Astronomía

Breakthrough Starshot; ¿Podríamos detectar sondas similares volando por la Tierra?

Breakthrough Starshot; ¿Podríamos detectar sondas similares volando por la Tierra?


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Si las civilizaciones extraterrestres estuvieran enviando sondas por la Tierra similares a nuestros planes para Breakthrough Starshot (donde las sondas tienen solo unos pocos metros de diámetro y se moverán hasta 0.2c cuando vuelen por el planeta), ¿seríamos capaces de detectarlas? , tecnológicamente hablando? Y si es así, ¿cuáles son las probabilidades de que vislumbremos uno?

EDITAR / ADICION: Una pregunta adicional en la que pensé es si los astronautas podrían potencialmente percibir tales objetos a simple vista, o si las sondas se moverían demasiado rápido para registrarlas.


No estoy en condiciones de arrojar números reales en este momento, pero aquí hay un experimento mental:

Los satélites Iridium reflejan la luz solar hacia la superficie de la Tierra, produciendo llamaradas brillantes, de hasta magnitud -8. Eso es aproximadamente 1 millón de veces más brillante que la fuente de luz más débil que puede percibir un ojo completamente adaptado a la oscuridad: una diferencia de cinco magnitudes en el brillo es un factor de 100, y menos De Verdad cielos oscuros, los humanos con una excelente visión pueden ver hasta una magnitud de 7.

Creo que estos reflejos provienen de un panel de aproximadamente 3 x 1,5 metros, por lo que es comparable en tamaño a su sonda.

Estos satélites orbitan a unos 800 km sobre la superficie de la Tierra. ¿Qué tan lejos podría uno estar y aún producir un reflejo visible? El brillo se reduce como el cuadrado inverso de la distancia, por lo que la mayor distancia a la que podría apenas ver un reflejo sería 1.000 veces mayor, o 800.000 km.

La luz viaja a 300.000 km / s. Una sonda viajando a 0.2c cubriría 60,000km / s. Viajar 800.000 km tomaría unos 13 segundos.

Eso significa que algo del tamaño de un satélite Iridium, que refleja la luz solar directamente hacia un observador durante todo su trayecto, podría ser visible durante casi medio minuto: cambiado al azul en la primera parte y al rojo en la primera parte. ultima parte. (A menos que esté bastante lejos en el acercamiento más cercano, lo que lo haría más tenue, la transición de "básicamente dirigirse directamente hacia usted" a "básicamente dirigirse directamente hacia usted" se llevaría a cabo en un abrir y cerrar de ojos literalmente, una cuestión de milisegundos. .)

Ahora, este es probablemente un límite superior: las sondas no tendrán la misma forma y reflectividad que un satélite Iridium, y no estarán orientadas para reflejarse directamente hacia un observador durante todo su tránsito. Pero, para mi sorpresa, parece que tú podría poder ver uno acercándose y alejándose.

Por otro lado, también es posible que un objeto de 0.2c tenga una interacción visible con el viento solar. (Que requiere más números de los que puedo ejecutar en este momento, pero después de haberlo pensado un poco, parece poco probable).


Breakthrough Starshot lanza con éxito la nave espacial más pequeña del mundo y # x27

La nave espacial más pequeña jamás lanzada está viajando con éxito en la órbita terrestre baja y comunicándose con los sistemas de la Tierra, han anunciado los científicos.

Conocidos como "Sprites", los satélites en miniatura miden solo 3,5 cm x 3,5 cm y llevan radios, sensores y computadoras, cada dispositivo funciona con luz solar y pesa solo cuatro gramos.

Si bien los nanosatélites conocidos como CubeSats se han enviado previamente al espacio, dichos sistemas tienen una masa miles de veces mayor que la de los Sprites, con un peso de más de 1 kg.

Los científicos dicen que el último desarrollo es un precursor importante de un ambicioso intento de enviar sondas espaciales a planetas más allá de nuestro sistema solar, denominado Breakthrough Starshot.

“Esta es una nueva frontera de naves espaciales diminutas a escala de gramo”, dijo el profesor Avi Loeb de la Universidad de Harvard, presidente del comité asesor de la Iniciativa Breakthrough Starshot.

Los Sprites, añade Loeb, también son baratos. “Cada uno de ellos tiene un costo de solo decenas de dólares”, dijo.

Anunciado el año pasado por Stephen Hawking y el empresario ruso Yuri Milner, quien ha invertido $ 100 millones en la financiación de los primeros cinco años del proyecto, el objetivo de Breakthrough Starshot es desarrollar chips con un peso de aproximadamente un gramo y colocarlos en una vela liviana antes de propulsar. a través del espacio con un láser de 100 mil millones de vatios.

"La razón por la que uno necesita bajar el peso es porque para llegar a las estrellas más cercanas dentro de nuestra vida, la nave espacial necesita moverse a una fracción de la velocidad de la luz, una quinta parte de la velocidad de la luz más o menos", dijo Loeb. .

Si bien anteriormente se han transportado Sprites a bordo de la Estación Espacial Internacional, esta es la primera demostración de que es posible lanzar un satélite miniaturizado tan liviano al espacio y comunicarse con él.

El proyecto Sprite está dirigido por Zac Manchester, ahora un investigador que trabaja con Loeb en la Universidad de Harvard, quien comenzó a trabajar en la nave espacial hace casi una década, antes de que el proyecto se convirtiera en parte del esfuerzo Breakthrough Starshot.

Actualmente hay dos Sprites pegados al exterior del satélite Letón Venta y el satélite italiano Max Valier, pequeños sistemas construidos por la empresa alemana OHB System AG y lanzados juntos en junio.

"De hecho, terminé volando a Alemania con estas cosas en mi equipaje de mano", dijo Manchester.

Cuatro Sprites también viajan dentro del satélite Max Valier y están diseñados para ser lanzados al espacio, aunque ese plan está en el aire debido a un problema técnico en la comunicación con el satélite italiano.

Michael Garrett, director del Centro de Astrofísica Jodrell Bank, dio la bienvenida al éxito de los Sprites.

“Lo encuentro bastante sorprendente pero también emocionante”, dijo, señalando que los Sprites muestran que tales chips son estables en el espacio, pueden aprovechar la energía solar y son capaces de comunicarse. “Normalmente esto sucede con los satélites que son del tamaño de una gran minivan, o incluso más grandes que eso”, agregó.

El proyecto Breakthrough Starshot se basa en la miniaturización de la tecnología y planea usar un pequeño chip para albergar una serie de instrumentos, incluidos equipos de navegación y una cámara. Sin embargo, el sistema de comunicación del dispositivo estará basado en láser, en lugar de depender de ondas de radio como lo hacen los Sprites.


Todo lo que necesita saber sobre el proyecto Starshot

R: La Iniciativa StarShot está diseñada para permitir a la humanidad enviar sondas robóticas a la estrella más cercana en una generación. Este será el primer intento financiado por la humanidad de permitir viajes entre sistemas estelares. Es un programa de investigación y desarrollo a largo plazo, financiado con fondos privados.

R: La nanocraft tiene cuatro pequeños láseres a bordo alimentados por una batería de isótopos nucleares. La vela de luz tendrá la forma de actuar como un telescopio para dirigir la luz láser de estos pequeños láseres de regreso a la tierra. Las imágenes de los planetas que la nanocraft obtiene volando a través del sistema Alpha Centauri serán codificadas como señales digitales por estos láseres. Durante el próximo año, después de volar junto a la estrella objetivo, las imágenes se transmitirán lentamente hacia la Tierra. Después de casi cinco años, el gran conjunto de láser de un kilómetro que envía las nanoprobes en su camino se utilizará a la inversa para recopilar y decodificar las señales láser de las nanoprobes. Se necesitarán al menos varias semanas para recibir cada imagen.

R: Stephen Hawking, Mark Zuckerberg y Yuri Milner son la junta directiva del proyecto StarShot. El personal del proyecto, que dirijo, junto con el consejo asesor de StarShot, dirigido por el profesor Avi Loeb de Harvard, preparará y presentará los programas de investigación propuestos a este consejo para su aprobación. Después de la aprobación, redactaremos contratos y subvenciones para realizar la investigación, probablemente en muchos lugares del mundo.

R: Hemos realizado análisis de costos detallados. Está claro que hacer que el proyecto sea asequible es uno de los principales desafíos. El principal factor de coste es la construcción de la matriz de proyectores. Hoy en día, los costos del láser y la óptica hacen que este sistema sea inasequible. Sin embargo, durante aproximadamente una década, la potencia del láser se había multiplicado por dos cada pocos años. En consecuencia, el costo de los láseres ha ido disminuyendo a un ritmo similar. De hecho, esta tendencia es similar a la famosa "Ley de Moore" para computadoras. Si esta tendencia continúa, y tenemos todas las razones para creer que lo hará, dentro de una década o dos, el costo de la matriz de proyectores láser será similar a los grandes proyectos científicos como el acelerador de partículas CERN, alrededor de $ 10 mil millones.

R: El sitio web StarShot de Breakthrough Initiatives enumera los más de 20 desafíos. Cualquier persona interesada puede sugerir formas de abordar estos desafíos. Esa es la mejor manera de involucrarse ahora. Observo que no todos los desafíos son técnicos, algunos son de política y políticos. Necesitamos sugerencias de personas de todos los orígenes. Dentro de varios meses anunciaremos oportunidades y procedimientos para hacer propuestas de participación, principalmente a través de contratos de investigación y subvenciones.


Construyendo la vela Starshot: una sesión de preguntas y respuestas con Harry Atwater

Representación de un artista del Starshot Lightsail. Crédito: Breakthrough Starshot

Cuando las sondas artificiales finalmente lleguen a otras estrellas, no serán impulsadas por cohetes. En cambio, pueden estar montados en una vela delgada como una telaraña que está siendo explotada por un rayo láser gigante. Harry Atwater, Profesor Howard Hughes de Física Aplicada y Ciencia de Materiales, es un líder del proyecto del Programa Breakthrough Starshot, que busca hacer realidad estas sondas. En un nuevo artículo publicado el 7 de mayo en Materiales de la naturaleza, Atwater explora algunos de los principales desafíos que enfrentará el proyecto en su apuesta por hacer de la humanidad una especie interestelar. Recientemente nos sentamos con él para hablar sobre el programa.

¿Qué es exactamente el programa Breakthrough Starshot?

Es un proyecto multidisciplinario de $ 100 millones que se anunció en 2016, destinado a diseñar una nave espacial que se pueda lanzar a los planetas que rodean a otras estrellas y alcanzarlos durante nuestra vida. La idea es desarrollar naves espaciales que sean capaces de viajar a casi el 20 por ciento de la velocidad de la luz.

¿Por qué no se puede hacer eso con cohetes convencionales?

El problema con la propulsión de cohetes tradicional es que la velocidad final del cohete está limitada por la velocidad final del combustible expulsado del cohete. Para los propulsores químicos, el límite superior de la velocidad final es demasiado bajo. La nave espacial más rápida jamás lanzada tardaría decenas de miles de años en llegar a la estrella más cercana, Alpha Centauri C. Eso es claramente impráctico para cualquier misión interestelar.

Para superar eso, planeamos usar la luz como combustible. En otras palabras, estamos aprovechando el principio de conservación del impulso entre la luz y los materiales. Si tengo un objeto reflectante y lo ilumino, los fotones que retroceden o reflejan dan impulso al objeto. Si el objeto es lo suficientemente ligero, ese momento puede actuar como una fuerza propulsora, y entonces la velocidad final de esa sonda está limitada solo por la velocidad de la luz misma.

¿Cuál es su papel en el proyecto?

Soy asesor del programa Breakthrough Starshot. El programa tiene tres grandes desafíos técnicos: el primero es construir el llamado motor de fotones, el láser que es capaz de propulsar la vela, el segundo es diseñar la vela en sí y el tercero es diseñar la carga útil, que será muy pequeña. nave espacial capaz de tomar imágenes y datos espectrales y luego enviarlos a la Tierra. Mi función es ayudar al programa a definir caminos para hacer una vela ligera viable que sea compatible con los otros objetivos de todo el programa. No va a ser fácil: tenemos que hacer un objeto ultraligero a gran escala que sea firme y dinámicamente estable bajo propulsión.

¿Qué otros desafíos hay?

Los desafíos que abordamos en nuestro último artículo son el desarrollo de los requisitos de diseño y materiales para este conjunto realmente extremo de condiciones de ingeniería. Requerimos algo que tenga una masa de no más de un gramo, pero que cubra un área de aproximadamente 10 metros cuadrados. Eso significa que el grosor promedio será del orden de decenas a cientos de nanómetros, mucho más delgado que un cabello humano.

Este material delgado como una oblea estará sujeto a una intensa radiación láser durante la fase de propulsión, con una intensidad de megavatios por metro cuadrado. Esa no es la intensidad más alta que jamás se haya generado en un laboratorio, pero es una intensidad muy alta para interactuar con una estructura de membrana ultradelgada, similar a una gasa, del tipo del que estamos hablando aquí. Entonces, el mayor requisito es que debe ser ultrareflectante para que podamos impartir impulso y propulsar la vela ligera.

¿Hay materiales o familias de materiales que parezcan prometedores para esto?

Si. Los mejores materiales son los que son dieléctricos o aislantes, en lugar de los materiales metálicos, que transmiten cargas eléctricas. Un buen ejemplo de un dieléctrico con el que todo el mundo está familiarizado es el vidrio, que es muy no absorbente. Desafortunadamente, el vidrio es un poco demasiado bajo en su reflectividad para ser un candidato eficiente para el material de vela ligera, pero no obstante, señala el camino. Los mejores materiales en los que pensar son los que tienen una mayor reflectividad pero coeficientes de absorción igualmente bajos.

El concepto de un artista diferente del Lightsail en acción. En esta ilustración de la nave volando por un exoplaneta, el Lightsail se representa como esférico con antenas apuntando hacia la Tierra; aún no se ha decidido qué forma tendrá que tener el Lightsail. Crédito: Artur Davoyan / Harry Atwater

¿Cómo encaja este trabajo con sus objetivos de investigación más amplios?

Mi equipo de investigación está muy interesado en cómo la luz interactúa con materiales a nanoescala, o materiales esculpidos o moldeados a la escala de la propia longitud de onda. Una de las cosas que es fascinante es que los materiales nanoestructurados pueden generar compensaciones realmente óptimas entre masa y reflectividad, y también ayudar a dar estabilidad a la vela. Necesitamos que la vela sea aceptablemente estable, lo que significa que no se caiga del rayo láser, por así decirlo.


No olvidemos el hardware

Un tremendo desafío de diseño es construir una vela ligera altamente reflectante de solo átomos de espesor. Si se absorbiera incluso una pequeña fracción de la energía láser, la vela se destruiría. (Ese mismo potencial destructivo puede poner nerviosos a los gobiernos al permitir que se construya una instalación de este tipo).

Pero toda la energía entregada a la nave espacial no contará para nada si la sonda en sí es demasiado masiva.

Starshot planea desarrollar un nuevo estilo de sonda que pesa solo un gramo. Un Starchip incluirá una cámara, dispositivos electrónicos para transmitir y recibir señales y una fuente de alimentación y tal vez una fuente radiactiva de descomposición lenta como el americio, que se encuentra en las alarmas de humo domésticas.

Sin embargo, un problema es viajar a una quinta parte de la velocidad de la luz para alcanzar la estrella durante nuestra vida (y la de Milner & rsquos), la nave tendrá solo unos minutos para explorar el sistema solar alienígena antes de volar.

Como nos mostró el sobrevuelo de Plutón de New Horizons, este tipo de misión aún puede ser increíblemente valiosa, aunque sería maravilloso reducir la velocidad y explorar a placer.

¿Permitirá Breakthrough Starshot que la humanidad demuestre ser una civilización interestelar? Solo el tiempo lo dirá, aunque la espera puede ser más corta de lo que podríamos haber soñado antes del anuncio de ayer.

Alan Duffy

Alan Duffy es astrofísico de la Universidad Tecnológica de Swinburne, Melbourne, y científico principal de la Royal Institution of Australia. Twitter | @astroduff

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La gran oportunidad de Starshot

Cuando pensamos en lo que generalmente se llama "protección planetaria", estamos hablando de las sondas que enviamos a lugares posiblemente portadores de vida como Marte o Europa. Confundiría nuestras investigaciones si no pudiéramos estar seguros de no haber contaminado un lugar así con microorganismos de la Tierra, transportados involuntariamente a bordo de un módulo de aterrizaje que no fue despojado adecuadamente de esos pasajeros. Incluso nuestro orbitador Cassini Saturno fue guiado al planeta como una forma de garantizar que, en una fecha futura, no chocara contra un lugar tan biológicamente interesante como Encelado.

Ayer, después de leer un ensayo de Ethan Siegel, pregunté retóricamente si deberíamos pensar también en algún tipo de política de protección exoplanetaria. Después de todo, estamos desarrollando un diseño de misión real a través de Breakthrough Starshot, con el objetivo de alcanzar estrellas cercanas en las próximas décadas. Siegel (Lewis & # 038 Clark College) había expresado su preocupación de que Breakthrough Starshot pudiera inadvertidamente iniciar una guerra interestelar. La idea es extrema, pero uso la palabra "guerra" porque estaba allí en el título de la pieza de Siegel.

Lo que le preocupa a Siegel es que entre la gran cantidad de cargas útiles que Breakthrough Starshot le gustaría enviar a las estrellas cercanas, podría haber una que impactara accidentalmente el planeta en estudio. Está preocupado por el "cono de incertidumbre" que estaría involucrado en cualquier trayectoria dirigida a hacer un paso cercano a un planeta como Proxima by argumenta que a 60.000 km / seg, que es el objetivo de Starshot del 20 por ciento de C, una pequeña carga útil de 1 gramo golpeará con la fuerza de un asteroide de 1 tonelada que se mueve a 60 km / seg, un golpe como Chelyabinsk.

Avi Loeb de Harvard, quien preside el consejo asesor de Breakthrough Starshot, encuentra poco mérito en la preocupación. Mientras escribía la publicación de ayer, me preguntaba qué diría el Dr. Loeb sobre los puntos de vista de Siegel, solo para encontrar un correo electrónico con un enlace a su nuevo ensayo en Forbes en mi buzón poco después de que publiqué & # 8212 su artículo ya había aparecido esa mañana. Loeb señala que a una décima parte de la velocidad de la luz, una carga útil del tamaño de Starshot “& # 8230 simplemente transportaría la energía de un asteroide común, de sólo unos pocos metros de tamaño & # 8212 del orden de la altura de una persona. Estos asteroides chocan contra la Tierra unas cuantas veces al año y se queman en la atmósfera ”.

Aquí hay un mapa de impactos de asteroides que Loeb vinculó en su ensayo.

Imagen: Este diagrama mapea los datos recopilados entre 1994-2013 sobre pequeños asteroides que impactan la Tierra y la atmósfera # 8217s para crear meteoros muy brillantes, técnicamente llamados & # 8220bolides & # 8221 y comúnmente denominados & # 8220fireballs & # 8221. Los tamaños de los puntos rojos (impactos diurnos) y los puntos azules (impactos nocturnos) son proporcionales a la energía óptica radiada de los impactos medida en miles de millones de julios (GJ) de energía, y muestran la ubicación de los impactos de objetos de aproximadamente 1 metro (3 pies). a casi 20 metros (60 pies) de tamaño. Crédito: Ciencia planetaria.

El mapa, el trabajo del Programa de Objetos Cercanos a la Tierra de la NASA, es instructivo. En total, 556 pequeños asteroides impactaron nuestra atmósfera en un período de 20 años, casi todos ellos se desintegraron en la atmósfera, con la obvia excepción del evento de Chelyabinsk, que fue causado por el asteroide más grande que golpeó en este período de tiempo. Lo que tengo entendido sobre Chelyabinsk es que el meteoro tenía aproximadamente 20 metros de tamaño, moviéndose aproximadamente a 19 kilómetros por segundo.

Pero, ¿una carga útil de un gramo que se mueve a velocidades de Starshot no causaría estragos si cayera sobre una superficie planetaria? Evidentemente, el evento no sucedería. Permítanme citar a Loeb sobre esto:

& # 8230 un chip de almidón a escala de gramo se quemaría en la atmósfera de un planeta mucho más fácilmente que un asteroide de una tonelada de masa. Su impacto en un planeta no sería más irritante que el impacto de un grano de polvo en la piel de una vaca pastando. El medio interplanetario está lleno de escombros que presentan riesgos mucho mayores para un planeta, como se dieron cuenta los dinosaurios cuando fueron aniquilados por el impacto de un asteroide de 10 a 15 kilómetros (un billón de veces más masivo de lo que acabamos de considerar) hace unos sesenta y cinco millones de años. .

En cualquier caso, Loeb ve las posibilidades de colisión en algo menos de una parte en un millón, dado que conocer las posiciones relativas del planeta y la nave espacial durante un viaje que dura décadas es imposible con la carga útil prevista. Lo que sí espera Breakthrough Starshot es un acercamiento más cercano miles de veces más grande que la superficie de cualquier planeta.

Deberíamos hacer una pausa en la cuestión de la desaceleración, que surge repetidamente cada vez que hablo de las sondas Starshot con personas nuevas en el proyecto. Si bien es cierto que la desaceleración y la órbita en, digamos, el sistema Proxima Centauri sería un gran beneficio, no hay forma de que esto suceda dadas las limitaciones actuales de la carga útil, que depende de la miniaturización y, sin embargo, requiere grandes energías para ser llevado a la velocidad de crucero. Nuestros esfuerzos interestelares iniciales seguramente serán sobrevuelos por esta razón, y hay una gran cantidad de ciencia que se puede recopilar.

La otra cosa que hay que recordar es que Breakthrough Starshot es un esfuerzo continuo para demostrar la viabilidad de las tecnologías de velas láser con rayos. Las presentaciones de las primeras solicitudes de propuestas se están evaluando ya que la estabilidad de la vela y los materiales se consideran para avanzar hacia el trabajo experimental en lo que podemos esperar que sea una instalación de vela dedicada. El conjunto de láser que impulsaría estas naves presenta enormes desafíos, al igual que muchos otros problemas, como las comunicaciones, que deberán resolverse antes de que se pueda realizar una misión interestelar.

Estamos buscando una capacidad interestelar que, si todo saliera bien, aún tardaría 30 años en producir una infraestructura en funcionamiento. Para aquellos nuevos en Breakthrough Starshot, recomiendo mirar la lista de problemas técnicos que enfrenta el proyecto, ya que determina si el concepto es lo suficientemente sólido como para pasar a la etapa de prototipo en ruta a una implementación completa. Esto llevará tiempo y no sabremos hasta dentro de bastante tiempo si el concepto de Starshot, tal como está, es viable.

Lo que ya sabemos es que el compromiso de recursos subyacentes al proyecto ya está dando sus frutos, y seguirá dando sus frutos, en forma de investigación recién financiada.

Cualquiera que esté familiarizado con la historia de los estudios de vuelos interestelares sabrá lo raro que es tener este nivel de cooperación y participación entre los científicos mejor equipados para abordar el problema. Durante la mayor parte del siglo pasado, los investigadores interesados ​​en el enigma interestelar hicieron su trabajo en su tiempo libre y se reunieron solo en conferencias ocasionales, con artículos de revistas poco frecuentes que mantuvieron el hilo. La investigación que Breakthrough Starshot producirá será un avance sólido para todo el campo, sin importar si, cuándo o con qué frecuencia se realizan las misiones reales.

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A 0,2 c, una gran cantidad de energía se destinará a los rayos X y UV, que son absorbidos por una atmósfera como la nuestra. Creo que las posibilidades de un acierto son bastante pequeñas.


El primer gran paso para convertir a los humanos en una especie interestelar está en marcha. El proyecto Breakthrough Starshot ha probado prototipos de su pequeña nave espacial & quotStarChip & quot, que planean lanzar hacia Alpha Centauri al 20% de la velocidad de la luz con la ayuda de velas impulsadas por láser.

¿Una sonda minúscula que viaja al 20% de la velocidad de la luz directamente lejos de nosotros podría transmitirnos cualquier información significativa una vez que llegue?

Individualmente, no mucho, pero planean enviar un enjambre.

EDITAR: Entonces, parece que estas nanocraft volarían por las estrellas y planetas del sistema & # x27s en lugar de desacelerar e intentar entrar en órbita. A estas velocidades, la nanotecnología tardaría unos 45 minutos en recorrer 1 UA (distancia Tierra-Sol). Así tendrían algo de tiempo para obtener datos sobre cualquier cosa interesante.

Cada uno de estos nanocraft tendría una cámara, que tomaría fotografías de planetas (que se encuentran con la ayuda de gráficos estelares y software de reconocimiento de imágenes) a resoluciones relativamente impresionantes (tan buenas como alrededor de 25 millas por píxel).

Luego transmitirían los datos encontrando primero la Tierra, lo cual es relativamente sencillo ya que el Sol sería fácilmente localizable a una distancia de 4 años luz, luego usarían láseres a bordo para transmitir la señal.

Las imágenes del planeta objetivo podrían transmitirse mediante un láser de 1 vatio a bordo de la nanocraft, en un "modo de ráfaga" que utiliza la unidad de almacenamiento de energía para extraer energía rápidamente para el modo de comunicaciones láser que consume mucha energía. Al acercarse al objetivo, la vela se usaría para enfocar la señal de comunicación láser.

En cuanto a recibir la señal:

Los avances recientes de grupos en MIL Lincoln Labs y el Jet Propulsion Laboratory han demostrado que es posible detectar fotones individuales emitidos por láseres desde distancias muy grandes.

Por lo tanto, definitivamente todavía hay trabajo por hacer en esta última parte para escalarla a distancias interestelares, pero están bien encaminados.

Todo esto proviene de la página web Breakthrough Starshot en su sección de desafíos.


La segunda conferencia anual “Breakthrough Discuss” se llevó a cabo del 20 al 21 de abril y se transmitió en Facebook Live

San Francisco18 de abril de 2017 - Breakthrough Initiatives ha anunciado hoy su segundo Discusión de avance conferencia científica, que reunirá a los principales astrónomos, ingenieros, astrobiólogos y astrofísicos para avanzar en la discusión sobre los recientes descubrimientos de planetas potencialmente habitables en sistemas estelares cercanos. La conferencia se llevará a cabo el jueves 20 de abril y el viernes 21 de abril en la Universidad de Stanford.

Los dos días de debates se centrarán en los "exoplanetas" similares a la Tierra recién descubiertos en los sistemas planetarios Alpha Centauri y TRAPPIST-1, y en nuevas pruebas de que estos planetas podrían ser habitables, así como en su potencial como objetivos para nuevos métodos de exploración espacial. .

Guillem Anglada-Escudé, Universidad Queen Mary de Londres, y Michaël Gillon, Universidad de Lieja, actuarán como oradores principales. Las sesiones estarán presididas por Olivier Guyon, Universidad de Arizona, Jill Tarter, ex director del Centro de Investigación SETI, y Avi Loeb, Universidad Harvard. A continuación, se incluye una descripción general completa de las sesiones y los paneles.

“En los últimos 10 meses, el mundo de la astronomía se ha visto sacudido por los descubrimientos de otros sistemas planetarios que se parecen notablemente al nuestro”, dijo S. Pete Worden, director ejecutivo de Breakthrough Initiatives. "La Discusión de avance La conferencia reúne a muchas de las mentes más importantes para avanzar en la conversación sobre el potencial de vida en otros mundos y para cuestionar las teorías e hipótesis en conflicto impulsadas por estos nuevos datos ".

El evento de dos días contará con tres sesiones de 19 presentaciones y 15 panelistas. El primero se centrará en observaciones recientes de planetas cercanos, incluido Proxima b, y nuevas técnicas para observarlos. La segunda sesión examinará la posibilidad de vida inteligente en el vecindario cósmico de la Tierra y los intentos recientes de buscarla con Breakthrough Listen. La tercera sesión evaluará la importancia de los exoplanetas recién descubiertos para el esfuerzo a largo plazo Breakthrough Starshot, un programa encabezado por Yuri Milner para desarrollar una sonda espacial interestelar práctica.

Como el exoplaneta conocido más cercano, Proxima b es el objetivo principal actual de Starshot, que tiene como objetivo desarrollar la tecnología para enviar naves espaciales a escala de gramo que viajen al 20 por ciento de la velocidad de la luz a Alpha Centauri, a unos 4,367 años luz de distancia. Líderes de la misión Starshot Avi Loeb, Philip Lubin y Zac Manchester estará entre los distinguidos participantes en Breakthrough Discuss.

La conferencia se transmitirá en Facebook Live en www.Facebook.com/BreakthroughPrize. Se anima a los espectadores a unirse a la conversación y enviar preguntas, que tienen la oportunidad de ser respondidas por los panelistas en tiempo real.

Las horas de inicio de todas las sesiones también se publicarán en la página de Facebook de Breakthrough. Para obtener más información sobre el programa, incluido un cronograma detallado, visite: breakthroughinitiatives.org/Events.

Discusión de avance es alojado por el Departamento de Física de la Universidad de Stanford y el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica y patrocinado por Breakthrough Initiatives.

Discusión de avance es una conferencia académica anual centrada en la vida en el Universo e ideas novedosas para la exploración espacial.

Iniciativas innovadoras son un conjunto de programas científicos y tecnológicos que exploran las grandes preguntas sobre la vida en el Universo, como, ¿Estamos solos? ¿Cuáles son los planetas habitables más cercanos? ¿Y podemos convertirnos en una civilización interestelar?

Discusión de avance

Jueves 20 y viernes 21 de abril

Introducción

La Tierra ha descubierto un vecino.

En agosto de 2016, el exoplaneta Proxima b fue descubierto en nuestra puerta cósmica. Orbita Proxima Centauri, la estrella más cercana a nuestro Sol, aproximadamente a 4,2 años luz (25 billones de millas) de distancia. Este fue un descubrimiento emocionante: el exoplaneta conocido más cercano al Sistema Solar también se encuentra dentro de la zona habitable de su estrella y solo cuatro meses después de su lanzamiento, Breakthrough Starshot tenía su primer objetivo.

Luego, en febrero de 2017, se identificaron siete exoplanetas orbitando una estrella enana llamada TRAPPIST-1, a unos 40 años luz (235 billones de millas) de la Tierra. En términos cósmicos, estos planetas también están al final de la calle. A medida que las tecnologías de observación y propulsión en evolución prometen extender nuestra visión y presencia física a destinos interestelares, estos mundos potencialmente habitables o portadores de vida están transformando el espacio de nuestras posibilidades de vida en nuestro vecindario galáctico: ambas posibilidades para la vida extraterrestre y para el futuro. De la humanidad.

Los descubrimientos de Proxima by los siete mundos del sistema TRAPPIST-1 serán el tema principal de este año. Discusión de avance.

Sesión uno: Observaciones de Proxima by planetas habitables alrededor de estrellas frías cercanas

¿Qué se puede aprender sobre Proxima by los planetas habitables alrededor de estrellas frías cercanas mediante la detección remota de la Tierra y de las misiones espaciales a corto plazo? Esta sesión se centrará en observaciones y sistemas, tanto terrestres como espaciales, para estudiar el planeta Proxima b recientemente descubierto y los planetas habitables aún por identificar alrededor de estrellas de tipo M cercanas. Se prestará especial atención a cómo se podría confirmar la vida y cuándo podría ser factible.

Sesión dos: Observaciones SETI de Proxima by estrellas cercanas

¿Qué medidas SETI son posibles para Proxima by estrellas cercanas? Esta sesión revisará una serie de observaciones SETI ya tomadas del sistema Proxima Centauri y considerará nuevas posibilidades de observación. Estos incluyen la discusión de qué “filtración” de una civilización tecnológica podría detectarse con la instrumentación actual, qué observaciones adicionales pueden y deben hacerse e ideas para métodos nuevos y no probados de observación y recopilación de datos.

  • Tabetha Boyajian, Universidad Estatal de Luisiana
  • Andrew Siemion, Universidad de California, Berkeley
  • Jason Wright, Universidad Penn State
  • Shelley Wright, Universidad de California, San Diego

Sesión tres: Metas científicas e instrumentación para un sobrevuelo de las estrellas más cercanas

Breakthrough Starshot tiene como objetivo enviar sondas ligeras a una fracción de la velocidad de la luz a las estrellas más cercanas. ¿Qué instrumentos y medidas deberían estar disponibles para esta flota de naves espaciales? Esta sesión se centrará en las mediciones que podrían realizar los StarChips que vuelan a través del sistema planetario Alpha Centauri, con énfasis en la búsqueda de vida en Proxima b. The discussion will include an initial brainstorm on the desired spectral and imaging parameters (resolution and wavelengths), the type of instruments (including novel probes of particles and fields), as well as the optimal flyby distance and trajectory.


Fleet

In a 8 inch telescope 200x magnification one can observe Neptune as blue dot from earth, and that is 30 a.u. detection range.

Assuming Planet9 orbit from 600 to 1200 a.u., we need 120 to 240 telescopes per potencial orbit plane plus minus 30a.u. which is about plus minus 3 degree inclination of potencial orbit.

Per HDE answer, and so as what I recall as well, they expect to find it in some limited section of the sky, but not certain about uncertainties, ranges of potencial plane inclinations and such, but why should it stop us let's handwave again plus minus 10 degree so we need about 3x telescopes we got for one plane

Sooo it lands us in a territory of 360-720 telescopes, let's say a thousand.

If 30kk includes full service build and launch per satelite then we have quite good(cheap), as for space program, number of 30 billions, which can bring us some result, meaning it may look as a reasonable shot to detect planet 9, it will take a long time but, for such a project it definetly cheap, from our curent standpoint of view.

It is by a mile bigger than we do today or can do today, and in therms what it requires it looks more like Musk-Mars timeframe and capacities.


Starshot: Inside the Ludicrous Plan to Send a Spacecraft to Our Neighbor Star

Hundreds of engineers and scientists have come together to shoot for the stars, literally.

As a species, we have made magnificent strides in robotic space exploration in the past decade. From exploring Pluto close-up for the first time to discovering our solar system is rife with underground liquid oceans, we now understand our little neighborhood of planets and moons better than ever before. It's time to start talking about how we are going to explore the stars.

The Breakthrough Initiatives, created by Russian billionaire physicist Yuri Milner, is one of the most forward-thinking space exploration groups in the world. Among Breakthrough's many ambitious projects is Breakthrough Starshot. The goal is to send hundreds of gram-sized spacecraft to the nearest star&mdashProxima Centauri, some 4.2 light-years away&mdashand have them arrive within our lifetimes. The craft would then attempt to communicate with Earth and transmit photos of Proxima Centauri and its orbiting planet, Proxima b, back to us.

The Breakthrough Initiatives recently held an international conference called Breakthrough Discuss at Stanford University. Hundreds of researchers and engineers met to flesh out Breakthrough's many ambitious space exploration goals. Starshot attracted perhaps the most interest due to its thrilling prospects and many technical challenges to overcome.

The verdict? "It looks feasible," according to Harvard science professor Avi Loeb who chairs the advisory committee for Breakthrough Starshot.

Even though the target star system is closer to us than any other, it's still mind-bogglingly far away: 25 trillion miles. Voyager 1, the spacecraft that has traveled farthest from Earth, has been flying at 38,000 mph for forty years, and it's only a tiny fraction closer to Proxima Centauri than it was when it launched. At Voyager's rate, it would take tens of thousands of years for the spacecraft to get anywhere close to Proxima Centauri, even if it were headed in the right direction.

Conventional rocket launches and gravity assist maneuvers just won't take us anywhere near the stars. We need a new plan.

Laser Beams and Light Sails

Spaceflight generally evokes visions of giant rockets with fiery tails erupting off the pad at Cape Canaveral and flying out beyond the atmosphere. To maneuver to a destination after launch, spacecraft often use a liquid rocket fuel called hydrazine. This potent propellant, however, is much too heavy to launch in large quantities. It would be incredibly inefficient just to launch enough fuel to Mars for a return flight, let alone enough for an interstellar voyage. Fortunately, there's a much more efficient way to zip around the stars, and it uses nothing more than energy from beams of electromagnetic radiation.

Light sails are reflective surfaces resembling tin foil that use photons from a source of light, such as a laser beam or the sun, to propel a spacecraft. When the photons of light bounce off the reflective surface, the energy is transferred to a small push, and the craft accelerates in the near-vacuum of space.

The technology isn't just theoretical. In 2010, the Japanese Aerospace Exploration Agency (JAXA) launched a craft called IKAROS&mdashthe first successful interplanetary probe to use light sailing as a means of propulsion. The Planetary Society also launched a light sail back in June 2015, and the institution is working on a new sail, the LightSail 2, slated for launch later this year.

This just in: a complete image of #LightSail in space! The future of space travel. pic.twitter.com/bmdVVUFVon

&mdash Bill Nye (@BillNye) June 9, 2015

Breakthrough Starshot wants to take light sail technology even farther out to space&mdashall the way to Proxima Centauri. Last year, the organization announced a plan to use light sailing and laser propulsion to accelerate dozens or even hundreds of nano-spacecraft fast enough to reach Proxima Centauri in a matter of decades. We're talking about relativistic speeds, roughly 20 percent of the speed of light, or somewhere around 100 million mph. Only at such a ludicrous speed could a probe reach Proxima Centauri in a reasonable two or three decades. Then it will take another four years or so for the radio signals to get back to Earth, traveling at the full-bore speed of light.

"In doing these calculations, nothing has come up yet that seems like it's not possible."

The probes themselves would be little more than small computer chips with a smartphone-like camera, a radio transmitter, and a few other basic electronics. Cornell University is currently working on a project called KickSat to develop just this type of tiny spacecraft, which the KickSat team calls "chipsats." These chipsats are to be deployed from a CubeSat after launch, and in the future, little spacecraft with light sails could be released in orbit the same way. Yuri Milner has met with the KickSat team to discuss their chipsats, also known as Sprites, and the possibility of adapting them for a trip to Proxima Centauri.

To send light sail probes on a journey of this scale, the energy from the sun isn't going to cut it. The spacecraft's sails would need to be propelled by the light of a powerful, concentrated laser beam. This is one of the most challenging parts of sending nanoprobes on a journey to the stars: building enough laser infrastructure on Earth to propel the small craft.

Dozens of large lasers constructed on the globe would need to work together to form an array and coalesce into one powerful beam of light. According to Breakthrough, an enormous, global network of lasers would need to continuously hit the light sails for only about two minutes to get the little probes up to 20 percent the speed of light.

Convincing the space agencies of the world to contribute to a global laser system comes with its own set of logistical and engineering challenges, but it is certainly possible with largescale cooperation. The Starshot team's problems don't end there, though. There's also the small problem of making sure everything doesn't get shredded to bits as it flies through space at a million miles per hour.

A Spherical Sail

While the laser-propulsion plan has remained unchanged since the initial announcement, the Breakthrough Starshot team is just starting to dig deep into the engineering challenges. The Breakthrough Discuss conference at Stanford was the first large-scale meeting to develop a plan for Starshot, and those championing the mission have no short supply of problems to overcome.

Zach Manchester, an aerospace engineer and creator of the KickSat project, is working with the Starshot team to develop a concept for the solar sail, the main mechanism for getting to Proxima Centauri. Initially he thought a traditional, flat, kite-like sail&mdashsimilar to the one used by IKAROS&mdashwould be the best way to go. But after a year of study, Manchester suggested the Starshot solar sail would probably need to be spherical instead of flat, making it look something like a small disco ball once deployed. Building a spherical sail also introduces the possibility of putting the probe itself adentro the sail, rather than having it attached to the middle or towed along behind.

The thin sail would need to reflect about 99.999 percent of the powerful laser light or it would burn up almost instantly. The rapid acceleration to one-fifth the speed of light in about two minutes would enact around 60,000 g's on the sail. The material will not only need to be highly reflective, but also sturdy enough to stand up to the forces from 60,000 times the acceleration of Earth's gravity.

Developing the sail could prove harder than building enormous lasers all over the world. And then there's the issue of communicating with a spacecraft that's 25 trillion miles away.

How Will We Know If It Worked?

"We've identified 20 of the biggest challenges, and one of the biggest is the communication delay between the spacecraft and the star, which is 4 light-years away," says Avi Loeb, Professor of Science at Harvard University and chair of the advisory committee for Breakthrough Starshot. "We have to be able to send the photographic data that's being recorded, but you can't focus the beam of the laser at that distance. When we went to look over the numbers it looks feasible&mdashit'll just be very challenging."

Currently, it takes about twenty minutes to receive 250 megabits of data from spacecraft orbiting Mars. Data from Voyager 1 takes more than a day and a half to phone home from 10 billion miles away. Even if the Starshot team gets a spacecraft to Proxima Centauri in a few decades, any photos of the enticing planet Proxima b will take over four years to reach Earth, and the more data we transmit, the longer it will take.

As it stands today, Proxima b is the only planet we know of in the entire Alpha Centauri system, which includes the small red dwarf star Proxima Centauri and two larger stars, Alpha Centauri A and Alpha Centauri B. However, there is a good chance that other planets lurk in the system, and we simply have not spotted them because their orbits do not take them directly in front of their host stars from our perspective. A probe could potentially reveal undiscovered planets in the Alpha Centauri system.

To get all that photographic data back&mdashdata that could very well lead to the discovery of new worlds around out closest neighbor stars&mdashwe will need to improve our ground-based receivers and radio telescopes. It is possible that a global array of radio dishes could distinguish the signals of the probes. China's new Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST), the largest single-dish radio telescope in the world, is already being used by Milner's Breakthrough Listen mission to search for signals from intelligent life. The enormous dish could be crucial for helping us detect a signal from a nanoprobe at Proxima Centauri.

"We Haven't Found a Deal Breaker Yet"

The Starshot initiative is ambitious and daring to say the least, but it's not the first time humans have set out to test the limits of engineering. Fortunately, both Loeb and Manchester felt great after the two-day discussion. "I came out of it with a lot more hope and a mindset that everyone on board thinks this is doable. We haven't found a deal breaker yet, basically. In doing these calculations nothing has come up yet that seems like it's not possible," says Manchester.

The success of the Starshot project has huge implications not just for interstellar travel, but for the ease of exploring and studying our own solar system. If we can develop a system to launch small probes at relativistic speeds, a spacecraft that would normally take two years to get to Mars could get there in only two hours. If Starshot technology is developed, and we wanted to photograph something in the outer solar system, we could simply launch a nanoprobe to arrive in days or weeks rather than years. The speed of planetary science studies would accelerate tremendously.

While Starshot is still a nascent project, the hundreds of scientists and engineers who attended the conference were in good spirits about the possibilities. They all trust that together they can work out the engineering kinks required to make something of this magnitude work. Surely if the team from Starshot succeeds, whether it's 30 years from now or 100, they will have single-handedly revolutionized the way we explore the cosmos.

We are on the verge of not just interplanetary exploration, but interplanetary infrastructure and industry as well. If Breakthrough can pull off its Starshot, we will be well on our way to a new era of interstellar exploration. It's time to start building some big ol' lasers.