O tym czy polecimy do gwiazd może zadecydować wytrzymałość naszych procesorów

Felieton/Nauka 12.12.2016
O tym czy polecimy do gwiazd może zadecydować wytrzymałość naszych procesorów

Ogłoszony w kwietniu projekt Breakthrough Starshot z udziałem Stephena Hawkinga postawił sobie za cel dotarcie do najbliższego nam układu gwiezdnego. Powodzenie misji w dużej mierze zależy od wytrzymałości technologii. W walce z ograniczeniami pomogą specjaliści z NASA.

Osiągnięcie prędkości światła przez statki czy sondy kosmiczne otworzyłoby przed ludzkością nieprawdopodobne możliwości. W ciągu nieco ponad czterech lat nasze instrumenty badawcze dotarłyby do najbliżej położonej gwiazdy, nie licząc Słońca. Proxima Centauri należąca do układu Alfa Centauri znajduje się w odległości 4,22 lat świetlnych. W osiem i pół roku dotarlibyśmy w pobliże Syriusza. Te wyrażone w latach świetlnych odległości to tylko przykłady, ale dla wyobrażenia sobie skali warto przypomnieć, że taki pojazd kosmiczny doleciałby w ciągu 8 minut i 20 sekund do Słońca, a w półtorej sekundy do Księżyca. Na pewno można powiedzieć, że oprócz podróży międzygwiezdnych stanąłby przed nami otworem cały Układ Słoneczny.

Na wojnę z marzeniami fizyka wysyła mocny oręż. Pamiętacie słynne równanie Alberta Einsteina E=mc², wyrażające równoważność masy i energii? To ono wbija ludzkości nóż w plecy, pozbawiając nas złudzeń o osiągnięciu nie tylko prędkości światła, ale i pokazywanych w filmach science fiction prędkości nadświetlnych. Zapomnijcie zatem o skoku w nadprzestrzeń. Oczywiście co jakiś czas nagłówki serwisów internetowych i gazet, czasem popularnonaukowych leją miód na nasze serca, dając nadzieję, że Einstein jednak się mylił. Niestety. To wszystko mrzonki. W skali, w której operują nasze obiekty nie pomoże nam nawet splątanie kwantowe czy kwantowa teleportacja.

Co implikuje równanie wyrażające równoważność masy i energii? Oddajmy głos Stephenowi Hawkingowi, który w prostych słowach wyraził problem w swojej książce „Krótka historia czasu”:

W miarę zbliżania się prędkości ciała do prędkości światła, jego masa wzrasta coraz szybciej, potrzeba zatem coraz więcej energii, by zwiększyć jego prędkość jeszcze bardziej. W rzeczywistości ciało to nigdy nie osiągnie prędkości światła, gdyż jego masa byłaby wtedy nieskończona, a z równoważności masy i energii wynika, że potrzebna byłaby wtedy i nieskończona energia.

Innymi słowy prędkość światła nie jest dla nas osiągalna. Na przeszkodzie nie stoją jednak ograniczenia technologiczne, ale prawa fizyki. To wszystko jednak nie znaczy, że nigdy nie polecimy szybciej niż teraz. W osiągnięcie 20 proc. prędkości światła wierzy cytowany Stephen Hawking.

Wróćmy na Ziemię… Stop! Wręcz przeciwnie! Polećmy w kosmos.

Na przykład do układu Alfa Centauri. Tego samego, w którym pojawiają się i znikają planety. Tak, to delikatna ironia, bo gdy w 2012 r. ogłoszono odkrycie planety Alfa Centauri Bb o masie podobnej do Ziemi i orbicie zbliżonej do Merkurego, świat zachwycił się tą informacją. Niestety w ubiegłym roku okazało się, że planeta nie istnieje, a jej „zaobserwowanie” było wynikiem błędu w obliczeniach. Sam układ nie przestał być dla naukowców atrakcyjny z oczywistych powodów. Jak już wspomniałem, to najbliższy nam system, a więc naturalny kandydat do odwiedzin. W kwietniu tego roku Stephen Hawking ogłosił projekt Breakthrough Starshot. Celem jest właśnie Alfa Centauri.

Today, at the One World Observatory in New York City, Yuri Milner and I launched a mission to the stars. Mark Zuckerberg…

Opublikowany przez Stephen Hawking na 12 kwietnia 2016

Zdaniem światowej sławy fizyka ludzkość mogłaby dotrzeć do niego w ciągu 20 lat. Jak to możliwe? Przecież nasza sonda pokonałaby odległość ponad 4 lat świetlnych w więcej niż 4 lata, jeżeli poruszałaby się z prędkością światła. Breakthrough Starshot miałby osiągnąć 1/5 tej prędkości. Przedsięwzięcie, w którym uczestniczy Hawking wspomaga Korea Institute of Science and Technology. Uczestniczy w nim szef Facebooka, Mark Zuckerberg i rosyjski miliarder Jurij Milner. O tym, że projekt „żyje” przypomniała nam kilka dni temu wiadomość, że ostatnio dołączyli do niego specjaliści z NASA.

W walce z zabójczym promieniowaniem

Amerykańska agencja kosmiczna miałaby pomóc w istotnej kwestii. Podstawowym zagrożeniem dla nanostaku (tak, ma być to bardzo niewielka jednostka) jest promieniowanie kosmiczne, które z łatwością doprowadziłoby do zniszczeń w warstwie dwutlenku krzemu mikroprocesorów. Jakie rozwiązania miałyby zapobiec katastrofie? Teoretycznie mogłoby pomóc takie zaplanowanie trasy, by omijać obszary wysokiej radiacji. To oczywiście doprowadziłoby do znacznego wydłużenia misji, poza tym nie daje gwarancji powodzenia. Z kolei osłony przeciwradiacyjne spowodują znaczne zwiększenie rozmiarów i masy, i w konsekwencji obniżenie prędkości statku. Trzecim i najbardziej wartościowym pomysłem miałby być samonaprawialny układ składający się z tranzystorów opartych na nanodrutach. Zapewniłyby one przede wszystkim większą odporność na promieniowanie kosmiczne.

Długoletnie misje kosmiczne mogłyby dojść do skutku z chipami wyłączanymi co kilka lat i ogrzewanymi wewnętrznie. Pozwoliłoby to na odzyskanie sprawności. Eksperymenty przeprowadzane na tranzystorach z nanodrutu dowiodły, że proces ogrzewania pozwala na odzyskanie pamięci flash do 10 tys. razy.

Projekt Breakthrough Starshot to przyszłość misji kosmicznych. I potencjalna rewolucja. Żeby łatwo to sobie wyobrazić, trzeba uświadomić sobie, że podróż do oddalonego o okoły 4,3 lat świetlnych układu Alfa Centauri trwałaby z wykorzystaniem dzisiejszej technologii 30 tys. lat. Należy mieć nadzieję, że budżet wynoszący 100 mln dolarów przybliży ludzkość do choćby cienia szansy na podróże międzygwiezdne.

Musisz przeczytać:

Dołącz do dyskusji

MAŁO? CZYTAJ KOLEJNY WPIS...

MAŁO? CZYTAJ KOLEJNY WPIS...

Advertisement