Estas son las aventuras del "StarChip Wafersize".

Estudiantes de UC Santa Bárbara enviados, a través de globo, un prototipo de nave espacial en miniatura que eventualmente podría convertirse en la "nave espacial" que, según los investigadores, podría ser impulsada por láseres para lograr viajes espaciales a velocidades relativistas para alcanzar sistemas estelares y exoplanetas cercanos.

Entonces comienza un viaje financiado por la NASA y varias fundaciones privadas, que algún día puede conducir a un viaje interestelar.

"Es parte de un proceso de construcción para el futuro, y, a lo largo del camino, prueba cada parte del sistema para perfeccionarlo, ", dijo el profesor de física y cosmólogo experimental de UC Santa Bárbara Philip Lubin. Es parte de un programa a largo plazo para desarrollar naves espaciales en miniatura para vuelos interplanetarios y eventualmente para vuelos interestelares".

El prototipo de nave espacial a escala de obleas (WSS) es lo suficientemente pequeño como para caber en la palma de una mano. Fue lanzado a la estratosfera por encima de Pensilvania, a una altitud de 105, 000 pies (32 km) —tres veces la de los aviones comerciales— para medir su funcionalidad y rendimiento.

El lanzamiento se llevó a cabo en colaboración con la Academia Naval de los Estados Unidos en Annapolis el 12 de abril. 2019:58 años después del día en que el cosmonauta y piloto ruso Yuri Gagarin se convirtió en el primer ser humano en completar un vuelo espacial orbital.

"Fue diseñado para tener muchas de las funciones de naves espaciales mucho más grandes, como imágenes, transmisión de datos, incluidas las comunicaciones láser, determinación de actitud y detección de campo magnético, "dijo Nic Rupert, ingeniero de desarrollo en el laboratorio de Lubin. "Debido a los rápidos avances en microelectrónica, podemos encoger una nave espacial a un formato mucho más pequeño de lo que se ha hecho antes para aplicaciones especializadas como la nuestra".

El prototipo de la nave espacial funcionó a la perfección y recopiló más de 4000 imágenes de la Tierra en lo que Rupert dijo que fue "un excelente primer vuelo y evolucionará dramáticamente a partir de aquí".

El objetivo del proyecto, como sugiere el nombre del dispositivo, es construir una oblea de silicio ultraligera (escala de gramos) con electrónica integrada, capaz de ser disparado al espacio mientras se transmiten datos a la Tierra. Para la distancia que los investigadores quieren alcanzar, aproximadamente 25 billones de millas, o 40 billones de kilómetros, navegando a una fracción significativa de la velocidad de la luz:la tecnología requerida es abrumadora.

"Propulsión química ordinaria, como la que nos llevó a la luna hace casi 50 años hasta el día, tardaría casi cien mil años en llegar al sistema estelar más cercano, Alfa Centauri, "Dijo Lubin." E incluso la propulsión avanzada, como los motores de iones, llevaría muchos miles de años. Sólo hay una tecnología conocida que es capaz de alcanzar las estrellas cercanas dentro de la vida humana y es utilizar la luz misma como sistema de propulsión ".

Conocido como propulsión de energía dirigida, la tecnología requiere la construcción de una gran variedad de láseres para que actúen como propulsión. Este sistema no viaja con la nave espacial; permanece en la Tierra.

"Si tiene una matriz de láser lo suficientemente grande, De hecho, puede empujar las obleas con una vela láser para alcanzar nuestro objetivo del 20 por ciento de la velocidad de la luz. ", Dijo Rupert." Entonces estarías en Alpha Centauri en unos 20 años ".

Parte de un esfuerzo financiado por la NASA llamado Starlight, el esfuerzo es apoyado también por Breakthrough Foundation, donde se conoce como Starshot. UC Santa Barbara inició el proyecto en 2009 con una modesta financiación del programa Spacegrant de la NASA, recibiendo fondos adicionales en 2015 a través de NASA Advanced Concepts.

Luego, el equipo de UC Santa Bárbara se acercó a la Breakthrough Foundation del inversionista multimillonario en tecnología Yuri Milner en 2016 para compartir las implicaciones de la tecnología. En abril de ese mismo año, la fundación anunció que realizaría un esfuerzo de $ 100 millones para respaldar este programa.

El propósito es responder a una de las preguntas existenciales más importantes de la humanidad:¿Estamos solos en el universo? Y una forma de averiguarlo según los investigadores, es visitar exoplanetas cercanos enviando una multitud de estas diminutas naves espaciales a sistemas estelares cercanos. Estos chips contendrían cámaras a nanoescala, equipo de navegación, tecnología de comunicaciones y otros sistemas para buscar exoplanetas cercanos mucho más allá de nuestro sistema solar en busca de evidencia de vida.

Otra faceta más del proyecto UC Santa Barbara implica enviar vida desde la Tierra al espacio. Los investigadores quieren probar la idea de transportar vida a grandes distancias utilizando materiales endurecidos por radiación, capaz de crio dormir, animales diminutos resistentes al espacio, específicamente, tardígrados y el nematodo c. elegans.

Pero primero, la tecnología tiene que existir. Gracias a los avances en fotónica y electrónica de silicio, se han plantado semillas de los productos finales, dicen los científicos. Intentos repetidos de enviar el hardware en evolución a lugares cada vez más lejanos de nuestra atmósfera, y gradualmente hacia el espacio exterior y más allá, son lo que esperan sellará el trato.

"El objetivo de crear estas cosas es saber qué queremos incluir en la próxima versión, en el siguiente chip, "dijo David Mc Carthy, estudiante de posgrado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática. "Empiece con componentes listos para usar porque puede iterar de forma rápida y económica". En este punto, él dijo, la idea es ver qué tan bien funciona el hardware en condiciones cada vez más duras, incluidas las temperaturas bajo cero, Exposición prolongada a radiaciones como rayos cósmicos y colisiones con partículas entre la Tierra y las estrellas (el medio interestelar). y el duro vacío del espacio.

El impulso se está construyendo. Un grupo de pregrado interdisciplinario, compuesto por estudiantes de física, Ingenieria, química y biología, están realizando vuelos en globo para recopilar datos que eventualmente puedan informar el desarrollo de futuras versiones de la nave de obleas. A medida que la tecnología se vuelve cada vez más sofisticada, los investigadores dijeron, pueden involucrar a la industria de los semiconductores para producir estos diminutos chips espaciales a granel a bajo costo.

Mientras tanto, Las innovaciones en la óptica de silicio y la fotónica integrada a escala de obleas están haciendo posible reducir los costos de la matriz láser utilizada para el lanzamiento de estas naves espaciales. Los profesores e investigadores del departamento de ingeniería eléctrica e informática de la UC Santa Bárbara están desempeñando un papel fundamental.

"No es tan poco realista pensar que podemos hacer trozos de silicio de un gramo que van a tener todo lo que queremos en ellos". "Dijo Mc Carthy.

En última instancia, apuntando al espacio interestelar, que todavía está bastante lejos, el grupo apunta a un primer vuelo suborbital el próximo año. El desarrollo de dicha tecnología allana el camino hacia una variedad de misiones espaciales que se habrían considerado demasiado costosas o imposibles con la tecnología convencional impulsada por cohetes químicos.

¿Beneficios potenciales de la tecnología central? Tiempos de viaje a Marte mucho más cortos de lo que es posible actualmente; defensa planetaria contra asteroides y cometas; mitigar los desechos espaciales, impulsar los satélites en órbita terrestre, o alimentando remotamente puestos de avanzada del sistema solar, Entre muchos otros, señaló Lubin.

"Permite toda una clase de habilidades tecnológicas, " él dijo, de propulsión de energía dirigida. "Algunos de los más interesantes, las de corto plazo involucrarían misiones interplanetarias ".

El grupo UCSB ha publicado más de 50 artículos técnicos sobre la tecnología de transformación que están desarrollando y las implicaciones radicales que tiene para la exploración humana.