¿Planeta en zona habitable en torno a Próxima Centauri?

[Richard R Richard]

Re: ¿Planeta en zona habitable en torno a Próxima Centauri?

Al parecer Yuri Milner ya se ha salido del tablero y esta haciendo pruebas con minisatelites, a la vez rompe records de miniaturización... La noticia la he leído en

http://es.gizmodo.com/el-proyecto-para-enviar-una-sonda-el-exoplaneta-mas-cer-1797291984/amp

[Alriga]

Re: ¿Planeta en zona habitable en torno a Próxima Centauri?

Hola. A lo largo de este hilo se ha comentado la dificultad que entraña detectar la debilísima información que nos emitirían las nanosondas desde próxima Centauri.
Suponiendo que la potencia de emisión sea alrededor de 1 W de un láser ultravioleta, (300 -400 nm), en la Tierra se necesitaría un telescopio de kilómetros de diámetro.

Pues bien, en un estudio titulado Interstellar communication. II. Application to the solar gravitational lens se propone utilizar para la recepción un telescopio de apenas 1 metro pero situado estratégicamente en un punto del espacio de tal manera que la señal emitida sea amplificada por el efecto lente gravitacional al pasar cerca de nuestro Sol.

El telescopio habrá que situarlo en una sonda a z=90 mil millones de km del sol, (600 UA) para que el anillo de Einstein de la señal emitida desde la nanosonda en Próxima Centauri permitiera una amplificación de la señal original en un factor de 1 millón.



Usando el efecto “honda gravitatoria” del Sol, el telescopio podría alcanzar esa distancia en unos 30 años y como la lente gravitacional funcionaría entre las 600 UA y las 2200 UA no sería necesario que frenase y se mantendría útil, (hasta que no rebasase las 2200 UA) durante unos 70 años.

Para evitar el ruido del propio sol sobre el anillo de Einstein a detectar, el telescopio debería incorporar un coronógrafo. Lo que no he sabido ver en el documento es si la luz de Próxima Centauri también será amplificada por la lente gravitacional. Entiendo que no, que se ubicaría la nanosonda de tal manera que Próxima Centauri estuviese lo suficientemente lejos del eje nanosonda-Sol-telescopio, pero el tema no me queda muy claro.

Un breve comentario del tema en español, con su dosis de amarillismo: Descubren cómo usar la gravedad solar como si fuera una red wifi de alcance interestelar

Saludos.

[Richard R Richard]

Re: ¿Planeta en zona habitable en torno a Próxima Centauri?

A calculo rapído, es evidente que tienen que enviar una nave mucho mas rapida de que la Voyager I, que hizo 137 UA en 40 años, y ahora se necesitara retransmitir desde un lugar mas allá de 20 veces la distancia a Plutón(+/-30UA), 5 veces lo que hizo la Voyager I, hito que no se ha alcanzado aun en la historia y solo quieren tardar 30 años en llegar
Si el sol ya no tiene influencia gravitatoria, se esta pensando en una velocidad cercana a 20 UA/año promedio ,ya que nada puede frenar ni desviar al telescopio. Algo asi como 327000 km/h es lo debe desarrollar y tampoco hay naves que hayan alcanzado esa velocidad (heliocentrica, no geocentrica)... Juno la nave mas rapida de la historia alcanzo solo los [FONT=Lato] 265 540 km/h[/FONT] ,... Así que no dejan de sorprender , las innumerables complicaciones para poder captar los fotones que se desvien exactamente en fase alrededor del sol, manteniendo el curso en Sizigia perfecta, nanonave, sol y telescopio, para poder recogerlos, y transmitirlos nuevamente a tierra, con una antena mayor.

Lo que no he sabido ver en el documento es si la luz de Próxima Centauri también será amplificada por la lente gravitacional. Entiendo que no, que se ubicaría la nanosonda de tal manera que Próxima Centauri estuviese lo suficientemente lejos del eje nanosonda-Sol-telescopio,

No creo que puedan filtrar la luz de la estrella Centauri de modo alguno y al anillo gravitacional le llegaran todos los fotones de todos lados, y todos se curvan de la misma manera, por lo que van a tener que separar en la señal algo de la luz de la estrella sobre el telescopio. Pero creo entender lo mismo que tu , si la nanonave no viajara exactamente alineada con la estrella y el sol, presumo que la concentración de la luz de la estrella se dará en otra curva o región y no sobre la curva donde circule el telescopio de ese modo no afectaría tanto su espectro, mejorando la calidad o el pico de lo recibido.

[Julián]

Re: ¿Planeta en zona habitable en torno a Próxima Centauri?

Muy interesante Alriga.

Para evitar el ruido del propio sol sobre el anillo de Einstein a detectar, el telescopio debería incorporar un coronógrafo. Lo que no he sabido ver en el documento es si la luz de Próxima Centauri también será amplificada por la lente gravitacional. Entiendo que no, que se ubicaría la nanosonda de tal manera que Próxima Centauri estuviese lo suficientemente lejos del eje nanosonda-Sol-telescopio, pero el tema no me queda muy claro.

Ya que hay poca información me permito imaginar un poco la solución. La amplificación supongo que sería en dBi, es decir, se amplificaría con respecto a una antena isotrópica que emitiría desde próxima centauri. Por lo que en ese caso se reduciría la superficie efectiva de la señal que arribaría a la tierra, aumentando su intensidad.
Ahora bien, como próxima centauri tiene un pico de radiación que depende de su temperatura y a su vez como toda estrella su radiación no es coherente; la lente gravitacional amplificaría toda radiación pero no habría problema siempre y cuando la intensidad de la señal con información sea mayor en un rango de frecuencia prefijado, que por solución no deberá caer en el pico de la estrella y a su vez pudiéndose utilizar el efecto de una radiación coherente, como la que emite un diodo laser, podría filtrarse al mismo tiempo por polarización. Recordando que un laser mantiene la polarización de la señal y una estrella no.

Suponiendo que la potencia de emisión sea alrededor de 1 W de un láser ultravioleta, (300 -400 nm), en la Tierra se necesitaría un telescopio de kilómetros de diámetro.

¿De donde has sacado dicha información de un telescopio de 1 Km de diametro? Considerando un laser de radiación ultravioleta, con un laser de 1W y una amplificación de 1 millón por la lente gravitacional, como has mencionado. La intensidad de la señal que arribaría a la tierra sería de $1*{10}^{-16}$W/m. Que con un disco parabólico de 1 metro de diametro se obtendría una señal de -130 dBm, no muy descabellado ya que un receptor de microondas está en -100 dBm a -120dBm. El problema nuevamente sería el ancho de banda de manera tal que la densidad espectral de energía de la señal sea superior al ruido de las estrellas. Pero en el ultravioleta con una buena polarización y con un ancho de banda muy reducido se podría llegar a algo. Dejando de lado las distancia que hay que llevar la sonda y el telescopio para la lente gravitacional como principal problema de ingeniería, claro.

[Alriga]

Re: ¿Planeta en zona habitable en torno a Próxima Centauri?

... ¿De donde has sacado dicha información de un telescopio de 1 Km de diametro? ...

Julián, me he limitado a repetir lo que dice el paper varias veces, por ejemplo en las “conclusions” de la pàgina 11 dice:

"Data rates are higher by a factor of 10^6 compared to equal-sized classical telescopes. A 1 m telescope in the SGL (solar gravitational lens) can achieve the same receiving data rate as a classical 9–45 km telescope. If classical telescope sizes are restricted to E-ELT size (39 m), power levels on the transmitter side need to increase from 1W into the MW range to match the data rate of an SGL probe."
Mira también la “figure 3” de la página 3.

Entiendo que si la nanosonda emite en el ultravioleta 300-400 nm, se necesita como receptor un telescopio óptico, (con lentes o espejos), no una antena de radiotelescopio. Observa que como comparación habla del aun no construido E-ELT que es un telescopio óptico con un espejo equivalente de 39 m de diámetro, no usa como comparación la antena de Arecibo, que es un radiotelescopio de 305 m de diámetro.


Saludos.

[Julián]

Re: ¿Planeta en zona habitable en torno a Próxima Centauri?

Entiendo que si la nanosonda emite en el ultravioleta 300-400 nm, se necesita como receptor un telescopio óptico, (con lentes o espejos), no una antena de radiotelescopio

Claro el espejo es una disco parabólico (una parábola no completa como toda antena de microondas) donde en el foco existe una parábola menor en cuyo foco existe un lente que converge la radiación en un elemento semiconductor, hasta acá no hay diferencia con respecto a un receptor de microndas como lo es arecibo, dejando de lado el elemento semiconductor y el material de la parábola (mirror se la llama pero el efecto de convergencia de la parábola es lo mismo) que ya dejaría de ser un simple metal a un material más pulido donde como la radiación tiene una longitud de onda más pequeña es posible construir la parábola con segmentos.

Observar la siguiente imagen como se interponen las parábolas reflexivas.




la forma constructiva es análoga a una antena de un telepuerto de banda C o banda Ku pero nuevamente, diferente material, mayor cantidad de parábola constituidas con segmentos pulidos ya que a una longitud de onda de ultravioleta, unas microscópicas rugosidades del material producen una reflexión difusa.

[Alriga]

Re: ¿Planeta en zona habitable en torno a Próxima Centauri?

... Entiendo que si la nanosonda emite en el ultravioleta 300-400 nm, se necesita como receptor un telescopio óptico, (con lentes o espejos)...
... Claro el espejo es un disco parabólico (una parábola no completa como toda antena de microondas) donde en el foco existe una parábola menor en cuyo foco existe una lente que converge la radiación en un elemento ...

Sí, no estás descubriendo nada, en efecto ese es el funcionamiento de un telescopio reflector, el primero operativo de la historia fue construído por Newton en 1668. Yo he tenido dos, el primero en 1974.

... la forma constructiva es análoga a una antena ... con segmentos pulidos ya que a una longitud de onda de ultravioleta, unas microscópicas rugosidades del material producen una reflexión difusa ...

Sí, por eso es muchísimo más difícil construir un telescopio óptico de 100 m de diámetro que un radiotelescopio de 500 m de diámetro como el FAST, (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope):

“El Telescopio Extremadamente Grande (ELT por su nombre en inglés, Extremely Large Telescope) es un telescopio terrestre de grandes dimensiones, con un diámetro de 39 metros. Es la propuesta del Observatorio Europeo del Sur para la nueva generación de telescopios ópticos. El Observatorio Europeo del Sur (ESO) se ha centrado en este nuevo diseño, más pequeño de lo previsto, después de que un estudio de viabilidad del anterior proyecto, un telescopio de 100 metros de diámetro conocido como Overwhelmingly Large Telescope, concluyera en que costaría alrededor de 1.500 millones de Euros y sería demasiado complejo”

De hecho, el mayor telescopio óptico que actualmente funciona en el mundo tan solo tiene 10,4 m de diámetro equivalente, es el Gran Telescopio de CANARIAS ubicado en el Roque de los Muchachos

... A calculo rápido, es evidente que tienen que enviar una nave mucho más rápida de que la Voyager I, que hizo 137 UA en 40 años …

Supongo que ese sería uno de los menores problemas del proyecto, Voyager 1 era una misión de exploración de Júpiter y Saturno por sobrevuelo, por lo tanto el objetivo era intentar pasar “relativamente despacio” sobre ambos para poder enviar información durante el máximo tiempo posible, el hecho de que estén ahora saliendo del Sistema Solar es un “efecto secundario”

Si el objetivo fuese exclusivamente alcanzar gran velocidad en una determinada dirección, (con pequeñas correcciones posteriores, evidentemente), utilizando una maniobra de “honda gravitatoria” del propio Sol supongo que no sería demasiado difícil alcanzar la velocidad necesaria.

Saludos.

[Richard R Richard]

Re: ¿Planeta en zona habitable en torno a Próxima Centauri?

Hola Alriga el uso de la asistencia gravitacional es muy útil para acelerar, pero la máxima delta v que se puede lograr se hace con la masa de Júpiter unos 43 km/s o 154800 km/h mucho menor de la que estamos hablando, seguramente es necesaria una combinación de pasadas, por diversos planetas, asestando por el lado correcto, para luego salir en la dirección mas parecida a la final, y corregir con el menor consumo de combustible, así lo han hecho las naves Helios.
El principal inconveniente de esta solución radica en los estrechos márgenes o ventanas de lanzamientos para que las trayectorias se ajusten con la dirección final deseada. Si la posición del planeta no es la correcta , no es posible extraer energía cinetica en la dirección opuesta al sol y a alfa centauri, que es lo que deberían pretender como objetivo de mínima.
Que intento decir, que no se van a salvar de quemar bastante combustible, es decir el cohete de lanzamiento , va a ser bastante pesado de todas maneras.

[Alriga]

Re: ¿Planeta en zona habitable en torno a Próxima Centauri?

Gracias R³

... la máxima delta v que se puede lograr se hace con la masa de Júpiter unos 43 km/s o 154800 km/h ...

¿Como deduces eso? Es que mi intuición (que podría estar completamente equivocada) me huele a que si la masa de la sonda es despreciable con respecto a la del planeta, ¿no se conseguirá más delta v contra mayor sea la velocidad del planeta que se usa en la asistencia gravitatoria?

El planeta más veloz es Mercurio, ¿no se puede conseguir mayor delta v con Mercurio que con Júpiter?

Gracias y saludos.

[Richard R Richard]

Re: ¿Planeta en zona habitable en torno a Próxima Centauri?

Hola el dato lo ha sacado del artículo de la wikipedia que citas

La misión espacial Cassini/Huygens utilizó la asistencia gravitatoria de Venus en 2 ocasiones, la Tierra y Júpiter para llegar finalmente a Saturno en un periodo de tiempo de 7 años.

El máximo incremento de velocidad que puede proporcionar un planeta depende de su masa y velocidad. Por ejemplo, en el caso de Venus es de 7 km/s. La Tierra 8 km/s. Marte 3,5 km/s. Júpiter 43 km/s. Saturno 26 km/s.[1]

Hace un tiempo leí un articulo, que aun no he vuelto a encontrar, que explica que la máxima delta v se obtiene al arribar al planeta a perpendicularmente a la trayectoria elíptica, pasando por detrás del planeta y salir a 45 grados en dirección a la trayectoria del planeta.(pero hasta que no lo relea no voy estar seguro)
Creo que de ese modo se demuestra que el incremento de velocidad no depende de la velocidad inicial de la nave, y el factor masa nave vs masa planeta es despreciable siempre, por lo que la nave gana velocidad al intercambiar algo de momento lineal con el planeta. Saludos

[Alriga]

Re: ¿Planeta en zona habitable en torno a Próxima Centauri?

El Proyecto de “femptosonda” “Andrómeda” consiste en un dispositivo de 280 gramos de unas dimensiones de 1 x 1 metros aproximadamente para ser enviado a Próxima Centauri, (o a Alfa Centauri). La electrónica estaría una placa de circuito impreso de unos 30 cm de lado. El resto de la superficie se destinaría a la antena de radio (de grafeno), que emitiría con una potencia de aproximadamente 1 W. La velocidad máxima de “Andrómeda” sería del orden del 10% de la velocidad de la luz, por lo que tardaría 43 años en llegar a Próxima Centauri que está a 4,3 años luz. El proyecto es un “fly-by”, es decir un sobrevuelo sobre el objetivo a gran velocidad, por lo que tendría que realizar todas las observaciones y recogida de datos en apenas unos pocos días.

Una pequeña cámara de 20 gr sería la encargada de fotografiar el sistema Alfa Centauri y de funcionar como sensor estelar para guiar la sonda durante el viaje .
La energía eléctrica la suministraría un conjunto de células termofotovoltaicas que convertirían en electricidad el calor generado por la desintegración de un isótopo radiactivo, (40 gr) para alimentar ultracondensadores de grafeno que distribuirían la electricidad a cada subsistema por turnos. El calor generado por la desintegración nuclear también se usaría para mantener la sonda a una temperatura estable.

El control de posición lo constituiría un sistema electromagnético MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) con unos propulsores de tipo FEEP (Field-Emission Electric Propulsion), unos diminutos motores iónicos a base de indio.

Serían necesarios unos 20 gr de polietileno para blindar la electrónica de la radiación y un “ordenador de a bordo” de unos 30 gr.
La vela solar (370 m de diámetro con una masa de unos 80 gr) sería de grafeno con forma ligeramente cónica sujeta a la sonda mediante cables también de grafeno.

Andrómeda aceleraría durante 16 días, a=2,25 g Para ello sería necesario un láser propulsor de 1,12 GW que emitiría luz verde de unos 500 nanómetros.

Yo lo considero un interesante PRE-proyecto, y digo PRE porque como veis, las tecnologías implicadas, (grafeno, láseres gigantes, …) están todavía en proceso de desarrollo.

Este es el documento del estudio: The Andromeda Study: A FemtoSpacecraft Mission to Alpha Centauri

Esta es la web de los creadores del estudio: Initiative for Interstellar Studies

Y aquí un post sobre el tema en castellano en la web de Daniel Marín: Andrómeda: una femtosonda para estudiar Alfa Centauri

Saludos.

[Richard R Richard]

Re: ¿Planeta en zona habitable en torno a Próxima Centauri?

Hola alriga interesante el proyecto que mencionas...
Me había quedado colgado con lo hablábamos anteriormente y por eso perdona que retroceda

solo quiero aportarte un link al blog de Daniel Martín donde se ve que la ventana de lanzamiento para cada trayectoria es limitada y obtener el máximo de asistencia gravitacional es mas difícil de lo que se presupone http://danielmarin.naukas.com/2013/1...-va-a-jupiter/


La maniobra de asistencia gravitacional en la wiki inglesa esta mucho mejor ilustrada https://en.m.wikipedia.org/wiki/Gravity_assist

Aun no he dado con el apunte que mencionaba, pero el máximo delta v se puede lograr empleando el efecto Oberth https://es.m.wikipedia.org/wiki/Efecto_Oberth

Ahora volviendo al tema he visto un artículo donde anuncian haber encontrado para producir grafeno , sin usar una capa de sustrato, por lo que se va poder producir mucho mas rápido y a mas grandes escalas.
Es decir los saltos del tablero de proyecto a las pruebas , van a ser mas pronto de lo que pienso, tanto en este como en el proyecto Starshot.
No he investigado mucho las fuentes de la noticia pero la he visto aquí http://es.gizmodo.com/logran-produci...1797928665/amp

Parece mentira, una vela como un estadio de fútbol pese solo 80 gramos...


Saludos

[Alriga]

Re: ¿Planeta en zona habitable en torno a Próxima Centauri?

¿Adiós definitivo a la habitabilidad de Próxima b? Leído en el blog de La Mula Francis:

Próxima b, el exoplaneta más próximo, se encuentra en la estrella más próxima, Próxima Centauri. Por desgracia esta supertierra es inhabitable, aunque se encuentra en la zona habitable de esta enana roja. La razón es la extrema actividad estelar de Próxima. El 18 de marzo de 2016 se observó con el telescopio Evryscope una superfulguración estelar visible a simple vista. En los dos últimos años Evryscope ha observado otras 23 grandes fulguraciones (la más famosa es la del 24 de marzo de 2017). La emisión ultravioleta de estas brutales fulguraciones (miles de veces mayores que la más potentes registradas en la Tierra procedentes del Sol) destruiría la capa de ozono del planeta y sería letal para toda forma de vida en su superficie. Y si estuvieran acompañadas de eyecciones de masa coronal, Próxima b no podría tener atmósfera ni agua líquida en superficie.

Una superfulguración estelar en Proxima Centauri observable a simple vista

También en el blog de Daniel Marín: Las fulguraciones mortales de Proxima Centauri

Saludos.

[Alriga]

Re: ¿Planeta en zona habitable en torno a Próxima Centauri?

Para los seguidores de Breakthrough Starshot: hoy he visto que recientemente han publicado un interesante pre-estudio Técnico-Económico del proyecto, The Breakthrough Starshot System Model

También Nature publica un artículo titulado Materials challenges for the Starshot lightsail. El abstract dice:

"...una nave espacial ultraligera que puede acelerarse mediante la presión de radiación láser emitida desde una fuente terrestre hasta ~ 20% de la velocidad de la luz, demanda el uso de materiales con propiedades extremas. Aquí examinamos los criterios rigurosos para el diseño de la vela de luz y discutimos los desafíos fundamentales de los materiales. Predecimos que los principales avances de la investigación en el diseño fotónico y la ciencia de los materiales, nos permitirán definir las vías necesarias para realizar las velas de luz impulsadas por laser..."

Pero no se puede acceder a más contenido porque el artículo es de pago.

Saludos.

[Richard R Richard]

Re: ¿Planeta en zona habitable en torno a Próxima Centauri?

La respuesta al planteo o pregunta que les hice hace más de un año está visible todavía en el Proyecto,

O son muy pocos los que preguntan allí , no creo ser bendecido con una de las mejores preguntas que les han hecho y por eso la siguen publicando.

Por otro lado , es una buena pregunta para hacernos, si es posible y como hacemos para que LWDF, tenga acceso a contenidos pagos para divulgar mejor sin infringir copyright, yo no soy uno de esos excéntricos millonarios, si no más bien un pobreton, que se divierte aprendiendo y ayudando. Cada cosa que aparece con el signo $ le desconfio a que luego sean U$S o euros que aqui estan por las nubes.