До Альфы Центавра за 20 лет: новая технология сократит путь к ближайшим звездам
Пока что солнечные паруса являются штучными и экспериментальными произведениями инженерного искусства, но международная команда проекта Starshot Breakthrough придумала, как приспособить эту технологию под массовое производство. По ее расчетам, изготовленные по новейшей схеме с использованием искусственного интеллекта паруса позволят достичь ближайших звезд всего за 20 лет.
Солнечный или световой парус использует излучение звезд так же, как обычные паруса — атмосферные потоки, состоящие из направленно движущихся частиц воздуха. В космическом пространстве, там, где не существует сопротивления среды, основным требованием к парусу является его отражающая способность и одновременно легкость (каждый грамм веса на счету). При идеальном сценарии такой движитель позволит специально спроектированному космическому кораблю развить до 20% скорости света и достичь Альфы Центавра не за 70 тысяч лет, как это, вероятно, сделает «Вояджер», а в 3000 раз быстрее.
Но технологические проблемы достаточно серьезные: прежде всего, изготовление паруса потребует применения нанотехнологий, а также совершенно уникального сочетания новейших достижений оптики, материаловедения и инженерии. Чтобы разрешить имеющееся затруднение, команда Starshot Breakthrough (предлагающая запустить к ближайшим звездам огромный «рой» из миниатюрных «парусников»), решила обратиться к ИИ-технике, известной как «оптимизация нейронной топологии».
Одним из самых многообещающих подходов к созданию солнечных парусов является использование «фотонных кристаллов» — оптических наноструктур, пронизанных сетью крошечных отверстий. Огромное количество пустот одновременно и резко снижает вес материала, и может повысить его отражательные свойства.
Но разработать оптимальный рисунок для миллионов отверстий — задача, практически нерешаемая для человека. К счастью, как раз здесь может проявить себя искусственный интеллект, объединенный с традиционными алгоритмами вычислительной физики. В результате исследователи получили практически готовый проект: решетку из «фасолевидных» отверстий толщиной по 200 нанометров каждое. Они могут быть пробиты в пластине из нитрида кремния при помощи специального лазерного трафарета, что является одновременно эффективным и легко масштабируемым способом производства.
Задействовав его, инженеры уже получили образец будущего паруса площадью 35 квадратных сантиметров, который при этом весил всего несколько микрограммов (то есть миллионных частей грамма). Но главный плюс: практически те же технологические операции используются в производстве компьютерных чипов, то есть уже хорошо освоены человечеством. По расчетам команды, создание одного полноценного паруса будет стоить всего $2700 и займет около дня, а при массовом производстве удешевится еще в несколько раз. А значит, флот по крайней мере небольших кораблей под солнечными парусами скоро вполне сможет стать реальностью.
