سمسون

در طول برگزاری جلسات، دانشمندان و مهندسان گرد هم می‌آمدند تا بازدید کنند فناوری در چه وضعیتی است، چه مشکلاتی بدون راه حل باقی مانده، از بین بردن آن‌ها چه مقدار امکان پذیر و ساخت وسیله‌ای پرتاب‌شدنی چه زمان‌بندی و هزینه‌ای می‌طلبد. سال‌های اولیه با شوق ملموس همراه می بود؛دانشمندان حس می‌کردند بخشی از تیمی می باشند که به پروژه‌ای جاه‌طلبانه اما انجام‌شدنی می‌پردازد. آن‌ها می‌دانستند بزرگ‌ترین چالش‌ها در عرصه‌های خاصی است: طراحی بادبان، کارکرد سیستم لیزر، ساختار سفینه و تشکیل یک سیستم ارتباطی که بتواند از فاصله‌ی چندین سال نوری به زمین سیگنال بفرستد. به عبارت دیگر، کل سیستم.

اگر نتوانید ثابت کنید که یک سفینه را به ستاره‌ای دیگر فرستاده‌اید، انجام این کار تقریباً فاقد قیمت است. برکترو استارشات نه‌تنها باید به پروکسیما قنطورس برسد، بلکه راهی برای ارسال سیگنالی قوی اشکار کند که روی زمین قابل شناسایی باشد. انجام این کار زیاد چالش‌برانگیز است؛ به اختصاصی به‌علت نیاز به نشانه‌گیری دقیق از فاصله‌ی چند سال نوری، در حالی که هم کاوشگر و هم زمین در حال حرکت می باشند. علاوه بر این، هر دو کار باید با ابزارهای کوچک روی سفینه‌ای به اندازه‌ی درپوش خودکار انجام بشود.

به حرف های پک، میلنر در رابطه این که آن سیگنال‌ها چه شکلی باید داشته باشند، ایده‌هایی داشت که غیرواقع‌بینانه یا دست‌کم با برخی پیشنهادهای دانشمندان در تضاد بودند. پک می‌گوید: «فکر می‌کنم یوری میلنر زیاد باهوش است و پیشینه‌ی فنی کافی برای پروژه را دارد.» اما او می‌خواست چیزهایی همانند ویدئو یا تصاویر 4K از آلفا قنطورس دریافت کند که با درنظرگرفتن فاصله‌ی گسترده فضاپیماها با زمین، اساساً مقدور نیست.

مطابق کتاب کلود فیپس، تیم چندین راه برای اجرایی‌شدن ارتباطات اشکار کرد. دانشمندان می‌توانستند آرایه‌ای عظیم از گیرنده‌های کوچک‌تر روی زمین بسازند تا سیگنال‌های ضعیف را دریافت کنند. آن‌ها این چنین می‌توانستند آنتن فرستنده‌ی سفینه‌ها را بزرگ‌تر کنند و ارتباطات را با طول موج نوری به جای رادیویی ارسال کنند تا داده‌ها سریع تر منتقل شوند. تیم تصمیم گرفت از خورشید به گفتن نشانه‌ای برای هدایت سیگنال به سمت زمین منفعت گیری کند تا اطلاعات به قسمت درست کیهان برسد. بااین‌حال، لانگ ارتباطات را مانع بزرگی می‌دانست که از سوی همه نادیده گرفته می‌شد؛ چون در تحقیقات اولیه به اندازه‌ی دیگر موضوعات مورد دقت قرار نگرفت؛ ادعایی که زاکاری منچستر با آن موافق است.

به‌پیش‌راندن کاوشگرها به قدر کافی دور و سریع تا بتوانند چیزی برای ارسال به زمین داشته باشند، الزام حل یک مشکل دیگر است: لیزرها یا همان گونه که تیم استارشات آن‌ها را می‌نامید، «موتور فوتون».

اولین مشکلی که تیم فهمید شد، این می بود که یک واحد لیزر باید به‌طور غیرعملی قوی و فراتر از سطح فناوری حاضر باشد. پژوهشگران می‌توانستند آرایه‌ای از لیزرهای کوچک‌تر بسازند که پرتوهایشان با هم ترکیب شوند و به قوت ۱۰۰ گیگاوات برسند؛ اما سپس باید مطمعن حاصل می‌کردند که امواج نور همانند امواج صوتی که هم‌نوا می باشند، با یکدیگر هماهنگ باشند. منچستر می‌گوید: «پیشرفت جدی در این عرصه انجام شد. آن‌ها توانستند با ده‌ها لیزر در آزمایشگاه این کار را انجام بدهند که پیشرفتی بزرگ می بود.»

اما آن پیشرفت برای برکترو استارشات کافی نبوده است. پروژه به لیزرهای بیشتری نیاز داشت و آن لیزرها باید خارج از آزمایشگاه کار می‌کردند تا به عمق فضا برسند؛ جایی که مشکل بعدی ظاهر می‌شد. منچستر می‌پرسد: «چطور می‌توان این حجم پرتو را بدون تشکیل اختلال از جو خارج کرد؟» آشفتگی در لایه‌های فوقانی جو زمین جهت سوسوزدن پرتو می‌بشود.

برای اصلاح آنی این چنین نوساناتی، نیاز به تنظیمات مداوم می بود. یک لیزر به نام «ستاره راهنما»، می‌توانست به‌طور دائم از جو بگذرد و دانشمندان از داده‌های مربوط به تحول شکل آن برای اصلاح دیگر لیزرها منفعت گیری کنند. اما این اصلاح نیازمند میلیون‌ها تنظیم در ثانیه می بود. در کتاب سال ۲۰۲۴، ووردن و همکارانش آن را بزرگ‌ترین مانع فنی احتمالی کل برنامه دانستند.

لیزرها مانع مالی هم تشکیل می‌کنند. مطابق حرف های‌ی لانگ، برای عملی‌شدن پروژه، هزینه فراهم انرژی آن‌ها باید از ۱۰۰ دلار به ازای هر وات به نزدیک به ۰٫۰۱ تا ۰٫۰۵ دلار برسد. پک خوش‌بین است؛ چون همانند به پیش‌بینی قانون مور درمورد اندازه‌ی ترانزیستورها، هزینه‌ی انرژی لیزر روی کاغذ باید با گذر زمان افت یابد. بااین‌حال، این افت قیمت سریع نیست. لانگ می‌گوید: «به گمان زیادً تاریخ پرتاب برخلاف انتظار حمایتکننده مالی در ۲۰ سال آینده امکان پذیر نیست و باید ۳۰ یا ۴۰ سال صبر کنیم.»

فارغ از هزینه‌ی لیزر، شکل لیزر یا زمان اجرای پروژه، قضیه‌ی سیاست‌گذاری نقل است. لیزری که معادل چهار نیروگاه انرژی انتشار می‌کند، همان گونه که در کنفرانس مدرسه عالی نیروی دریایی نشان داده شد، یک سلاح محسوب می‌بشود. تنها راه‌حل این مشکل، همکاری و مطمعن بین‌المللی است که اکنون در بیشترین سطح قرار ندارد.

هنگامی موتور فوتون روشن و فعال بشود، انرژی لیزر باید به بادبان نوری سفینه برسد و آن را با قوت نزدیک به ۱۰۰ گیگاوات به جلو براند. بادبان باید در برابر هجوم پرتوها مقاومت کند و شتابی معادل ۴۰هزار برابر گرانش زمین را تحمل کند؛ یعنی ۴۰هزار برابر کشش گرانشی‌شده حس‌شده زمان سقوط از صخره.

موادی که بتوانند هم فشارهای ناشی از شدت نزدیک به نور را تحمل کنند و هم ضربه‌ی شلیک لیزر را تاب بیاورند و درعین‌حال خاصیت بازتابندگی خود را نگه داری کنند، طبق معمولً سنگین می باشند. برکترو استارشات درنظر داشت که ماده‌ی مخصوص بادبان نوری، چهار متر قطر اما فقط یک گرم وزن داشته باشد. مقصد مرحله اولیه‌ی پروژه شناسایی مواد و طراحی‌های بالقوه می بود؛ فرآیندی که توسط هری آتواتر از موسسه فناوری کالیفرنیا هدایت می‌شد. مطابق خلاصه‌ی کتاب ۲۰۲۴، ماده کاندیدای مهم تیم او «نیترید سیلیسیم» می بود و نتایج در سال ۲۰۲۲ انتشار شد. مهندسان توانستند آن را با ضخامت زیر میکرون، یعنی کمتر از یک‌دهم ضخامت پوشش سلفون، بسازند.

ویفرهای بسیار نازک ماده‌ی انتخابی را می‌توان به هم متصل کرد تا ساختاری بزرگ‌تر راه اندازی دهند که عمدتاً بازتاب‌دهنده باشد و نور بسیاری جذب نکند. مهندسان پروژه این مونتاژ را در مقیاس میلی‌متر انجام داده‌اند اما نه در مقیاس متر. آتواتر و تیمش این چنین یک همانند‌سازی کامپیوتری برنامه‌ریزی کردند تا کارکرد مطرح‌های گوناگون بادبان نوری در پرواز بین‌ستاره‌ای بازدید بشود.

گروهی دیگر در دانشگاه سیدنی روی راه حلهایی برای پایدار نگه‌داشتن بادبان فرضی کار کرد. آن پژوهشگران در سال‌های ۲۰۲۱ و ۲۰۲۲ به جلسات پیوستند و یافته‌هایشان را به اشتراک گذاشتند؛ اما هیچ‌گاه از برکترو استارشات بودجه دریافت نکردند. مایکل ویتلند، فیزیکدان دانشگاه سیدنی، در رابطه جاه‌طلبی پروژه می‌گوید: «کل ماجرا همیشه شگفت و غریب می بود. هیچ‌زمان باورش نداشتم. اما فکر می‌کنم دیدگاه من درمورد این چنین پروژه‌هایی این است که اگر تحقیقات بنیادی انجام دهید تا مشکلی را در چارچوب یک مطرح بسیار شگفت حل کنید، می‌توانید تحقیقات واقعاً سودمند انجام دهید.»

و این همان کاری می بود که تیم سیدنی انجام داد. آن‌ها می‌دانستند که بادبان در میانه شتاب‌گرفتن توسط پرتو لیزر به‌طور دائم به اطراف هل داده می‌بشود؛ درنتیجه باید راهی اشکار می‌کردند تا آن را به مرکز بازگردانند. ویتلند می‌گوید: «اما این کار علتایجاد نوسانات می‌بشود.» جابه‌جایی لیزر می‌توانست این قضیه را جبران کند، اما همان گونه که در اصلاح پرتوهای لیزر برای جلوگیری از «سوسوزدن» دیدیم، جابه‌جایی ‌آنی مجموعه‌ی لیزرها امکان پذیر اساساً غیرممکن باشد.

بادبان‌ها قضیه‌ای جدا از خود سفینه‌ها می باشند که باید تا حد امکان کوچک و سبک باشند. برکترو استارشات این سفینه‌های کوچک را «نانوکرافت» می‌نامد. ایده‌ی پیشگام برای طراحی سفینه‌ها به منچستر تعلق داشت؛ همان دانشجوی فارغ‌التحصیلی که در اغاز برنامه مملو از شور و امید می بود. ساخته‌های اولیه‌ی منچستر برای سفر به فراتر از منظومه شمسی یا حتی فراتر از مدار زمین طراحی نشده بودند. او به‌گفتن دانشجوی فارغ‌التحصیل در دانشگاه کرنل، تحت نظارت پک، درحوالی سال ۲۰۰۹ اغاز به طراحی ماهواره‌هایی در اندازه تمبر پستی کرد و اسامی مختلفی همانند اسپریتس و چیپ‌ست روی آن‌ها گذاشت. او در سال ۲۰۱۱ پروژه را از طریق جمع‌سپاری مالی فراهم کرد و در سال ۲۰۱۴ نزدیک به صد چیپ‌ست به فضا فرستاد؛ اما یک نقص فنی جهت شد آن‌ها نتوانند در مدار مستقر شوند و زمان برگشت از جو سوختند.

در سال ۲۰۱۹ منچستر توانست مجدد برای پرتاب عمل کند و ۱۰۵ چیپ‌ست را به طور همزمان با پیروزی در فضا مستقر کرد. او نشان داد که این ماهواره‌ها می‌توانند در فضا با هم ربط برقرار و همانند یک گروه عمل کنند. بااین‌حال، نهاد تنظیم‌گر پرتاب‌ها تنها اجازه‌ی یک پرواز به او داد. او می‌گوید: «سپس کمیسیون فدرال ارتباطات (FCC) نتیجه گرفت که ما با زباله‌های فضایی جهان را نابود می‌کنیم»؛ درحالی‌که هنگامی قرار باشد ماهواره‌ها زیاد فراتر از مدار زمین به اعماق فضا بروند، مشکلی تشکیل نخواهد شد.

یقیناً برکترو استارشات تا این مدت فراتر از جایی نرفته است. بااین‌حال، تیم‌ها دریافتند که در هر چهار حوزه‌ی مشکل، مطرح اولیه از نظر فنی هیچ مشکلی ندارد. آن‌ها این چنین به قدر کافی تحقیق کردند تا بفهمند چه چیزهایی را نمی‌دانند و چه نوع گسترش فنی و بودجه‌ای ملزوم است تا ایده به سرانجام برسد.

پیشرفت پروژه به گمان زیادً به علت این که صد میلیون دلار هیچ زمان فراهم نشد، کند شد. هرچند پشتیبانی‌های مالی استارشات عمومی نشدند، توانایی لووبین مقدار هزینه‌ها را مشخص می کند. گروه او دو پشتیبانی مالی دریافت کرد: یکی ۱۱۶هزار دلار و فرد دیگر نزدیک به ۸۰هزار دلار. برخی از همکارانش در استرالیا نیز ۸۰هزار دلار دریافت کردند. لووبین می‌گوید: «ما در کل کمتر از ۲۰۰هزار دلار درطول ۸ سال دریافت کردیم.» این رقم زیاد کمتر از بودجه‌ای می بود که ناسا برای پژوهش‌های بین‌ستاره‌ای لووبین تعلق داده می بود، هرچند رویکرد رسانه‌محور برکترو استارشات جهت شد نام آن زیاد تر با پروژه‌ی سفر بین‌ستاره‌ای مرتبط بشود.