برنامج النجوم الصاعد

كان مشروع "بريكثرو ستار شوت" ​​مشروعًا بحثيًا وهندسيًا ضمن برنامج " بريكثرو إنيشياتيفز" لتطوير أسطول تجريبي من المجسات الفضائية ذات الأشرعة الضوئية ، أُطلق عليه اسم "ستارشيب" ، ^{[ 1 ]} بهدف الوصول إلى نظام ألفا قنطورس النجمي الذي يبعد 4.34 سنة ضوئية . تأسس المشروع عام 2016 على يد يوري ميلنر ، وستيفن هوكينغ ، ومارك زوكربيرغ . ^{[ 2 ] [ 3 ]}

تم اقتراح مهمة تحليق بالقرب من بروكسيما سنتوري ب ، وهو كوكب خارجي بحجم الأرض يقع في المنطقة الصالحة للسكن حول نجمه المضيف، بروكسيما سنتوري ، في نظام ألفا سنتوري. ^{[ 4 ]} بسرعة تتراوح بين 15% و20% من سرعة الضوء ، ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} ستستغرق الرحلة ما بين 20 و30 عامًا، وحوالي 4 سنوات لتلقي رسالة عودة من المركبة الفضائية إلى الأرض.

وُصفت المبادئ المفاهيمية التي تُمكّن مشروع السفر بين النجوم هذا في كتاب "خارطة طريق للرحلات بين النجوم" لفيليب لوبين من جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا . ^{[ 9 ] [ 10 ]} ويتضمن إرسال المركبة الفضائية خفيفة الوزن مصفوفة طورية متعددة الكيلومترات من أشعة الليزر القابلة للتوجيه ، بقدرة إجمالية متماسكة تصل إلى 100 جيجاواط . ^{[ 11 ]}

في سبتمبر 2025، أفادت مجلة ساينتفك أمريكان أن المشروع قد تم تعليقه إلى أجل غير مسمى. ^{[ 12 ]} ويُقدّر فيليب لوبين أن المشروع قد أنفق حوالي 4.5 مليون دولار من أصل 100 مليون دولار مُقترحة بحلول ذلك الوقت.

أُعلن عن المشروع في 12 أبريل 2016 خلال فعالية أُقيمت في مدينة نيويورك، من قِبل الفيزيائي ورائد الأعمال يوري ميلنر ، إلى جانب عالم الكونيات ستيفن هوكينغ ، الذي كان عضوًا في مجلس إدارة المبادرة. وضمّ مجلس الإدارة أيضًا مارك زوكربيرغ، الرئيس التنفيذي لشركة فيسبوك (المعروفة الآن باسم ميتا بلاتفورمز ) . حصل المشروع على تمويل أولي قدره 100 مليون دولار أمريكي. وقدّر ميلنر التكلفة النهائية للمهمة بما بين 5 و10 مليارات دولار، وتوقع إطلاق المركبة الأولى بحلول عام 2036 تقريبًا. ^{[ 6 ]} بيت ووردن هو المدير التنفيذي للمشروع، بينما يرأس البروفيسور آفي لوب من جامعة هارفارد المجلس الاستشاري للمشروع. ^{[ 13 ]}

هدف برنامج "بريكثرو ستار شوت" ​​إلى إثبات جدوى مفهوم مركبة فضائية نانوية فائقة السرعة تعمل بالطاقة الضوئية، ووضع الأسس لأول إطلاق إلى ألفا قنطورس خلال الجيل القادم. ^{[ 14 ]} وكان من المقرر أن تقوم المركبة الفضائية بالتحليق بالقرب من أي عوالم شبيهة بالأرض قد توجد في النظام الشمسي، وربما التقاط صور لها. وشملت الأهداف الثانوية استكشاف النظام الشمسي ورصد الكويكبات التي تعبر مدار الأرض . ^{[ 15 ]}

The Starshot concept envisioned launching a "mothership" carrying about a thousand tiny spacecraft (on the scale of centimeters) to a high-altitude Earth orbit for deployment. A phased array of ground-based lasers would then focus a light beam on the sails of these spacecraft to accelerate them one by one to the target speed within 10 minutes, with an average acceleration on the order of 100 km/s² (10,000 ɡ), and an illumination energy on the order of 1 TJ delivered to each sail. A preliminary sail model is suggested to have a surface area of 4 m × 4 m.^[20][21] An October 2017 presentation of the Starshot system model^[22][23] examined circular sails and finds that the beam director capital cost is minimized by having a sail diameter of 5 meters.

The Earth-sized planet Proxima Centauri b is within the Alpha Centauri system's habitable zone. Ideally, the Breakthrough Starshot would aim its spacecraft within one astronomical unit (150 million kilometers or 93 million miles) of that world. From this distance, a craft's cameras could capture an image of high enough resolution to resolve surface features.^[24]

The fleet would have about 1000 spacecraft. Each one, called a StarChip, would be a very small centimeter-sized vehicle weighing a few grams.^[1] They would be propelled by a square-kilometre array of 10 kW ground-based lasers with a combined output of up to 100 GW.^[25][26] A swarm of about 1000 units would compensate for the losses caused by interstellar dust collisions en route to the target.^[25][27] In a detailed study in 2016, Thiem Hoang and coauthors^[28] found that mitigating the collisions with dust, hydrogen, and galactic cosmic rays may not be as severe an engineering problem as first thought, although it will likely limit the quality of the sensors on board.^[29]

يتطلب الدفع الضوئي طاقة هائلة: فالليزر ذو قدرة جيجاوات (ما يعادل تقريبًا ناتج محطة نووية كبيرة) لن يوفر سوى بضعة نيوتن من قوة الدفع . ^{[ 26 ]} ستعوض المركبة الفضائية هذا النقص في قوة الدفع بكتلة لا تتجاوز بضعة غرامات. يجب تصغير حجم الكاميرا والحاسوب وليزر الاتصالات ومصدر الطاقة النووية والشراع الشمسي لتتناسب مع حد الكتلة المسموح به. ^{[ 26 ] [ 30 ]} يجب تصميم جميع المكونات هندسيًا لتحمل التسارع الشديد والبرودة والفراغ وجزيئات الفضاء بين النجوم، مثل البروتونات الشارد. ^{[ 27 ]} سيتعين على المركبة الفضائية النجاة من الاصطدامات مع غبار الفضاء ؛ إذ يتوقع مشروع ستار شوت أن يصطدم كل سنتيمتر مربع من المقطع العرضي الأمامي بسرعة عالية بحوالي ألف جسيم بحجم لا يقل عن 0.1  ميكرومتر. ^{[ 26 ] [ 31 ]} سيكون تركيز مجموعة من أشعة الليزر بقدرة إجمالية تبلغ 100 جيجاوات على الشراع الشمسي أمرًا صعبًا بسبب اضطراب الغلاف الجوي ، لذا يُقترح استخدام بنية تحتية ليزرية فضائية. ^{[ 32 ]} إضافةً إلى ذلك، ونظرًا لحجم الشراع الضوئي والمسافة التي سيفصله عن الليزر في نهاية عملية التسريع، سيتطلب الأمر بصريات تجميع متماسكة كبيرة جدًا لتركيز الليزر. ^{[ 33 ] [ 34 ]} يحدد حد حيود ضوء الليزر المستخدم الحد الأدنى لقطر شعاع الليزر المركز بشكل متماسك عند المصدر. على سبيل المثال، لتسريع الشراع المذكور سابقًا، والذي يبلغ طوله 4 أمتار، بمقدار 10000 جي إلى 0.2 سي، يتطلب الأمر بصريات تجميع يبلغ قطرها حوالي 3 كيلومترات لتركيز ضوء الليزر على الشراع. يمكن تحقيق ذلك باستخدام نظام مصفوفة طورية، وهو قيد البحث حاليًا في جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا. ^{[ 35 ] [ 36 ]} وفقًا لمجلة الإيكونوميست ، ستحتاج ما لا يقل عن اثنتي عشرة تقنية جاهزة للاستخدام إلى تحسينات كبيرة . ^{[ 26 ]}

كان اسم "ستار تشيب" هو الاسم الذي أطلقته مبادرة "بريكثرو إنيشياتيفز" على مركبة فضائية بين النجومية صغيرة جدًا، بحجم سنتيمتر واحد ووزن غرام واحد، تم تصميمها لبرنامج "بريكثرو ستار شوت" ^{​​[ 1 ] [ 37 ]} ، وهي مهمة مقترحة لدفع أسطول من ألف مركبة " ستار تشيب " في رحلة إلى ألفا قنطورس ، أقرب نظام نجمي ، على بعد حوالي 4.37 سنة ضوئية من الأرض . ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]} من المخطط أن تسافر مركبات "ستار تشيب " النانوية الروبوتية فائقة الخفة ، والمجهزة بأشرعة ضوئية ، بسرعات تتراوح بين 20% ^{[ 1 ] [ 6 ] [ 39 ] [ 5 ]} و15% ^{[ 5 ]} من سرعة الضوء ، مستغرقة ما بين 20 و30 عامًا للوصول إلى النظام النجمي، على التوالي، وحوالي 4 سنوات لإبلاغ الأرض بوصولها بنجاح. ^{[ 6 ]}

في يوليو/تموز 2017، أعلن العلماء عن إطلاق نماذج أولية لتقنية StarChip ، تُعرف باسم Sprites، بنجاح عبر مركبة الإطلاق القطبية للأقمار الصناعية التابعة لمنظمة أبحاث الفضاء الهندية (ISRO) من مركز ساتيش داوان الفضائي . ^{[ 42 ]} كما تم إرسال 105 أقمار Sprites إلى محطة الفضاء الدولية على متن مهمة KickSat -2 التي انطلقت في 17 نوفمبر/تشرين الثاني 2018، حيث تم نشرها في 18 مارس/آذار 2019. وقد نجحت هذه الأقمار في نقل البيانات قبل دخولها الغلاف الجوي واحتراقها في 21 مارس/آذار. ^{[ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]}

• الموقع الرسمي