ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานตาบาร์บาร่านักวิจัยจาก UCSB Experimental Cosmology Group (ECG) กำลังทำงานเพื่อหาหนทางที่จะบรรลุความฝันของการบินระหว่างดวงดาว ภายใต้การนำของศาสตราจารย์ฟิลิป Lubin กลุ่มได้ทุ่มเทความพยายามอย่างมากในการสร้างภารกิจระหว่างดวงดาวซึ่งประกอบด้วยใบเรือพลังงานแสงนำทางและยานอวกาศเวเฟอร์ขนาด (WSS)“ เวเฟอร์คราฟ”
หากทุกอย่างไปด้วยกันยานอวกาศนี้จะสามารถเข้าถึงความเร็วสัมพัทธ์ (ส่วนหนึ่งของความเร็วแสง) และทำให้เป็นระบบดาวที่อยู่ใกล้ที่สุด (Proxima Centauri) ภายในช่วงชีวิตของเรา เมื่อเร็ว ๆ นี้คลื่นไฟฟ้าหัวใจประสบความสำเร็จครั้งสำคัญโดยการทดสอบรุ่นเรือต้นแบบของพวกเขาสำเร็จ (aka. "StarChip") สิ่งนี้ประกอบด้วยการส่งต้นแบบผ่านบอลลูนไปยังสตราโตสเฟียร์เพื่อทดสอบการทำงานและประสิทธิภาพ
การเปิดตัวครั้งนี้เกิดขึ้นจากความร่วมมือกับ United States Naval Academy ในแอนนาโปลิสเมื่อวันที่ 12 เมษายน 2019 วันที่นี้ได้รับการคัดเลือกให้ตรงกับวันครบรอบ 58 ปีของการบินในอวกาศของรัสเซีย Cosmonaut Yuri Gagarin ทำให้เขาเป็นมนุษย์คนแรก . การทดสอบประกอบด้วยการเปิดตัวต้นแบบบนบอลลูนที่ระดับความสูง 32,000 ม. (105,000 ฟุต) เหนือรัฐเพนซิลเวเนีย
ดังที่ศาสตราจารย์ Lubin อธิบายไว้ในการสัมภาษณ์กับ UCSB ปัจจุบัน:
“ เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการสร้างสำหรับอนาคตและตามวิธีที่คุณทดสอบแต่ละส่วนของระบบเพื่อปรับแต่ง เป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรมระยะยาวในการพัฒนายานอวกาศขนาดเล็กสำหรับดาวเคราะห์และในที่สุดก็สำหรับการบินระหว่างดวงดาว”
แนวคิดเบื้องหลัง StarChip นั้นเรียบง่าย โดยการใช้ประโยชน์จากความก้าวหน้าในการย่อขนาดส่วนประกอบที่จำเป็นทั้งหมดของภารกิจสำรวจสามารถติดตั้งบนยานอวกาศที่มีขนาดเท่ามือมนุษย์ ส่วนประกอบของใบเรือสร้างจากแนวคิดของใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์และการพัฒนาที่ทำจากวัสดุน้ำหนักเบา และเมื่อรวมเข้าด้วยกันพวกมันก็รวมกันเป็นยานอวกาศที่สามารถเร่งความเร็วแสงได้มากถึง 20%
เพื่อประโยชน์ของเที่ยวบินนี้ทีมวิทยาศาสตร์ที่สร้างขึ้นให้นำสตาร์ชิพผ่านชุดการทดสอบที่ออกแบบมาเพื่อวัดประสิทธิภาพในอวกาศและความสามารถในการสำรวจโลกอื่น นอกเหนือจากการเห็นว่ามันเป็นธรรมในสตราโตสเฟียร์ของโลก (สูงกว่าเพดานปฏิบัติการของเครื่องบินถึงสามเท่า) ต้นแบบยังเก็บภาพของโลกมากกว่า 4,000 ภาพ ในฐานะ Nic Rupert วิศวกรพัฒนาในห้องทดลองของ Lubin อธิบายว่า:
“ มันถูกออกแบบมาให้มีฟังก์ชั่นมากมายของยานอวกาศขนาดใหญ่กว่ามากเช่นการถ่ายภาพการส่งข้อมูลรวมถึงการสื่อสารด้วยเลเซอร์การกำหนดทัศนคติและการตรวจจับสนามแม่เหล็ก เนื่องจากความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของไมโครอิเล็กทรอนิคส์ทำให้เราสามารถลดยานอวกาศลงในรูปแบบที่เล็กกว่าที่เคยทำมาก่อนสำหรับการใช้งานเฉพาะด้านเช่นของเรา”
ในขณะที่ StarChip ดำเนินการอย่างไม่มีที่ติในเที่ยวบินนี้มีอุปสรรคทางเทคนิคมากมายรออยู่ เมื่อพิจารณาระยะทางที่เกี่ยวข้อง - 4.24 ปีแสง (40 ล้านล้านกม., 25 ล้านล้านไมล์) - และความจริงที่ว่ายานอวกาศจะต้องเข้าถึงความเร็วของแสงเพียงเศษเสี้ยว ดังที่ลูบินกล่าวว่า:
“ แรงขับสารเคมีทั่วไปเช่นสิ่งที่พาเราไปดวงจันทร์เมื่อ 50 ปีก่อนถึงวันนั้นจะใช้เวลาเกือบหนึ่งแสนปีเพื่อไปสู่ระบบดาวที่ใกล้ที่สุดอัลฟาเซ็นทอรี และแม้แต่การขับเคลื่อนขั้นสูงเช่นเครื่องยนต์ไอออนอาจใช้เวลาหลายพันปี มีเพียงเทคโนโลยีที่เป็นที่รู้จักเพียงหนึ่งเดียวเท่านั้นที่สามารถเข้าถึงดาวใกล้เคียงในช่วงชีวิตของมนุษย์และใช้แสงเป็นระบบขับเคลื่อน
หนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในตอนนี้คือการสร้างอาเรย์เลเซอร์ตามโลกซึ่งจะสามารถเร่งการแล่นของเลเซอร์ได้ “ หากคุณมีลำแสงเลเซอร์ขนาดใหญ่พอคุณสามารถผลักเวเฟอร์ด้วยใบเรือเลเซอร์เพื่อไปยังเป้าหมายของเราที่ 20 เปอร์เซ็นต์ของความเร็วแสง” รูเพิร์ตกล่าวเสริม “ ถ้าอย่างนั้นคุณก็จะอยู่ที่อัลฟ่าเซ็นทอรีในระยะเวลา 20 ปี”
ตั้งแต่ปี 2009 กลุ่มทดลองจักรวาลวิทยา UCSB ได้ทำการวิจัยและพัฒนาแนวคิดนี้เป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรมแนวคิดขั้นสูงของ NASA ที่เรียกว่า Starlight ตั้งแต่ปี 2559 พวกเขาได้รับการสนับสนุนจาก Breakthrough Initiatives (โครงการสำรวจอวกาศที่ไม่แสวงหาผลกำไรที่สร้างโดย Yuri Milner) เป็นส่วนหนึ่งของ Breakthrough Starshot
แทนที่จะสร้างยานอวกาศเดี่ยวทีมหวังว่างานวิจัยของพวกเขาจะนำไปสู่การสร้างยานเวเฟอร์เซลนับร้อยนับพันที่สามารถเยี่ยมชมดาวเคราะห์นอกระบบในระบบดาวใกล้เคียง ยานอวกาศเหล่านี้จะทำไปด้วยความจำเป็นในการขับเคลื่อนและจะสามารถเดินทางภายในไม่กี่ทศวรรษแทนที่จะเป็นศตวรรษหรือพันปี
ในแง่นี้ยานอวกาศเหล่านี้จะสามารถเปิดเผยได้หรือไม่ว่าชีวิตมีอยู่นอกโลกในช่วงชีวิตของเราหรือไม่ อีกแง่มุมที่น่าสนใจของโครงการ UCSB คือการส่งชีวิตจากโลกไปยังดาวเคราะห์นอกระบบอื่น ๆ โดยเฉพาะ tardigrades และไส้เดือนฝอย
แง่มุมของแผนการของพวกเขาไม่เหมือนกับข้อเสนอที่จัดทำโดยดร. Claudius Gros ของสถาบันเกอเธ่ฟิสิกส์เชิงฟิสิกส์ของสถาบัน ชื่ออย่างเหมาะสม“ Project Genesis” ข้อเสนอนี้เรียกร้องให้ยานอวกาศที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานโดยตรงเพื่อเดินทางไปยังระบบดาวอื่น ๆ และสร้างดาวเคราะห์นอกระบบที่อาศัยอยู่ได้ชั่วคราว ในระยะสั้นชีวิตจะได้รับการเริ่มต้นอย่างรวดเร็วบนดาวเคราะห์ที่อยู่อาศัยได้ แต่ไม่ได้อาศัยอยู่
ดังที่ David McCarthy นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ของ UCSB อธิบายว่าการไปถึงจุดที่เป็นไปได้ทั้งหมดนั้นเป็นกระบวนการที่วนซ้ำมาก “ จุดประสงค์ของการสร้างสิ่งเหล่านี้คือการรู้ว่าเราต้องการรวมสิ่งใดในรุ่นถัดไปในชิปถัดไป” เขากล่าว “ คุณเริ่มต้นด้วยส่วนประกอบนอกชั้นวางเพราะคุณสามารถทำซ้ำได้อย่างรวดเร็วและไม่แพง”
ด้วยการทดสอบระดับความสูงนี้เสร็จสมบูรณ์กลุ่ม UCSB จึงตั้งเป้าที่จะทำการบินครั้งแรกในปีหน้า ในขณะเดียวกันความก้าวหน้าของซิลิคอนออพติคและโฟโตนิกส์เวเฟอร์ในตัวซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของงานวิจัยที่ดำเนินการโดยแผนกวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ของ UCSB กำลังลดต้นทุนการผลิตยานอวกาศขนาดเล็กเหล่านี้
นอกเหนือจากการเดินทางระหว่างดวงดาวเทคโนโลยีนี้สามารถอำนวยความสะดวกในการปฏิบัติภารกิจอย่างรวดเร็วและมีต้นทุนต่ำไปยังดาวอังคารและสถานที่อื่น ๆ ในระบบสุริยะ ศ. Lubin และเพื่อนนักวิจัยของเขาได้ใช้เวลาหลายปีในการสำรวจแอพพลิเคชั่นเพื่อป้องกันดาวเคราะห์จากดาวหางบรรเทาเศษอวกาศเพิ่มดาวเทียมโคจรรอบโลกหรือขับเคลื่อนระบบสุริยะที่ห่างไกลออกไปจากระยะไกล เมื่อพูดถึงพลังงานกำกับความเป็นไปได้ที่แท้จริง
