Τετάρτη, 13 Απριλίου 2016

Interstellar probes at 0.2c

Λίγες μέρες μετά την δεύτερη επιτυχημένη προσγείωση του Falcon 9 της SpaceX, και την πρώτη στην πλατφόρμα στη θάλασσα,
SpaceX's Falcon 9 landing successfully on autonomous spaceport drone ship "Of Course I Still Love You" on April 8th 2016


ένα αρκετά σημαντικό βήμα προς την πιο οικονομική πρόσβαση στο διάστημα, σήμερα είχαμε μια άλλη πολύ ενδιαφέρουσα ανακοίνωση σχετικά με την εξερεύνηση του διαστήματος.
Ο Yuri Milner ανακοίνωσε την πρόθεσή του, στα πλαίσια της πρωτοβουλίας Breakthrough, να στείλει έναν στόλο από ρομποτικά μικρο-διαστημόπλοια στον Α του Κενταύρου, σε απόσταση περίπου 4ων ετών φωτός με ταχύτητα της τάξης του 0.2c, με στόχο να φτάσουν στον προορισμό τους σε διάστημα 20 χρόνων και να στείλουν πληροφορίες στη Γη για ότι συναντήσουν εκεί (#Starshot). Στα παρακάτω λινκ μπορεί να δει κανείς την σχετική ανακοίνωση και το βίντεο της συνέντευξης τύπου που δόθηκε σήμερα σε ζωντανή μετάδοση.
YURI MILNER ANNOUNCES BREAKTHROUGH STARSHOT PROJECT TO DEVELOP 0.2c MISSION TO THE STARS WITHIN A GENERATION
$100 million research and engineering program will seek proof of concept for using light beam to propel gram-scale ‘nanocraft’ to 20 percent of light speed. A possible fly-by mission could reach Alpha Centauri within about 20 years of its launch.

livestream video of the event.


Βρίσκω την όλη ιδέα συγκλονιστική και πάρα πολύ ενδιαφέρουσα και θα είναι ένα φανταστικό επίτευγμα, αν το καταφέρουν. Η όλη ιδέα στηρίζεται στην επιτάχυνση μέσα σε μικρό σχετικά χρονικό διάστημα, με τη βοήθεια μιας πολύ ισχυρής συστοιχίας LASER (και ιστίων), των μικρο-διαστημοπλοίων στο 20% της ταχύτητας του φωτός, τα οποία μετά από αυτό θα βρίσκονται σε βαλλιστική τροχιά προς τον στόχο τους. Σημείο κλειδί στην όλη ιστορία είναι τόσο η ανάπτυξη του LASER όσο και το μικρό μέγεθος και η μικρή μάζα των συσκευών. Ως ενδιάμεσα στάδια στην ανάπτυξη της όλης ιδέας θα είναι η αποστολή τέτοιων συσκευών σε στόχους μέσα στο ηλιακό σύστημα και αν το σκεφτεί κανείς ακόμα και μόνο αυτό είναι καταπληκτική ευκαιρία, αφού ενδεικτικά όπως αναφέρθηκε κάποια στιγμή, ο Πλούτωνας είναι περίπου 4 ώρες φωτός μακριά (αν θυμάμαι καλά) και μια τέτοια συσκευή θα μπορεί να τον φτάσει σε 20 ώρες αντί για 9-10 χρόνια όπως έκανε το New Horizons. Οπότε, εκτός από την τεράστια τεχνολογική επιτυχία και το συγκλονιστικό επίτευγμα της προσέγγισης ενός γειτονικού αστρικού συστήματος σε χρόνο της τάξη της μίας γενιάς, θα υπάρχει και μεγάλο επιστημονικό ενδιαφέρον, αφού κανείς θα μπορεί να στείλει με πολύ μικρό κόστος τεράστιο αριθμό από τέτοιες συσκευές μέσα σε λίγες ώρες, όπου θέλει μέσα στο ηλιακό σύστημα.

Αλλά εγώ το βρίσκω τρομακτικά ενδιαφέρον και για έναν ακόμα λόγο. Αναφέρθηκε κάποια στιγμή το θέμα του τι θα δουν αυτά τα διαστημόπλοια που θα κινούνται με ταχύτητα 0.2c καθώς θα διασχίζουν τον Α του Κενταύρου, όπου θα τραβήξουν φωτογραφίες και θα συλλέξουν δεδομένα για να στείλουν στη Γη. Για σκεφτείτε για λίγο, τα περίφημα νοητικά πειράματα με τα τρένα του Einstein. Αυτή θα είναι η πρώτη φορά που θα έχουμε την ευκαιρία να δούμε τον κόσμο όπως θα φαίνεται πάνω από ένα τέτοιο τρένο. Φανταστικό. Αγγίζει την Επιστημονική Φαντασία.

Πως θα φαινόταν λοιπόν μια φωτογραφία τραβηγμένη από ένα τέτοιο τρένο; Η διαίσθησή και όσα μπορεί να γνωρίζει κανείς από την ειδική σχετικότητα μπορεί να τον προδώσει. Ο Avi Loeb μαλλον την πάτησε κατά τη διάρκεια της συνέντευξης τύπου αφού αναφέρθηκε αν άκουσα καλά στην παραμορφωμένη εικόνα των πλανητών που θα δουν τα διαστημόπλοια. Αλλά τα πράγματα δεν είναι έτσι.







Με λίγα λόγια, ενώ θα περίμενε κανείς να δει το σχήμα ενός σφαιρικού πλανήτη παραμορφωμένο λόγο συστολής Lorentz, κάτι τέτοιο δεν θα αποτυπωνόταν σε μια φωτογραφία. Ο λόγος είναι ότι η συστολή “φαίνεται” όταν κάνουμε μια ταυτόχρονη μέτρηση της θέσης των άκρων μιας ράβδου για παράδειγμα, ενώ η φωτογραφία αποτυπώνει στην φωτογραφική πλάκα τα φωτόνια που φτάνουν την ίδια στιγμή στην πλάκα, τα οποία όμως μπορεί να έχουν εκπεμφθεί διαφορετικές στιγμές από το αντικείμενο της φωτογραφίας. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα σφαιρικό αντικείμενο να διατηρεί την σφαιρική σιλουέτα του και στην φωτογραφία. Αυτό που παραμορφώνεται είναι η απεικόνιση της επιφάνειας του αντικειμένου.

Περισσότερα σχετικά με αυτό μπορεί να βρει κανείς στις παρακάτω αναφορές.

Invisibility of the Lorentz Contraction (James Terrell, 1959 Phys. Rev. 116, 1041)
The apparent shape of a relativistically moving sphere (R. Penrose, Cambr. Phil. Soc. 55 (1959) 137)
The visual appearance of rapidly moving objects (Victor F. Weisskopf, Physics Today September 1960, page 24)
The apparent shape of rapidly moving objects in special relativity (N. C. McGill, Contemp. Phys. 9 (1968) 33)
Visual appearance of wireframe objects in special relativity (Thomas Müller and Sebastian Boblest 2014 Eur. J. Phys. 35 065025)