Ближайшая к Солнцу звезда, Проксима Центавра, находится от нас на расстоянии 4 световых лет. Открытие в 2016 году потенциально обитаемой экзопланеты Проксима b подстегнуло повышенный интерес к этой системе. Но традиционным космическим кораблям требуется десятки тысяч лет, чтобы достичь самой ближайшей к нам звезды. Соответственно, укоренилось мнение, что у человечества нет шансов убедиться в наличии или отсутствии жизни вне Солнечной системы. Однако, оказывается, что сегодня уже существует проект, который обещает сократить время полёта до ближайшей к нам звезды до 20 лет.
Ещё 12 апреля 2016 года Юрий Мильнер провёл презентацию концепции межзвездных полётов в рамках финансируемого им проекта Breakthrough Starshot. Задумка заключается в том, чтобы отправить к Проксиме Центавре не космический корабль, а чип размером с почтовую марку и массой 1 грамм. Так называемый Starchip впервые был представлен на этом мероприятии.
Чип содержит камеру, радиоизотопный источник питания, лазер 1 Вт и навигационное оборудование. При этом, планируется отправить в межзвездное путешествие не один Starchip, а тысячи. Использование флота в условиях экстремальных температур и радиации при высоком риске столкновения с другими объектами кратно увеличивает вероятность успеха миссии. Более того, тысячи нанокрафтов создают возможность для стереоскопической фотосъемки и замера магнитных полей объектов с разных траекторий. А легкость конструкции, всего 1 кг, позволит использовать вместо двигателей и топлива парус, движимый энергией фотонов. Традиционный солнечный парус ускоряется за счет солнечного излучения и разгоняется всего лишь до 0,1% скорости света. Соответственно, время полёта до Проксимы Центавры составит около 3450 лет. Проект Юрия Мильнера предлагает использовать не свет Солнца, а лазерный ускоритель мощностью 100 ГВт, чтобы разогнать парус до 20% скорости света и долететь до ближайшей звезды всего за 20 лет.
Ключевым инженерным вызовом проекта является передача данных с Проксимы Центавры на Землю. Breakthrough Starshot предложило революционную идею - использовать парус не только как зеркало для разгона, но и как линзу, усиливающую и передающую сигнал на Землю. На каждом нанокрафте будет установлен лазер мощностью 1 Вт, питаемый миниатюрным радиоизотопным источником. Для передачи сигнала на Землю достаточно сфокусировать лазерные лучи на центре паруса и развернуть его в направлении Земли. При этом, приемником сигнала выступит лазерный излучатель, который использовался для разгона паруса.
Не менее сложной стороной проекта является практическая и финансовая реализация идеи создания оптической фазированной решетки из миллионов лазеров 1 КВт для придания лазерного импульса мощностью 100 ГВт. Breakthrough Starshot предлагает её размещение в высокогорных районах. Например, в пустыне Атакама в Чили или Антарктиде. Там исключительно сухой воздух, мало облаков и стабильная атмосфера, что способствует улучшению точности наведения и синхронизации лазеров. А для создания 10-ти минутного импульса мощностью 100 ГВт планируется накопить необходимую энергию с помощью огромных зданий-повербанков. При этом, для охлаждения лазеров потребуются системы жидкостного или даже криогенного охлаждения, сравнимые с теми, что сегодня используются на Большом адронном коллайдере. Соответственно, смета такого проекта оценивается в 5-10 миллиардов долларов США.
Концепция межзвездных полётов Breakthrough Starshot вызвала шквал критики и вопросов: 1) каким образом парус останется целым после воздействия лазерного излучения 100 ГВт; 2) как сохранить парус в виде идеальной линзы через 20 лет межзвездного полёта; 3) как затормозить группировку старчипов у Проксима Центавры; 4) как точно навести парус на Землю с расстояния 4 световых лет; 5) как лазерный излучатель сможет принять сигнал с расстояния 4 световых лет; 6) тепловой отвод от лазерной установки 100 ГВт. Тогда, 10 лет назад инженеры проекта не смогли ответить на эти вопросы. Однако, за последнее время появились или вот-вот появятся технологии, которые приближают проект Юрия Мильнера к практической реализации.
Так, в Сети постепенно пришли к мнению, что лазерную установку следует установить на Луне. Во-первых, отсутствие атмосферы позволит сэкономить на дорогой адаптивной оптике, улучшить точность лазерного наведения и синхронизации фаз. Во-вторых, стоимость электроэнергии в космосе в 22 раза дешевле, чем на поверхности Земли, если поставить солнечные панели на Луне или орбите Луны. При этом, доставка всего необходимого на Луну уже не является фантастикой. С 2023 года SpaceX тестирует самый грузоподъемный в мире космический корабль Starship, способный доставлять 300 тонн грузов. Уже совершено 12 тестовых запусков. При этом, компания ставит цель выйти на 3 запуска в день через 4-5 лет. А в рамках программы NASA Артемида SpaceX спроектировала лунный посадочник HLS на основе Starship-3 только без топливных закрылок c укороченным корпусом и посадочными ножками. При этом, два из трех модулей орбитальной лунной базы Gateway уже готовы для отправки на Луну и ждут только завершения испытаний HLS. На 2027 год запланирована высадка астронавтов на Луну (миссия Артемида III), в 2028 - сборка лунной орбитальной станции Gateway (Артемида IV), в 2030 - строительство базы Artemis Base Camp на поверхности Луны (Артемида VI). Соответственно, после 2030 года на Луне появится возможность установить лазерные установки.
Также в декабре 2022 началось строительство радиоинтерферометра Square Kilometre Array (SKA), чувствительность которого ожидается в 50 раз выше, чем у любого существующего радиотелескопа. Радиоинтерферометр будет включать 130 000 работающих на низких частотах дипольных антенн в Австралии (см. фото ниже) и 197 параболических тарелок в ЮАР. Объект планируется ввести в эксплутацию в 2029 году. Заявляется, что SKA с общей собирающей площадью антенн около одного квадратного километра (отсюда и название) сможет уловить даже радиолокатор в аэропорту на экзопланете Проксима b. Соответственно SKA решает проблему с передачей сигнала с Проксима Центавры.
Кроме того, за последние 10 лет благодаря научным исследованиям Австралийского национального университета и Калтеха случился существенный прогресс в лазерных установках и материалах паруса. А технологию Breakthrough Starshot взяли на вооружение многочисленные организации и проекты. Так, Project Lyra предлагает отправлять чипы с парусом к межзвездным объектам, пролетающих через Солнечную систему. А NASA разрабатывает концепцию полёта к Проксиме Центавра, используя солнечный, а не лазерный свет для разгона. Другой проект NASA предлагает отправить рой чипов с солнечным парусом для изучения Европы (спутник Юпитера) и Энцелада (спутник Сатурна).
Однако, сам Breakthrough Starshot, по слухам, на сегодня приостановлен. С сентября 2025 года по нему не было никаких обновлений. Тем не менее, проект Юрия Мильнера выполнил свою ключевую роль: он перевел тему межзвездных полетов из области чистой фантастики в сферу серьезных инженерных исследований