Група вчених на чолі з Філіпом Лубіним з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі представила деякі деталі розроблюваного ними концепту легкого дослідницького зонда, що розганяється світловим тиском лазерного пучка і теоретично здатного досягти найближчої планетної системи всього за два десятиліття. Загальний вигляд концепту описується в прес-релізі університету.
Проект під назвою Directed Energy Propulsion for Interstellar exploratceN (DEEP-IN) передбачає створення ультралегкого космічного апарату у формі круглої пластини значних розмірів. Корпус такого зонда буде являти собою лазерний вітрил, що розганяється світловим тиском групи лазерних пучків, випромінюваних великим орбітальним супутниковим угрупованням. Оскільки щільність лазерного випромінювання може бути значно більшою, ніж у сонячного, подібна схема вимагає менших розмірів апарату, ніж сонячний парус, і при цьому потенційно здатна забезпечити більш швидкий розгін.
Як пояснює Лубін, з технічної точки зору DEEP-IN ґрунтується на попередньому концепті цієї ж групи розробників, відомого як DESTAR. У його рамках пропонувалося розгорнути на орбіті Землі антиастероїдне орбітальне угруповання супутників, оснащених лазерами і сонячними батареями для їх підживлення. Діючи подібно елементам фазованої антенної решітки, лазери повинні були змінювати відносні фази свого випромінювання комплексно, так, що воно посилювалося б в якомусь одному, бажаному напрямку і пригнічувалося у всіх інших напрямках. Така випромінювальна група супутників дозволила б створювати комбіноване лазерне випромінювання великої потужності при порівняно слабких окремих джерелах. При цьому індивідуальні випромінювачі могли б перебувати на значній відстані один від одного.
Новий концепт DEEP-IN крім випромінюючої частини передбачає і розробку абсолютно нового типу космічних зондів, яку лазерний комплекс зможе розігнати використовуючи світловий тиск. Група Лубіна в травні цього року отримала від NASA грант, головною метою якого є опрацювання саме другого компонента системи DEEP-IN. Його основою повинна стати напівпровідникова пластина великих розмірів, на якій пропонується розташувати всі необхідні зонду електронні та оптичні компоненти. В ідеалі він отримає можливість фіксувати навколишню обстановку в оптичному діапазоні, обробляти і відправляти на Землю зроблені знімки і при цьому по товщині бути близьким до сучасних напівпровідникових пластин, що використовуються в масовому виробництві електроніки. Типова товщина таких пластин сьогодні від 275 до 775 мікрометрів. Використання такої тонкої основи для створення зонда зробить всю його поверхню ефективним лазерним вітрилом, з мінімальною питомою вагою на одиницю площі.
Конкретні параметри руху такого плоского зонда-вітрила не називаються. У теорії його швидкість обмежена лише часом розгону, і теоретично може наблизитися до світлової. Сам Лубін поки говорить лише про можливість для такого особливо легкого зонда досягти Альфа Центаври за 20 років, що, з урахуванням часу потрібного на розгін, означає необхідність досягнення субсвітових швидкостей.
В даний час розробники знаходяться на ранньому етапі відпрацювання загальної схеми подібних зондів. У його рамках вони передбачають створення невеликого прототипу, який міг би доповнити спостереження наявних наземних і орбітальних телескопів. На такому прототипі передбачається прояснити можливі вузькі місця, з якими може зіткнутися новий тип космічних апаратів. На жаль, конкретні терміни з відпрацювання окремих елементів концепту в даний час не уточнюються. Рішення про видачу наступного гранту на подальше опрацювання проекту має бути прийнято за NASA в 2017 році, і буде ґрунтуватися на тому, наскільки Агентство буде задоволено напрацюваннями групи Каліфорнійського університету.
Вперше концепцію лазерного вітрила, що розганяється до швидкостей близьких до світлової за рахунок випромінювання лазерних установок космічного базування, запропонував американський фізик Роберт Форвард в 1970-х роках. Однак його проект мав на увазі пілотований корабель великих розмірів, а значить і розгортання в космосі великої гігаватної лазерної установки, забезпечити прийнятне живлення якої від сонячних батарей можна було тільки в районі Меркурія. Оскільки Форвард не передбачав використання принципу фазованої антенної решітки, його концепція вимагала розміщення свого роду лінзи на віддаленні в десятки астрономічних одиниць від Землі. Вона була потрібна для фокусування лазерних променів від космічної лазерної платформи, без якої пучок лазерного випромінювання вже на орбіті Плутона став би занадто великим для ефективного розгону корабля з лазерним вітрилом. Щоб загальмувати корабель в цільовій планетній системі передбачалося розгортання великого сонячного вітрила. Нинішній проект набагато скромніший, і тому виглядає більш простим для реалізації.
У 1998 році Інститут просунутих досліджень NASA профінансував невелике дослідження, яке показало, що оптимальний за параметрами лазерний вітрил повинен мати високу відбиваючу здатність і бути дуже тонким, інакше йому не вдасться уникнути перегріву лазерного випромінювання, світловий тиск якого буде підштовхувати вітрил. Кращим матеріалом для такої конструкції тоді був названий алюміній. Підхід групи Лубіна, яка передбачає залучення напівпровідникових пластин, значно відрізняється від рекомендованого дослідженням 1998 року. Можливо, розробникам доведеться включити в проект покриття задньої поверхні сонячного вітрила якимось спеціальним відбиваючим шаром.