Los miembros de Breakthrough Starshot han compilado una lista de los desafíos que tendrán que resolver para crear una vela solar del tamaño adecuado para volar a Alpha Centauri en 20 años. Sus hallazgos fueron publicados en la revista Nature Materials.
"Los primeros resultados de nuestro análisis fueron inesperadamente optimistas: los materiales que ya existen hoy, combinados con nuevos métodos de fabricación y medición de sus propiedades, en principio hacen posible crear un prototipo de vela adecuado para acelerar una nave interestelar", escribieron Harry Atwater y sus colegas. del Instituto de Tecnología de California en Pasadena (EE. UU.).
En abril de 2016, el fallecido cosmólogo británico Stephen Hawking y el multimillonario ruso Yuri Milner hablaron sobre su próxima iniciativa "espacial" dentro de la serie Breakthrough Initiatives: Breakthrough Starshot. En su marco, el empresario destinó 100 millones de dólares para crear una nave espacial basada en una idea esbozada por físicos californianos bajo el liderazgo de Philip Lubin hace dos años.
Su esencia es enviar no naves espaciales clásicas a planetas distantes, sino estructuras extremadamente ligeras y planas hechas de material reflectante, que se acelerarán a velocidades cercanas a la de la luz utilizando un poderoso láser orbital.
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Tal "velero" interestelar, según los cálculos de físicos estadounidenses, podrá llegar a Alfa Centauri en 20 años, y volará entre Marte y la Tierra en solo tres días sin carga útil, y en un mes con una carga de 10 toneladas.
El principal problema en ambos casos será la desaceleración de la sonda, mientras que el equipo que la ideó no tiene idea de cómo hacer que la parada del "velero" láser sea segura. Surgirán problemas similares, como sugirieron más tarde otros físicos, durante su aceleración: la vela será quemada por un láser o colapsará cuando colisione con partículas de polvo.
Atwater y sus colegas del instituto, directamente involucrados en Breakthrough Starshot, estudiaron por primera vez en detalle cómo se comportaría una vela de este tipo al interactuar con un medio láser e interestelar, y formularon un conjunto de requisitos mínimos para su fabricación.
Como descubrieron los científicos, a pesar del conjunto de características casi "imposible" (un área de 10 metros cuadrados, una masa en gramos y una reflectividad del 99,999999%), el principal problema en la fabricación de una vela no será la selección del material, sino una serie de otras cosas. Resultó que ya existen varios materiales en la Tierra, incluidas películas hechas de disulfuro de molibdeno, silicio amorfo y varios otros semiconductores que tienen propiedades similares.
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Si esta película es lo suficientemente delgada, entonces, paradójicamente, las colisiones con los átomos de helio e hidrógeno presentes en el medio interestelar casi no tendrán ningún efecto sobre la vida de la vela. La mayoría de los átomos pasarán a través de él sin causar daño, y las colisiones con partículas de polvo, como muestran los cálculos de los físicos, dañarán no más del 10% del área total de la vela.
El problema, a su vez, es que hoy en día no existen tecnologías que permitan cultivar películas muy homogéneas y delgadas de estas sustancias del tamaño requerido. Los científicos deberán encontrar la manera de pegar fragmentos relativamente pequeños de estas películas, de 10 a 20 centímetros de diámetro, y esta operación debe realizarse con una precisión prácticamente atómica.
Por otro lado, Atwater y sus colegas confían en que tales técnicas para "pegar" piezas de vela se puedan desarrollar rápidamente, confiando en las tecnologías que se utilizan en la industria de TI hoy para soldar elementos individuales de microcircuitos. Su creación permitirá a Breakthrough Starshot resolver uno de los principales problemas y comenzar a crear un sistema láser capaz de acelerar esta vela a la velocidad requerida.
