Není to tak dlouho, co jsme na cesty k blízkých hvězdám nepomýšleli ani z legrace. Jenže pak se objevil program Breakthrough Starshot, dotovaný 100 miliony dolarů, a všechno je jinak. Nebude to sice jednoduché, ale v zásadě si lze představit, že takový let bude možné v jakž takž dohledné době realizovat.
A lidé programu Breakthrough Starshot to zjevně myslí vážně. Když indická nosná raketa PSLV-XL letos 23. června vynesla hejno malých satelitů, včetně českého VZLUSat-1 a slovenského skCUBE, tak měla na polubě i první technologii Breakthrough Starshot. K lotyšskému satelitu Venta a italskému satelitu Max Valier byl připojen vždy jeden maličký nanosatelit Sprite. A na palubě satelitu Max Valier byly ještě čtyři další sprity. V rámci tohoto letu se tedy do vesmíru dostalo celkem 6 nanosatelitů Sprite.
Každý nanosatelit Sprite má velikost čtverečku o straně 3,5 cm a váží pouhé 4 gramy. Navzdory nepatrné velikosti je ale přitom Sprite vybavený počítačovým procesorem, solárními panely, magnetometrem, gyroskopem, a také rádiem pro komunikaci se Zemí.
Přísně vzato, první mise nanosatelitů Sprite nebyla právě oslnivá. Satelit Max Valier nenavázal spojení se svými operátory, zřejmě kvůli problémům s anténou. Nemohl tím pádem přijmout pokyn k vypuštění čtyř Sprite, takže zůstaly uvnitř nákladového miniprostoru. Ze dvou Sprite připevněných k satelitům Venta a Max Valier se pozemní kontrole ozval jenom jeden.
Šéf projektu Zac Manchester z Harvardu ale přesto označil jediného úspěšného Sprite ze šesti za triumf. Prý to jenom zkusili a jsou nadšeni, že navázali komunikaci alespoň v jednom případě. Dokázali tím totiž jednou provždy, že i takto nepatrné satelity vybavené soudobou technologií mohou fungovat.
Co bude dál? Relativně brzy by se mohla objevit hejna stovek nebo i tisíců nanosatelitů typu Sprite, které je možné vyrábět jako na běžícím pásu. Pokud k tomu dojde, tak ve vesmíru vytvoří rozsáhlou síť senzorů, která pak bude studovat atmosféru Země, magnetické pole planety nebo i další zajímavé jevy v blízkém vesmíru. Podle Aviho Loeba, který je šéfem vědeckých poradců Breakthrough Starshot, by k tomu mohlo dojít někdy v příštím desetiletí.
Podle Manchestera se hejna Sprite nebo podobných maličkých satelitů mohou uplatnit i na misích k dalším planetám či tělesům Sluneční soustavy. Takové hejno totiž můžeme poslat i do docela rizikových situací, pokud je rozumná šance, že alespoň nějaké satelity Sprite přežijí a pošlou data. O kosmické lodě v ceně milionů až miliard dolarů se jistě budeme vždycky bát, satelity Sprite v ceně cca 25 dolarů za jeden kus ale nikoho moc bolet nebudou.
A když budou programu Breakthrough Starshot vycházet plány a finance, tak za nějaký čas miniaturní satelity vyrazí za hranice Sluneční soustavy. Do plachet se jim opře extrémně energetický paprsek výkonného laseru, který by je měl urychlit až na pětinu rychlosti světla. S takovým pohonem doletí k nejbližším hvězdám za 20 let a nějaké drobné. Taky se už těšíte na první snímky exoplanet zblízka?
Video: Breakthrough Starshot Animation
Video: Stephen Hawking Discusses Breakthrough Starsho
Literatura
New Scientist 16. 7. 2017.
Milner s Hawkingem chtějí doletět k Alfa Centauri za 20 let
Autor: Stanislav Mihulka (13.04.2016)
Pohánějí rychlé rádiové záblesky vesmírné plachetnice cizích civilizací?
Autor: Stanislav Mihulka (12.03.2017)
Česko se vrací do vesmíru: Indická raketa vynesla nanosatelit VZLUSat-1
Autor: Stanislav Mihulka (23.06.2017)
Diskuze:
Odrazivost
Pavel Lechner,2017-07-31 21:12:41
Mně by spíše zajimalo z jakeho materialu bude ta sonda a její solarní plachta vyrobená. Když si vemu že do toho bude palit laser s několika GW vykonu jak velkou procentualní odrazivot to musí mít aby se to instantně nevypařilo?
Re: Odrazivost
Josef Hrncirik,2017-07-31 21:57:01
Absolutní čerň při 300K vyzařuje cca 600W/m2.
Při 600K vyzařuje 2**4 x více, tj. až cca 10 kW/m2.
300°C by plachta (zrcadla) mohly dlouhodobě vydržet.
Při plánovaném ozařování až 100 GW/plachtu 16 m2 je max. přípustná pohltivost tedy
10 kW.16 m2/100 MkW = 1,6 mikro.
Zrcadlo tedy musí mít odrazivost 1- 1,6 u = 0,999 9984 = cca 0,999 999 tj. tzv. šestidevítkové zrcadlo.
Tj. vrchol momentálních možností u tzv. dielektrických zrcadel s opakovaně napařovanými vrstvami dielektrik malého ztrátového úhlu střídavě velmi vysokého a nízkého indexu lomu přesných optických délek ?lambda/4.
Z toho je zřejmé, že takto lze vyrobit jen středně velké segmenty a že to funguje jen při přesné kombinaci úhlu dopadu a vlnové délky, ev. změnou hustoty zahřátím a pnutím či stárnutím při vysoké teplotě se to nutně rozhasí a devítek ubývá.
I kdyby vše klaplo
Pavel Aron,2017-07-31 13:26:28
Jaká bude síla signálu od nejbližší exoplanety a jak ho zachytit ?
Re: I kdyby vše klaplo
Alexandr Kostka,2017-07-31 14:03:44
Citlivost přijímačů se za poslední roky hodně zvýšila ale půjde o doslova nadlidský úkol. Síla signálu bude mnohem menší než síla šumu na pozadí, podle mě se první generace "ztratí" ještě před opuštěním sluneční soustavy. Ovšem předpokládám, že i tato data budou dost zajímavá. Jednak ohledně reálného zrychlení a rychlosti, a dvak z hlediska směru pohybu jednotlivých sond. V podstatě to vytvoří oblak o tisících měrných bodehc, které se pohybují prostorem. Jako když se do aerodynamického tunelu vstříkne mlha a najednou jsou turbulence a proudění vidět prostým okem.
Alespoň Hawking by jim měl říci, že pokud je satelit v průsečíku stěžnů, plachta bude vydutá ve směru letu. Pouze v případě, že satelit visí jako zátěž na padáku by vydutí odpovídalo nákresu, ale při malé hmotě satelitu a tupém úhlu lan by to bylo krajně
Josef Hrncirik,2017-07-31 11:29:59
Mnohadevítková dielektrická zrcadla chránící plachtu před holocaustem jsou účinná pouze při přesné vlnové délce a úhlu dopadu
Josef Hrncirik,2017-07-31 12:21:51
Uvádím jen výběr z uzrálého komentáře k "Milner s Hawkingem chtějí doletět k a Centauri ..." 2016-04-15 17:33:06
NS píše; 1 km2 pozemského pole sfázovaných laserů, střelba 100 GW několik ´ /den ?
PROČ jen několik ´? (nebo se se to jinak celé rozsype?) velkých lánů setrvačníků, baterií či parních strojů (schopných akumulovat několik set GWh, (nebo jet kontinuálně několik hodin 1 GW by spotřebovalo malé dotace a bylo nezajímavé)?
, tak stojí psáno), wafer 0,22 g.
Wiky dí; plachta 4x4m méně než 1g, tlustá několik set atomů.
Zrychlení 60000 G, tj. po dobu 100 s na dráze 3 Mkm.
Z toho pak při 100 GW plyne hmota oplatku max 0,56 g.
Plachta tlustá 100 grafenů tl. cca 15 nm má 70 mg/m2, 16 m2 pak 1,12 g bez stěžňů a lanoví.
Dielektrická zrcadla odrazí devítku na tloušťce dvojvrstvy cca 1,5 Lambda, tj. cca 1 um.
6 devítek chce cca 6 um, tj. bude cca 300x těžší tj. mít 25 g (1 unci).
Při pootočení plachty, či v ohybu to začne hořet, protože paprsek nedopadá pod projektovým úhlem.
Kvůli Dopplerovu efektu to začne hořet taky (pokud nezměníme frekvenci tavících laserů)
Uragán 100 GW /16 m2 bude tlačit do plachtoví tlakem 42 Pa.
Plachta bez rámu bude pouhý letící hadr vláčející oplatek.
Pokud plachta bude v rámu (padáku v atmosféře světla) málo vydutá, bude to málo stabilní.
Vrtěti psem
Jiří Gutman,2017-07-30 20:49:16
Tak jsem to zkusil se v problému trochu zorientovat. Neprve jsem myslel, že fotografie je jen taková "ilustrační", ale ruský dobrodruh Yuji Milner s tímto kouskem mává na počátku jeho tiskové konference "Breakthrough Starshot - Nanocraft to Alpha Centauri" na https://www.youtube.com/watch?v=RoCm6vZDDiQ.
Tak to zkusme vzít vážně.
Na fotografii je modul a malým slunečním článkem, mikrokontrolerem Texas Instruments a dvěma MEMS senzory. Konstrukce je průměrně amatérská, technologicky typický Kickstarter před cca. pěti lety. Elektronický náramek, který si můžete běžně koupit pro hlídání tepu, počítání kroků, doby spánku a další funkce je daleko menší a pokročilejší.
Mikrokontroler TI CC430F5137 je typicky určený například na rádiový přenos dat z vodoměrů (W-Mbus), jeho součástí je Sub-1GHz rádio 300-928 MHz s maximálním vysílacím výkonem 12 dBm. Senzor pro měření magnetického pole L883 je levná čínská kopie Honeywell HMC5883, číslo na obvodu gyroskopu jsem nepřečetl, ale takových je dnes taky řada. Dva drátky svojí délkou odpovádají SubGHz pásmu a normálně zajistí komunikaci na vzdálenost desítek metrů. Tolik technická fakta.
Co takový "Spacecraft" bude dělat ve vesmíru?
Už tady někdo zmínil, že není jak ho natáčet ke slunci, ale to jen jeden problém. Že se podařilo navázat spojení s jedním ze šesti je jedna z mála pochopitelných věcí. Když máme na Zemi přijímače, schopné přijímat signál sondy Cassini, která je 1 400 000 000 km daleko, těch 12 dBm by na těch pár set km mělo stačit. Ale co dál?
Že je MCU CC430 16ti bitová architektura stará dvacet let by nevadilo, řada počítačů ve vesmíru měla jen 8 bitů. Takové byly i proto, že šlo o radiačně odolné provedení s řadou fault tolerantních obvodů. Program v CC430 je uložen ve Flash paměti, to znamená, že každý z 256 tisíc bitů programu je uložen jako malý náboj v izolované buňce. Možná by tu někdo dokázal spočítat, za kolik minut by okolní radiace dokázala program zničit. Podobně bývá část energie družic určena k temperování elektroniky, tady pracuji s elektronikou, určenou pro provoz od -40°C do 85°C. Pravdu měl ten, kdo napsal, že bylo vypuštěno smetí.
Takže proč vlastně ten humbuk? Geniálně to vystihl film "Vrtěti psem". Média chtějí senzace. Podívejte se, tady vidíte první, průlomový krok na cestě k Alfa Centauri. Pište o tom, že náš program za 100 milionů dolarů už odstartoval. Nevím, jestli Yuri Milner nebo Mart Zuckenberg potřebují ty peníze odepsat z daní, v metodách tunelovaní se nevyznám. Možná jim dnes jen stačí zviditelnění, nakonec ty prototypy "Sprites - Precursor of StarChip" je stály jen pár dolarů. Ale přiznávám, že pokud účinkuje Stephen Hawking v seriálu BBT, je to milé, ale nechat se najmout na toto už mi připadá za hranou.
Re: Vrtěti psem
Aleš Voborník,2017-07-31 08:22:46
Souhlasím s Vaším technickým rozborem a ještě přidávám problematiku radiační odolnosti.
Družice na polární dráze ve výšce 425km (zhruba výška vypuštěných drižic) dle modelu SPENVIS dostává ekvivalentní radiační příkon 5,22 Gy/den od Slunečního větru.
Vyzkoušel jsem řadu moderních mikropočítačů s pamětí FLASH a samotných pamětí FLASH na radiační odolnost. Dosud jsem nenašel běžně dostupnou součástku s pamětí FLASH s odolností větší než 500 Gy. Takže tyto nanosatelity budou za chvíli stejně mrtvé od radiace.
Tudy cesta ke hvězdám těžko vede, když to není vhodné ani na nízkou oběžnou dráhu kolem Země. Autoři jen dělají humbuk a perou prachy.
Re: Re: Vrtěti psem
Pavel Hudecek,2017-07-31 14:52:59
Až tak bych to nezatracoval. Jestli flashky vydrží necelých 100 dní, tak je to pro první pokusy OK. Až se vyzkouší, zda má smysl se touto cestou vydávat, přijde čas na mnohem dražší radiačně odolné čipy s ROM vyrobené na zakázku.
Re: Re: Re: Vrtěti psem
Martin Grajcar,2017-08-03 04:15:01
Vzdyt by nemel byt problem to obnovovat. Nejaky samoopravny kod. Treba to tam date 3x a pravidelne ctete a kazdy bit nechate odhlasovat. To je hodne primitivni, existuji mnohem lepsi.
Obnovovani stoji energii, ale kdyz staci jednou za 100 dni, tak by to nemel byt zadny problem. Nekdy to musi taky vysilat a to sezere mnohem vic.
Ta draha ROM je asi v porovnani se zbytkem za hubicku. Ale kdyz po pul roce letu najdete fatalni chybu, tak byste asi radsi tu flasku.
Re: Re: Re: Re: Vrtěti psem
Aleš Voborník,2017-08-03 12:53:20
Pokud se jedná o paměť programu v mikropočítači, tak ECC u některých je již zabudováno, ale na silně poškozenou paměť to nestačí. Vadná paměť nemusí jít smazat, zápis nezapíše to co chceme a při opakovaném čtení dostáváme různá data.
Moderní řešení musí být miniaturní a s minimální spotřebou. Dostupné radiačně odolnější mikropočítače s pamětí ROM mají často řádově vyšší příkon o ceně a dostupnosti nemá cenu hovořit.
Navíc problém není pouze u FLASH mikropočítačů. Problém je se skoro všemi moderními součástkami - prahová napětí unipolárních tranzistorů se účinkem radiace posouvají a s nimi se posouvají pracovní body uvnitř obvodů. Je skutečně problém najít vhodný operační zesilovač, obvody pro rádio, nebo i elektronickou pojistku do zdroje.
A ještě je tady nebezpečí.
Karel Rabl,2017-07-30 20:33:26
A to sice sluneční vítr který bude urychlování sondy brzdit a mikročástice které budou devastovat plachtu, přesto si myslím, že nanosondy mají smysl, spíše se obávám že na sebe upozorníme laserovým paprskem jiné civilizace, které pro sebe také hledají nějakou novou zem.
Re: A ještě je tady nebezpečí.
Milan Krnic,2017-07-30 20:57:14
Pokud bychom uměli tak pokročilou technologii, že bychom se uměli relativně rychle přesouvat po Vesmíru, dobývat by byla zbytečnost, protože "teraformace" by jistě byla hračkou. Tak ale najít si něco, čeho se bát, je asi zábava, a vám to jde :)
Re: Re: A ještě je tady nebezpečí.
Karel Rabl,2017-08-01 14:44:27
Ale "teraformace" může být o něco "nákladnější a časově náročnější, zvlášť když vznikly z vody tak se jim bude naše země hodit" než přílet asimilace, nebo vyhubení lidstva a problém s cizí "vyspělejší" civilizací je na světě, nebo stačí si představit že zde chtějí nějakou základnu pro boj s jinou civilizací a nějací mravenečkové(lidi), kteří by mohli i kousat se pokropí nebo pocukrují nějakým insekticidem, či odstraní nějakým sofistikovaným virem či neutronovým nebo kosmickým zářením a zbude po nich (mraveneččích) i infrastruktura kterou nahradí nevyhovující lidi jiným poslušnějšim materiálem, nelze nevzpomenout na obdobný případ při kolonizování Ameriky, a mnoho občanů si je také můžou "splést" s bohy podobně jak to dělali indiáni když přirazily první španělské lodě.
A máte pravdu chtěl bych mít Vaší "představivost" aby můj svět, byl mnohem přívětivější a jednodušší bohužel mám obavy že i vy jednou zestárnete a "přestanete zkoušet dávat ruku na rozpálená kamna".
Smetí na orbitu
Vojta Ondříček,2017-07-30 15:14:26
Smetí na orbitu je jeden z aktuelních problémů kosmonautiky. I satelítky o hmotnosti 4g mohou ohrozit, nebo vyřadit potřebný satelit, či loď s lidskou posádkou. Počítám, že tyhle mrňousky vynesl nosič jen na nízkou dráhu, řekněme 300km nad povrchem a že budou rychle zbrzděny a shoří v atmosféře.
Navázat radiové spojení na 300km je už úspěch, bezesporu. Ale signál slábne se čtvercem vzdálenosti, na vzdálenost 0,3 milionu km (tedy 3/4 k Měsíci) bude signál oslaben na miliontinu (zářič s kulovou charakteristikou) ... a to jsme pořád jen "krůček" od Země.
Nejinak je to s pohonem na principu tlaku světla laseru. Rozptyl světla v Prostoru je sice minimální, ale laser není zdroj absolutně paralelního záření, což se projeví na větší vzdálenosti nárůstem plochy světelného "fleku" a tím také snížením hustoty energie. Na vzdálenosti světelného roku to může být jen zlomek tlaku v porovnání třeba se vzdáleností desítek AU. Další problém vidím v lokalizaci sondy na tak obrovské vzdálenosti a precizní justáže směru paprsku laseru.
Ty zmíněné gyroskopy registrují pouze odchylky orientace "spritu" v prostoru, ale bez reaktivních pohonů nelze korekci orientace sondy v prostoru realizovat. A k nastavení komunikační antény a EV článků (panelů ???) je tohle nezbytné.
Pár poznámek k diskuzi
Vladimír Wagner,2017-07-30 08:22:56
Pokud bude nanosatelit využíván jak sonda k nejbližším hvězdám, tak bude muset kromě samotného sateleitu (jeho elektroniky) obsahovat extrémně tenkou a extrémně odrazivou (s minimální absorpcí) plachtou. Ta bude mít pochopitelně větší plochu, než je těch 3,5 cm. Na ní bude dopadat světlo z laserů. Podrobně o slunečních plachetnicích a v poslední části před závěrem i o tomto typu je zde: http://www.osel.cz/8921-kdy-budou-potreba-kapitani-slunecnich-plachetnic.html . Zásadním problémem u nich v tomto případě bude, jak vyřešit to, že k systému doletí s velmi vysokou rychlostí (nebo, jak je zbrzdit) a také, jak dopravit (vyslat) informaci na Zem.
Re: Pár poznámek k diskuzi
Milan Krnic,2017-07-30 12:58:02
To byla nadsázka. Teoreticky se trefíme, plocha je jen jeden z mnoha problémů. Reálně snad časem uvidíme, jak to s tou plachtou bude. Nebo mi něco v tomto ohledu uniklo? Proběhl test?
Re: Pár poznámek k diskuzi
Martin Smatana,2017-07-30 20:41:47
Na brzdenie by sa dal využiť "hviezdny vietor" cieľovej hviezdy. A ten môže byť taký silný, že mikrosatelit vráti k nám na Zem. Alebo ho odchytia eMZáci, zapíšu doňho svoj odkaz pre nás a pošlú nám ho späť :D
Re: Re: Pár poznámek k diskuzi
Vladimír Wagner,2017-07-31 10:57:56
Je mi jasné, že i Váš komentář je spíše nadsázka, přesto bych k němu uvedl jeden vážnější postřeh. Většina blízkých hvězd jsou rudí trpaslíci a jen pár hvězdy jako Slunce (podrobněji zde: http://www.osel.cz/7031-je-mozna-hvezdna-budoucnost-lidstva.html ). To znamená, že jejich hvězdný vítr nebude intenzivnější než ten sluneční. Pokud tedy musíme plachetnici rozhánět lasery a nepostačí sluneční vítr, asi se nám ji nemůže podařit zbrzdit hvězdným větrem. Podrobněji je o tom v tom odkazovaném článku o slunečních plachetnicích.
Re: Re: Re: Pár poznámek k diskuzi
Milan Krnic,2017-07-31 19:37:26
Také bych uvedl jeden vážnější postřeh. To, že jsou většina blízkých hvězd rudí trpaslíci je pouze zatím neověřitelná hypotéza. Tak ale když si počkáme na ty fotky ...
Re: Re: Re: Re: Pár poznámek k diskuzi
Vladimír Wagner,2017-08-01 21:14:41
Pane Krniči, já vím, že Vám v tomto případě nejde o diskuzi, ale jen nesmyslně plácáte, ale přesto pro ostatní bych připomenul, že do vzdálenosti jednotky až desítky sv. l. lze velice dobře určit o jaké typy hvězd se jedná. A víme, že do vzdálenosti 16,3 sv. l. je 56 hvězd na hlavní posloupnosti a z nich je 46 rudých trpaslíků. To že je většina blízkých hvězd rudými trpaslíky je prokázáno a opravdu se nejedná o zatím neověřitelnou hypotézu.
Re: Re: Re: Re: Re: Pár poznámek k diskuzi
Milan Krnic,2017-08-01 21:34:48
Dle současných modelů to nepochybně lze. A co jiného krom modelu máme, resp. co vaše tvrzení prokazuje?
(obdobně asi víte, o co mi jde :- ) )
Nejmenší satelity.
Vlastislav Výprachtický,2017-07-30 06:31:44
Minisatelity budou rozhodně potřebné pro použití v okolí zkoumaného vesmírného tělesa. Pozornost musí být věnována, aby nevzniklo mnoho nebezpečného vesmírného minischrotu.
extrémně energetický paprsek
Florian Stanislav,2017-07-29 22:27:09
Nějak tomu nerozumím.
Minisatelit má hmotnost 4 gramů (uvedeno je, že váží 4 gramy). Extrémně energetický laser ho může jedině spálit, rozbíhavost paprsku je nepatrná a ztráty v kosmu malé.
Odhlédněme od toho, že hned u Země se podařilo aktivovat jeden ze dvou satelitů a to ještě nebyl urychlován žhavým laserem.
Když urychlování bude trvat 1 rok ( 19 let poletí setrvačností) a laser bude schopen se do čtverečku pořád ještě strefit, tak při 1/5 rychlosti světla bude potřebovat 4 g satelit získat 7,2 E+12 [J] za rok, což je za 1 sekundu energie 228 MJ. To je energie asi 10 kg spáleného uhlí za sekundu. Což 4 g satelit asi zahřeje i v mrazivém kosmu.
Těším se, těším
Milan Krnic,2017-07-29 21:53:57
Jak se budeme lejzrem strefovat do čtverečku o straně 3,5 cm, který pošle tomu, co tu bude po nás, šum o exoplanetách. Už aby to bylo!
Re: Re: Re: Těším se, těším
Josef Hrncirik,2017-07-31 07:49:57
Stejně tak produkty Thales industries a Gallileo officína.
Na rozdíl od Armaty.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
