Tại Đại học California, Santa Barbara, các nhà nghiên cứu thuộc Nhóm Vũ trụ học Thực nghiệm UCSB (ECG) hiện đang nghiên cứu các cách để đạt được giấc mơ về chuyến bay giữa các vì sao. Dưới sự lãnh đạo của Giáo sư Philip Lubin, nhóm đã dành một nỗ lực đáng kể để tạo ra một nhiệm vụ giữa các vì sao bao gồm cánh buồm năng lượng trực tiếp và tàu vũ trụ quy mô wafer (WSS).
Nếu mọi việc suôn sẻ, tàu vũ trụ này sẽ có thể đạt tốc độ tương đối tính (một phần tốc độ ánh sáng) và đưa nó đến hệ thống sao gần nhất (Proxima Centauri) trong vòng đời của chúng ta. Gần đây, ECG đã đạt được một cột mốc quan trọng bằng cách thử nghiệm thành công một phiên bản nguyên mẫu của wafercraft của họ (hay còn gọi là Star Starhiphip). Điều này bao gồm việc gửi nguyên mẫu qua khinh khí cầu vào tầng bình lưu để kiểm tra chức năng và hiệu suất của nó.
Vụ phóng được thực hiện với sự cộng tác của Học viện Hải quân Hoa Kỳ tại Annapolis vào ngày 12 tháng 4 năm 2019. Ngày này được chọn trùng với kỷ niệm 58 năm chuyến bay vào vũ trụ của nhà du hành vũ trụ người Nga Yuri Gagarin, biến anh thành người đầu tiên lên vũ trụ . Cuộc thử nghiệm bao gồm việc phóng nguyên mẫu trên một khinh khí cầu lên độ cao 32.000 m (105.000 ft) phía trên Pennsylvania.
Như giáo sư Lubin đã giải thích trong một cuộc phỏng vấn với UCSB Hiện tại:
Một phần của quá trình xây dựng cho tương lai và trên đường đi, bạn sẽ kiểm tra từng phần của hệ thống để hoàn thiện nó. Nó là một phần của chương trình dài hạn để phát triển tàu vũ trụ thu nhỏ cho hành tinh liên hành tinh và cuối cùng là cho chuyến bay giữa các vì sao.
Ý tưởng đằng sau StarChip rất đơn giản. Bằng cách tận dụng những tiến bộ trong thu nhỏ, tất cả các thành phần cần thiết của một nhiệm vụ thám hiểm có thể được gắn trên một con tàu vũ trụ có kích thước bằng bàn tay con người. Thành phần cánh buồm được xây dựng dựa trên khái niệm cánh buồm mặt trời và sự phát triển được làm bằng vật liệu nhẹ; và cùng nhau, họ thêm vào một tàu vũ trụ có thể được tăng tốc tới 20% tốc độ ánh sáng.
Vì lợi ích của chuyến bay này, nhóm khoa học đã tạo ra StarChip thông qua một loạt các thử nghiệm được thiết kế để đánh giá hiệu suất của nó trong không gian và khả năng khám phá các thế giới khác. Ngoài việc nhìn thấy nó hoạt động như thế nào trong tầng bình lưu Trái đất (cao gấp ba lần so với trần hoạt động của máy bay), nguyên mẫu đã thu thập được hơn 4000 hình ảnh về Trái đất. Như Nic Rupert, một kỹ sư phát triển trong phòng thí nghiệm Lubin, đã giải thích:
Phần mềm được thiết kế để có nhiều chức năng của tàu vũ trụ lớn hơn nhiều, như hình ảnh, truyền dữ liệu, bao gồm thông tin liên lạc bằng laser, xác định thái độ và cảm biến từ trường. Do những tiến bộ nhanh chóng trong vi điện tử, chúng ta có thể thu nhỏ tàu vũ trụ thành một định dạng nhỏ hơn nhiều so với trước đây đối với các ứng dụng chuyên dụng như của chúng ta.
Trong khi StarChip thực hiện hoàn hảo trên chuyến bay này, có một số rào cản kỹ thuật lớn phía trước. Xem xét khoảng cách liên quan - 4,24 năm ánh sáng (40 nghìn tỷ km; 25 nghìn tỷ mi) - và thực tế là tàu vũ trụ sẽ cần phải đạt được một phần tốc độ ánh sáng, các yêu cầu công nghệ rất đáng ngại. Như Lubin đã nói:
Lực đẩy hóa học thông thường, chẳng hạn như đưa chúng ta lên mặt trăng gần 50 năm trước, sẽ mất gần một trăm ngàn năm để đến hệ sao gần nhất, Alpha Centauri. Và thậm chí động cơ tiên tiến như động cơ ion sẽ mất hàng ngàn năm. Chỉ có một công nghệ được biết là có thể chạm tới các ngôi sao gần đó trong vòng đời của con người và đó là sử dụng chính ánh sáng làm hệ thống đẩy.
Một trong những thách thức lớn nhất vào thời điểm này là xây dựng một mảng laser dựa trên Trái đất có khả năng tăng tốc cho cánh buồm laser. Nếu bạn có một mảng laser đủ lớn, bạn thực sự có thể đẩy các tấm wafer bằng một cánh buồm laser để đạt được mục tiêu của chúng tôi là 20 phần trăm tốc độ ánh sáng, Rupert nói thêm. Sau đó, bạn sẽ ở Alpha Centauri trong khoảng 20 năm.
Từ năm 2009, Nhóm Vũ trụ học Thực nghiệm UCSB đã nghiên cứu và phát triển khái niệm này như là một phần của chương trình Khái niệm nâng cao của NASA có tên là Starlight. Kể từ năm 2016, họ đã nhận được sự hỗ trợ đáng kể từ các Sáng kiến Đột phá (chương trình khám phá không gian phi lợi nhuận do Yuri Milner tạo ra) như một phần của Đột phá Starshot.
Thay vì tạo ra một tàu vũ trụ, nhóm nghiên cứu hy vọng rằng nghiên cứu của họ sẽ dẫn đến việc tạo ra hàng trăm và thậm chí hàng ngàn tàu thủ công có thể ghé thăm các ngoại hành tinh trong các hệ sao gần đó. Những tàu vũ trụ này sẽ loại bỏ nhu cầu sử dụng nhiên liệu đẩy và có thể thực hiện hành trình trong vòng vài thập kỷ thay vì hàng thế kỷ hoặc thiên niên kỷ.
Về mặt này, những con tàu vũ trụ này sẽ có thể tiết lộ liệu sự sống có tồn tại ngoài Trái đất trong cuộc sống của chúng ta hay không. Một khía cạnh thú vị khác của dự án UCSB liên quan đến việc gửi sự sống từ Trái đất đến các ngoại hành tinh khác. Cụ thể, tardigrades và tuyến trùng c.
Khía cạnh này trong kế hoạch của họ không giống như đề xuất của Tiến sĩ Claudius Gros thuộc Viện Vật lý lý thuyết Đại học Goethe. Được đặt tên một cách thích hợp là Dự án Genesis Genesis, đề xuất kêu gọi tàu vũ trụ được thúc đẩy bởi năng lượng được định hướng để di chuyển đến các hệ sao khác và gieo mầm bất kỳ hành tinh ngoại nào có thể sống tạm thời ở đó. Nói tóm lại, cuộc sống sẽ được khởi động trên các hành tinh có thể ở được nhưng không có người ở.
Như David McCarthy, một sinh viên tốt nghiệp Khoa Kỹ thuật Điện và Máy tính tại UCSB, giải thích, đi đến điểm mà tất cả đều có thể là một quá trình lặp đi lặp lại. Quan điểm của việc xây dựng những điều này là để biết những gì chúng tôi muốn đưa vào phiên bản tiếp theo, trong chip tiếp theo, ông nói. Bạn bắt đầu với các thành phần có sẵn vì bạn có thể lặp lại nhanh chóng và không tốn kém.
Khi hoàn thành bài kiểm tra độ cao này, nhóm UCSB đang hướng tới chuyến bay đầu tiên vào năm tới. Trong khi đó, những tiến bộ trong quang học silicon và quang tử tích hợp wafer - một phần nhờ vào nghiên cứu được thực hiện bởi bộ phận kỹ thuật điện và máy tính UCSBftime - đang giảm chi phí sản xuất hàng loạt những con tàu vũ trụ nhỏ bé này.
Ngoài việc di chuyển giữa các vì sao, công nghệ này có thể tạo điều kiện cho các nhiệm vụ nhanh chóng, chi phí thấp đến Sao Hỏa và các địa điểm khác trong Hệ Mặt Trời. Giáo sư Lubin và các nhà nghiên cứu đồng nghiệp của ông cũng đã dành nhiều năm để khám phá các ứng dụng phòng thủ hành tinh chống lại sao chổi, giảm thiểu các mảnh vụn vũ trụ, tăng cường các vệ tinh quay quanh Trái đất hoặc cung cấp năng lượng từ xa cho các tiền đồn của Hệ Mặt trời. Khi nói đến năng lượng chỉ đạo, các khả năng thực sự là đáng kinh ngạc.
