Di University of California, Santa Barbara, para penyelidik dengan UCSB Experimental Cosmology Group (ECG) kini sedang berusaha mencari jalan untuk mencapai impian penerbangan antara bintang. Di bawah kepemimpinan Profesor Philip Lubin, kelompok ini telah mengabdikan sejumlah upaya untuk mewujudkan misi antarbintang yang terdiri dari layar cahaya tenaga terarah dan kapal angkasa berskala wafer (WSS) "wafercraft".
Sekiranya semuanya berjalan lancar, kapal angkasa ini akan dapat mencapai kelajuan relativistik (sebahagian dari kelajuan cahaya) dan membuatnya ke sistem bintang terdekat (Proxima Centauri) dalam jangka hayat kita. Baru-baru ini, ECG mencapai kejayaan besar dengan berjaya menguji versi prototaip wafercraft mereka (aka "StarChip"). Ini terdiri dari mengirim prototaip melalui balon ke stratosfer untuk menguji kefungsian dan kinerjanya.
Pelancaran ini dilakukan dengan kerjasama Akademi Tentera Laut Amerika Syarikat di Annapolis pada 12 April 2019. Tarikh ini dipilih bertepatan dengan ulang tahun ke-58 penerbangan angkasa orbit Kosmonaut Yuri Gagarin, menjadikannya manusia pertama yang pergi ke angkasa lepas . Ujian ini terdiri daripada melancarkan prototaip di atas balon ke ketinggian 32.000 m (105.000 kaki) di atas Pennsylvania.
Seperti yang dijelaskan oleh Prof. Lubin dalam temu bual dengan UCSB's Semasa:
"Ini adalah sebahagian daripada proses membangun untuk masa depan, dan sepanjang proses anda menguji setiap bahagian sistem untuk memperbaikinya. Ini adalah sebahagian daripada program jangka panjang untuk mengembangkan kapal angkasa miniatur untuk antarplanet dan akhirnya untuk penerbangan antara bintang. "
Idea di sebalik StarChip adalah mudah. Dengan memanfaatkan kemajuan dalam miniaturisasi, semua komponen yang diperlukan dari misi eksplorasi dapat dipasang di kapal angkasa seukuran tangan manusia. Komponen layar dibina berdasarkan konsep layar solar dan pengembangan yang dibuat dengan bahan ringan; dan bersama-sama, mereka menambah kapal angkasa yang dapat dipercepat hingga 20% kecepatan cahaya.
Demi penerbangan ini, pasukan sains yang membuatnya menjadikan StarChip melalui satu siri ujian yang dirancang untuk mengukur prestasinya di ruang angkasa dan kemampuan untuk meneroka dunia lain. Selain melihat bagaimana ia berputar di stratosfer Bumi (tiga kali lebih tinggi daripada siling operasi kapal terbang), prototaip tersebut mengumpulkan lebih dari 4000 gambar Bumi. Seperti yang dijelaskan oleh Nic Rupert, jurutera pembangunan di makmal Lubin:
"Ia dirancang untuk memiliki banyak fungsi kapal ruang angkasa yang jauh lebih besar, seperti pencitraan, transmisi data, termasuk komunikasi laser, penentuan sikap dan penginderaan medan magnet. Oleh kerana kemajuan pesat dalam mikroelektronika, kita dapat mengecilkan kapal angkasa menjadi format yang jauh lebih kecil daripada yang pernah dilakukan sebelumnya untuk aplikasi khusus seperti milik kita. "
Walaupun StarChip tampil dengan sempurna dalam penerbangan ini, ada beberapa rintangan teknikal besar di hadapan. Mengingat jarak yang dilalui - 4.24 tahun cahaya (40 trilion km; 25 trilion mi) - dan hakikat bahawa kapal angkasa perlu mencapai sebahagian kecil dari kelajuan cahaya, keperluan teknologi sangat menakutkan. Seperti yang dikatakan oleh Lubin:
"Penggerak kimia biasa, seperti yang membawa kita ke bulan hampir 50 tahun yang lalu hingga hari ini, akan memakan masa hampir seratus ribu tahun untuk sampai ke sistem bintang terdekat, Alpha Centauri. Bahkan penggerak maju seperti enjin ion memerlukan ribuan tahun. Hanya ada satu teknologi terkenal yang mampu menjangkau bintang-bintang terdekat dalam jangka hayat manusia dan yang menggunakan cahaya itu sendiri sebagai sistem pendorong. "
Salah satu cabaran terbesar pada saat ini adalah membina susunan laser berasaskan Bumi yang dapat mempercepat pelayaran laser. "Sekiranya anda mempunyai tatasusunan laser yang cukup besar, anda sebenarnya dapat mendorong wafer dengan pelayar laser untuk mencapai tujuan kami iaitu 20 peratus kelajuan cahaya," tambah Rupert. "Maka anda akan berada di Alpha Centauri dalam masa 20 tahun."
Sejak 2009, UCSB Experimental Cosmology Group telah meneliti dan mengembangkan konsep ini sebagai sebahagian daripada program Konsep Lanjutan NASA yang disebut Starlight. Sejak 2016, mereka telah mendapat banyak sokongan dari Breakthrough Initiatives (program penerokaan angkasa lepas yang dibuat oleh Yuri Milner) sebagai sebahagian daripada Breakthrough Starshot.
Daripada membuat kapal angkasa tunggal, pasukan berharap penyelidikan mereka akan membawa kepada penciptaan ratusan bahkan ribuan kraf skala wafer yang dapat mengunjungi eksoplanet dalam sistem bintang berdekatan. Kapal angkasa ini akan menghilangkan keperluan untuk mendorong dan dapat melakukan perjalanan dalam beberapa dekade dan bukan berabad-abad atau ribuan tahun.
Dalam hal ini, kapal angkasa ini akan dapat mengungkap apakah ada atau tidaknya kehidupan di luar Bumi dalam kehidupan kita. Aspek lain yang menarik dari projek UCSB melibatkan menghantar nyawa dari Bumi ke eksoplanet lain. Khususnya, tardigrades dan nematode c.
Aspek rancangan mereka ini tidak seperti cadangan yang dibuat oleh Dr. Claudius Gros dari Institut Fizik Teori Universiti Goethe. Dinamakan dengan tepat "Project Genesis", proposal tersebut meminta kapal angkasa yang didorong oleh tenaga yang diarahkan untuk melakukan perjalanan ke sistem bintang lain dan menanam setiap eksoplanet "sementara yang dapat dihuni" yang ada. Ringkasnya, kehidupan akan diberikan tahap awal pada planet yang dapat dihuni tetapi tidak dihuni.
Seperti yang dijelaskan oleh David McCarthy, pelajar siswazah di Jabatan Kejuruteraan Elektrik dan Komputer di UCSB, sampai ke titik di mana semua yang mungkin dilakukan adalah proses yang sangat berulang. "Titik membangun hal-hal ini adalah untuk mengetahui apa yang ingin kita sertakan dalam versi berikutnya, pada chip berikutnya," katanya. "Anda bermula dengan komponen di luar rak kerana anda dapat melakukan lelaran dengan cepat dan murah."
Dengan ujian ketinggian tinggi ini, kumpulan UCSB mensasarkan penerbangan pertama suborbital tahun depan. Sementara itu, kemajuan dalam optik silikon dan fotonik skala wafer bersepadu - terima kasih sebahagiannya untuk penyelidikan yang dilakukan oleh jabatan kejuruteraan elektrik dan komputer UCSB - mengurangkan kos pembuatan massa kapal angkasa kecil ini.
Sebagai tambahan kepada perjalanan antara bintang, teknologi ini dapat memudahkan misi dengan kos rendah ke Marikh dan lokasi lain di Sistem Suria. Lubin dan rakan-rakan penyelidiknya juga telah menghabiskan bertahun-tahun untuk meneroka aplikasi pertahanan planet terhadap komet, mengurangkan serpihan angkasa, meningkatkan satelit yang mengorbit Bumi, atau menggerakkan pos-pos Sistem Suria yang jauh. Ketika datang ke tenaga terarah, kemungkinannya sangat mengejutkan.
