La nostra prima missione interstellare: Breakthrough Starshot

Giugno 25, 2024 / Intelligenza Artificiale, Searching For The Question Live, Spazio, Tecnologia

Pete Worden, a capo dell’iniziativa Breakthrough Starshot, è sempre stato affascinato dall’idea del viaggio interstellare. Crede che ora sia il momento giusto per tentare di trasformare questo concetto di fantascienza in realtà. L’iniziativa ha identificato le vele luminose guidate dal laser come il metodo più promettente per inviare sonde ai sistemi stellari vicini entro questo secolo.

Sommario della nostra conversazione

Breakthrough Starshot ha valutato la fattibilità della missione affrontando sfide importanti come la costruzione di laser ad alta potenza ed economici, lo sviluppo di vele leggere leggere e durevoli e la possibilità di comunicare con la Terra dai sistemi stellari vicini. Anche se c’è ancora del lavoro da fare, Pete e il suo team credono che questi problemi siano risolvibili.

Pete sottolinea l’importanza di costruire prototipi e incorporare nuovi sviluppi, piuttosto che fare affidamento esclusivamente sul tradizionale quadro del livello di preparazione tecnologica. Crede anche nel potere della filantropia privata di assumersi grandi rischi per ottenere profitti potenzialmente rivoluzionari, cosa che i governi spesso non sono disposti a fare.

Le Breakthrough Initiative mirano a ispirare le persone in tutto il mondo dimostrando la possibilità di un futuro illimitato ed espandendo la civiltà umana fino alle stelle. Pete sostiene che l’esplorazione dello spazio e la scienza possono fornire le chiavi per risolvere i principali problemi della Terra e che il perseguimento di queste aspirazioni non dovrebbe essere visto come un’esclusione reciproca rispetto all’affrontare le preoccupazioni immediate.

Pete sottolinea il valore dei partenariati pubblico-privato nel progresso dell’esplorazione spaziale, con i filantropi privati ​​che si assumono i primi rischi e i governi che forniscono supporto per strutture su larga scala. Sottolinea inoltre l’importanza di coinvolgere il pubblico attraverso progetti di scienza dei cittadini e opportunità educative legate alle iniziative rivoluzionarie.

Per quanto riguarda la ricerca di intelligenza extraterrestre (SETI), Pete sottolinea gli sforzi in corso per utilizzare l’intelligenza artificiale nell’analisi dei dati e il potenziale per scoprire civiltà veramente aliene. Sebbene sia cauto nell’inviare attivamente messaggi nell’universo, crede che la ricerca scientifica della vita aliena sia uno sforzo utile.

Trascrizione rielaborata

David: Pete Worden, grazie mille per essere qui con me oggi. Sei a capo dell’iniziativa Breakthrough Starshot, che è il nostro primo serio tentativo di missione interstellare. Perché hai deciso che, per quanto folle sia ancora, questo era il momento giusto per tentare di trasformare la fantascienza in realtà?

Pete: Ho sempre avuto un forte interesse per le stelle, fin da quando ero ragazzino negli anni ’50. I primi libri che mi regalò mia madre riguardavano le meraviglie delle stelle e le meraviglie dei pianeti. Pensavo che le stelle fossero molto più interessanti. Le ho chiesto, credo all’età di sei anni, cosa fanno le persone che studiano le stelle? Ha detto che si chiamano astronomi. Quindi ho insistito molto nel voler diventare un astronomo. Naturalmente, ero un adolescente durante il programma Apollo e sentivo che era solo questione di tempo prima che sviluppassimo tecnologie che ci permettessero almeno di inviare sonde, e forse anche di inviare persone, a distanze interstellari. Quando lavoravo con la NASA, continuavo a promuovere varie idee interstellari. Come astronomo, uno dei miei maggiori interessi sono le stelle vicine, in particolare se possiamo trovare pianeti lì. Quindi è stata un’opportunità naturale quando il fondatore dell’iniziativa, Yuri Milner, mi ha detto che era molto interessato a capire come potremmo inviare sonde alle stelle più vicine in questo secolo. Ho colto al volo l’occasione.

David: Le sfide che Breakthrough Starshot deve risolvere sono ancora numerose: nella propulsione, nella progettazione della sonda e molte altre. Come valuti i progressi compiuti su ciascuno di essi? E come organizzare la collaborazione necessaria tra tante discipline diverse per garantire progressi concreti?

Pete: Stiamo appena completando la nostra prima fase, che consisteva in una valutazione fondamentale della fattibilità della missione. La primissima fase è stata capire quale metodo utilizzare. Francamente, l’unica cosa che sembrava promettente in questo secolo erano le vele leggere guidate dal laser. Accelereresti un veicolo spaziale molto piccolo attaccato a una vela leggera con un laser molto potente fino al 20% della velocità della luce.

Quando abbiamo avviato questo programma, abbiamo affrontato circa 25 sfide importanti, quelle che il nostro sponsor ha definito “ostacoli”. La maggior parte di essi sembrava essere finalmente risolvibile, ma ce n’erano tre o quattro principali da cui dipendeva l’intera fattibilità. La prima era: puoi costruire un laser da 100 gigawatt di potenza o più per una cifra ragionevole? Inizialmente, questa era probabilmente la sfida più seria. Se guardassi quanto costa costruire i laser oggi, quel motore a fotoni laser, che fornisce la potenza propulsiva, costerebbe centinaia di miliardi di dollari. È improbabile che qualcuno spenda così tanti soldi per le sonde interstellari.

Quindi gran parte della nostra ricerca riguardava le tendenze della tecnologia laser. Ci sono due cose che abbiamo esaminato. Uno era la tecnologia laser a fibra, che sembra stia facendo progressi. In un decennio o due, pensiamo di poter costruire laser a fibra per 10-20 centesimi al watt. È ancora un sistema piuttosto costoso. Ma esistono nuove tecnologie laser fotoniche che sono fondamentalmente dispositivi laser a stato solido, più simili a chip elettronici che ai laser classici. Sembra che stiano andando abbastanza bene e pensiamo di poter ridurre il costo a meno di un centesimo al watt. Quindi sembra molto promettente. Chiaramente c’è ancora molto lavoro per validarlo, ma quella è stata la prima sfida.

La seconda sfida era la vela leggera stessa. Possiamo costruire una vela leggera in grado di sopportare tanta potenza? Alla fine abbiamo esaminato molti materiali diversi. Questo è stato guidato dal professor Harry Atwater al Caltech. Ha inventato un materiale, credo il nitruro di silicio, che ha le caratteristiche necessarie. Ha anche proposto che invece di collegare un chip, che è il componente elettronico del satellite, si distribuiscano effettivamente le funzioni sulla vela stessa. Presto pubblicherà una serie di articoli piuttosto interessanti in cui si parlerà di come possiamo costruire una vela leggera che in realtà sia anche un veicolo spaziale. Ciò ha un potenziale rivoluzionario non solo per eventuali missioni interstellari, ma anche per le missioni nel sistema solare esterno, perché sono molto economiche e possono essere spostate abbastanza rapidamente. Probabilmente manca ancora un decennio alla tecnologia per poter iniziare a fare ricerche interessanti.

Il terzo sforzo, e probabilmente quello che ho sempre pensato fosse il più impegnativo, è: possiamo comunicare dai sistemi stellari vicini, in particolare da Alpha Centauri? Questa è una grande sfida. Ma ci sono più o meno due aspetti. Uno prevede l’integrazione di un laser per le comunicazioni nella vela leggera. Dopo che il sistema avrà sorvolato un pianeta bersaglio nel sistema Alpha Centauri, la vela leggera si girerà, bloccherà la posizione in cui si troverà la Terra tra quattro anni e mezzo e inizierà a trasmettere il segnale con laser molto piccoli a bordo.

La vera sfida è quando torni sulla Terra, come lo riceviamo? Fondamentalmente devi avere un ricevitore di mezzo chilometro se il trasmettitore è di diversi chilometri. E quello è un telescopio ottico. Naturalmente, se costruissi qualcosa di così grande con la tecnologia dei telescopi di oggi, anche questo costerebbe centinaia di miliardi di dollari. Ma c’è una nuova tecnologia in fase di sviluppo. Abbiamo esaminato due posti: uno presso l’Università dell’Arizona sotto la guida del professor Roger Angel, un approccio molto intelligente, e anche il professor Jeff Kuhn presso l’Università delle Hawaii ha avuto un buon approccio. Pensiamo che ciò renda possibile costruire un ricevitore ottico quadrato mezzo chilometro per qualcosa come qualche miliardo di dollari. Anche questo ha molte capacità rivoluzionarie.

Quindi immagino che diremmo che pensiamo che questi problemi siano tutti risolvibili. Dobbiamo vedere dove vuole arrivare il nostro sponsor da qui in poi. Siamo proprio nel processo di revisione ora. Prevediamo che entro la fine dell’anno avremo una serie importante di documenti che descriveranno questo. Speriamo che il nostro sponsor accetti di iniziare la seconda fase.

David: Esiste un quadro consolidato per valutare lo sviluppo di determinati approcci, ed è l’analisi dei livelli di preparazione tecnologica. Questo approccio è appropriato per raggiungere grandi scoperte come richiede questa missione, o è potenzialmente troppo conservativo? Hai bisogno di pensare in modo diverso su come distinguere tra un’idea che sembra semplicemente folle ma che in realtà diventerà realtà?

Pete: Il livello di preparazione tecnologica (TRL) è un costrutto utile per considerare a che punto sei con una particolare tecnologia. Ma non sono sicuro che, per qualcosa di così radicalmente diverso, sia l’approccio giusto da adottare. Certamente possiamo caratterizzare le tecnologie di cui ho appena parlato e altre in termini di TRL. Ma a mio avviso, è più importante pensare se è possibile costruire un modello o un prototipo in scala ridotta e costruirlo effettivamente in modo da poter iniziare a incorporare nuovi sviluppi man mano che si presentano. Quindi immagino che la risposta sia sì ad entrambe le cose: TRL è utile, ma non direi che ne siamo sposati.

David: In termini di nuove idee, le persone in qualsiasi specialità tendono a comunicare agli esterni che hanno un’intuizione nel loro campo. Questo però nasconde come l’esperienza permetta di valutare le cose e non è utile a chi vorrebbe poter emulare il successo di chi è stato bravo in questo. Come descriveresti il ​​tuo modo di guardare le nuove idee e vedere se sono promettenti o semplicemente folli?

Pete: Queste sono domande interessanti. Il modo classico in cui giudichiamo qualsiasi nuovo concetto è che tu lo pubblichi e venga sottoposto a revisione paritaria. Il problema che ho con la peer review è che se stai apportando cambiamenti rivoluzionari, di solito le peer review non sono molto positive. Ne abbiamo visto alcuni quando andiamo a parlare con gli esperti. Quando lo guardano per la prima volta, potrebbero spendere qualche decina di minuti e dire che è tutto ridicolo. E questo si basa sulla loro esperienza.

Quindi penso che ci sia un approccio leggermente diverso in cui inizi a dire, guarda, siamo convinti che sia fattibile. Abbiamo chiesto alle persone che rispettiamo, ma ciò non significa necessariamente che andiamo dai più grandi critici e pubblichiamo i nostri risultati per convincerli. C’è anche la sensazione che dovresti inventare qualcosa e costruirlo. Un buon esempio di come ciò avviene è il nuovo approccio di Elon Musk ai razzi. Quando per la prima volta disse che avrebbe potuto costruire razzi ad un ordine di grandezza più economico, tutti risero e dissero che era ridicolo. Ma ora ha dimostrato di potercela fare. Forse non è così economico come aveva inizialmente previsto, ma se avesse detto che sarebbe stato 10 volte più economico, probabilmente sarebbe sette o otto volte più economico.

Quindi penso che tu abbia bisogno di qualcuno che abbia il potere, sia con le proprie risorse che con qualcun altro, di ignorare le critiche standard e semplicemente andare avanti. Ciò non significa che se stai violando le leggi della fisica devi semplicemente andare avanti a prescindere. Ma ciò significa che l’approccio classico di aspettare finché tutti gli altri siano d’accordo sulla possibilità di farlo non porta a capacità rivoluzionarie. Ti porta alle capacità evolutive.

David: Sono felice che tu abbia parlato delle capacità di SpaceX, perché ciò che vediamo quasi ogni giorno in questi giorni, questi razzi che atterrano, mi fanno venire le lacrime agli occhi solo a vederli. Fino a ieri erano fantascienza. E sono davvero stimolanti. Quindi è vero che uno dei maggiori vantaggi di un progetto come Breakthrough Starshot potrebbe anche essere l’ispirazione che fornisce a migliaia o milioni di persone, perché non miliardi, e che potrebbe rappresentare una nuova era di esplorazione e capacità umane?

Pete: L’idea di andare tra le stelle ha ispirato un ragazzino negli anni ’50, e penso che ci siano centinaia di milioni di ragazzini e bambine, e forse ragazzi e ragazze grandi, in tutto il mondo che sono molto ispirati dalle stelle. idea che ci sia un futuro illimitato. Se leggi un giornale, è pieno di guerre, crisi ambientali, disuguaglianze e così via. Per me, una delle cose più importanti dell’andare tra le stelle è che offre la possibilità positiva di avere un futuro illimitato.

In un certo senso, l’ispirazione dice, okay, potremmo non arrivarci nel corso della nostra vita o anche durante la vita dei nostri figli o nipoti, ma ci arriveremo. È una direzione da cui, tra le altre cose, impareremo cose incredibili. Probabilmente inizieremo a rispondere alla domanda se esista vita nell’universo, che è ciò che fanno il resto delle Breakthrough Initiatives. Ma forse ancora più importante, è l’idea che ci sia un futuro positivo. Questo è stato il punto chiave di Stephen Hawking in alcuni dei suoi ultimi scritti, le risposte brevi alle grandi domande. Ha parlato di come, a meno che l’umanità alla fine non capisca come espandere la nostra civiltà fino alle stelle, probabilmente falliremo e seguiremo la strada dei dinosauri. Quindi questa è un’ispirazione positiva. Lo è stato per me. E ogni volta che parlo con persone in tutto il mondo, non importa dove si trovino, questo è un punto molto importante che motiva i giovani, gli anziani, te e me.

David: C’è chi dice che finché non risolveremo tutti i problemi della Terra – fame, povertà – non dovremmo puntare alle stelle. Mentre siamo entrambi dalla parte di coloro che non credono che sia così, come possiamo dire loro che non si tratta di fare una cosa alla volta, che abbiamo l’opportunità e il dovere di tentare di soddisfare le aspirazioni di ciascuno di noi in modo complementare, che questa non sia una situazione aut-aut?

Pete: Questa domanda mi viene posta continuamente e la mia prima emozione è arrabbiarmi. Ma penso che ci sia una preoccupazione legittima. Il primo punto è che ci sono molte cose che ci rendono umani ma che non risolvono i problemi. La letteratura, l’arte, persino la scienza stessa – la ricerca della conoscenza – non hanno benefici immediati in termini di risoluzione dei grandi problemi. D’altra parte, sono ciò che ci rende umani e ci ispira. Quindi penso che sia un po’ arrogante da parte di qualcuno dire, abbiamo questo problema che penso sia importante, e se non vuoi lavorarci, te lo faremo fare. Penso che sia l’approccio sbagliato. Abbiamo bisogno di una civiltà ampia che si espanda.

In secondo luogo, e questo potrebbe essere altrettanto importante, l’esplorazione dello spazio e la scienza spaziale potrebbero effettivamente fornirci le chiavi per risolvere alcuni di questi grandi problemi. Ci sono una serie di aree che mi interessano e altre sono interessate in cui forse possiamo persino risolvere il cambiamento climatico e altre cose dallo spazio. In effetti, le nostre attuali capacità spaziali sono ciò che ci consente di comprendere e gestire alcune cose. Nel lungo termine, potremmo avere i mezzi per invertire effettivamente il cambiamento climatico dallo spazio.

Quindi penso che ci sia sia una risposta filosofica che pratica. Quando parli con qualcuno, dovresti dire, guarda, non forzare le persone ad abbandonare il loro sogno per qualunque sia il problema immediato oggi. E d’altra parte, lascia che esplorino cose che non conosciamo, perché potrebbero trovare la risposta ai grandi problemi a cui non avevi mai pensato.

David: Nel nuovo libro di Ashlee Vance, in cui sei menzionato anche tu, il viaggio degli imprenditori nel settore privato è raccontato magnificamente. Ciò contrasta in qualche modo con l’ipotesi originaria secondo cui lo spazio sarebbe un regno in cui solo i governi sarebbero in grado di ottenere qualsiasi cosa. La NASA è stata piuttosto esplicita nel concentrarsi sulle missioni interplanetarie e nell’esternalizzare l’orbita terrestre bassa e persino le missioni lunari attraverso le ultime offerte al settore privato. Ma il tuo progetto va ancora oltre. Come vede la collaborazione e anche la concorrenza tra il settore privato e quello pubblico, soprattutto alle frontiere della scienza e dell’ingegneria?

Pete: Penso che la risposta qui sia davvero una partnership – una partnership pubblico-privata. Vorrei usare Starshot come esempio. Nei prossimi cinque o dieci anni, penso che gran parte del lavoro, ma non tutto, sarà probabilmente svolto da filantropi privati. Alla fine, alcune di queste tecnologie avranno dei vantaggi reali, quindi penso che gli imprenditori prenderanno il sopravvento. Ma alla fine, ciò richiederà una serie di strutture molto costose, in particolare il motore fotonico e il ricevitore. Si tratta di molti miliardi di dollari, probabilmente al di là di qualsiasi singolo filantropo.

Quindi una delle cose di cui parliamo sempre più con le agenzie spaziali e le organizzazioni di ricerca è l’impegno pubblico che inizia ad essere profuso in loro. Dirò che in posti come l’Australia si sta lavorando sulle vele leggere. C’è una ricerca che la NASA e la National Science Foundation stanno portando avanti negli Stati Uniti su queste capacità. Quindi direi che non è né l’uno né l’altro: è una partnership pubblico-privata.

Potrei aggiungere che uno degli aspetti davvero interessanti di tutto ciò è che i filantropi privati ​​possono assumersi grandi rischi e sono inclini a ottenere grandi guadagni, cosa che i governi non fanno. Uno degli altri programmi delle nostre iniziative è la ricerca dell’intelligenza extraterrestre. Tutto è iniziato nel 2015 ed è stato annunciato alla Royal Society il 20 luglio 2015. C’erano il professor Hawking, Frank Drake, una sorta di ideatore dell’intero sforzo SETI, il professor Martin Rees, il capo della Royal Society e Astronomo Reale , e altri.

Il nostro sponsor, Yuri Milner, ci ha chiesto quale fosse secondo noi la probabilità di trovare un segnale intelligente nel prossimo decennio. Ha fatto il giro della stanza e la gente ha detto che forse dallo mezzo punto percentuale al 2%, con una media di circa l’1%. Alla fine, ho chiesto al signor Milner quale pensasse fosse la possibilità. E ha detto, 10 alla meno 5a potenza (0,00001%). Ho pensato che è davvero fantastico. Se fossi andato dal governo degli Stati Uniti e avessi detto che volevo 100 milioni di dollari per realizzare un progetto che gli esperti entusiasti ritenevano avesse una probabilità di successo dell’1%, mi avrebbero buttato fuori. Ma ecco un privato che dice che, a suo avviso, la possibilità era ancora più piccola di quanto dicono gli esperti, ma è disposto a farlo perché l’importanza di un risultato positivo sarebbe così sconvolgente per la nostra comprensione dell’universo in cui viviamo nel senso che ne vale la pena.

Quindi penso che sia qui che il settore privato può correre questi grandi rischi iniziali di cui le persone potrebbero effettivamente ridere, ma alla fine, a volte, ci riescono. Si tratta quindi davvero di un partenariato pubblico-privato.

David: Le opportunità per le iniziative rivoluzionarie di coinvolgere il pubblico in generale vengono sfruttate in vari modi. Starshot è una delle cose che Breakthrough Initiatives sta effettivamente promuovendo. Se alcune di quelle persone brillanti ed entusiaste, giovani o vecchie, stanno seguendo tutto ciò, cosa possono fare? Come possono trasformare il loro entusiasmo in qualcosa che, direttamente o indirettamente, Breakthrough Initiatives sostiene?

Pete: Permettetemi di citarne un paio. Ho menzionato il programma di ricerca di intelligenza extraterrestre. Questo programma è attualmente gestito presso l’Università della California a Berkeley e stiamo aprendo un nuovo centro direzionale presso l’Università di Oxford. Ci sono molte opportunità per essere coinvolti in questo. Una delle cose che fa il programma SETI è SETI@Home, che esiste da un decennio. Ci sono molte opportunità per andare sul sito web, si chiama Breakthrough Listen e farsi coinvolgere.

Per Starshot, speriamo di avere un centro di eccellenza, probabilmente al Caltech, se iniziamo. Probabilmente organizzeremo una sorta di impegno simile in ambito citizen science. Quindi rimarrei sintonizzato per quello.

Il terzo programma che abbiamo si chiama Breakthrough Watch. È qui che cerchiamo esopianeti potenzialmente portatori di vita attorno alle stelle vicine. Per questo programma, stiamo iniziando a considerare i telescopi costruiti dagli studenti e i piccoli telescopi che possono effettivamente contribuire alla scienza.

Quindi invito le persone a consultare i siti web delle Breakthrough Initiatives e anche i siti web dei nostri principali investigatori. Ad esempio, il lavoro del professor Atwater al Caltech e altri. Ci sono molte opportunità per il pubblico di essere coinvolto e capire cosa sta succedendo.

David: Il messaggio rivoluzionario è qualcosa che sarebbe un po’ più controverso, se non sbaglio, perché sappiamo così poco dell’universo che iniziare a gridare senza una riflessione più profonda potrebbe essere un po’ problematico. Quindi, da quanto ho capito, attualmente non ci sono piani per farlo nel quadro delle iniziative rivoluzionarie. Ma secondo alcuni, abbiamo già intelligenze aliene che stanno iniziando a vivere tra noi: IA avanzate. Qual è la tua attuale opinione sull’opportunità che questi ci offrono effettivamente di capire come parlare agli alieni, come interagire con loro, come stabilire quadri comuni di convivenza?

Pete: Questa è un’ottima domanda. Ci sono una serie di aspetti diversi ad esso. Innanzitutto, hai menzionato il messaggio rivoluzionario. Inizialmente abbiamo pensato di non inviare alcun messaggio, ma di chiedere alle persone di pensare a quale potrebbe essere il messaggio. Ma francamente, il professor Hawking era molto preoccupato che, a pensarci bene, qualcuno potesse farlo davvero. E ci sono molti esperti che temono che attirare l’attenzione su di noi gridando all’universo possa essere pericoloso. Ora, tendo a essere più scettico riguardo a questa preoccupazione, ma penso che sia legittima quella di cui la gente parla.

In secondo luogo, alla tua domanda sulle nuove intelligenze, forse intelligenze aliene, che emergono qui sulla base dell’intelligenza artificiale e altre – tendo ad essere un po’ più scettico su quanto siano aliene, ma ciò nonostante, abbiamo già iniziato a utilizzare l’intelligenza artificiale per le nostre ricerche. Esaminiamo il database per vedere se l’intelligenza artificiale riesce a trovare qualcosa che un essere umano che lo esamina non potrebbe. Abbiamo iniziato ad avere alcuni risultati molto interessanti. Ora, non abbiamo ancora trovato un segnale reale, ma abbiamo scoperto alcune cose che stavamo esaminando e che non avremmo trovato in altri modi. Quindi penso che l’intelligenza artificiale sia sicuramente utile per scoprire se siamo soli.

Ora, per quanto riguarda eventualmente il dialogo con l’intelligenza aliena, secondo me è importante trovarli prima. Ho anche la sensazione che se troviamo una civiltà aliena, scopriremo che è veramente aliena. Potrebbe volerci molto tempo per riconoscere che si tratta di una civiltà. E allo stesso modo, potrebbero avere difficoltà a riconoscere che siamo una civiltà. Quindi per me questo è il motivo per cui la scienza è divertente: non sai cosa troverai.

David: Pete, grazie mille per questa conversazione emozionante e illuminante. In bocca al lupo per le prossime fasi di Breakthrough Starshot e delle Breakthrough Initiatives in generale. E grazie mille oggi. È stato davvero divertente.

Pete: Grazie, David. È stato un piacere parlare con te.