Breakthrough Starshot

Научно-исследовательский и инженерный проект в рамках программы Breakthrough Initiatives по разработке концепции флота межзвёздных космических зондов, использующих световой парус, под названием StarChip.
Проект был анонсирован 12 апреля 2016 года (в 55-ю годовщину первого полёта человека в космос) на пресс-конференции, проведённой в Нью-Йорке российским предпринимателем Юрием Мильнером и астрофизиком Стивеном Хокингом, которые выступили в роли членов инициативного совета. Также в инициативный совет вошёл генеральный директор Facebook Марк Цукерберг.
В августе 2016 года, учёные, участвующие в работе проекта Breakthrough Starshot, провели первое научное заседание, где обсудили перспективы разработки системы, которая отправит нанозонды к Альфе и Проксиме Центавра в середине столетия.
В начале 2017 года к общему проекту Breakthrough Initiatives присоединилась Европейская южная обсерватория (ESO). По условиям подписанного соглашения Breakthrough Initiatives будет финансировать работы по модернизации инструмента VISIR на принадлежащем ESO Очень большом телескопе в Чили с целью его усовершенствования и увеличения эффективности поиска потенциально обитаемых экзопланет в звёздной системе Альфы Центавра, куда в перспективе можно было бы отправить миссию Breakthrough Starshot.
В июне 2017 года состоялся успешный вывод на низкую околоземную орбиту первых рабочих прототипов нанозондов — чипов размером 3,5 на 3,5 см и весом около 1 грамма, несущих на себе солнечную панель, микропроцессор, датчик и систему связи. Аппараты, получившие название «спрайты» («Sprites»).
Концепция StarShot предусматривает запуск базового корабля, который доставит около тысячи крошечных (массой 1 грамм) космических аппаратов на высокую орбиту, а затем запустит их один за другим. Каждый микрозонд соединён сверхпрочными стропами с солнечным парусом размерами около 4×4 м, толщиной 100 нм и массой 1 г. Затем наземные лазеры в течение 10 минут фокусируют на парусе луч мощностью 50-100 ГВт.
Идея разгона космического аппарата сверхмощным лазерным излучением, направленным на парус, была высказана ещё в 1970-е годы физиком и фантастом Робертом Форвардом, и впоследствии выдвигались различные её вариации, в частности, специалистом NASA и писателем Джофри Лэндисом, участником нынешнего проекта. Но до настоящего времени она не получила практического развития из-за огромных технических трудностей и недостаточного уровня необходимых технологий.
Полёт к Альфе Центавра продлится около 20 лет. Если там существуют планеты размером с Землю в пределах обитаемой зоны (а пока достоверно подтверждено существование только одной из них — Проксимы b), Breakthrough Starshot будет пытаться нацелить космические корабли в пределах 1 астрономической единицы от них. С этого расстояния камеры будут способны получить изображение достаточно высокого качества, чтобы разглядеть рельеф планеты.
С этого расстояния камеры будут способны получить изображение достаточно высокого качества, чтобы разглядеть рельеф планеты. Чтобы достичь такого разрешения с помощью космического телескопа на орбите Земли, этот телескоп должен был бы иметь размер порядка 300 км в диаметре.
Далее эта информация должна быть передана на Землю; по замыслу авторов проекта, у цели зонд маневрирует таким образом, что парус превращается в линзу Френеля, фокусирующую сигнал зонда в направлении Земли.
Согласно оценкам, идеальная линза при идеальной фокусировке и идеальной ориентации усиливает сигнал мощностью 1 Вт до 1013 Вт в изотропном эквиваленте. Так что каждый крошечный космический аппарат будет передавать данные с помощью компактной системы лазерной связи на борту, используя собственный парус в качестве антенны. Через пять лет эти данные принимаются на Земле с помощью той же лазерной системы. Возвращения же самих зондов не предполагается, так как системы их торможения не предусмотрено.