Opgegroeid in de woestijn van Californië, Qicheng Zhang ontwikkelde een vroege waardering voor sterren en de universele uitgestrektheid voorbij de hemel. Maar zijn grootste nieuwsgierigheid naar de ruimte was verreweg met kometen, die hemellichamen van ijs, gas en stof, overblijfselen van de lang geleden vorming van sterren en planeten.

Op de middelbare school, Zhang begon met het schrijven van software als een hobby en, van nature, wendde zich naar de lucht voor inspiratie. Zijn kennis van kometen bereikte nieuwe hoogten door zijn ontwikkeling van een planetariumprogramma, waarvoor gedetailleerde informatie over de locatie van een komeet nodig was, richting en helderheid.

"Voor zover ik me kan herinneren, Ik ben altijd al geïnteresseerd geweest in astronomie en astronomische gebeurtenissen, " zei Zhang, nu een vierdejaars student aan UC Santa Barbara. "Kometen zijn een van de weinige astronomische fenomenen die je gewoon kunt uitgaan, zeg tegen Campus Point bij UCSB, en zie het, nacht tot nacht, in beweging. In 2013 was de zonnestralende komeet ISON zo helder dat je 's ochtends naar buiten kon lopen en zijn heldere straal kon zien. Dat is zo fascinerend voor mij."

Bij UCSB, die fascinatie is gekoesterd tot een onderzoeksfocus die nu al academische voordelen oplevert voor de aspirant-astrofysicus. Zhang bracht zijn afgelopen zomer door in een prestigieus, komeetgerichte stage bij het U.S. Naval Research Laboratory. Kort na terugkomst, hij trapte het academisch jaar 2016 af met het publiceren en presenteren van een paper, co-auteur met UCSB natuurkunde professor Philip Lubin, naar de SPIE Optics and Photonics-conferentie.

En de eer blijft komen.

Nu heeft Zhang de Thomas R. McGetchin Memorial Scholarship ontvangen van de Universities Space Research Association (USRA), een organisatie opgericht in 1969 onder auspiciën van de National Academies of Science. USRA kent jaarlijks slechts vijf beurzen toe aan niet-gegradueerde studenten die uitdagende wetenschappelijke vragen op het gebied van ruimteonderzoek en -exploratie aanpakken, in het bijzonder astrofysica en astronomie, en technologieën en oplossingen te creëren die het leven van mensen positief zullen beïnvloeden.

het bekroonde werk van Zhang, en de focus van zijn bovengenoemde paper, onderzoekt het potentiële gebruik van gerichte energie voor komeetafbuiging. Aanpassen en toepassen op een nieuwe manier technologie ontwikkeld bij UCSB door Lubin en zijn groep voor planetaire verdediging tegen asteroïden, en voor relativistische voortstuwing van ruimtevaartuigen voor interstellaire vluchten, de niet-gegradueerde geleerde toonde aan dat een komeet kan worden gemanipuleerd om een ​​potentiële impact op de aarde te verminderen door deze te verwarmen met een krachtige laserarray.

"Een laser is zo'n smalle straal dat je meer kracht op het doel kunt produceren dan de zon levert, waardoor een effectieve verdediging tegen komeetaanvallen mogelijk is, " legde Lubin uit, die aan het hoofd staat van de Experimental Cosmology Group van UCSB en de adviseur van Zhang is. "Het is niet iets om je meteen zorgen over te maken, maar het is opmerkelijk dat we nu over de technologie beschikken om de mensheid te beschermen tegen een andere bedreiging, kometen, dat is wat sommige mensen denken dat de dinosaurussen hebben gedecimeerd.

"Het systeem dat we bouwen voor onze andere programma's, zoals bij NASA en de Breakthrough Starshot, is exact hetzelfde systeem dat Qicheng nu heeft laten zien, kan worden gebruikt voor de verdediging van kometen zonder enige wijziging, Lubin voegde eraan toe. "Wat dit weerspiegelt, is dat de mensheid nu zo ver is gevorderd dat ze bepaalde bedreigingen in het zonnestelsel beheerst, waardoor we meer controle hebben over onze omgeving."

De meeste afbuigingsplannen en de planetaire verdedigingsgemeenschap in het algemeen, Zhang merkte op, zijn voornamelijk gericht op asteroïden en met een goede reden:"Omdat er zoveel asteroïden zijn en omdat ze meer kans hebben om de aarde in te slaan."

"Maar er is een bepaalde reeks objecten - kometen - die niet in het binnenste zonnestelsel blijven waar we ze kunnen zien, "legde hij uit. "Ze komen van ver in de verre uithoeken van ons zonnestelsel en tegen de tijd dat we ze vinden, kunnen ze goed op weg zijn om de aarde in te slaan. Het hele doel van dit project is om een ​​programma te bedenken waarmee we een komeetinslag kunnen voorkomen."

Zhangs idee om zo'n schema te onderzoeken was geïnspireerd door kometen zelf. Het effect van warmte op de baan van een komeet is al waargenomen, hij zei, met dank aan de zon, die "het ijs op het oppervlak van een komeet verdampt en creëert, eigenlijk, stralen op het oppervlak van een komeet die hem vervolgens in de tegenovergestelde richting duwen, dus de komeet versnelt weg en wijkt af van zijn zwaartekrachtbaan.

"De komeet kan het verschil niet zien tussen de zon of een laser die erop schijnt, dus het zal zich in beide gevallen op dezelfde manier gedragen, " voegde Zhang toe. "We gebruiken die kennis om een ​​model te bouwen van hoe groot een laser is die we nodig hebben om een ​​komeet voldoende te verplaatsen om een ​​inslag te voorkomen. Het fundamentele antwoord is dat dezelfde laserarray die de UCSB-groep voorstelt voor de voortstuwing van ruimtevaartuigen en voor de verdediging van asteroïden ook zal werken voor kometen.

"De dreiging van kometen is van lagere urgentie dan die van kleinere maar meer voorkomende asteroïden, waarvan effecten zijn waargenomen in de recente geschiedenis, ' concludeerde hij. 'Toch, gezien hun onvoorspelbare timing en de ramp op planeetschaal die waarschijnlijk volgt op de impact, komeetafbuiging blijft een belangrijke overweging in de planetaire verdedigingsstrategie."