fonzeppelin: (Default)
[personal profile] fonzeppelin
Едва ли найдется интересующийся космонавтикой человек, который никогда не слышал о Стивене Хокинге, знаменитом астрофизике и теоретике, пропагандисте идей космической экспансии Человечества. Но вот подробности его последнего проекта - программы "Прорыв" - в нашем секторе интернета известны не так хорошо (а ведь именно Россия, усилиями Юрия Мильнера, играет ключевую роль в финансировании программы!).

Вкратце - Стивен Хокинг сформулировал грандиозный десятилетний (10+) план поиска признаков активности внеземных цивилизаций, установления контакта с таковыми в случае обнаружения, и - в перспективе - посылки миниатюрных зондов в межзвездное пространство, способных за пару десятилетий добраться до ближайших к Солнцу звездных систем.



Программа осуществляется под руководством:

* Фрэнка Дрэйка - председателя совета и автора программы поиска внеземного разума SETI.
* Энн Дринн - автора и дизайнера "сообщения "Вояджера"", золотой пластинки с записями для внеземных цивилизаций, установленной на зондах серии "Вояджер".
* Мартина Риса - королевского астронома Великобритании.
* Эндрю Симиона - одного из ведущих специалистов по поиску признаков существования внеземной жизни.
* Дэна Вертаймера - основателя и координатора добровольческой сети обработки информации SETI@home, занимающейся поиском в записях межзвездного излучения сигналов искусственного происхождения.
* Питера Уордена - главы призового комитета.

Российский миллиардер Юрий Милнер выделил 100 миллионов долларов на финансирование первой стадии программы и концептуальные проработки по двум остальным.

I: Прорывное Прослушивание ("Breakthrough Listen")




Антенна радиотелескопа Грин Бэнк.


Целью этой десятилетней программы является поиск сигналов от внеземных цивилизаций. Сама по себе идея не нова, но еще никогда она не предпринималась с таким размахом. Уже заключены контракты с радиообсерваториями Грин Бэнк (США) и Паркес (Австралия), на 20% и 25% их годового рабочего времени соответственно. Дополнительно, к программе присоединились радиотелескоп FAST (Китай) и оптический "Автоматический Плането-Искатель" (Automated Planet Finder) из Калифорнии, последний ориентируется на поиск возможных лазерных сигналов.

Все это оплаченное время - тысячи часов! - радиотелескопы обсерваторий будут посвящать поиску возможных инопланетных сигналов в диапазоне 1-10 гигагерц (т.е. в "пустом" диапазоне, не нарушаемом возможными помехами земного происхождения)

В качестве целей (по порядку приоритета) для радиообсерваторий были определены, отдельно для северного и отдельно для южного полушария:

* Все звезды (43 штуки) в пределах 5 парсеков от Солнца.
* Тысяча (1000) наиболее интересных звезд всех спектров в пределах 50 парсеков от Солнца.
* Миллион (1000000) наиболее интересных ближайших звезд.
* Центральные регионы по крайней мере 100 ближайших Галактик.
* Экзотические объекты: по двадцать (20) белых карликов, нейтронных звезд и черных дыр.

Чувствительность используемой аппаратуры достаточна, чтобы засечь фоновое излучение планеты, подобной Земле, в пределах 5 парсеков, и обнаружить направленные источники излучения (подобные радарам) в пределах до 50 парсеков.



Автоматический плането-искатель. Он может увидеть вашу лазерную указку на орбите Альфы Центавра.

Обработка всех данных осуществляется на общественных началах, при помощи добровольческой сети SETI@Home. Вся база данных проекта изначально доступна в открытом сетевом архиве:

http://www.breakthroughinitiatives.org/OpenDataSearch

- откуда любой пользователь может извлечь данные для самостоятельной обработки. Ведется работа над открытым программным обеспечением, оптимизированным для поиска закономерностей в сигналах. Уже в настоящее время, программа за сутки поставляет больше данных, чем предыдущие проекты SETI - за год, более чем в 10 раз превосходя также по охвату исследуемых астрономических объектов.

II: Прорывное Сообщение ("Breakthrough Message")

Вторая часть проекта сводится к разработке сообщения, которое может быть послано с Земли для установления контакта с обнаруженной цивилизацией. Призовая сумма в миллион долларов для предложившего лучшее сообщение назначена для того, чтобы прилечь интерес к проекту. Сообщение должно "представлять наилучшим образом Землю и Человечество". Авторы проекта объявили, что сообщение будет послано не ранее, чем вопрос установления контакта с инопланетной цивилизацией будет рассмотрен подробным образом ведущей мировой научной и политической общественностью.

III: Прорывной Звездный Выстрел ("Breakthrough Starshot")

Третья - и самая амбициозная - часть проекта, предполагает отправку автоматических межзвездных аппаратов для изучения ближайших к Земле звезд.

Подробное обсуждение деталей на geektimes.



Это парус. Сам зонд - крохотная точка в центре.


Авторы проекта исходили из необходимости получить информацию от зондов в течении одного поколения. Поэтому ключевым требованием была способность аппаратов преодолеть 4-5 световых лет не более чем за 20-25 лет земного времени. Что, в свою очередь, требовало развить релятивистские скорости порядка 20% световой - на несколько порядков больше, чем достигнутые современными космическими аппаратами.

В качестве решения этой (и ряда других) проблем авторы проекта предложили идею нано-зонда. Ультраминиатюрный космический аппарат должен иметь массу всего в несколько грамм. Разумеется, такие размеры не позволяют смонтировать на нем какую-либо значимую силовую установку, но зато позволяют использовать концепцию "лазерного паруса" - т.е. разгонять зонд давлением фотонов луча мощного лазера. Выгодность этой концепции в том, что "двигатель" - то есть лазерная установка - остается на Земле, не разгоняется вместе с кораблем, и, соответственно, не имеет принципиальных ограничений по мощности и массе, а сам корабль не должен вообще нести запаса топлива и реактивной массы. Недостаток - в крайне слабой тяге подобного двигателя, что делает его экономически целесообразным только для миниатюрных аппаратов.

Эскизный проект аппарата, получившего название "Звездный чип" ("StarChip") был представлен в 2016 году. Это крайне миниатюрная система, массой всего около 10 грамм. Аппарат состоит из:

* Лазерного паруса площадью не более 16 квадратных метров (4x4), изготовленного из композита на основе графена. Парус должен принимать луч наземного лазера, и разгонять аппарат фотонным давлением. Материал паруса должен быть одновременно и крайне легким, и обладать чрезвычайно высокой отражающей способностью - чтобы сконцентрированное на нем излучение плотностью 62,5 киловатт на квадратный сантиметр, не разрушило парус.

* Миниатюрной "атомной батарейки" - радиоизотопного генератора на плутонии-238 или амерции-241.

* Четырех маневровых фотонных ускорителей - по сути дела, сверхминиатюрных диодных лазеров, мощностью не более 1 ватта каждый. Несмотря на минимальную мощность, они позволят выполнять элементарное маневрирование и поддерживать ориентацию аппарата. Они также могут быть использованы как система обратной связи: возможности оптического телескопа "Automated Planet Finder" позволяют ему наблюдать излучение 100 ваттного лазера (т.е. скоординированную работу сотни зондов) на удалении в 4,5 световых лет.

* Четырех управляющих микропроцессоров.

* Четырех сверхминиатюрных видеокамер, с разрешением 2 мегапикселя каждая. Предполагается, что такого разрешения хватит для изучения планетарной системы, сквозь которую будут проходить аппараты, и даже отдельных форм планетарного рельефа.

* Защитного покрытия из бериллиево-медного сплава, для защиты аппарата от субсветовых столкновений с атомами водорода. Разумеется, такое покрытие минимальной толщины не сумеет защитить зонд от риска соударения с пылевой частицей, но эту проблему предполагается решить запуском одновременно большого числа - тысячи (1000) аппаратов, из которых хотя бы часть сумеет выполнить задачу миссии.



Артистическое представление сегмента массива наземных лазеров.


В качестве разгонной установки предполагается использовать наземный массив из десяти миллионов серийных 10-киловаттных лазеров, развивающий суммарную мощность в 100 гигаватт. Хотя такая мощность и выглядит значительной, на практике она не превосходит возможностей энергетики развитых держав. По расчетам, 10 минут 100-гигаваттного излучения будет достаточно чтобы разогнать нано-зонд до 20% скорости света - что позволит ему преодолеть расстояние до системы Проксима Центавра за 20 лет. Торможение зонда у цели не планируется, миссия должна быть пролетной, т.е. зонды проследуют сквозь систему на скорости в 20% световой, выполнив по дороге наблюдения планетарной системы и передав данные обратно на Землю. На возвращение сигнала уйдет еще 4,5 лет - то есть в сумме, вся миссия займет около 25 лет.

Разумеется, набор технических вызовов впечатляет:

http://www.breakthroughinitiatives.org/Challenges/3

Но ни одна из проблем не является принципиально неразрешимой (хотя для ряда из них потребуется существенное улучшение доступных сейчас технологий).

Согласно предварительной оценке, общая стоимость программы не превзойдет 40-50 миллиардов долларов, основная часть которых будет затрачена на разработку необходимых технологий и создание наземного лазерного массива с инфраструктурой питания.

Заключение:


На данный момент программа "Прорыв" представляет собой самый комплексный и рациональный подход к межзвездным коммуникациям, когда-либо доселе сформулированный. Программа ставит рациональные цели полностью в рамках возможностей существующих и ближайше-перспективных технологий: радиоастрономию для поиска следов внеземных цивилизаций, общественную обработку информации усилиями добровольцев (предоставляющих ресурсы своих ПК для таковой), и даже итоговая цель программы - отправка зондов к ближайшим звездам - является хотя и ресурсоемким и масштабным, но вполне посильным для развитых наций предприятием, причем способным обеспечить возвращение научной информации в течении всего пары десятилетий. Для сравнения, миссия "Вояджер-1" продолжается уже более 40 лет; так что двадцать пять лет для проекта "Старчип" не являются чем-то немыслимым.

Date: 2017-04-02 05:13 pm (UTC)
From: [identity profile] fonzeppelin.livejournal.com
Скажем так: это первый серьезный сдвиг в области поиска внеземного разума за последние десятилетия. Предыдущие попытки были не более чем стремлением наметить направление...


//На русский корректнее перевести "художественное".//


Хм, спасибо за уточнение!

Date: 2017-04-02 05:15 pm (UTC)
From: [identity profile] l-69-l.livejournal.com
Ну, "Путь в тысячу ли..."© :)
Шаг первый, но, надеемся, не последний.

Date: 2017-04-02 05:42 pm (UTC)
From: [identity profile] fonzeppelin.livejournal.com
Ну, по крайней мере этот проект:

* Не требует принципиального прорыва в технологиях (вроде термоядерного синтеза)
* Не требует сложнодобываемых ресурсов и мегаконструкций (вроде кораблей из миллионов тонн дейтериевой смеси)
* Может быть реализован в настоящее время и принести научные результаты за промежуток времени, сопоставимый с временем уже имеющихся экспедиций.

Так что... :)

Date: 2017-04-02 05:44 pm (UTC)
From: [identity profile] l-69-l.livejournal.com
25 лет на миссию... Смогу дождаться результатов, если отправка на десятилетия не растянется :)

Date: 2017-04-02 05:57 pm (UTC)
From: [identity profile] fonzeppelin.livejournal.com
Ну, если, допустим, реализацию начнут в 2020-ых, то результат получим где-то в 2050-ых. Главная проблема - конечно, лазерный массив и источники энергии для него. Все же 100 гигаватт пусть даже на 10 минут - задача нетривиальная, это почти 10% всей мощности электростанций США. С другой стороны, насколько я знаю, по ночам энергопотребление падает более чем на 10%, и если согласовать на национальном уровне, искомые 100 гигаватт изыскать на короткие промежутки времени, полагаю, можно.

Date: 2017-04-02 07:42 pm (UTC)
From: [identity profile] l-69-l.livejournal.com
Ну, допустим, в 2055 мне должно быть 70... Хм...

Для такой программы можно и согласовать, наверное.

Date: 2017-04-02 08:00 pm (UTC)
From: [identity profile] fonzeppelin.livejournal.com
Полагаю да, так что основные проблемы будут с трансформаторными станциями - придется строить солидную сеть для быстрого перераспределения излишков энергии.

Date: 2017-04-04 06:10 pm (UTC)
From: [identity profile] alex-faddeev.livejournal.com
В Китае уже есть ЛЭП, способные передавать 8—9 ГВт, планируется строительство ЛЭП на 12 ГВт.
https://en.wikipedia.org/wiki/Ultra-high-voltage_electricity_transmission_in_China
Так что это дело дорогое (пара гигабаксов на линию), но технически реализуемое.

Date: 2017-04-04 06:28 pm (UTC)
From: [identity profile] fonzeppelin.livejournal.com
Хм! Спасибо за информацию!

Date: 2017-04-04 06:19 pm (UTC)
From: [identity profile] alex-faddeev.livejournal.com
В том же Китае суммарная мощность электростанций превысила 1500 ГВт, из которых около 320 дают ГЭС. И, что характерно, уровень использования мощности китайских ГЭС пока невысок.
В крайнем случае есть возможность возведения ГЭС на Брахмапутре, что обеспечит 80 ГВт (см. http://saiga20k.livejournal.com/62814.html)
Edited Date: 2017-04-04 06:19 pm (UTC)

Date: 2017-04-14 08:07 pm (UTC)
From: [identity profile] tnenergy.livejournal.com
>Не требует принципиального прорыва в технологиях (вроде термоядерного синтеза)

Как раз термоядерный синтез не требует принципиальных прорывов - прорывы нужны только что бы сделать его экономически осмысленным.

Здесь же нужны очень впечатляющие рывки по удельным характеристикам. Например 62 кВт/см^2 - примерно в 60 раз больше, чем умеют сегодняшние материалы. Большие вопросы по выживаемости, по энергетике.

Как только удельные характеристики поползут вниз под гнетом реальности - грандиозная лазерная решетка на 100 ГВт превратится в нереализуемую мегаконструкцию.

Тем не менее, это наверное наиболее близкий к реальности проект межзвездного зонда. Другой вопрос, что вложив те же 50 (или 500, как повезет) миллиардов долларов, можно запустить "diluted telescope", который скорее всего даст сопоставимые результаты, только не для одной планеты - а для многих. В этом ошибка Миллера.

Date: 2017-04-14 08:11 pm (UTC)
From: [identity profile] fonzeppelin.livejournal.com
"Каждый мнит себя меценатом, видя миллиард со стороны". :) Право, если бы вы сказали "по-моему это не оптимальное решение", было бы нормально, но "в этом ошибка Миллера" - это уже перебор.

//Как раз термоядерный синтез не требует принципиальных прорывов - прорывы нужны только что бы сделать его экономически осмысленным.//

Во что как бы все и упирается.

//Здесь же нужны очень впечатляющие рывки по удельным характеристикам. Например 62 кВт/см^2 - примерно в 60 раз больше, чем умеют сегодняшние материалы. Большие вопросы по выживаемости, по энергетике. //

Вопрос в отражающей способности в первую очередь.

//Как только удельные характеристики поползут вниз под гнетом реальности - грандиозная лазерная решетка на 100 ГВт превратится в нереализуемую мегаконструкцию.
//

А ей-то чего? :) Лазеры как раз дешевеют и становятся все надежнее. :)

Date: 2017-04-14 08:41 pm (UTC)
From: [identity profile] tnenergy.livejournal.com
>Право, если бы вы сказали "по-моему это не оптимальное решение", было бы нормально, но "в этом ошибка Миллера" - это уже перебор.

Ну я не в смысле, что его осуждаю, а в том плане, что для целей изучения других планет лучше все же не прямые методы и тут есть когнитивное искажение из фантастики 50х-80х годов. У меня даже пост (http://tnenergy.livejournal.com/90323.html) есть про то, как революции в астрономии происходят совсем не так, как это ожидали

>Во что как бы все и упирается.

Для межзвездного путешествия такой вопрос даже не ставится ;)

>А ей-то чего? :) Лазеры как раз дешевеют и становятся все надежнее. :

Ну, скажем, тераватт лазеров мне не кажется реалистичным - по инженерным (еще на кпд надо умножить, быстро загуглив я не нашел волоконных лазеров с кпд>50%, но может плохо искал), климатическим, политическим и финансовым причинам. А тераватт - это все лишь в 10 раз ухудшились характеристики, которые заявлены сейчас. С учетом технической пропасти, которую надо преодолевать - это не бог весь какая деградация ТЗ будет.

Date: 2017-04-14 08:45 pm (UTC)
From: [identity profile] fonzeppelin.livejournal.com
У инструментальных методов есть свои ограничения. Детальное изучение гелиопаузы стало возможно только благодаря "Вояджерам" и "Пионерам". Опять же, если мы, допустим, откроем планету, имеющую биосферу, альтернативы отправке зонда для ее изучения просто не будет - я думаю, вы согласитесь, что в изучении БИОСФЕРЫ не помогут никакие телескопы!

Date: 2017-04-14 09:03 pm (UTC)
From: [identity profile] tnenergy.livejournal.com
>У инструментальных методов есть свои ограничения.

Разумеется...

>Детальное изучение гелиопаузы стало возможно только благодаря "Вояджерам" и "Пионерам".

Я согласен с вашей мыслью, но интересно, что именно с этим моментом вы ошибаетесь https://ru.wikipedia.org/wiki/IBEX_(спутник)

Оказалось, что не менее успешно гелиопаузу можно изучать с орбиты Земли...

>я думаю, вы согласитесь, что в изучении БИОСФЕРЫ не помогут никакие телескопы!

Зонд с почтовую марку, пролетающий на 20% скорости света планету-цель, тоже не особо поможет с изучением биосферы. Вот например есть такой проект - то LISA, то eLISA -космический гравволновой интерферометр. Если использовать подобную технологию для выстраивания "разбавленного" телескопа в космосе, с апертуркой в 1000 м^2 - то можно строить изображения проксимы центавра B в тысячи пикселей по диаметру диска (как-то я считал полгода назад). Сравнимо со старшотом. И менее рискованно технологически, быстрее, и можно использовать для других интересных целей (как насчет изображения нейтронной звезды? Они имеют большую поверхностную яркость, нужна только база для достаточного углового разрешения).

Date: 2017-04-14 09:10 pm (UTC)
From: [identity profile] fonzeppelin.livejournal.com
В итоге когда нам потребуется зонд для изучения биосферы (или климата, или геологии), у нас будет бесполезный в этом плане телескоп и ноль опыта создания межзвездных зондов. :)

Я согласен, что пролетный зонд размером с почтовую марку не слишком эффективен в плане изучения системы. Однако, освоив технологию подобных зондов и решив практические проблемы, мы в дальнейшем сможем "прорваться" на более эффективный уровень. При всем желании, но изобретение радио не отменило необходимости в аэропланах.

Date: 2017-04-14 09:15 pm (UTC)
From: [identity profile] tnenergy.livejournal.com
Ну может быть. Тогда Миллер все делает правильно - оставим традиционному финансированию астрономии задачи разработки гипертелескопов, а Миллер пусть вкладывается в нерациональное, что может быть когда-то пригодится. Главное, что бы отдача была :)

Date: 2017-04-14 09:18 pm (UTC)
From: [identity profile] fonzeppelin.livejournal.com
Вы упускаете из виду еще и психологический фактор) Люди - существа не чисто рациональные. Захватить воображение и вдохновить людей, привлечь их к освоению Космоса - для этой цели, межзвездный зонд ГОРАЗДО эффективнее (и эффектнее) телескопа. Мегапроекты по определению не могут быть "полностью рациональны" :)

Date: 2017-04-14 09:24 pm (UTC)
From: [identity profile] tnenergy.livejournal.com
Нет, я это хорошо учитываю. Но... как бы это сказать... кризис веры в межзвезжные путешествия из-за обсчета многих концепций :) Ну в общем ладно, посмотрим, что получится.

Date: 2017-04-14 09:30 pm (UTC)
From: [identity profile] fonzeppelin.livejournal.com
Не вы первый, коллега: в начале XX века полно было скептиков от авиации, потерпевших неудачу с паровыми машинами, и считавших, что аппараты тяжелее воздуха математически нереальны. ;)

Date: 2017-04-14 09:37 pm (UTC)
From: [identity profile] tnenergy.livejournal.com
Ну все же современный подход чуть поизящнее, все пытаются сводить к удельным характеристикам типа плотности потоков энергии в системах, массам систем на человека (если это пилотируемое нечто) и т.п. Ну и просто горы идей, типа нано-звездолетов, запускаемых ускорителем (а-ля ускоритель элементарных частиц, для пылинки D=1 мкм обеспечивает темп ускорения 0,3 км/с на метр длины).

Date: 2017-04-14 09:28 pm (UTC)
From: [identity profile] fonzeppelin.livejournal.com
Кроме того, даже у системы нанозондов может быть развитие)

Например: мы можем, потенциально, использовать часть нанозондов как средство торможения других. Путем переотражения луча крупного лазера из Солнечной Системы, к примеру. Конечно, это будет той еще задачкой, и лазерные мощности, полагаю, потребуются на десяток порядков повыше названных, но потенциально мы можем таким образом затормозить группу нанозондов для исследования системы уже не на релятивистских скоростях.

Date: 2017-04-14 09:34 pm (UTC)
From: [identity profile] tnenergy.livejournal.com
Ну это идеи Форварда, собственно, только для единичного крупного лазерного парусника. Эти идеи еще развивали промежуточными линзами Френеля, что бы снизить требования к мощности лазеров, но все равно - все это требует макрорепликаторов где-нибудь на Луне или астероидов, которые размножатся и построят нам флот лазеров.

Date: 2017-04-15 06:20 am (UTC)
From: [identity profile] fonzeppelin.livejournal.com
Согласен, но сейчас подобное - то бишь саморазмножающиеся роботы с 3D-принтерами в брюшке - начинает выглядеть уже достаточно возможным в перспективе.

Profile

fonzeppelin: (Default)
fonzeppelin

January 2026

S M T W T F S
     12 3
4 56 78910
1112131415 1617
18192021222324
25262728293031

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags
Page generated Jan. 18th, 2026 07:57 pm
Powered by Dreamwidth Studios