برکترو استارشات: داستان ظهور و افول بلندپروازانه‌ترین پروژه سفر بین‌ستاره‌ای

پروژه‌ی برکترو استارشات (Breakthrough Starshot) یکی از جسورانه‌ترین و پرچالش‌ترین برنامه‌های کشف فضاست که با هدف ارسال کاوشگرهای خرد به منظومه‌ی آلفا قنطورس تدوین شده بود. این طرح که با حمایت مالی یوری میلنر و مشورهٔ استیون هاوکینگ آغاز شد، وعده می‌داد تا با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته مانند بادبان‌های نوری و آرایه‌های لیزری قدرتمند، انسان را به آستانه‌ی سفر بین‌ستاره‌ای ببرد. اما مسیر از ایده تا اجرا پر از موانع فنی، مالی و سیاسی بود که در نهایت پروژه را به ایستگاهی فراتر از مرحله‌ی تحقیق اولیه نرساند.

چالش‌های اصلی: از طراحی تا ارتباطات میان‌ستاره‌ای

در جلسات اولیه، دانشمندان و مهندسان بر روی چهار ستون اصلی تمرکز داشتند: طراحی بادبان نوری، کارکرد سیستم لیزر (موتور فوتون)، ساختار نانوکرافت‌ها و برقراری ارتباط از فاصله‌ی چندین سال نوری. برخلاف کاوشگرهای رایج که در مدار زمین یا در Чаഹ‌های جاذبه‌ی سیارات قرار می‌گیرند، برکترو استارشات باید سیگنالی را از عمق فضا با ابزارهایی در مقیاس سانتی‌متری به زمین بفرستد. این کار نیازمند نشانه‌گیری فوق‌دقیق بود، زیرا هم کاوشگر و هم زمین در حال حرکتند و هر انحراف جزئی در پرتو لیزر یا آنتن گیرنده، قطع ارتباط را به همراه دارد.

وعده‌ی دریافت تصاویر با کیفیت بالا (مانند ویدئو ۴K) که یوری میلنر از آن سخن می‌گفت، با واقعیت‌های فیزیک تضاد داشت. پیتر کلود (پک)، یکی از کلید دانشمندان پروژه، معتقد بود حتی دریافت یک بیت اطلاعات — مثلاً پاسخ بله یا خیر به وجود اکسیژن در جو سیاره‌ای — دستاوردی велиک است. او این را در مقایسه با هزینه و زمان ده‌ها ساله مأموریت، از نظر علمی «قیمت چشمگیر» نداند، اما از منظر مهندسی موهن تلقی کرد.

🔗 بیشتر بخوانید: بارداری ویروس‌های باستانی کد‌شده در ژن را بیدار می‌کند_تونل زمان

موانع فنی: لیزرها، اتمسفر و مواد نوین

موتور فوتون پروژه نیازمند قدرت ۱۰۰ گیگاوات بود؛ رقمی که فراتر از ظرفیت هر یکawks نیروگاه موجود است. تیم از ترکیب پرتو ده‌ها لیزر کوچک در آزمایشگاه موفق شد، اما مقیاس‌دهی به فضای باز با چالش روبرو شد: آشفتگی لایه‌های بالایی جو زمین پرتوها را کج می‌کند. برای جبران، نیاز به سیستم «ستاره راهنما» و میلیون‌ها اصلاح در ثانیه بود که ووردن و همکاران آن را «بزرگ‌ترین مانع فنی احتمالی» خواندند.

علاوه بر این، هزینه انرژی لیزر باید از ۱۰۰ دلار به ازای هر وات به کمتر از ۰.۰۵ دلار برسد. اگرچه قانون مور روند کاهشی را پیش‌بینی می‌کند، لانگ برآورد می‌کرد که پرتاب عملیاتی ۳۰ تا ۴۰ سال دیگر امکان‌پذیر نخواهد بود. به دنباله، لزوم همکاری بین‌المللی برای مدیریت یک لیزر با قدرت معادلی چهار نیروگاه (که به عنوان سلاح تلقی می‌شود) پروژه را در دام سیاست‌گذاری بین‌المللی گیرانداخت.

پیشرفت در مواد و طراحی بادبان

تیم هری آتواتر در کالتک نیترید سیلیسیم را به عنوان کاندیدای اصلی برای بادبان نوری شناسایی کرد. این ماده با ضخامت زیر میکرون (کمتر از یک‌دهم پوشش سلفون) ساخته شد و در مقیاس میلی‌متر مونتاژ گردید. هدف، ساختاری با قطر چهار متر و وزن تنها یک گرم بود که هم ۴۰,۰۰۰ g شتاب را تحمل کند و هم بازتابندگی بالا داشته باشد. بااین حال، مقیاس‌دهی از میلی‌متر به متر و مدیریت نوسانات ناشی از پرتو لیزر، چالش‌های حل‌نشده باقی ماندند. محققان دانشگاه سیدنی اگرچه راهکارهایی برای پایداری بادبان ارائه دادند، اما بودجه مستقیمی از برکترو دریافت نکردند.

🔗 بیشتر بخوانید: انگارً تلفنهای گوگل صدمه‌پذیری خطرناکی دارند_تونل زمان

نانوکرافت‌ها: از چیپ‌ست تا اعماق فضا

زاکاری منچستر، از دوران دانشجویی در کرنل، ماهواره‌های اندازه تمبر پستی (چیپ‌ست) را طراحی کرد. پس از شکست اولیه در ۲۰۱۴، با حمایت برکترو در ۲۰۱۹ موفق شد ۱۰۵ چیپ‌ست را مستقر نماید و نشان داد که می‌توانند به صورت همسوی عمل کنند. بااین حال، کمیسیون فدرال ارتباطات (FCC) پرتاب‌های بیشتر را به دلایل زباله فضایی مسدود کرد، هرچون که برای مأموریت‌های بین‌ستاره‌ای این مانع وجود ندارد.

خاتمه‌ی خاموش و میراث علمی

برکترو استارشات فراتر از فاز تحقیق اولیه پیش نرفت. بودجه‌ی وعده‌شده ۱۰۰ میلیون دلار هرگز تامین نشد؛ کل دریافت‌ها در هشت سال کمتر از ۲۰۰ هزار دلار بود. بااین حال، پروژه با شناسایی دقیق «نکات کور» فنی و تعیین مسیر توسعه برای فناوری‌های کلیدی (مواد متامaterial، کنترل فاز لیزر، ماهواره‌های خرد)، بستر را برای نسل‌های آینده کاوش میان‌ستاره‌ای فراهم آورد. همان‌گونه که مایکل ویتلند بیان می‌کند: «تحقیقات بنیادی در چارچوب یک طرح شگفت‌انگیز، می‌تواند به نتایج واقعاً سودمند برسد.»