I membri di Breakthrough Starshot hanno compilato un elenco delle sfide che dovranno risolvere per creare una vela solare delle giuste dimensioni per volare su Alpha Centauri in 20 anni. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Materials.
"I primi risultati della nostra analisi sono stati inaspettatamente ottimistici: i materiali già esistenti oggi, in combinazione con nuovi metodi di produzione e misurazione delle loro proprietà, in linea di principio ci consentono di creare un prototipo di vela adatto per accelerare una nave interstellare", hanno scritto Harry Atwater e colleghi. dal California Institute of Technology di Pasadena (USA).
Nell'aprile 2016, il defunto cosmologo britannico Stephen Hawking e il miliardario russo Yuri Milner hanno parlato della loro prossima iniziativa "spaziale" all'interno della serie Breakthrough Initiatives - Breakthrough Starshot. Nel suo quadro, l'uomo d'affari ha stanziato 100 milioni di dollari per creare un veicolo spaziale basato su un'idea delineata dai fisici della California sotto la guida di Philip Lubin due anni fa.
La sua essenza è quella di inviare non astronavi classiche a pianeti lontani, ma strutture estremamente leggere e piatte fatte di materiale riflettente, che saranno accelerate a velocità prossime alla luce utilizzando un potente laser orbitale.
Un simile "veliero" interstellare, secondo i calcoli dei fisici americani, sarà in grado di raggiungere Alpha Centauri in 20 anni, e volerà tra Marte e la Terra in soli tre giorni senza carico, e in un mese con un carico di 10 tonnellate.
Il problema principale in entrambi i casi sarà la decelerazione della sonda - mentre il team che l'ha ideata non ha idee su come rendere sicuro l'arresto della "barca a vela" laser. Problemi simili sorgeranno, come altri fisici hanno successivamente suggerito, durante la sua accelerazione: la vela verrà bruciata da un laser o collasserà quando si scontra con particelle di polvere.
Atwater ei suoi colleghi dell'istituto, direttamente coinvolti in Breakthrough Starshot, per la prima volta hanno studiato in dettaglio come si comporterebbe una tale vela quando interagisce con un laser e il mezzo interstellare, e hanno formulato una serie di requisiti minimi per la sua fabbricazione.
Come hanno scoperto gli scienziati, nonostante l'insieme quasi "impossibile" di caratteristiche - un'area di 10 metri quadrati, una massa in grammi e una riflettività del 99,999999% - il problema principale nella fabbricazione di una vela non sarà la selezione del materiale, ma una serie di altre cose. Si è scoperto che sulla Terra esiste già un certo numero di materiali, inclusi film in bisolfuro di molibdeno, silicio amorfo e una serie di altri semiconduttori che hanno proprietà simili.
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Se questo film è abbastanza sottile, paradossalmente, le collisioni con gli atomi di elio e idrogeno presenti nel mezzo interstellare non avranno quasi alcun effetto sulla vita della vela. La maggior parte degli atomi lo attraverseranno senza causare danni e le collisioni con particelle di polvere, come mostrano i calcoli dei fisici, danneggeranno non più del 10% della superficie velica totale.
Il problema, a sua volta, è che oggi non esistono tecnologie che permettano di coltivare film molto omogenei e sottili di queste sostanze della dimensione richiesta. Gli scienziati dovranno trovare un modo per incollare frammenti relativamente piccoli di queste pellicole, di 10-20 centimetri di diametro, e questa operazione deve essere eseguita con una precisione praticamente atomica.
D'altra parte, Atwater ei suoi colleghi sono fiduciosi che tali tecniche per "incollare" pezzi di vela possano essere sviluppate rapidamente, facendo affidamento sulle tecnologie che vengono utilizzate oggi nel settore IT per la saldatura di singoli elementi di microcircuiti. La loro creazione consentirà a Breakthrough Starshot di risolvere uno dei problemi principali e iniziare a creare un sistema laser in grado di accelerare questa vela alla velocità richiesta.
