Wie werden die Nanobots von Yuri Milner und Stephen Hawking bei der Ankunft in Alpha Centauri abbremsen und Daten übertragen?

Es scheint zu diesem Zeitpunkt sehr wenige veröffentlichte Informationen zu geben.

Für die Initiative (Yuri Milner's Breakthrough Foundation) wurde eine Hauptseite eingerichtet.

Die interessantesten Teile scheinen eine Liste von Herausforderungen zu sein, die noch gelöst werden müssen, und eine lange Seite mit Forschungsarbeiten .

Es gibt auch ein interessantes Roadmap-Dokument .

Was die Verlangsamung betrifft - keine Chance. Wie eine Seite, die von der Herausforderungsliste aus verlinkt ist, sagt:

Das Nanocraft würde in etwa 2500 Sekunden eine Strecke von 1 AE zurücklegen. Um das Bild zu stabilisieren, müsste die Kamera mit dieser Geschwindigkeit „schwenken“.

Zur Rückmeldung von Alpha Centauri sagen die Seiten 25-26 und Abbildung 20 der Roadmap voraus, dass ein eingebauter 10-Watt-Laser mit enger Streuung (und vielen Annahmen, wie z. B. höchstens 40 Photonen pro Bit) von Alpha Centauri zu 30 übertragen könnte m Reflektorspiegel auf der Erde bei 70 Mbps.

Aber die Stromquelle für einen 10-W-Sender ist schwer!

Die Leistungsdichte von Plutonium-238 beträgt 0,54 Watt pro Gramm, sodass für eine dauerhafte 10-W-Übertragung ein RTG von mindestens 18 Gramm erforderlich ist. (Materialien mit höherer Leistungsdichte, wie z. B. Polonium-210, würden weit vor dem Ende der 20-jährigen Reise die Energie ausgehen.) Die Burst-Übertragung könnte leichter sein und die elektrische Energie des RTG in einem Superkondensator speichern, der 15 Wh/ kg. Ein 1-Gramm-Supercap speichert also 54 Wattsekunden, genug für eine 10-Watt-5-Sekunden-Burst-Übertragung; Ein 1-Gramm-RTG würde zu einem Arbeitszyklus von 1:18 führen, mit anderen Worten, 4 Mbit / s, die von Alpha Centauri aufrechterhalten werden. Aber selbst dieser Kompromiss einer Energiequelle wiegt viel mehr als das Raumschiff.

Wahrscheinlicher ist ein RTG+Supercap, das hundertmal leichter ist, 0,02 Gramm. Das ergibt eine Obergrenze von 40 Kbps von Alpha Centauri. Da der Engpass dieser einzelne 30-Meter-Spiegel ist, könnte diese Zahl 40 Kbps pro Raumschiff werden, wenn der Schwarm seine Sendungen synchron staffeln kann und wenn der Spiegel sein Ziel schnell genug von einem Raumschiff zum anderen wechseln kann, egal wie viele die Reise überleben . ( Bearbeiten: Von der Erde aus gesehen hat sich das Raumschiff nicht weit genug ausgebreitet, um neu ausgerichtet zu werden. Sie scheinen vom selben Punkt aus zu senden.)

(Weniger wahrscheinlich ist es, das RTG durch eine nicht wiederaufladbare Batterie zu ersetzen, die nur am Zielort benötigt wird. Die längste Haltbarkeit, die wir kennen, beträgt 10 Jahre, nicht annähernd genug. Ebenso hat ein gespeichertes chemisches Energieantriebssystem, auch bekannt als SCEPS , eine hervorragende Haltbarkeit ist noch nicht einmal auf Mars Rover-Größe herunterskaliert, geschweige denn Milligramm-Größe.

Bearbeiten: SCEPS in Grammgröße wurden versucht. Kyle Jiang von der University of Birmingham baute vor 15 Jahren einen Benzinmotor im Millimetermaßstab, gab ihn aber wegen technischer Schwierigkeiten auf. Etwa zur gleichen Zeit baute U. Berkeley einen 2,5-W- Wankelmotor mit Butanantrieb in Grammgröße und Teile für eine 1-mm -Version (Milligrammgröße), aber sonst nichts so Kleines.

Zum Vergleich: New Horizons sendete von Jupiter mit 38 Kbps und von Pluto mit 1 Kbps. Schade, dass die NASA dafür keine riesige Empfangsantenne gebaut hat, anstatt viele Jahre darauf zu warten, dass ihre gespeicherten Daten per Funk zurücksickern.

Der vollständige Bericht von AC könnte also viele Jahre dauern.

Sie schlagen keine Verlangsamung vor, weshalb sie keine hohe Auflösung erwarten. Tatsächlich scheinen sie zu erwarten, dass der größte Teil der Beschleunigung von Anfang an auftreten wird, wenn sie die Umlaufbahn von Pluto erreichen, erwarten sie, dass sie mit einer sehr hohen Geschwindigkeit fliegen.

Die Kommunikation soll über Laser erfolgen. Vielleicht können sie ihren reflektierenden Schild umwandeln, um den Laserfokus zu verbessern und die empfangene Leistung zu erhöhen.

Der letzte interessante Punkt ist, dass sie voraussichtlich im Winterschlaf bleiben, bis sie sich endgültig nähern, was die Kommunikation während der tiefen Leere praktisch unmöglich macht.

Sonnensegel schlagen oft ein paar Modi zum Verlangsamen vor.

1) Haben Sie einen Startlaser am Zielort, um ihn auf die gleiche Weise zu verlangsamen. Setzt viel Infrastruktur voraus.

2) Verwenden Sie die Sonnenenergie der Zielsonne, um das Segel abzubremsen. Dh drehen Sie es um und verbringen Sie eine längere Zeit mit dem Abbremsen, während Sie näher und näher kommen.

3) Es gab ein Modell, bei dem das Hauptsegel ein zweites größeres Segel hatte, das beim Beschleunigen mitflog, sich aber beim Kreuzen trennte und vor dem Hauptsegel vorrückte. Dann würde der Startlaser auf das größere Segel zielen, um die Energie zurück auf das kleinere Segel zu reflektieren, um es zu verlangsamen. (Viele knifflige Bits in diesem Ansatz).