Os membros do Breakthrough Starshot compilaram uma lista dos desafios que terão de resolver para criar uma vela solar do tamanho certo para voar para Alpha Centauri em 20 anos. Suas descobertas foram publicadas na revista Nature Materials.
“Os primeiros resultados de nossa análise foram inesperadamente otimistas - os materiais já existentes hoje, combinados com novos métodos de fabricação e medição de suas propriedades, tornam possível, em princípio, criar um protótipo de vela adequado para acelerar um navio interestelar”, escreveram Harry Atwater e colegas do California Institute of Technology em Pasadena (EUA).
Em abril de 2016, o falecido cosmólogo britânico Stephen Hawking e o bilionário russo Yuri Milner falaram sobre sua próxima iniciativa "espacial" dentro da série Breakthrough Initiatives - Breakthrough Starshot. Como parte dele, o empresário alocou US $ 100 milhões para criar uma espaçonave baseada em uma ideia esboçada por físicos da Califórnia sob a liderança de Philip Lubin há dois anos.
Sua essência é enviar não espaçonaves clássicas a planetas distantes, mas estruturas extremamente leves e planas feitas de material reflexivo, que serão aceleradas a velocidades próximas da luz usando um poderoso laser orbital.
Esse "veleiro" interestelar, segundo cálculos dos físicos americanos, poderá chegar a Alfa Centauro em 20 anos, e voará entre Marte e a Terra em apenas três dias sem carga útil e em um mês com carga de 10 toneladas.
O principal problema em ambos os casos será a desaceleração da sonda - enquanto a equipe que a inventou não tem ideia de como tornar segura a parada do "veleiro" a laser. Problemas semelhantes surgirão, como outros físicos sugeriram posteriormente, durante sua aceleração - a vela será queimada por um laser ou entrará em colapso ao colidir com partículas de poeira.
Atwater e seus colegas do instituto, diretamente envolvidos no Breakthrough Starshot, pela primeira vez estudaram em detalhes como tal vela se comportaria ao interagir com um laser e meio interestelar, e formularam um conjunto de requisitos mínimos para sua fabricação.
Como os cientistas descobriram, apesar do conjunto quase "impossível" de características - uma área de 10 metros quadrados, uma massa em gramas e uma refletividade de 99,999999% - o principal problema na fabricação de uma vela não será a seleção do material, mas uma série de outras coisas. Descobriu-se que vários materiais já existem na Terra, incluindo filmes feitos de dissulfeto de molibdênio, silício amorfo e vários outros semicondutores com propriedades semelhantes.
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Se esse filme for fino o suficiente, então, paradoxalmente, as colisões com átomos de hélio e hidrogênio presentes no meio interestelar quase não terão efeito na vida da vela. A maioria dos átomos passará por ele sem causar danos, e as colisões com partículas de poeira, como mostram os cálculos dos físicos, não danificarão mais do que 10% da área total da vela.
O problema, por sua vez, é que hoje não existem tecnologias que permitam o crescimento de filmes muito homogêneos e finos dessas substâncias no tamanho necessário. Os cientistas terão que encontrar uma maneira de colar fragmentos relativamente pequenos desses filmes, de 10 a 20 centímetros de diâmetro, e essa operação deve ser realizada com precisão praticamente atômica.
Por outro lado, Atwater e seus colegas estão confiantes de que tais técnicas para "colar" peças de vela podem ser desenvolvidas com bastante rapidez, contando com as tecnologias que são usadas na indústria de TI hoje para soldar elementos individuais de microcircuitos. A sua criação permitirá ao Breakthrough Starshot resolver um dos principais problemas e começar a criar um sistema laser capaz de acelerar esta vela até à velocidade necessária.
