p Estas são as aventuras do "StarChip Wafersize". p Alunos da UC Santa Bárbara enviados, via balão, um protótipo de espaçonave em miniatura que pode eventualmente se tornar a "nave wafer" que os pesquisadores postulam que poderia ser impulsionada por lasers para realizar viagens espaciais em velocidades relativísticas para alcançar sistemas estelares e exoplanetas próximos.

p Então começa uma jornada, financiado pela NASA e várias fundações privadas, isso pode um dia levar a uma viagem interestelar.

p “É parte de um processo de construção para o futuro, e ao longo do caminho você testa cada parte do sistema para refiná-lo, "disse o professor de física da UC Santa Barbara e cosmologista experimental Philip Lubin." É parte de um programa de longo prazo para desenvolver espaçonaves em miniatura para voos interplanetários e, eventualmente, interestelares. "

p O protótipo da espaçonave em escala de wafer (WSS) é pequeno o suficiente para caber na palma de uma mão. Foi lançado na estratosfera acima da Pensilvânia, a uma altitude de 105, 000 pés (32 km) - três vezes mais que aviões comerciais - para avaliar sua funcionalidade e desempenho.

p O lançamento foi realizado em colaboração com a Academia Naval dos Estados Unidos em Annapolis em 12 de abril, 2019—58 anos depois do dia em que o cosmonauta e piloto russo Yuri Gagarin se tornou o primeiro humano a completar o vôo espacial orbital.

p "Ele foi projetado para ter muitas das funções de espaçonaves muito maiores, como imagem, transmissão de dados, incluindo comunicações a laser, determinação de atitude e detecção de campo magnético, "disse Nic Rupert, um engenheiro de desenvolvimento no laboratório de Lubin. "Devido aos rápidos avanços na microeletrônica, podemos encolher uma espaçonave em um formato muito menor do que foi feito antes para aplicações especializadas como a nossa."

p O protótipo da espaçonave funcionou perfeitamente e coletou mais de 4.000 imagens da Terra no que Rupert disse ser "um excelente primeiro vôo e vai evoluir dramaticamente a partir daqui."

p O objetivo do projeto, como o nome do dispositivo sugere, é construir um wafer de silício ultraleve (escala de gramas) com componentes eletrônicos incorporados, capaz de ser atirado para o espaço enquanto retransmite dados de volta à Terra. Para a distância que os pesquisadores desejam alcançar - cerca de 25 trilhões de milhas, ou 40 trilhões de quilômetros, cruzeiro a uma fração significativa da velocidade da luz - a tecnologia necessária é assustadora.

p "Propulsão química comum, como aquele que nos levou à lua há quase 50 anos atrás, levaria quase cem mil anos para chegar ao sistema estelar mais próximo, Alpha Centauri, "Disse Lubin." E mesmo a propulsão avançada, como os motores de íons, levaria muitos milhares de anos. Existe apenas uma tecnologia conhecida que é capaz de alcançar as estrelas próximas durante a vida humana e que usa a própria luz como sistema de propulsão. "

p Conhecida como propulsão de energia direcionada, a tecnologia requer a construção de um conjunto extremamente grande de lasers para atuar como propulsão. Este sistema não viaja com a espaçonave; ele permanece na Terra.

p "Se você tiver uma matriz de laser grande o suficiente, você pode realmente empurrar as bolachas com uma vela de laser para chegar à nossa meta de 20 por cento da velocidade da luz, "Rupert disse." Então você estaria em Alfa Centauri em cerca de 20 anos. "

p Parte de um empreendimento financiado pela NASA chamado Starlight, o esforço é apoiado também pela Breakthrough Foundation, onde é conhecido como Starshot. A UC Santa Bárbara iniciou o projeto em 2009 com um modesto financiamento do programa Spacegrant da NASA, recebendo fundos adicionais em 2015 via NASA Advanced Concepts.

p A equipe da UC Santa Bárbara então abordou a Breakthrough Foundation do bilionário investidor em tecnologia Yuri Milner em 2016 para compartilhar as implicações da tecnologia. Em abril do mesmo ano, a fundação anunciou que faria um esforço de US $ 100 milhões para apoiar esse programa.

p O objetivo é responder a uma das maiores questões existenciais da humanidade:Estamos sozinhos no universo? E uma maneira de descobrir, de acordo com os pesquisadores, é visitar exoplanetas próximos enviando uma multidão dessas minúsculas espaçonaves para sistemas estelares próximos. Esses chips conteriam câmeras em nanoescala, equipamento de navegação, tecnologia de comunicações e outros sistemas para pesquisar exoplanetas próximos, muito além do nosso sistema solar, em busca de evidências de vida.

p Outra faceta do projeto da UC Santa Bárbara envolve o envio de vida da Terra para o espaço. Os pesquisadores querem testar a ideia de transportar vida por vastas distâncias usando proteção de radiação, capaz de crio-sono, pequenos animais resistentes ao espaço - especificamente, tardígrados e o nematóide c. elegans.

p Mas primeiro, a tecnologia tem que existir. Graças aos avanços em fotônica e eletrônica de silício, sementes dos produtos finais foram plantadas, dizem os cientistas. Tentativas repetidas de enviar o hardware em evolução para regiões cada vez mais distantes de nossa atmosfera, e gradualmente para o espaço sideral e além, são o que eles esperam que selem o negócio.

p "O objetivo de construir essas coisas é saber o que queremos incluir na próxima versão, no próximo chip, "disse David Mc Carthy, Pós-graduando no Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação. "Você começa com componentes prontos para usar porque pode iterar de forma rápida e econômica." Nesta fase, ele disse, a ideia é ver como o hardware funciona bem em condições cada vez mais adversas, incluindo temperaturas de congelamento, exposição prolongada à radiação, como raios cósmicos e colisões com partículas entre a Terra e as estrelas (o meio interestelar), e o duro vácuo do espaço.

p A dinâmica está aumentando. Um grupo interdisciplinar de graduação, consistindo em alunos de física, Engenharia, química e biologia, estão realizando voos de balão para coletar dados que podem, eventualmente, informar o desenvolvimento de futuras versões do wafercraft. À medida que a tecnologia se torna cada vez mais sofisticada, os pesquisadores disseram, eles podem envolver a indústria de semicondutores para produzir essas minúsculas espaçonaves a granel a baixo custo.

p Enquanto isso, inovações em ótica de silício e fotônica em escala de wafer integrada estão tornando possível reduzir os custos do conjunto de laser usado para o lançamento dessas espaçonaves. O corpo docente e os pesquisadores do departamento de engenharia elétrica e de computação da UC Santa Bárbara estão desempenhando um papel crítico.

p "Não é tão irreal pensar que podemos fazer peças de um grama de silício que terão tudo o que queremos nelas, "Mc Carthy disse.

p No final das contas, buscando o espaço interestelar, que ainda está um pouco distante, o grupo está planejando um primeiro vôo suborbital no próximo ano. O desenvolvimento de tal tecnologia abre caminho para uma variedade de missões espaciais que teriam sido consideradas muito caras ou impossíveis com a tecnologia convencional movida a foguetes químicos.

p Benefícios potenciais da tecnologia central? Tempos de viagem a Marte muito mais curtos do que é possível atualmente; defesa planetária contra asteróides e cometas; mitigando detritos espaciais, aumentando os satélites em órbita da Terra, ou alimentando remotamente postos avançados do sistema solar, entre muitos outros, observou Lubin.

p “Ele possibilita toda uma classe de habilidades tecnológicas, " ele disse, de propulsão de energia dirigida. "Alguns dos mais interessantes, as de curto prazo envolveriam missões interplanetárias. "

p O grupo UCSB publicou mais de 50 artigos técnicos sobre a tecnologia de transformação que estão desenvolvendo e as implicações radicais que isso tem para a exploração humana.