Breakthrough Starshot

Auf arxiv ist jetzt eine Arbeit veröffentlicht worden, in der die Machbarkeit einer fly-by-Mission zu Alpha Centauri mit einem chip-sized spacecraft in einem Zeitrahmen von 50 Jahren untersucht wird.

http://spaceref.com/nasa-hack-space/the-andromeda-study-a-femto-spacecraft-mission-to-alpha-centauri.html

Eckdaten:
                 - Masse des S/C = 23 g (mit optischer Kamera!)
                 - Laserleistung für den Antrieb : 15 GW
                 - Reisegeschwindigkeit: 10% der Lichtgeschwindigkeit

"This paper discusses the physics, engineering and mission architecture relating to a gram-sized interstellar probe propelled by a laser beam



   Bild: astro-ph.im

Hi

Im Chat tauchte gestern die Frage auf wie eine Nanosonde mit wenigen Gramm Gewicht vom Breakthrough Starshot ihre Daten zurück ins Sonnensystem senden sollte.

Ältere Konzepte gingen immer von KiloWatt großen Kommunikationslasern aus bei minimaler Datenrate, zum Beispiel Projekt Longshot von einem 250 kW Laser mit nur 1kBit/s Datenrate.

Zusätzlich sehe ich das Problem das man ja nur wenige Stunden Zeit hat wenn man mit 20% Lichtgeschwindigkeit durchs fremde Sonnensystem schießt, wie soll man ohne große Teleskop Optik da Bilder machen, man wird ja selbst im günstigen Fall viele Mio km von den Planeten weit weg sein.

Micha

Bernd hat sich dem Thema nun angenommen.

https://www.bernd-leitenberger.de/blog/2017/11/07/es-funktioniert-nicht/

Micha

Bernd hat sich dem Thema nun angenommen.

https://www.bernd-leitenberger.de/blog/2017/11/07/es-funktioniert-nicht/

Micha

Seine dargestellten Fakten zerfetzen quasi das Projekt Breakthrough genau so wie der Wahnsinnslaser es tun würde, der das ultraleichte Lichtsegel trifft.
Und dabei hat er sogar noch sehr idealisierte Annahmen zugunsten des Projektes bzw. dessen Hardware getroffen.

1kBit/s ist nicht nichts, man kann die Daten ja zwischenspeichern und erst nach der Passage des untersuchten Sonnensystems senden, das sollte kein großes Problem sein. Wenn man die 1kBit/s wirklich schafft.

Über einen Zeitraum von Monaten oder sogar Jahren kann man auch mit 1kBit/s ein ordentliches Datenvolumen übertragen, etwa 10MBit pro Tag und das fallweise über Monate hinweg.

Ich denke die Datenübertragung lässt sich am ehesten mit einem steuerbaren Retroreflektor realisieren: Die Sonde wird von der Erde bzw. Erdumlaufbahn aus mit einem starken Laser angestrahlt und reflektiert dessen Licht mit einem steuerbaren Retroreflektor zurück zur Erde, die Reflexion kann eventuell auf der Erde per Teleskop beobachtet werden. So kommt die Sonde ohne Energieversorgung der Sendeanlage aus was für die angestrebte Leichtbauweise zwingend notwendig ist. Wie plausibel das ist und welche Datenraten sich bei welcher Reflektorgröße, Laserleistung, Strahlqualität, Teleskopgröße so erreichen lassen hab ich jetzt aber nicht versucht zu berechnen.

Seine dargestellten Fakten zerfetzen quasi das Projekt Breakthrough genau so wie der Wahnsinnslaser es tun würde, der das ultraleichte Lichtsegel trifft.
Und dabei hat er sogar noch sehr idealisierte Annahmen zugunsten des Projektes bzw. dessen Hardware getroffen.

Die Behauptung das Aluminium einen Reflexionsgrad von (nur) 95% besitzt stimmt aber auch nur im sichbaren Bereich. Im mittleren IR sind wir schon bei >99%.

Das es noch ein großes Verbesserungspotenzial in Sachen Laserleistung und Strahlqualität gegenüber der heute verfügbaren Technik gibt halte ich auch für gegeben.

Das heißt nicht das ich derartige Konzepte für mittelfristig realistisch halten würde aber für "zerfetzt" halte ich das Konzept auch nicht.

Behauptest du. Behauptet BL.

Ein typisch schlecht recherchierter Artikel von BL.
Wer wikipedia [DEUTSCH!] als einzige Quelle nutzt, sich nicht die Mühe macht auch nur auf die Website der Organisation zu schauen der kann zwar gerne Blogartikel schreiben aber deren Ergebnisse zieh ich dann trotzdem stark in Zweifel.

Genau so bei jemanden der Beschleunigung mehrfach im m/s angibt.
[vlt bin ich da komisch, aber dann ist es eben so. Einheiten sind iMO NICHT egal.]

Ohne sich auf die Beschreibung des Projektes zu stützen saugt sich BL an einigen Stellen Annahmen aus den Fingern und kämpft im Anschluss gegen Strohmänner :/

Nur ein paar Punkte:
- Reflexionsgrad laut Projektziel 99,999 VS 95%
- Annahme von BL es würden dafür Extra ganze Parks von Kraftwerken für ein paar Minuten gebaut werden VS Speicherung in Baterien oder Supercontuctors

- Komplettes Unwissen von BL was die Signalübertragung betrifft.
- Komplettes Unwissen von BL was die Energiespeicherung der 'sonde' betrifft

Ich hab ja auch meine Zweifel was die Realisierungsmöglichkeit betrifft, aber BL betreibt hier Blindes Rumgestocher im Nebel während die Initative sauber die Herausforderungen und mögliche Lösungsansätze (incl verlinkte wissenschaftliche Artikel) aufgelistet hat.

BL: "Wie das gehen soll würde mich interessieren, zumal es nicht ein Laser sein soll, sondern viele."

Nein, tut es nicht. Sonst würde er sich informieren. 


EDIT und OT:

Das ist alles so ärgerlich!

BL war früher eine meiner Lieblingsquellen aber inzwischen muss man sehr aufpassen was man da überhaupt liest und wie man das zu bewerten hat.
Außerdem ist es ärgerlich dass so viele Leute ihm einfach so glauben, ohne dass er irgendetwas wiederlegt oder gar bewiesen hat. Das ist doch mehr ein oberflächliches Abwatschen einer Idee als eine Auseinandersetzung damit.

Das Projekt ist meiner Meinung nach wohl nicht realisierbar - aber GERADE durch die Auseinandersetzung damit könnte man so viel lernen wie in einigen Vorlesungen zusammen. (Optik, Signalübertragung, Nanostrukturen, Elektronik, Miniaturisierung/Leichtbau, Energiespeicherung....).
 Schaut euch einfach die Quellen an!

http://breakthroughinitiatives.org/Challenges/3

Behauptest du. Behauptet BL.

Ein typisch schlecht recherchierter Artikel von BL.
Wer wikipedia [DEUTSCH!] als einzige Quelle nutzt, sich nicht die Mühe macht auch nur auf die Website der Organisation zu schauen der kann zwar gerne Blogartikel schreiben aber deren Ergebnisse zieh ich dann trotzdem stark in Zweifel.
[...]

*thumbs up*

BTW:
BL bekommt über die VG Wort Geld (es sind mehrere Zählpixel von http://vg01.met.vgwort.de/... im Fließtext eingebaut), ermöglicht ist das durch seine Tätigkeit als Buchautor.

1kBit/s ist nichts nichts, man kann die Daten ja zwischenspeichern und erst nach der Passage des untersuchten Sonnensystems senden, das sollte kein großes Problem sein. Wenn man die 1kBit/s wirklich schafft.

Über einen Zeitraum von Monaten oder sogar Jahren kann man auch mit 1kBit/s ein ordentliches Datenvolumen übertragen, etwa 10MBit pro Tag und das fallweise über Monate hinweg.

Jetzt doch 1kbit/s? Welche Bandbreite wurde denn anvisiert? Beim Überfliegen der Breakthrough-Seiten hab ich da nichts gesehen.
Denn Bernd schreibt ja 1Bit/s. Das sind 1 Byte alle 8 Sekunden, also 10KB pro Tag. Pro Jahr schafft man dann 4MB, das ist schrecklich wenig und reicht vielleicht für 10-20 halbwegs brauchbare Bilder.

Zitat von: Dominic am 08. November 2017, 12:59:53

1kBit/s ist nichts nichts, man kann die Daten ja zwischenspeichern und erst nach der Passage des untersuchten Sonnensystems senden, das sollte kein großes Problem sein. Wenn man die 1kBit/s wirklich schafft.

Über einen Zeitraum von Monaten oder sogar Jahren kann man auch mit 1kBit/s ein ordentliches Datenvolumen übertragen, etwa 10MBit pro Tag und das fallweise über Monate hinweg.

Jetzt doch 1kbit/s? Welche Bandbreite wurde denn anvisiert? Beim Überfliegen der Breakthrough-Seiten hab ich da nichts gesehen.
Denn Bernd schreibt ja 1Bit/s. Das sind 1 Byte alle 8 Sekunden, also 10KB pro Tag. Pro Jahr schafft man dann 4MB, das ist schrecklich wenig und reicht vielleicht für 10-20 halbwegs brauchbare Bilder.

Im Eingangspost wurden ja 1kBit/s angesprochen, darauf habe ich micht bezogen, wie plausibel das ist kann ich nicht sagen.

Die 1kbit waren aber auf Project Deadalus bezogen. Seltsam das hier erst Bewegung rein kommt wenn sich ein Herr Leitenberger dem Thema annimmt. Starshot kommt einem vor als haette man Verne 1850 für ein Konzept für die Mondlandung gefragt. Hawking wird auch langsam senil bzw. merkt das ihm die Felle weg schwimmen.

Wäre es nicht angebracht, diese Diskussion in den eigentlichen Hauptthread "Breakthrough Starshot" zu verschieben?

Dort hatte ja auch zuletzt MaxBlank auf eine recht aktuelle Veröffentlichung zu einer laserangetriebenen interstellaren Femtosonde hingewiesen (hier der direkte Link zum PDF), in der übrigens auch etwas auf das Thema Kommunikation eingegangen wird.

Die Nasa, genauer gesagt das Jet Propulsion Laboratory nimmt sich jetzt auch des Breakhtrough Starshot Konzeptes an. Und das gleich in mehreren Versionen. Das sind alles natürlich nur Konzeptideen. Einmal das PROCSIMA: Photon-paRticle Optically Coupled Soliton Interstellar Mission Accelerator. Dort wird mittels Laser eine Sonde auf 10% Lichtgeschwindigkeit gebracht um in 42 Jahren Proxima Centaury zu erreichen.  Hier der Link dazu. https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2018_Phase_I_Phase_II/PROCSIMA

Dann eine kleinere Version die 550 AU in 15 Jahren erreichen soll, für Missionen z.B zum Jupiter. Hier der Link dazu: https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2018_Phase_I_Phase_II/Breakthrough_Propulsion_Architecture_for_Interstellar_Precursor_Missions

Es sind noch wesentlich mehr Projekte die angegangen werden sollen. Natürlich nur Konzeptideen die mit etwas Kleingeld unterstützt werden. Ich meine etwas mit 125.000 Dollar gelesen zu haben. Aber immerhin.
Hier ist die vorläufige Übersicht der Projekte. https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2018-066&rn=news.xml&rst=7092

Vielleicht ist was mit dabei was eine realistische Chance hat.

Mal wieder was neues zum Thema  Breakthrough Starshot: Die University of Pennsylvania hat sich mit Form und Material der Segel beschäftigt. Die gute Nachricht: Die Segel müssten vermutlich nur wenige Meter groß sein:

https://www.heise.de/news/In-20-Jahren-zu-Alpha-Centauri-Segel-fuer-Nano-Raumschiffe-muessen-gekruemmt-sein-6511620.html

Für mich war Breakthrough Starshot immer ein reines Gedankenexperiment, eher Fiction als Science.

Nun bin ich auf diesen Vortrag von Prof. Harry Atwater vom Caltech gestoßen und war doch erstaunt, dass sich schlaue Leute detaillierte Gedanken machen, wie man so eine Mission technisch umsetzen könnte.

Niemand in dem Vortrag behauptet, dass diese Mission in naher Zukunft machbar wäre, aber es klingt zumindest prinzipiell nicht unmöglich.
Das Interessante für mich ist, dass man wirklich konkrete Konzepte für das Raumschiff selbst, das Antriebssystem (ein 200 GW Laser - Array) und die Kommunikation über 4 LJ Entfernung mit nur 1 W Leistung (!) ausgearbeitet hat.

Ein Raumschiff mit 4 Meter Durchmesser (Sonnensegel), 3 linsenlosen Kameras, Dünnfilm – RTGs (?), LEDs für die Lagekontroller, einem Computer, Magnetometer und einer optischen Phased – Array Antennen mit in Summe 14 Gramm Masse (!) klingt nun schon arg nach Fiction, aber wer weiß …

Wie man ein 3 km Laser – Array a) finanzieren und b) mit 200 GWatt Leistung versorgen soll, weiß vermutlich auch noch niemand so genau.
Trotzdem: Wer von „echten Tiefraummissionen“ träumt, kann sich das doch gerne mal ansehen.