाथ की हथेली में फिट करने में सक्षम है - अत्याधुनिक प्रणाली नहीं होगी कि क्यूरियोसिटी रोवर या केप्लर स्पेस टेलीस्कोप जैसी कोई चीज हमारी मदद करने में रही है। अंतरिक्ष में विभिन्न दुनिया का अध्ययन करने के लिए। वे बहुत बुनियादी होंगे। लक्ष्य चिप पर चार कैमरों (दो-मेगापिक्सल प्रत्येक) को चिपकाना है जो अल्फा सेंटॉरी के कुछ बहुत ही प्रारंभिक इमेजिंग और सिस्टम के विभिन्न ग्रहों और चंद्रमाओं के लिए अनुमति देगा।

वह डेटा वापस लेने योग्य मीटर-लंबी एंटीना का उपयोग करके पृथ्वी पर वापस प्रसारित किया जाएगा, या शायद लेजर-आधारित संचार की सुविधा के लिए रोशनी का उपयोग करके भी जो पृथ्वी की ओर एक संकेत को वापस केंद्रित कर सकता है।

यह मानक पर्याप्त लगता है। वास्तव में वे चित्र हमें क्या दिखाने वाले हैं?

उसमें एक और अज्ञात निहित है। जब खगोलविद अन्य दुनिया की रहने योग्य होने की क्षमता का आकलन करते हैं, तो वे अलग-अलग आंकड़ों के आधार पर देख रहे होते हैं, जो ग्रह के तापमान, संरचना, उनके मेजबान स्टार से दूरी, वर्तमान वातावरण के संकेत - और बहुत कुछ। इस सामान का एक बहुत ही विभिन्न प्रकार के कैमरों के माध्यम से औसत दर्जे का है जो विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में देख सकता है। इस बिंदु पर नैनोक्राफ्ट कैमरों पर चल रहे होंगे, न कि इसके विपरीत जो हम अपने स्मार्टफोन में उपयोग करते हैं। वास्तव में यह समझने के लिए कि ग्रह या चंद्रमा किसी भी तरह के जीवन को बनाए रख सकते हैं, या पहले से ही जीवन के संकेत प्रदर्शित कर रहे हैं, के लिए यह बहुत ही उपयोगी है।

फिर भी, जब आप लक्ष्य पर विचार करते हैं, तो कई छोटे अंतरिक्ष यान को दूर के सिस्टम में भेजना होता है विभिन्न दो वर्षों के भीतर प्रकाश-वर्ष दूर, आपको कहीं न कहीं लागत में कटौती करनी होगी।

यहां तक ​​कि अगर यह बात अल्फा सेंटॉरी की यात्रा से बचती है, तो यह पर्याप्त उपयोगी डेटा एकत्र करने के लिए लंबे समय तक कैसे रहना चाहिए?

स्टार्सोट परियोजना के लिए दीर्घायु महत्वपूर्ण है। नैनोक्राफ्ट को कई दशकों तक संचालित रहने की आवश्यकता है ताकि वास्तव में उनकी पूर्ण शोध क्षमता पर टैप किया जा सके। इसके लिए, ब्रेकथ्रू पहल प्लूटोनियम -238 या अमेरिका -241 पर आधारित एक ऑनबोर्ड ऊर्जा स्रोत का प्रस्ताव कर रही है, जिसका वजन 150 मिलीग्राम से अधिक नहीं है।

मूल रूप से, प्लूटोनियम या अमेरीका आइसोटोप का क्षय होने के कारण, यह एक अति-संधारित्र को चार्ज करेगा जो चित्रों को तड़कने और उन्हें पृथ्वी पर वापस भेजने के लिए आवश्यक StarChip घटकों पर स्विच करता है। एक थर्मोइलेक्ट्रिक ऊर्जा स्रोत को भी लागू किया जा सकता है ताकि नैनोक्राफ्ट ललाट की सतह के तापमान का लाभ उठाया जा सके क्योंकि यह अन्य दुनिया के वायुमंडल से संपर्क करना शुरू कर देता है।

फोटोवोल्टिक - सूर्य के प्रकाश को ऊर्जा में बदलना - भी विचाराधीन है। एक सौर पाल प्रोटोटाइप जो जापान द्वारा लगभग छह साल पहले परीक्षण किया गया था, IKAROS ने अपने सौर पाल की सतह को एक फोटोवोल्टिक के साथ चित्रित किया है। यह अव्यावहारिक है जब नैनोक्राफ्ट अंत में इसे सौर मंडल की सीमाओं से बाहर कर देता है, लेकिन उस अवधि के लिए भी उपयोगी हो सकता है जब बैटरी ऊर्जा को भी बचाया जा सके।

बड़ा सवाल यह है कि क्या आप ऐसी सस्ती सामग्रियों को 20 से 50 साल तक व्यवहार्य रख सकते हैं। एक आदर्श परिदृश्य में, संभवतः ऐसा होने की अधिक संभावना है कि प्रत्येक नैनोक्राफ्ट से केवल अपेक्षाकृत कम समय अवधि के लिए डेटा एकत्र करने की उम्मीद की जाएगी - कुछ महीनों के बारे में। यदि मिलनर और कंपनी वास्तव में इन चीजों का उत्पादन करने वाले बड़े पैमाने पर सेट हैं, तो उन्हें हर दिशा में एक गुच्छा भेजने में कोई समस्या नहीं होनी चाहिए ताकि वे अल्फा सेंटौरी के बारे में जितना हो सके उतना पता लगा सकें। यदि हम सीधे हस्तक्षेप नहीं कर सकते हैं और नई दिशाओं में उनके आंदोलनों को स्थानांतरित कर सकते हैं, तो अंत में वर्षों तक संचालित करने के लिए प्रत्येक की अपेक्षा करना बहुत अव्यावहारिक है।

लागत

मिलनर का घोषित लक्ष्य प्रत्येक नैनोक्राफ्ट को आईफोन बनाने में लगने वाली लागत के बारे में बताना है। प्रत्येक स्मार्टशिप और लाइटसैल कॉम्बो को कुछ सौ डॉलर से अधिक नहीं होना चाहिए - और लक्ष्य बेहतर प्रौद्योगिकियों को जोड़ना है क्योंकि वे वर्षों में कम और कम खर्चीली हो जाती हैं।

वास्तव में, इस परियोजना का सबसे महंगा (और यकीनन कम से कम संभव) प्रकाश किरण है। हम लानत की बात पर आग लगाने के लिए दो मिनट के लिए 100 गीगावाट बिजली की बात कर रहे हैं। एक एकल गीगावाट 700,000 घरों को बिजली दे सकता है। इतना 70,000,000 घरों के लिए पर्याप्त है।

यही कारण है कि कई छोटे देशों को रखने के लिए पर्याप्त शक्ति है। यह एक विशिष्ट परमाणु ऊर्जा संयंत्र द्वारा उत्पादित राशि का 100 गुना है। यह इस बात पर भी ध्यान देने योग्य है कि वे अंतरिक्ष में नैनोक्राफ्ट का एक गुच्छा लॉन्च करने के लिए एक स्थान पर इतनी ऊर्जा कैसे इकट्ठा करने जा रहे हैं।

ब्रेकथ्रू वेबसाइट, $ 70,000 पर एक टिप्पणीकार के अनुसार, एक लाइटबीम फायरिंग कूप की कुल लागत।

हाँ, हम उसके बारे में देखेंगे…