كيفية الوصول إلى Alpha Centauri - التفاصيل الفنية. كم من الوقت سيستغرق السفر إلى أقرب نجم؟ هل من الممكن السفر إلى ألفا سنتوري؟

في مرحلة ما من حياتنا، سأل كل واحد منا هذا السؤال: كم من الوقت يستغرق الطيران إلى النجوم؟ هل من الممكن القيام بمثل هذه الرحلة في حياة شخص واحد، هل يمكن أن تصبح هذه الرحلات هي قاعدة الحياة اليومية؟ هناك العديد من الإجابات على هذا السؤال المعقد، اعتمادًا على من يسأل. بعضها بسيط، والبعض الآخر أكثر تعقيدا. هناك الكثير مما يجب أخذه في الاعتبار للعثور على إجابة كاملة.

لسوء الحظ، لا توجد تقديرات حقيقية من شأنها أن تساعد في العثور على مثل هذه الإجابة، وهذا ما يحبط المستقبليين وعشاق السفر بين النجوم. سواء أحببنا ذلك أم لا، فالمساحة كبيرة جدًا (ومعقدة) ولا تزال التكنولوجيا المتوفرة لدينا محدودة. ولكن إذا قررنا مغادرة "عشنا"، فسيكون لدينا عدة طرق للوصول إلى أقرب نظام نجمي في مجرتنا.

أقرب نجم إلى أرضنا هو الشمس، وهو نجم "متوسط" تمامًا وفقًا لمخطط "التسلسل الرئيسي" لهرتزسبرونج-راسل. وهذا يعني أن النجم مستقر للغاية ويوفر ما يكفي من ضوء الشمس لتطور الحياة على كوكبنا. نحن نعلم أن هناك كواكب أخرى تدور حول نجوم بالقرب من نظامنا الشمسي، والعديد من هذه النجوم تشبه نجمنا.

الجزء الأول: الأساليب الحديثة

في المستقبل، إذا رغبت البشرية في مغادرة النظام الشمسي، سيكون لدينا خيار كبير من النجوم للذهاب إليها، وقد يتمتع الكثير منها بظروف مناسبة للحياة. ولكن إلى أين سنذهب وكم من الوقت سيستغرقنا للوصول إلى هناك؟ ضع في اعتبارك أن كل هذا مجرد تكهنات، ولا توجد إرشادات للسفر بين النجوم في الوقت الحالي. حسنًا، كما قال جاجارين، فلنذهب!

الوصول إلى النجم

كما ذكرنا، فإن أقرب نجم إلى نظامنا الشمسي هو بروكسيما سنتوري، ولذلك فمن المنطقي جدًا البدء في التخطيط لمهمة بين النجوم هناك. يقع بروكسيما، وهو جزء من نظام النجوم الثلاثي ألفا سنتوري، على بعد 4.24 سنة ضوئية (1.3 فرسخ فلكي) من الأرض. ألفا سنتوري هو في الأساس ألمع النجوم الثلاثة في النظام، وهو جزء من نظام ثنائي قريب يبعد 4.37 سنة ضوئية عن الأرض - في حين أن بروكسيما سنتوري (الأضعف بين النجوم الثلاثة) هو قزم أحمر معزول على بعد 0.13 سنة ضوئية من النجم المزدوج. نظام.

وفي حين أن الحديث عن السفر بين النجوم يعيد إلى الأذهان جميع أنواع السفر "بسرعة أكبر من سرعة الضوء" (FSL)، بدءًا من السرعات الالتفافية والثقوب الدودية وحتى محركات الفضاء الجزئي، فإن مثل هذه النظريات إما أن تكون خيالية للغاية (مثل محرك ألكوبيير) أو موجودة فقط في الفضاء الخارجي. الخيال العلمي . أي مهمة إلى الفضاء السحيق سوف تستمر لأجيال.

لذا، بدءًا من أحد أبطأ أشكال السفر إلى الفضاء، كم من الوقت سيستغرق الوصول إلى بروكسيما سنتوري؟

الأساليب الحديثة

إن مسألة تقدير مدة السفر في الفضاء تكون أبسط بكثير إذا كانت تتضمن التقنيات والأجسام الموجودة في نظامنا الشمسي. على سبيل المثال، باستخدام التكنولوجيا المستخدمة في مهمة نيو هورايزنز، يمكن لـ 16 محركًا أحادي الوقود من الهيدرازين الوصول إلى القمر في 8 ساعات و35 دقيقة فقط.

هناك أيضًا مهمة SMART-1 التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، والتي دفعت نفسها نحو القمر باستخدام الدفع الأيوني. وبفضل هذه التكنولوجيا الثورية، التي استخدم المسبار الفضائي داون نسخة منها أيضًا للوصول إلى فيستا، استغرقت مهمة سمارت-1 عامًا وشهرًا وأسبوعين للوصول إلى القمر.

من المركبات الفضائية الصاروخية السريعة إلى الدفع الأيوني الموفر للوقود، لدينا خياران للتجول في الفضاء المحلي - بالإضافة إلى أنه يمكنك استخدام كوكب المشتري أو زحل كمقلاع ضخم للجاذبية. ومع ذلك، إذا كنا نخطط للمضي قدمًا قليلاً، فسيتعين علينا زيادة قوة التكنولوجيا واستكشاف إمكانيات جديدة.

عندما نتحدث عن الأساليب الممكنة، فإننا نتحدث عن تلك التي تنطوي على التكنولوجيات الموجودة، أو تلك التي لا توجد بعد ولكنها ممكنة من الناحية التقنية. بعضها، كما سترون، تم اختباره وتأكيده عبر الزمن، والبعض الآخر لا يزال موضع تساؤل. باختصار، إنها تقدم سيناريو محتملًا، ولكنه يستغرق وقتًا طويلاً ومكلفًا ماليًا للسفر حتى إلى أقرب نجم.

الحركة الأيونية

حاليًا، أبطأ أشكال الدفع وأكثرها اقتصادًا هو الدفع الأيوني. قبل بضعة عقود، كان الدفع الأيوني يعتبر مادة من الخيال العلمي. لكن في السنوات الأخيرة، انتقلت تقنيات دعم المحرك الأيوني من النظرية إلى التطبيق، وبنجاح كبير. تعد مهمة SMART-1 التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية مثالاً على مهمة ناجحة إلى القمر في دوامة مدتها 13 شهرًا من الأرض.

استخدم SMART-1 محركات أيونية تعمل بالطاقة الشمسية، حيث تم جمع الطاقة الكهربائية بواسطة الألواح الشمسية واستخدامها لتشغيل محركات تأثير هول. لتسليم SMART-1 إلى القمر، كانت هناك حاجة إلى 82 كيلوغرامًا فقط من وقود الزينون. 1 كيلوغرام من وقود الزينون يوفر دلتا V تبلغ 45 م/ث. هذا شكل فعال للغاية من أشكال الحركة، لكنه أبعد ما يكون عن الأسرع.

إحدى أولى البعثات التي استخدمت تكنولوجيا الدفع الأيوني كانت مهمة Deep Space 1 إلى المذنب بوريللي في عام 1998. يستخدم DS1 أيضًا محرك أيون الزينون ويستهلك 81.5 كجم من الوقود. وبعد 20 شهرًا من الدفع، وصل DS1 إلى سرعة 56000 كم/ساعة في وقت تحليق المذنب.

تعد المحركات الأيونية أكثر اقتصادا من تكنولوجيا الصواريخ لأن قوة الدفع لكل وحدة كتلة من الوقود الدافع (النبض النوعي) أعلى بكثير. لكن المحركات الأيونية تستغرق وقتا طويلا لتسريع المركبة الفضائية إلى سرعات كبيرة، وتعتمد السرعة القصوى على دعم الوقود وكمية الكهرباء المولدة.

لذلك، إذا تم استخدام الدفع الأيوني في مهمة إلى بروكسيما سنتوري، فستحتاج المحركات إلى مصدر طاقة قوي (الطاقة النووية) واحتياطيات كبيرة من الوقود (وإن كانت أقل من الصواريخ التقليدية). ولكن إذا بدأنا من افتراض أن 81.5 كجم من وقود الزينون تترجم إلى 56000 كم/ساعة (ولن يكون هناك أشكال أخرى من الحركة)، فيمكن إجراء الحسابات.

وبسرعة قصوى تبلغ 56000 كم/ساعة، سيستغرق الأمر 181000 سنة في الفضاء السحيق للسفر مسافة 4.24 سنة ضوئية بين الأرض وبروكسيما سنتوري. وبمرور الوقت، سيبلغ هذا حوالي 2700 جيل من الناس. من الآمن أن نقول إن الدفع الأيوني بين الكواكب سيكون بطيئًا جدًا بالنسبة لمهمة مأهولة بين النجوم.

ولكن إذا كانت المحركات الأيونية أكبر وأقوى (أي أن معدل تدفق الأيونات سيكون أعلى بكثير)، وإذا كان هناك ما يكفي من وقود الصواريخ ليدوم 4.24 سنة ضوئية بأكملها، فسيتم تقليل وقت السفر بشكل كبير. ولكن سيظل هناك المزيد من الحياة البشرية المتبقية.

مناورة الجاذبية

أسرع طريقة للسفر في الفضاء هي استخدام مساعدة الجاذبية. تتضمن هذه التقنية استخدام المركبة الفضائية للحركة النسبية (أي المدار) وجاذبية الكوكب لتغيير مساره وسرعته. مناورات الجاذبية هي تقنية مفيدة للغاية لرحلات الفضاء، خاصة عند استخدام الأرض أو كوكب آخر ضخم (مثل عملاق غازي) للتسارع.

وكانت المركبة الفضائية مارينر 10 أول من استخدم هذه الطريقة، وذلك باستخدام قوة جاذبية كوكب الزهرة لدفع نفسها نحو عطارد في فبراير 1974. في الثمانينيات، استخدم المسبار فوييجر 1 كوكبي زحل والمشتري لمناورات الجاذبية والتسارع إلى 60 ألف كيلومتر في الساعة قبل دخول الفضاء بين النجوم.

مهمة هيليوس 2، والتي بدأت عام 1976 وكان الهدف منها استكشاف الوسط بين الكواكب على مسافة 0.3 وحدة فلكية. هـ و1 أ. هـ من الشمس، يحمل الرقم القياسي لأعلى سرعة تم تطويرها باستخدام مناورة الجاذبية. في ذلك الوقت، كان هيليوس 1 (أُطلق عام 1974) وهيليوس 2 يحملان الرقم القياسي لأقرب اقتراب من الشمس. تم إطلاق هيليوس 2 بواسطة صاروخ تقليدي وتم وضعه في مدار طويل للغاية.

نظرًا للانحراف العالي (0.54) للمدار الشمسي الذي يبلغ 190 يومًا، تمكنت هيليوس 2 عند الحضيض الشمسي من تحقيق سرعة قصوى تزيد عن 240.000 كم/ساعة. تم تطوير هذه السرعة المدارية بسبب جاذبية الشمس وحدها. من الناحية الفنية، لم تكن سرعة الحضيض لهيليوس 2 نتيجة لمناورة الجاذبية ولكن سرعته المدارية القصوى، لكنه لا يزال يحمل الرقم القياسي لأسرع جسم من صنع الإنسان.

إذا كانت فوييجر 1 تتحرك نحو النجم القزم الأحمر بروكسيما سنتوري بسرعة ثابتة تبلغ 60 ألف كيلومتر في الساعة، فسوف يستغرق الأمر 76 ألف عام (أو أكثر من 2500 جيل) لتغطية هذه المسافة. ولكن إذا وصل المسبار إلى السرعة القياسية التي حققها هيليوس 2 - وهي سرعة مستدامة تبلغ 240 ألف كيلومتر في الساعة - فسوف يستغرق الأمر 19 ألف سنة (أو أكثر من 600 جيل) للسفر مسافة 4243 سنة ضوئية. أفضل بكثير، على الرغم من أنه ليس عمليًا تقريبًا.

المحرك الكهرومغناطيسي EM Drive

هناك طريقة أخرى مقترحة للسفر بين النجوم وهي محرك الترددات الراديوية المجوف، المعروف أيضًا باسم محرك EM. تم اقتراح المحرك في عام 2001 من قبل روجر شوير، العالم البريطاني الذي أنشأ شركة أبحاث الدفع الفضائي المحدودة (SPR) لتنفيذ المشروع، ويعتمد المحرك على فكرة أن تجاويف الموجات الكهرومغناطيسية يمكنها تحويل الكهرباء مباشرة إلى قوة دفع.

في حين أن المحركات الكهرومغناطيسية التقليدية مصممة لدفع كتلة معينة (مثل الجسيمات المتأينة)، فإن نظام الدفع هذا مستقل عن الاستجابة الجماعية ولا ينبعث منه إشعاعات موجهة. بشكل عام، قوبل هذا المحرك بقدر لا بأس به من الشكوك، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى أنه ينتهك قانون الحفاظ على الزخم، والذي بموجبه يظل زخم النظام ثابتًا ولا يمكن إنشاؤه أو تدميره، بل يتغير فقط تحت تأثير القوة. .

ومع ذلك، يبدو أن التجارب الأخيرة على هذه التكنولوجيا أدت إلى نتائج إيجابية. في يوليو 2014، في مؤتمر الدفع المشترك الخمسين AIAA/ASME/SAE/ASEE في كليفلاند، أوهايو، أعلن علماء الدفع المتقدم في ناسا أنهم نجحوا في اختبار تصميم جديد للدفع الكهرومغناطيسي.

في أبريل 2015، قال علماء ناسا إيجلوركس (جزء من مركز جونسون الفضائي) إنهم نجحوا في اختبار المحرك في الفراغ، مما قد يشير إلى تطبيقات فضائية محتملة. وفي يوليو من نفس العام، طورت مجموعة من العلماء من قسم أنظمة الفضاء بجامعة دريسدن للتكنولوجيا نسختهم الخاصة من المحرك ولاحظوا قوة دفع ملحوظة.

في عام 2010، بدأت البروفيسورة تشوانغ يانغ من جامعة نورث وسترن بوليتكنيك في شيان، الصين، بنشر سلسلة من المقالات حول أبحاثها في تكنولوجيا EM Drive. في عام 2012، أبلغت عن طاقة مدخلات عالية (2.5 كيلو واط) وقوة دفع مسجلة قدرها 720 دقيقة. كما أجرت أيضًا اختبارات مكثفة في عام 2014، بما في ذلك قياسات درجة الحرارة الداخلية باستخدام المزدوجات الحرارية المدمجة، والتي أظهرت نجاح النظام.

استنادًا إلى الحسابات المستندة إلى النموذج الأولي لوكالة ناسا (الذي قُدر أن معدل الطاقة لديه يبلغ 0.4 نيوتن/كيلوواط)، يمكن لمركبة فضائية تعمل بالطاقة الكهرومغناطيسية السفر إلى بلوتو في أقل من 18 شهرًا. وهذا أقل بست مرات مما كان يتطلبه مسبار نيو هورايزنز الذي كان يتحرك بسرعة 58 ألف كيلومتر في الساعة.

يبدو مثيرا للإعجاب. ولكن حتى في هذه الحالة، ستطير السفينة بمحركات كهرومغناطيسية إلى بروكسيما سنتوري لمدة 13000 عام. إغلاق، ولكن لا يزال غير كاف. بالإضافة إلى ذلك، وإلى أن يتم توضيح كل التفاصيل المتعلقة بهذه التكنولوجيا، فمن السابق لأوانه الحديث عن استخدامها.

الحركة النووية الحرارية والكهربائية النووية

هناك احتمال آخر للطيران بين النجوم وهو استخدام مركبة فضائية مجهزة بمحركات نووية. لقد كانت ناسا تدرس مثل هذه الخيارات منذ عقود. يمكن لصاروخ الدفع الحراري النووي استخدام مفاعلات اليورانيوم أو الديوتيريوم لتسخين الهيدروجين في المفاعل، وتحويله إلى غاز متأين (بلازما الهيدروجين)، والذي سيتم بعد ذلك توجيهه إلى فوهة الصاروخ، مما يولد قوة الدفع.

يستخدم الصاروخ الذي يعمل بالطاقة النووية نفس المفاعل لتحويل الحرارة والطاقة إلى كهرباء، والتي تعمل بعد ذلك على تشغيل محرك كهربائي. وفي كلتا الحالتين، سيعتمد الصاروخ على الاندماج النووي أو الانشطار النووي لتوليد قوة الدفع، بدلا من الوقود الكيميائي الذي تعمل عليه جميع وكالات الفضاء الحديثة.

بالمقارنة مع المحركات الكيميائية، تتمتع المحركات النووية بمزايا لا يمكن إنكارها. أولا، لديه كثافة طاقة غير محدودة تقريبا مقارنة بوقود الصواريخ. بالإضافة إلى ذلك، سينتج المحرك النووي أيضًا قوة دفع قوية مقارنة بكمية الوقود المستخدم. سيؤدي ذلك إلى تقليل حجم الوقود المطلوب، وفي نفس الوقت وزن وتكلفة جهاز معين.

على الرغم من أن المحركات النووية الحرارية لم يتم إطلاقها بعد إلى الفضاء، إلا أنه تم إنشاء واختبار نماذج أولية، بل وقد تم اقتراح المزيد.

ومع ذلك، على الرغم من المزايا في الاقتصاد في استهلاك الوقود والدفع النوعي، فإن أفضل مفهوم مقترح للمحرك الحراري النووي لديه أقصى دفعة محددة تبلغ 5000 ثانية (50 كيلو نيوتن ثانية / كجم). باستخدام المحركات النووية التي تعمل بالانشطار أو الاندماج النووي، يستطيع علماء ناسا توصيل مركبة فضائية إلى المريخ خلال 90 يومًا فقط إذا كان الكوكب الأحمر على بعد 55 مليون كيلومتر من الأرض.

ولكن عندما يتعلق الأمر بالسفر إلى بروكسيما سنتوري، فإن الأمر سيستغرق قرونًا حتى يصل الصاروخ النووي إلى جزء كبير من سرعة الضوء. بعد ذلك سوف يستغرق الأمر عدة عقود من السفر، تليها قرون عديدة من التباطؤ في الطريق إلى الهدف. مازلنا على بعد 1000 سنة من وجهتنا. ما هو جيد للبعثات بين الكواكب ليس جيدًا للبعثات بين النجوم.

الجزء الثاني: الأساليب النظرية

باستخدام التكنولوجيا الحالية، سيستغرق إرسال العلماء ورواد الفضاء في مهمة بين النجوم وقتًا طويلاً جدًا. ستكون الرحلة طويلة بشكل مؤلم (حتى بالمعايير الكونية). إذا أردنا إنجاز مثل هذه الرحلة في عمر واحد على الأقل، أو حتى جيل كامل، فنحن بحاجة إلى تدابير أكثر جذرية (اقرأ: نظرية بحتة). وعلى الرغم من أن الثقوب الدودية ومحركات الفضاء الجزئي رائعة تمامًا في الوقت الحالي، إلا أنه كانت هناك أفكار أخرى لسنوات عديدة نعتقد أنها ستتحقق.

الدفع النووي

الدفع النووي هو "محرك" ممكن نظريًا للسفر السريع إلى الفضاء. تم اقتراح هذا المفهوم في الأصل من قبل ستانيسلاف أولام في عام 1946، وهو عالم رياضيات بولندي أمريكي شارك في مشروع مانهاتن، وتم إجراء الحسابات الأولية بواسطة ف. رينز وأولام في عام 1947. تم إطلاق مشروع أوريون في عام 1958 واستمر حتى عام 1963.

بقيادة تيد تايلور من شركة جنرال أتوميكس والفيزيائي فريمان دايسون من معهد الدراسات المتقدمة في برينستون، ستقوم أوريون بتسخير قوة الانفجارات النووية النبضية لتوفير قوة دفع هائلة مع نبضات محددة عالية جدًا.

باختصار، يتضمن مشروع أوريون مركبة فضائية كبيرة تكتسب السرعة من خلال دعم الرؤوس الحربية النووية الحرارية، وقذف القنابل من الخلف، والتسارع من موجة انفجارية تذهب إلى "دافعة" مثبتة في الخلف، وهي لوحة دفع. بعد كل دفعة، تمتص هذه اللوحة قوة الانفجار وتتحول إلى حركة للأمام.

على الرغم من أن هذا التصميم لا يكاد يكون أنيقًا وفقًا للمعايير الحديثة، إلا أن ميزة هذا المفهوم هي أنه يوفر قوة دفع محددة عالية - أي أنه يستخرج أكبر قدر من الطاقة من مصدر الوقود (في هذه الحالة، القنابل النووية) بأقل تكلفة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذا المفهوم نظريًا تحقيق سرعات عالية جدًا، يقدر البعض أنها تصل إلى 5% من سرعة الضوء (5.4 × 107 كم/ساعة).

وبطبيعة الحال، هذا المشروع له عيوب لا مفر منها. فمن ناحية، سيكون بناء سفينة بهذا الحجم مكلفًا للغاية. قدر دايسون في عام 1968 أن مركبة أوريون الفضائية، التي تعمل بالقنابل الهيدروجينية، كان من الممكن أن تزن ما بين 400 ألف إلى 4 ملايين طن متري. وما لا يقل عن ثلاثة أرباع هذا الوزن سيأتي من القنابل النووية، التي تزن كل منها حوالي طن واحد.

أظهرت حسابات دايسون المحافظة أن التكلفة الإجمالية لبناء أوريون ستكون 367 مليار دولار. وبعد تعديله ليتناسب مع التضخم، يصل هذا المبلغ إلى 2.5 تريليون دولار، وهو مبلغ كبير جدًا. وحتى مع أكثر التقديرات تحفظا، فإن إنتاج الجهاز سيكون مكلفا للغاية.

هناك أيضًا مشكلة صغيرة تتعلق بالإشعاع الذي ستنبعث منه، ناهيك عن النفايات النووية. ويعتقد أن هذا هو السبب وراء إلغاء المشروع كجزء من معاهدة الحظر الجزئي للتجارب لعام 1963، عندما سعت حكومات العالم إلى الحد من التجارب النووية ووقف الإطلاق المفرط للغبار المشع في الغلاف الجوي للكوكب.

صواريخ الانصهار

هناك إمكانية أخرى لاستخدام الطاقة النووية وهي من خلال التفاعلات النووية الحرارية لإنتاج قوة الدفع. في هذا المفهوم، سيتم إنشاء الطاقة عن طريق إشعال كريات من خليط من الديوتيريوم والهيليوم 3 في غرفة التفاعل عن طريق الحبس بالقصور الذاتي باستخدام حزم الإلكترون (على غرار ما يتم في مرفق الإشعال الوطني في كاليفورنيا). يمكن لمثل هذا المفاعل الاندماجي أن ينفجر 250 كرية في الثانية، مما يؤدي إلى إنشاء بلازما عالية الطاقة سيتم إعادة توجيهها بعد ذلك إلى فوهة، مما يؤدي إلى توليد قوة دفع.

مثل الصاروخ الذي يعتمد على مفاعل نووي، يتمتع هذا المفهوم بمزايا من حيث كفاءة استهلاك الوقود والنبض النوعي. ومن المتوقع أن تصل سرعته إلى 10600 كيلومتر في الساعة، وهو ما يتجاوز بكثير حدود سرعة الصواريخ التقليدية. علاوة على ذلك، تمت دراسة هذه التكنولوجيا على نطاق واسع على مدى العقود القليلة الماضية وتم تقديم العديد من المقترحات.

على سبيل المثال، بين عامي 1973 و1978، أجرت جمعية الكواكب البريطانية دراسة حول جدوى مشروع ديدالوس. وبالاعتماد على المعرفة الحديثة وتكنولوجيا الاندماج، دعا العلماء إلى بناء مسبار علمي غير مأهول على مرحلتين يمكنه الوصول إلى نجم بارنارد (5.9 سنة ضوئية من الأرض) خلال عمر الإنسان.

المرحلة الأولى، وهي الأكبر بين المرحلتين، ستعمل لمدة 2.05 سنة وستسرع المركبة إلى 7.1% من سرعة الضوء. ثم يتم التخلص من هذه المرحلة، ويتم إشعال المرحلة الثانية، ويتسارع الجهاز إلى 12% من سرعة الضوء خلال 1.8 سنة. ثم يتم إيقاف تشغيل محرك المرحلة الثانية، وتطير السفينة لمدة 46 عاما.

يقدر مشروع ديدالوس أن المهمة ستستغرق 50 عامًا للوصول إلى نجم بارنارد. إذا ذهبت إلى بروكسيما سنتوري، فإن نفس السفينة ستصل إلى هناك خلال 36 عامًا. ولكن، بطبيعة الحال، يتضمن المشروع الكثير من القضايا التي لم يتم حلها، وخاصة تلك التي لا يمكن حلها باستخدام التقنيات الحديثة - وأغلبها لم يتم حلها بعد.

على سبيل المثال، لا يوجد هيليوم 3 عمليًا على الأرض، مما يعني أنه سيتعين استخراجه في مكان آخر (على القمر على الأرجح). ثانيًا، يتطلب التفاعل الذي يحرك الجهاز أن تتجاوز الطاقة المنبعثة بشكل كبير الطاقة المستهلكة لبدء التفاعل. وعلى الرغم من أن التجارب على الأرض قد تجاوزت بالفعل "نقطة التعادل"، إلا أننا لا نزال بعيدين عن أحجام الطاقة التي يمكنها تشغيل مركبة فضائية بين النجوم.

ثالثا، تظل مسألة تكلفة هذه السفينة قائمة. وحتى بالمعايير المتواضعة للمركبة غير المأهولة من مشروع ديدالوس، فإن المركبة المجهزة بالكامل تزن 60 ألف طن. لإعطائك فكرة، يبلغ الوزن الإجمالي لـ NASA SLS ما يزيد قليلاً عن 30 طنًا متريًا، وسيكلف الإطلاق وحده 5 مليارات دولار (تقديرات عام 2013).

باختصار، لن يكون بناء صاروخ اندماجي مكلفًا للغاية فحسب، بل سيتطلب أيضًا مستوى من مفاعل الاندماج يفوق قدراتنا بكثير. تحاول منظمة Icarus Interstellar، وهي منظمة دولية للعلماء المواطنين (بعضهم عمل في NASA أو ESA)، إحياء هذا المفهوم من خلال مشروع Icarus. تأسست المجموعة في عام 2009، وتأمل في جعل حركة الاندماج (والمزيد) ممكنة في المستقبل المنظور.

نفاث الانصهار

يُعرف المحرك أيضًا باسم محرك بوسارد النفاث، وقد تم اقتراحه لأول مرة من قبل الفيزيائي روبرت بوسارد في عام 1960. وهو في جوهره عبارة عن تحسين لصاروخ الاندماج القياسي، الذي يستخدم المجالات المغناطيسية لضغط وقود الهيدروجين إلى نقطة الاندماج. لكن في حالة الطائرة النفاثة، يمتص قمع كهرومغناطيسي ضخم الهيدروجين من الوسط النجمي ويلقيه في المفاعل كوقود.

ومع زيادة سرعة المركبة، تدخل الكتلة المتفاعلة إلى مجال مغناطيسي محصور، والذي يضغطها حتى يبدأ الاندماج النووي الحراري. يقوم المجال المغناطيسي بعد ذلك بتوجيه الطاقة إلى فوهة الصاروخ، مما يؤدي إلى تسريع المركبة. نظرًا لعدم وجود خزانات وقود ستبطئ سرعتها، يمكن للمحرك النفاث الاندماجي أن يصل إلى سرعة تعادل 4% من سرعة الضوء ويسافر إلى أي مكان في المجرة.

ومع ذلك، هناك العديد من السلبيات المحتملة لهذه المهمة. على سبيل المثال، مشكلة الاحتكاك. تعتمد المركبة الفضائية على معدل عالٍ من جمع الوقود، ولكنها ستواجه أيضًا كميات كبيرة من الهيدروجين بين النجوم وستفقد سرعتها - خاصة في المناطق الكثيفة من المجرة. ثانيًا، يوجد القليل من الديوتيريوم والتريتيوم (المستخدمين في المفاعلات على الأرض) في الفضاء، كما أن تخليق الهيدروجين العادي، المتوفر بكثرة في الفضاء، ليس تحت سيطرتنا بعد.

ومع ذلك، وقع الخيال العلمي في حب هذا المفهوم. ربما يكون المثال الأكثر شهرة هو امتياز Star Trek، الذي يستخدم جامعي Bussard. في الواقع، إن فهمنا لمفاعلات الاندماج النووي ليس جيدًا كما نرغب.

شراع ليزر

لطالما اعتبرت الأشرعة الشمسية وسيلة فعالة لغزو النظام الشمسي. وإلى جانب كونها بسيطة ورخيصة الثمن نسبيًا في التصنيع، فإنها تتمتع بميزة كبيرة: فهي لا تحتاج إلى وقود. فبدلاً من استخدام الصواريخ التي تحتاج إلى وقود، يستخدم الشراع الضغط الإشعاعي الصادر عن النجوم لدفع مرايا رفيعة للغاية إلى سرعات عالية.

ومع ذلك، في حالة السفر بين النجوم، يجب أن يتم دفع مثل هذا الشراع بواسطة أشعة مركزة من الطاقة (الليزر أو الموجات الدقيقة) لتسريعه إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء. تم اقتراح هذا المفهوم لأول مرة من قبل روبرت فوروارد في عام 1984، وهو فيزيائي في مختبر هيوز للطائرات.

وتحتفظ فكرته بمزايا الشراع الشمسي من حيث أنه لا يحتاج إلى وقود على متنه، كما أن طاقة الليزر لا تتبدد على مسافة بنفس الطريقة التي تتبدد بها الإشعاع الشمسي. وبالتالي، على الرغم من أن شراع الليزر سيستغرق بعض الوقت ليتسارع إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء، إلا أنه سيقتصر لاحقًا على سرعة الضوء نفسها فقط.

وفقا لدراسة أجراها روبرت فريسبي عام 2000، مدير أبحاث مفاهيم الدفع المتقدمة في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا، فإن شراع الليزر سوف يتسارع إلى نصف سرعة الضوء في أقل من عقد من الزمن. كما حسب أن شراعًا يبلغ قطره 320 كيلومترًا يمكن أن يصل إلى بروكسيما سنتوري خلال 12 عامًا. وفي الوقت نفسه، سيصل الشراع الذي يبلغ قطره 965 كيلومترًا خلال 9 سنوات فقط.

ومع ذلك، يجب بناء مثل هذا الشراع من مواد مركبة متقدمة لتجنب الانصهار. سيكون الأمر صعبًا بشكل خاص نظرًا لحجم الشراع. التكاليف أسوأ من ذلك. وفقًا لفريسبي، سيتطلب الليزر تدفقًا ثابتًا قدره 17000 تيراواط من الطاقة، وهو ما يستهلكه العالم بأكمله تقريبًا في يوم واحد.

محرك المادة المضادة

يدرك عشاق الخيال العلمي جيدًا ماهية المادة المضادة. لكن في حال نسيت، المادة المضادة هي مادة مكونة من جسيمات لها نفس كتلة الجسيمات العادية ولكن لها شحنة معاكسة. محرك المادة المضادة هو محرك افتراضي يعتمد على التفاعلات بين المادة والمادة المضادة لتوليد الطاقة أو الدفع.

باختصار، يستخدم محرك المادة المضادة جزيئات الهيدروجين والهيدروجين المضاد التي تتصادم مع بعضها البعض. الطاقة المنبعثة أثناء عملية الإبادة قابلة للمقارنة من حيث الحجم مع طاقة انفجار قنبلة نووية حرارية مصحوبة بتدفق الجزيئات دون الذرية - البيونات والميونات. يتم إعادة توجيه هذه الجسيمات، التي تنتقل بسرعة ثلث سرعة الضوء، إلى فوهة مغناطيسية وتوليد قوة الدفع.

ميزة هذه الفئة من الصواريخ هي أن معظم كتلة خليط المادة/المادة المضادة يمكن تحويلها إلى طاقة، مما يؤدي إلى كثافة طاقة عالية ونبض محدد متفوق على أي صاروخ آخر. علاوة على ذلك، يمكن لرد فعل الإبادة أن يسرع الصاروخ إلى نصف سرعة الضوء.

ستكون هذه الفئة من الصواريخ هي الأسرع والأكثر كفاءة في استخدام الطاقة (أو مستحيلة، ولكنها مقترحة). في حين أن الصواريخ الكيميائية التقليدية تتطلب أطنانًا من الوقود لدفع المركبة الفضائية إلى وجهتها، فإن محرك المادة المضادة سيقوم بنفس المهمة باستخدام بضعة ملليجرامات فقط من الوقود. إن التدمير المتبادل لنصف كيلوغرام من جزيئات الهيدروجين والهيدروجين المضاد يطلق طاقة أكبر من قنبلة هيدروجينية بقوة 10 ميغا طن.

ولهذا السبب يقوم معهد المفاهيم المتقدمة التابع لناسا بالبحث في هذه التكنولوجيا باعتبارها إمكانية إرسال بعثات مستقبلية إلى المريخ. لسوء الحظ، عند التفكير في إرسال بعثات إلى أنظمة نجمية قريبة، فإن كمية الوقود المطلوبة تنمو بشكل كبير وتصبح التكاليف فلكية (لا أقصد التورية).

وفقًا لتقرير تم إعداده لمؤتمر ومعرض الدفع المشترك التاسع والثلاثين AIAA/ASME/SAE/ASEE، سيتطلب صاروخ المادة المضادة ذو المرحلتين أكثر من 815000 طن متري من الوقود الدافع للوصول إلى بروكسيما سنتوري خلال 40 عامًا. إنه سريع نسبيًا. لكن السعر...

على الرغم من أن جرامًا واحدًا من المادة المضادة ينتج كمية لا تصدق من الطاقة، فإن إنتاج جرام واحد فقط سيتطلب 25 مليون مليار كيلووات/ساعة من الطاقة ويكلف تريليون دولار. في الوقت الحالي، يبلغ إجمالي كمية المادة المضادة التي أنشأها الإنسان أقل من 20 نانوجرام.

وحتى لو تمكنا من إنتاج المادة المضادة بتكلفة زهيدة، فسنحتاج إلى سفينة ضخمة يمكنها استيعاب الكمية المطلوبة من الوقود. وفقًا لتقرير أعده الدكتور داريل سميث وجوناثان ويبي من جامعة إمبري ريدل للطيران في أريزونا، يمكن لمركبة فضائية بين النجوم تعمل بالطاقة المضادة أن تصل إلى سرعة 0.5 مرة من سرعة الضوء وتصل إلى بروكسيما سنتوري في ما يزيد قليلاً عن 8 سنوات. ومع ذلك، فإن السفينة نفسها تزن 400 طن وتتطلب 170 طنًا من وقود المادة المضادة.

إحدى الطرق الممكنة للتغلب على ذلك هي إنشاء وعاء ينتج المادة المضادة ثم يستخدمها كوقود. هذا المفهوم، المعروف باسم نظام مستكشف الفراغ إلى صاروخ المادة المضادة بين النجوم (VARIES)، تم اقتراحه من قبل ريتشارد أوباوزي من إيكاروس بين النجوم. واستناداً إلى فكرة إعادة التدوير في الموقع، ستستخدم مركبة VARIES أشعة ليزر كبيرة (مدعومة بألواح شمسية ضخمة) لتكوين جزيئات المادة المضادة عند إطلاقها في الفضاء الفارغ.

على غرار مفهوم الاندماج النفاث، يحل هذا الاقتراح مشكلة نقل الوقود عن طريق استخراجه مباشرة من الفضاء. لكن مرة أخرى، ستكون تكلفة مثل هذه السفينة مرتفعة للغاية إذا قمنا ببنائها باستخدام أساليبنا الحديثة. نحن ببساطة لا نستطيع خلق المادة المضادة على نطاق واسع. هناك أيضًا مشكلة الإشعاع التي يتعين حلها، حيث أن إبادة المادة والمادة المضادة ينتج عنها رشقات من أشعة جاما عالية الطاقة.

إنها لا تشكل خطرًا على الطاقم فحسب، بل أيضًا على المحرك حتى لا تتفكك إلى جزيئات دون ذرية تحت تأثير كل تلك الإشعاعات. باختصار، محرك المادة المضادة غير عملي تمامًا نظرًا لتقنيتنا الحالية.

ألكوبيير وارب درايف

لا شك أن محبي الخيال العلمي على دراية بمفهوم محرك الالتواء (أو محرك ألكوبيير). كانت الفكرة التي اقترحها الفيزيائي المكسيكي ميغيل ألكوبيير في عام 1994، عبارة عن محاولة لتخيل حركة لحظية في الفضاء دون انتهاك نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين. باختصار، يتضمن هذا المفهوم تمديد نسيج الزمكان إلى موجة، مما قد يتسبب نظريًا في تقلص الفضاء الموجود أمام الجسم وتوسع الفضاء الموجود خلفه.

سيكون الجسم الموجود داخل هذه الموجة (سفينتنا) قادرًا على ركوب هذه الموجة، كونه في "فقاعة ملتوية"، بسرعة أعلى بكثير من السرعة النسبية. وبما أن السفينة لا تتحرك في الفقاعة نفسها، بل تحملها، فلن يتم انتهاك قوانين النسبية والزمكان. في الأساس، لا تتضمن هذه الطريقة التحرك بسرعة أكبر من سرعة الضوء بالمعنى المحلي.

إنه "أسرع من الضوء" فقط بمعنى أن السفينة يمكنها الوصول إلى وجهتها بشكل أسرع من شعاع الضوء الذي ينتقل خارج فقاعة الالتواء. وبافتراض أن المركبة الفضائية مجهزة بنظام ألكوبيير، فإنها ستصل إلى بروكسيما سنتوري في أقل من 4 سنوات. لذلك، عندما يتعلق الأمر بالسفر النظري عبر الفضاء بين النجوم، فهذه هي التكنولوجيا الواعدة إلى حد كبير من حيث السرعة.

وبطبيعة الحال، هذا المفهوم برمته مثير للجدل للغاية. من بين الحجج المعارضة، على سبيل المثال، أنها لا تأخذ في الاعتبار ميكانيكا الكم ويمكن دحضها من خلال نظرية كل شيء (مثل حلقة الجاذبية الكمومية). وأظهرت حسابات الكمية المطلوبة من الطاقة أيضًا أن محرك الالتواء سيكون شرهًا بشكل محظور. تشمل الشكوك الأخرى سلامة مثل هذا النظام، وتأثيرات الزمكان في الوجهة، وانتهاكات العلاقة السببية.

ومع ذلك، في عام 2012، أعلن عالم ناسا هارولد وايت أنه بدأ هو وزملاؤه في استكشاف إمكانية إنشاء محرك ألكوبيير. ذكر وايت أنهم قاموا ببناء مقياس تداخل يمكنه التقاط التشوهات المكانية الناتجة عن تمدد وانكماش الزمكان في مقياس ألكوبيير.

في عام 2013، نشر مختبر الدفع النفاث نتائج اختبارات مجال الالتواء التي أجريت في ظروف الفراغ. ولسوء الحظ، اعتبرت النتائج "غير حاسمة". على المدى الطويل، قد نجد أن قياس ألكوبيير ينتهك واحدًا أو أكثر من قوانين الطبيعة الأساسية. وحتى لو أثبتت فيزيائيته صحتها، فليس هناك ما يضمن إمكانية استخدام نظام ألكوبيير للطيران.

بشكل عام، كل شيء كالمعتاد: لقد ولدت مبكرًا جدًا بحيث لا يمكنك السفر إلى أقرب نجم. ومع ذلك، إذا شعرت البشرية بالحاجة إلى بناء "سفينة بين النجوم" تستوعب مجتمعًا بشريًا مكتفيًا ذاتيًا، فسيكون من الممكن الوصول إلى بروكسيما سنتوري في حوالي مائة عام. إذا أردنا بالطبع الاستثمار في مثل هذا الحدث.

ومن حيث الوقت، يبدو أن جميع الأساليب المتاحة محدودة للغاية. وفي حين أن قضاء مئات الآلاف من السنين في السفر إلى أقرب نجم قد لا يكون ذا أهمية كبيرة بالنسبة لنا عندما يكون بقائنا على المحك، فمع تقدم تكنولوجيا الفضاء، ستظل الأساليب غير عملية على الإطلاق. بحلول الوقت الذي تصل فيه فلكنا إلى أقرب نجم، ستصبح تقنيتها قديمة، وقد لا تعود البشرية نفسها موجودة.

لذا، ما لم نحقق تقدمًا كبيرًا في تكنولوجيا الاندماج النووي، أو المادة المضادة، أو الليزر، فسنكون راضين باستكشاف نظامنا الشمسي.

محاضرة:

"في سبعة ملايين سنة"

المحاضر مويسيف آي إم.

تم تسمية SSO "Energia" MVTU على اسم. بومان

قرية أوست أباكان

أيها الرفاق الأعزاء! أريد أن أحذرك على الفور من أننا سنتحدث عن قضايا مثيرة للجدل ومجردة إلى حد ما. إن الكثير مما أريد أن أخبركم به ليس هو المشكلة الملحة اليوم. ومع ذلك، فإن فهم المشكلة التي سأتحدث عنها وإمكانية حلها لها طابع رؤية عالمي جدي.

سيتعين علينا العمل بأعداد كبيرة جدًا وفقًا لمعاييرنا. أريدك أن تفهمهم جيدًا، أذكرك: المليون هو ألف ألف، والمليار هو ألف مليون. مجرد العد إلى ألف سيستغرق 3 ساعات. ما يصل إلى مليون - 125 يومًا. إلى مليار - 350 سنة. قدَّم؟ حسنا اذن. ثم يمكننا أن نبدأ.

منذ 20 مليار سنة بدأ الكون.

في مكان ما منذ 5-6 مليار سنة مضت، اشتعلت النيران في شمسنا.

قبل 4 مليارات سنة، بردت كرة منصهرة، والتي تسمى الآن كوكب الأرض. منذ حوالي مليون سنة ظهر الإنسان.

الدول موجودة منذ بضعة آلاف من السنين فقط.

منذ حوالي مائة عام، تم اختراع الراديو، وأخيراً، منذ 27 عامًا، بدأ عصر الفضاء.

هذا الوقت. الآن دعونا نتحدث عن المقاييس المكانية.

كما تعلمون فإن شعاع الضوء يقطع مسافة 300 ألف كيلومتر في الثانية. سوف نستخدم سرعة الضوء لقياس المسافات. لكي يقطع شعاع الضوء مسافة تساوي طول خط الاستواء، فإنه سيستغرق 1/7 من الثانية. للوصول إلى القمر - ما يزيد قليلاً عن ثانية واحدة. يقطع الضوء المسافة من الأرض إلى الشمس في 8 دقائق. سيستغرق شعاع الضوء أكثر من 5 ساعات للوصول إلى حدود النظام الشمسي. لكن الأمر يستغرق أكثر من 4 سنوات حتى يصل شعاع الضوء إلى أقرب نجم - بروكسيما سنتوري. سوف يستغرق شعاع الضوء 75 ألف سنة للوصول إلى مركز مجرتنا. سيستغرق شعاع الضوء 40 مليار سنة لعبور كوننا.

نحن نعيش على كوكب الأرض. يعد كوكبنا جزءًا صغيرًا جدًا من النظام الشمسي، والذي يتضمن النجم الأول - الشمس، و 9 كواكب كبيرة، وعشرات الأقمار الصناعية الكوكبية، وملايين المذنبات والكويكبات والعديد من الأجسام المادية الأصغر الأخرى. يقع نظامنا الشمسي على أطراف المجرة، وهو نظام نجمي ضخم يضم 10 مليارات نجم مثل الشمس. هناك الآلاف من هذه المجرات في الكون

مليار هذا هو العالم الذي نعيش فيه. والآن بعد أن قدمنا ​​كل هذا، فقد حان الوقت لتعيين المهمة الأولى.

لذا. نحن بحاجة للوصول إلى أقرب نظام نجمي - نظام ألفا سنتوري. يتضمن هذا النظام 3 نجوم: ألفا سنتوري أ - نجم مشابه لشمسنا، وألفا سنتوري ب وبروكسيما سنتوري - نجوم حمراء صغيرة. ومن المحتمل جدًا أن يتضمن هذا النظام أيضًا كواكب. المسافة إليه 4.3 سنة ضوئية. إذا تمكنا من السفر بسرعة الضوء، فسوف يستغرق الأمر منا ما يقرب من 9 سنوات للسفر إلى هناك والعودة. لكننا لا نستطيع التحرك بسرعة الضوء. حاليا، ليس لدينا سوى الصواريخ الكيميائية، وسرعتها القصوى تصل إلى 20 كيلومترا في الثانية. وبهذه السرعة، سيستغرق الوصول إلى ألفا سنتوري أكثر من 70 ألف سنة. لدينا صاروخ كهربائي ومحركات حرارية نووية تحت تصرفنا. ومع ذلك، فإن الأول، بسبب الجر المنخفض، لا يستطيع تسريع وزنه إلى سرعات لائقة، والثاني، يتحدث تقريبا، فقط ضعف المواد الكيميائية. يحب كتاب الخيال العلمي إرسال أبطالهم إلى النجوم على متن الفوتون، أو بالأصح، صواريخ الإبادة. يمكن لمحركات الإبادة نظريًا تسريع الصاروخ إلى سرعات قريبة جدًا من سرعة الضوء خلال عام واحد فقط. ولكن من أجل صنع أنظمة دفع للإبادة، هناك حاجة إلى كمية كبيرة من المادة المضادة، وكيفية الحصول عليها غير معروفة تمامًا. بالإضافة إلى ذلك، فإن تصميم مثل هذا المحرك غير واضح تمامًا. لكننا بحاجة إلى محرك حقيقي. حتى نعرف كيفية صنعه ويمكننا البدء في العمل على إنشائه الآن. وإلا فإذا انتظرنا حتى يجدوا مبادئ غير معروفة حاليا، فقد لا نترك شيئا. ولحسن الحظ، يوجد مثل هذا المحرك. صحيح، حتى الآن فقط على الورق، ولكن إذا أردنا أنا وأنت، يمكننا صنعه من المعدن. هذا محرك صاروخي نووي حراري نابض. دعونا نتعرف عليه بمزيد من التفصيل. في هذا المحرك، تحترق أجزاء صغيرة من الوقود النووي الحراري بتردد عالٍ. في هذه الحالة، يتم إطلاق طاقة كبيرة جدًا، وتنتشر منتجات التفاعل - الجزيئات الأولية - بسرعة عالية وتدفع الصاروخ للأمام. دعونا نتناول المشاكل الرئيسية المرتبطة بإنشاء مثل هذا المحرك وطرق حلها.

المشكلة رقم واحد هي مشكلة الحرق العمد. من الضروري إشعال النار ، أي بدء تفاعل نووي حراري في قرص وقود نووي حراري صغير لا يزيد وزنه عن 10 ملليجرام. عادة ما يسمى هذا الجهاز اللوحي بالهدف. ولكي يستمر التفاعل بشكل مكثف بما فيه الكفاية، يجب أن تصل درجة حرارة الهدف إلى مئات الملايين من الدرجات. علاوة على ذلك، لكي يتفاعل معظم الهدف، يجب أن يتم هذا التسخين في وقت قصير جدًا. /إذا قمنا بتسخينه ببطء، فسوف يتوفر للهدف الوقت الكافي للتبخر دون أن يحترق./ وتُظهِر الحسابات والتجارب أن طاقة مقدارها مليون جول يجب استثمارها في الهدف في زمن قدره جزء من مليار من الثانية. قوة مثل هذا الدافع تساوي قوة 200 ألف محطة للطاقة الكهرومائية في كراسنويارسك. لكن استهلاك الطاقة لن يكون كبيرا جدا - 100 ألف كيلووات، إذا قمنا بتفجير 100 هدف في الثانية. تم العثور على الحل الأول لمشكلة الحرق العمد من قبل الفيزيائي السوفيتي الشهير باسوف. واقترح إشعال النار في الأهداف باستخدام شعاع الليزر، حيث يمكن بالفعل تركيز الطاقة المطلوبة. يتم تنفيذ عمل مكثف في هذا المجال وفي المستقبل القريب سيتم إطلاق أولى محطات الطاقة النووية الحرارية التي تعمل على هذا المبدأ. هناك خيارات أخرى لحل هذه المشكلة، لكن لم يتم استكشافها كثيرًا بعد.

المشكلة الثانية هي مشكلة غرفة الاحتراق. عندما تحترق أهدافنا، سيتشكل عدد كبير من الجزيئات الأولية التي تحمل طاقة عالية وإشعاع كهرومغناطيسي قوي، وكل هذا سوف يتناثر في كل الاتجاهات. ونحن بحاجة إلى توجيه أكبر عدد ممكن من منتجات التفاعل في اتجاه واحد - ضد حركة صاروخنا - فقط في هذه الحالة سيكون الصاروخ قادرًا على اكتساب السرعة. لا يمكننا حل هذه المشكلة إلا بمساعدة المجال المغناطيسي. يمكن للمجال المغناطيسي بقوة معينة أن يغير مسارات منتجات التفاعل ويوجهها في الاتجاه المطلوب. يمكننا إنشاء مثل هذا المجال.

المشكلة رقم ثلاثة هي مشكلة المشعات. لا يمكن التحكم في الإشعاع الكهرومغناطيسي عن طريق المجال المغناطيسي. يتم امتصاص هذا الإشعاع من قبل العناصر الهيكلية للمحرك ويتحول إلى حرارة يجب إطلاقها في الفضاء. تتم إزالة الحرارة الزائدة عادة باستخدام مشعات - ألواح رفيعة كبيرة مكونة من أنابيب حرارية - أجهزة بسيطة تسمح بنقل الحرارة لمسافات طويلة. ومع ذلك، بالنسبة لظروفنا، فإن كتلة مثل هذا النظام كبيرة للغاية.

تم العثور على حل هنا أيضا. لقد تم اقتراح استخدام تدفقات من الجزيئات الصلبة الصغيرة أو القطرات السائلة المسخنة إلى درجة حرارة عالية لإطلاق الحرارة. هذه الأجهزة جديدة ولكنها مجدية تمامًا.

عند تصميم محركنا، ستنشأ العديد من المشكلات، ولكن جميعها قابلة للحل، والأهم من ذلك، قابلة للحل على المستوى الحالي لتطور العلوم والتكنولوجيا.

دعونا نتخيل المحرك ككل. يعتمد على غرفة الاحتراق - مخروط مقطوع، يبلغ حجمه عدة عشرات من الأمتار. وعلى محور هذا المخروط، تحدث انفجارات نووية حرارية 100 مرة في الثانية، بقوة كل منها عدة أطنان من مادة تي إن تي. يتدفق التيار النفاث من القاعدة الواسعة للمخروط. يتكون هذا المخروط من حلقتين من الملفات اللولبية. لا توجد جدران. يوجد مجال مغناطيسي قوي داخل المخروط. يحتوي الملف اللولبي العلوي على نظام إشعال بالليزر، ونظام لتزويد الأهداف بغرفة الاحتراق، ونظام لاختيار الكهرباء اللازمة لتشغيل تركيب الليزر. /لهذا الغرض، يتم أخذ جزء من طاقة الانفجارات./ تتدفق تيارات سائلة على طول المولدات الجانبية للمخروط - وهذا هو المبرد. ولتوفير الدفع اللازم، سنحتاج إلى تركيب حوالي 200 محرك من هذا النوع على صاروخنا.

لقد صنعنا نظام الدفع. الآن دعونا نتحدث عن الحمولة. سيتم تشغيل أجهزتنا. ولذلك، فإن الجزء الرئيسي سيكون المقصورة الصالحة للسكن. يمكن صنعه على شكل دمبل. يبلغ قياس "الدمبل" ما بين مائتين إلى ثلاثمائة متر. سوف يدور حول محوره العرضي ليخلق جاذبية صناعية. وستكون محاطة من جميع الجهات بالوقود النووي الحراري الذي سيحمي الطاقم من الإشعاع الكوني. بالإضافة إلى المقصورة الصالحة للسكن، ستشمل الحمولة نظام إمداد الطاقة، ونظام الاتصالات، والأنظمة المساعدة.

كما ترون، لا يوجد شيء مستحيل في بناء مركبة فضائية بين النجوم، فقط الكثير من التعقيد. كل المشاكل يمكن التغلب عليها. الآن سأقدم لك خصائص السفينة التي تم الحصول عليها نتيجة للتصميم الأولي.

الوزن في البداية		مليون طن
وزن المحرك		ألف طن
وزن الحمولة		ألف طن
السرعة القصوى		سرعة الضوء
وقت الرحلة		سنين
طاقم	1000	بشر

ستسمح لنا مثل هذه السفينة بالسفر إلى نظام Alpha Centauri.

يرجى الانتباه - فقط قم بالطيران. لن يتمكن من العودة. من السهل حساب أنه، مع الحفاظ على نفس التصميم، حتى نتمكن من العودة، يجب أن تزن سفينتنا في البداية 8 مليارات طن. ومن الواضح أن هذا يتجاوز قدراتنا. ولماذا أعود؟ يمكننا أن ننقل كل المعلومات الجديدة - والجدير بالذكر - عن طريق الراديو. وسنحتاج إلى البقاء في نظام Alpha Centauri والهبوط على الكواكب والبدء في استكشافها.

كيف نحن ذاهبون للقيام بذلك؟ هل هناك مثل هذا الاحتمال؟ نعم لدي. نطلق، على سبيل المثال، مائة سفينة من النظام الشمسي. مائة ألف متطوع. في غضون 60 عامًا، سيصلون هم وأبناؤهم وأحفادهم إلى نظام Alpha Centauri ويدخلون مدارًا حول الكوكب الأكثر ملاءمة للاستكشاف. بعد الاستطلاع، سيبدأ الناس في إعادة تشكيل الكوكب بأكمله، لأنه من غير المرجح أن يكون نسخة من أرضنا. إذا كان الجو حارًا جدًا، يمكنك إغلاقه من النجمة باستخدام شاشة غبار. إذا كان الجو باردًا جدًا، يمكننا توجيه طاقة إضافية إليه باستخدام مرايا كبيرة وخفيفة جدًا، يمكننا صنعها. يمكننا تغيير الجو أيضًا. على سبيل المثال، كما اقترح كارل ساجان أن يفعل، وهو نفس الشخص الذي أرسل مؤخرًا رسالة إلى K. U. تشيرنينكو، أعرب فيها عن قلقه بشأن خطط عسكرة الفضاء الخارجي. نُشرت إجابة تشيرنينكو بعد ذلك في جميع الصحف./ - اقترح رمي كائنات دقيقة مختارة خصيصًا في الغلاف الجوي لكوكب آخر من شأنها أن تمتص ثاني أكسيد الكربون وتطلق الأكسجين. يمكننا، من حيث المبدأ، أيضًا إنشاء آليات اصطناعية قادرة على التكاثر / التكاثر / ويمكنها إعادة تشكيل الغلاف الجوي والطبقة السطحية لأي كوكب بسرعة. لا شيء من هذا سهل، ولكنه ممكن. عندما نعتاد بشكل أو بآخر على النظام الجديد، يمكننا اتخاذ الخطوة التالية - إطلاق سرب جديد من السفن إلى نظام نجمي جديد، بنفس الأهداف.

وما إلى ذلك وهلم جرا. والآن - الشيء الأكثر أهمية. الذروة. ومن خلال التصرف بهذه الطريقة، يمكننا السيطرة على مجرتنا بأكملها في سبعة ملايين سنة. سبعة ملايين سنة على مقياس الكون هي فترة ضئيلة. وفي غضون سبعة ملايين سنة، لا أكثر، ستصبح مجرتنا بأكملها، هذا النظام الضخم الذي يضم مليارات الأنظمة الكوكبية، الموطن العظيم للبشرية. وهذا هدف يستحق العمل من أجله. وبطبيعة الحال، هناك بالطبع مشاكل من مختلف الأنواع أكثر من الحلول. لكن، أكرر، كل هذه المشاكل يمكن حلها. وليس لدي أدنى شك في أنه سيتم السماح لهم بذلك.

الشيء الوحيد الذي يمكن أن يوقف البشرية عن طريقها النجمي هو الحرب النووية. نفس الوسيلة التي تسمح للبشرية بالوصول إلى النجوم يمكن أن تدمرها في بداية رحلتها. بالطبع، لا أحتاج إلى حثك على السلام. لكنني سأسمح لنفسي بتذكيركم بأن النضال النشط من أجل المستقبل السلمي للبشرية هو الشيء الوحيد الذي يمكن أن ينقذ ليس حياتنا فحسب، بل أيضًا المستقبل الواسع لإنسانيتنا.

هل من الممكن أن تطير إلى النجم؟ حسنا، على الأقل الأقرب؟

إن تطور العلوم والتكنولوجيا يشبه الموجة. ليس حقيقيًا. مرة أخرى نعم، ومرة ​​أخرى لا. ولكن في النهاية لا يزال نعم!

هل من الممكن الطيران إلى النجوم؟

على الأقل إلى أقرب واحد؟

لا مستحيل. أبداً! هناك حاجة إلى مليارات ومليارات الأطنان من الوقود. وكمية لا يمكن تصورها من الوقود لتوصيل كل هذا إلى المدار. مستحيل.

نعم ممكن. هناك حاجة إلى 17 جرامًا فقط من المادة المضادة.

لا مستحيل. 17 جرامًا من المادة المضادة تساوي 170 تريليون دولار!

نعم ممكن. سعر المادة المضادة ينخفض ​​طوال الوقت. في عام 2006، وفقًا لوكالة ناسا، تبلغ قيمة الجرام الواحد 25 مليار دولار.

لا مستحيل. حتى لو أنتجت 100 جرام من المادة المضادة وتعلمت تخزينها لسنوات وليس 1000 ثانية كما هو الحال الآن. لا يهم. 17 جرامًا من المادة المضادة يعادل تقريبًا 22 قنبلة ذرية ألقيت على هيروشيما. لن يسمح لك أحد بتحمل مثل هذه المخاطر عند الإطلاق. بعد كل شيء، فخ المادة المضادة، بغض النظر عن مدى موثوقيتها في حد ذاتها، عندما يتم تدميرها، سوف تتفاعل المادة المضادة مع المادة. ولا يمكن تجنب المأساة.

نعم هذا ممكن.طلبت وكالة ناسا، وإن كان ذلك في المعهد "الأكثر جنونًا"، جهاز تجميع المادة المضادة http://www.membrana.ru/particle/2946. بعد كل شيء، المادة المضادة موجودة في الكون الشمسي. والمحركات المحسوبة قادرة على الوصول لسرعات 70% من سرعة الضوء http://ria.ru/science/20120515/649749893.html. لذا فإن الرحلة إلى النجوم تمر ببطء من أيدي العلوم الأساسية إلى أيدي العلوم التطبيقية.

أريد أن أسلط الضوء على نقطة واحدة تم التغاضي عنها. كثير من الناس يقولون كيفية الوصول إلى هناك؟ ما نوع الوقود اللازم للطيران إلى نجم في وقت معين؟ (على سبيل المثال، إلى α - Centauri، تبلغ المسافة حوالي 4365 سنة ضوئية).

وسأحاول الإجابة على هذه الأسئلة من وجهة نظري. كيفية الوصول الى هناك؟ أستطيع أن أقول إن المركبة الفضائية الأكثر ملاءمة في الوقت الحالي هي كوكبنا الأرض. يوجد على الأرض كل ما يحتاجه الإنسان والعالم من حوله للبقاء على قيد الحياة في رحلة استكشافية نجمية. ما نوع الوقود اللازم للطيران إلى نجم في وقت معين؟

جوابي سيكون مثل هذا. سيكون وقود المركبة الفضائية هو الطاقة الشمسية والحرارة. الشمس هي أقوى مصدر للطاقة وأكثرها ديمومة في وقت معين. بينما تحترق الشمس وتوفر أشعة دافئة لأرضنا، تستمر مركبتنا الفضائية في التحرك عبر الفضاء، بقيادة الشمس.

لقد أجريت حسابات تقريبية لبعثتنا الفضائية. إلى متى سنطير على متن مركبتنا الفضائية قبل نفاد الوقود الشمسي؟ لدى الشمس ما يقرب من 4.57 مليار سنة لتحترق. خلال هذا الوقت، سنطير على الأرض حوالي 18 مدارًا حول مركز مجرتنا درب التبانة. تبلغ المسافة المقطوعة حول مركز المجرات، مع الأخذ في الاعتبار عمر الشمس وسرعة دوران الشمس حول مركز المجرة، حوالي 220 كم/ثانية. سيكون مسار بعثتنا النجمية 3.17·10^19 كم = 3.3514·10^6 سنة ضوئية. خلال رحلتنا الفضائية، كانت المركبة الفضائية (كوكب الأرض) قد وصلت إلى المجرة M31 القريبة منا (سديم المرأة المسلسلة). نحن وأرضنا نطير مسافة 19.008.000 كيلومتر يوميًا. طوال حياتنا كنا نسافر عبر الفضاء الخارجي على متن سفينتنا التي تسمى الأرض...

شكرًا لك!!!

لن يعمل. ستكون المسافات بين النجوم كما كانت، على الرغم من حقيقة أننا سنكون بالفعل في مجرة ​​المرأة المسلسلة. بعد كل شيء، سوف يتغيرون قليلا في هذا الجزء من المجرة الذي نعيش فيه الآن. لكن الشيء الأكثر أهمية هنا هو أنه خلال 4.5 مليار سنة، نأمل أن نطير في عطلات نهاية الأسبوع للاستمتاع بالكوازار. ومن حيث المبدأ لن نحتاج إلى هذا بعد الآن

نيكولاي! تتطابق إجابتك بشكل أساسي مع اقتراح فولكو. نجلس على الأرض ونسافر معها حول المجرة. ومع ذلك، في رأيي، هذا الخيار متهور إلى حد ما. أولاً، عند التحرك مع الشمس عبر المجرة، ليس لدينا فرصة كبيرة للاقتراب من النجوم الأخرى. وهذا يعني أننا لن نكون قادرين على دراستها عن قرب. إذا سنحت مثل هذه الفرصة، فسنواجه وقتًا عصيبًا للغاية. من الأفضل أن تبقي منزلك بعيدًا عن النجوم الأخرى.

وفي هذا الصدد، يصبح من الواضح أن البقاء في المنزل، إذا جاز التعبير، «للحصول على موطئ قدم أفضل» في نظامنا الشمسي، ليس الإستراتيجية الأفضل. يمكن أن يحدث القليل لأرضنا. لذلك من الأفضل أن تقلق بشأن العثور على مكان جديد للعيش فيه مسبقًا، في حالة حدوث ذلك. بالطبع، أفهم علماء الفلك أنه من الأفضل الجلوس بجوار التلسكوب وبناء نماذج بناءً على بيانات غير مباشرة للغاية. ومع ذلك، فإن هذا المسار، بعبارة ملطفة، ليس مفيدا للغاية. من الأفضل الحصول على معلومات حول الأجسام الأخرى خارج النظام الشمسي مباشرة على الفور. أنا متأكد من أنك ستتمكن من رؤية ما يكفي من "المعجزات" التي لن تراها أبدًا من الأرض. في هذا الصدد، فإن البعثات الأمريكية إلى القمر مشبوهة في المقام الأول. ولم يكتشفوا شيئًا جديدًا عمليًا. وهذا يجعلني أشك في ذلك.

في الواقع، قصد فيكتور ميخائيلوفيتش شيئًا مختلفًا بعض الشيء. أعتقد أنك تحتاج أولاً إلى الشعور بالراحة داخل النظام الشمسي. وبالتوازي مع ذلك، أعتقد أن البشرية ستصل إلى أفكار مادية ومن ثم تقنية ستساعدنا على إدراك تقاطع المسافات بين النجوم في إطار زمني معقول. أولئك. أعتقد أن كل شيء له وقته.

وأما بالنسبة لخطة منصة احتياطية للحياة، فهناك المريخ والزهرة وأقمار الكواكب العملاقة، فإن عطارد مناسب أيضا.

سريوزا! أما بالنسبة لكل شيء، هناك وقت لكل شيء، ليس هذا هو ما يدور حوله الأمر. وإلى أن نخترع طريقة للسفر في الفضاء أو بطريقة أخرى بسرعات قريبة من سرعة الضوء أو أكبر منها، فإننا نسكن النظام الشمسي بأفضل ما نستطيع. ولكن بمجرد ظهور طريقة للطيران إلى النجوم، على الأقل أقرب النجوم، سيكون هناك على الفور متحمسون للقيام بذلك. لذا، "نحن ننتظر حتى النجم الأول..." يقترح نيكولاي الطيران بالقصور الذاتي على الأرض نفسها. نحن هنا متفقون. لذلك لن نطير إلى أي شيء، وإذا طارنا، فسيكون من الأفضل ألا نطير.

أما بالنسبة للمريخ أو الزهرة أو عطارد فلا أفهم. لن نتمكن من العيش هناك، حتى على المريخ. يجب أن يظل المريخ قادرًا على التحول إلى كوكب صالح للسكن. وحول كوكب الزهرة وعطارد - فالأمر سيء حقًا هنا. إذا تعلمنا كيفية تشكيل الكواكب، فأعتقد أننا سنكون قادرين على الطيران إلى نجوم أخرى. ويبدو أن هذه المهام الآن تتسم بقدر مماثل من التعقيد.

يستغرق الطيران إلى نجم ما 5 سنوات، بينما على الأرض سيستغرق الأمر 50-100 عام. لقد ولت الأوقات التي كان فيها الناس، مثل بيكوف في ملحمة ستروغاتسكي، مستعدين للقيام بمثل هذا الشيء (على الأرجح). لكن الطيران بطريقة تصل إلى هناك في الوقت المناسب، ولكن العودة إلى العالم المألوف أسهل. علاوة على ذلك، عليك أن تسافر إلى حيث توجد كواكب، ويفضل أن تكون في المنطقة الخضراء ويفضل أن تكون حجرية، سيكون الأمر جميلاً مع جو الأكسجين. وليست حقيقة أن هناك مثل هؤلاء الأشخاص في دائرة نصف قطرها 30 قطعة. ببساطة، لا فائدة من الطيران لمجرد الوصول إلى هناك. ستحقق من هذا نتائج علمية قليلة، كل ما تعرفه البعثة هناك عن النجم بعد الوقت الذي تحلق فيه المهمة هناك وتأتي الإشارة من هناك، ستصبح هذه البيانات قديمة.

أما عطارد فيمكنك العيش هناك في المناطق القطبية، فهناك الكثير من المناطق التي يوجد بها ماء ودرجات حرارة منخفضة نسبيًا. الزهرة عبارة عن بالونات أو شيء من هذا القبيل. المريخ - بناء مدن مقببة في المناطق القطبية، لماذا لا؟ أعتقد أن تقنية بناء مرافق سكنية داخلية كبيرة ستصل إلى مستوى خلال الخمسين إلى المائة عام القادمة حيث سيكون من الممكن تحمل تكاليف ذلك.

سريوزا! أفهم أنك تتجادل في إطار الفيزياء المعروفة اليوم. إذا اعتمدت على SRT فسيكون الأمر كما تقول. الطيران لمدة 5 سنوات في زمنك الخاص سيكون بمثابة عشرات ومئات السنين في نظام الأرض، اعتمادًا على قربك من سرعة الضوء. ومع ذلك، فإن SRT على الأرجح ليست نظرية عامة. إذا كانت هناك أبعاد إضافية، فإن سرعة الضوء ستكون لها حالة نوع من سرعة الصوت في الديناميكا المائية. لذلك، أعتقد أننا بحاجة إلى النظر إلى المشكلة على نطاق أوسع، خاصة وأن الدليل على وجود أبعاد إضافية، على الرغم من أنه لم يتم الحصول عليه بشكل مباشر بعد، أصبح جانبًا متزايد الأهمية في جميع الأبحاث في الفيزياء. نحن بحاجة إلى العمل في هذا الاتجاه.

إذا تمكنت من التغلب على سرعة الضوء، فقد يكون الحد الأقصى للسرعة التالي أبعد من ذلك بكثير. وهذا يعني أنه من الممكن الوصول إلى أقرب النجوم في ساعات ودقائق. وهذا وضع مختلف. وفي هذه الأثناء، بالطبع، نحن محدودون في بناء نماذج الطيران إلى أقرب النجوم.

أما عطارد فإن البشرية ككل لن تعيش هناك. والماء قليل، والمساحة محدودة جدًا، وبالإضافة إلى درجة الحرارة، هناك أيضًا إشعاع هائل. يمكنك أيضًا العيش في السحب الكبريتية لكوكب الزهرة، فقط إذا حصلت على كل ما تحتاجه من مكان ما. ولكن إذا لم تكن هناك أرض، فلن يكون هناك مكان للحصول عليها. إنه نفس الشيء مع المريخ. ثلاث مشاكل في كل مكان باستثناء الأرض (في الوقت الحالي!) - الأكسجين والماء والإشعاع.

والأكثر إثارة للاهتمام هو بناء سفينة بمحرك مضاد للمادة. حيث أن الخصائص المحسوبة لا تتعارض مع إنشاء محرك تبلغ سرعته 70% من سرعة الضوء، وبهذه السرعة يمكن دراسة مفارقات الزمان والمكان عمليا. لكن هل نسبة 70% كافية لإظهار القوانين العميقة للفيزياء؟

والأكثر إثارة للاهتمام هو بناء سفينة بمحرك مضاد للمادة.

لا يوجد مثل هذا المحرك حتى في المشروع. ولكن حتى لو كان هناك كيفية اختباره إذا لم يكن هناك وقود. وتكهنات بعض علماء الفيزياء بإمكانية الحصول على المادة المضادة بالجرام هي مجرد تكهنات. لم يتم حل أي مشكلة من الناحية الفنية فيما يتعلق بإنشائها وصيانتها واستخدامها.

اسمحوا لي أن أذكركم أن المشكلة الأبسط بكثير، وهي إنتاج الطاقة النووية، لا تزال تتطلب تكاليف هائلة. تم إنشاء محرك صاروخي نووي، ولكن على شكل حامل ولم يطير أبدًا. إن مشكلة حصر البلازما التقليدية ذات درجة الحرارة العالية أكثر صعوبة من المنشآت النووية، لكنها أسهل بكثير، من مشكلة حصر المادة المضادة، والتي لم يتم حلها بعد. تضاف إلى ذلك مجموعة كاملة من المشكلات التي لم يتم حلها والمرتبطة بالتحرك بسرعة قريبة من سرعة الضوء في مساحة مليئة بالجسيمات والغبار المختلفة. لذا فإن بناء مثل هذه السفينة هو مشروع ميؤوس منه. يجب حل المشكلة بطريقة مختلفة جذريا.

لقد وجدت معلومات تفيد بأن سكولكوفو قبل طلبًا للحصول على "آلة الحركة الدائمة". حسنًا، حسنًا، سوف يطلقون عليه اسم "تركيب استقبال الطاقة الفراغية". لكن لا - "آلة الحركة الدائمة". http://lenta.ru/news/2012/10/22/inf/ لذا، في الواقع، ليس كل ما يقوله الفيزيائيون الأفراد هو معلومات مبنية على أساس علمي.

فكرة السفن النانوية بحد ذاتها مثيرة للاهتمام. ولكن هناك مشكلة لا يمكن التغلب عليها مع المحركات. على سبيل المثال، إطلاق صاروخ من مدار الأرض إلى المريخ باستخدام الوقود الكيميائي، حتى بدون حمولة، لا يمكن أن يكون صغيرًا. والمحركات الأخرى ليست مناسبة أيضًا. حسب الحجم. ضاع كل المعنى. المادة المضادة هي المنافس الوحيد في هذه الحالة.

إذا قمنا ببناء سلسلة من مجمعات المادة المضادة - تخزينها - سفن الفضاء النانوية، فإن استكشاف الفضاء القريب سوف يستمر بوتيرة مختلفة. ولكن يبدو أن هذه مجرد فكرة مثيرة للاهتمام.

يمكن دراسة هذه المفارقات على المسرعات الأرضية، بما في ذلك مصادم الهادرونات الكبير (LHC)، بسرعات تبلغ 0.999999 من سرعة الضوء. هذا الموضوع يدور حول جدوى الرحلات الفضائية بهذه السرعات. كما قال فولكو بالفعل، ستكون هناك قضية مهمة نقل المعلومات البحثية المستلمة إلى الأرض. بالنسبة لسفينة نانوية تحتوي على هوائيها النانوي وطاقاتها النانوية، فمن غير المرجح أن يكون الإرسال الراديوي فعالاً. هناك طريقة أخرى تتمثل في إرسال كبسولة تحتوي على معلومات إلى الأرض بسرعة 0.7 ضعف سرعة الضوء، لكن هذا سيستغرق وقتًا أطول.

يكتب سول:

دراسة... بسرعات 0.999999 سرعة الضوء.

وهناك وجهة نظر أخرى تبدو معقولة ومتفائلة:

يكتب زفيكتورم:

الوداعنحن لم يخترعطريقة السفر في الفضاء أو بطريقة أخرىبسرعات... أكبر من سرعة الضوء. لكن بمجرد أن تكون هناك طريقةيطير إلى النجوم...

إيفانيكتب:

إذا كانت هذه السرعات فقط متاحة للحضارة الأرضية، أو حتى أكثر من 70٪ من سرعة الضوء، فلا يسع المرء إلا أن يتحدث عنها جدوى الرحلات الفضائية.

نعم. بتعبير أدق، في مثل هذه الحالة هم غير مناسب بشكل عام(مسافات طويلة). تحتاج لتجد أفكار فيزيائية جديدة، موضحًا بنية الزمكان على مستوى أعمق، وبالتالي إمكانية التحايل على القيود المرتبطة بسرعة الضوء.

على العموم الفكرة سفن الفضاء النانوية- مثير للاهتمام!

لدراسة وربما ملء الفضاء حول أقرب نجم، لن يضر كل من سرعة 70٪ من سرعة الضوء واستخدام الموارد الطبيعية في شكل وقود.

لن يضر التدخل، ولكن أين يمكنني الحصول عليها؟ لا يقتصر الأمر على أننا لا نعرف حتى الآن كيفية تحقيق 70% من سرعة الضوء، ولكننا لا نعرف أيضًا كيفية القيام بالملاحة النشطة في النظام الشمسي بسرعة 10-20 كم/ثانية.

هذا هو بالضبط ما يتعلق بالوقود. لا تزال المادة المضادة مجرد خيال، خاصة تكلفة هذه المادة بالدولار. ما يمكنهم فعله الآن هو ربما بضع مئات من ذرات الهيليوم المضاد، وهذا كل ما في الأمر. علاوة على ذلك، فهي موجودة لأجزاء صغيرة جدًا من الثانية. لذلك كل شيء لا يزال خيالا. أعتقد أنه سيتعين علينا الوصول إلى النجوم بطرق مختلفة تمامًا، والتي لا نعرف شيئًا عنها بعد.

بالطبع المشاريعحتى الآن هم أشبه بمستوى ولا حتى K.E. تسيولكوفسكي وإن.آي. كيبالتشيش. ومع ذلك، لا أرى أي عقبات أساسية وجوهرية أمام مواصلة العمل في هذا المجال. علاوة على ذلك، أنا أقول ذلك من الأساسيةينتقل علم المادة المضادة بسلاسة إلى مُطبَّق.ومع الأخذ بعين الاعتبار تكلفة الفيزياء التجريبية الحديثة، كلما زاد ذلك عمليسيكون للتطبيقات المادة المضادة بشكل أفضل لاستكشاف الفضاء. تم حساب رقم 70٪ من سرعة الضوء بالطبع. لكن الحسابات نفسها تعتمد على المستوى الحالي للمعرفة.

أما بالنسبة لأفكار بروكوفييف إي.بي. ثم تبدو مقترحاته للجمع بين تقنيات النانو وتقنيات المادة المضادة مثيرة للاهتمام وواعدة بشكل خاص. إنشاء سفن نانوية بمحركات المادة المضادة. بعد ذلك، ستطير الكمية الحالية من المادة المضادة إلى أورانوس بسرعة كبيرة. وبالنظر إلى أنه عضو في جمعية النانو، فمن المحتمل أنه يعرف ما يتحدث عنه.

يكتب فولكو:

لماذا نحتاج للسفر إلى النجوم؟ يبدو لي أنه من الأهم بكثير الحصول على موطئ قدم هنا في "أسر" الشمس.

هذا سؤال لشخص حكيم في الحياة، عاقل وعقلاني. هل تعتقد أن مؤسس جامعة موسكو الحكومية عفا عليه الزمن بشكل ميؤوس منه؟

"لقد انفتحت الهاوية المليئة بالنجوم! النجوم ليس لها رقم، قاع الهاوية!م.ف. لومونوسوف.

بالطبع، تقدم موسكو آفاقا جدية، ولكن هناك مثل هذه القرية الإقليمية فيشكايماالخامس منطقة أوليانوفسك. في هذا المكان الرائع عاش صبي حالم صنع تلسكوبًا محلي الصنع وشاهد النجوم البعيدة برهبة روحية. حاول المعلمون وأولياء الأمور حظر الملاحظات الفلكية الليلية؛ ولم يفهم زملاء الدراسة ذلك، لكن الجميع شعروا بالعزيمة غير العادية لهذا الصبي و... كانوا فخورين قائلين إن مثل هذا "غريب الأطوار" يعيش بجوارهم.

جاء موسيقي مبتدئ إلى الملحن الشهير قائلاً: "أريد أن أتعلم العزف مثلك". يتفاجأ المايسترو: "مثلي تمامًا؟ في عمرك، كنت أحلم بتأليف موسيقى إلهية والعزف مثل الله... ولم أحقق سوى القليل. ماذا سيحدث لك إذا حددت مثل هذا الهدف الدنيوي لنفسك؟"

> > كم من الوقت سيستغرق السفر إلى أقرب نجم؟

اكتشف، كم من الوقت يطير إلى أقرب نجم: أقرب نجم إلى الأرض بعد الشمس، المسافة إلى بروكسيما سنتوري، وصف عمليات الإطلاق، التقنيات الجديدة.

تبذل البشرية الحديثة جهودًا لاستكشاف نظامها الشمسي الأصلي. لكن هل يمكننا الذهاب لاستطلاع نجم مجاور؟ وكم كم من الوقت سيستغرق السفر إلى أقرب نجم؟؟ يمكن الإجابة على هذا السؤال بكل بساطة، أو يمكنك التعمق أكثر في عالم الخيال العلمي.

إذا تحدثنا من منظور تكنولوجيا اليوم، فإن الأرقام الحقيقية سوف تخيف المتحمسين والحالمين. دعونا لا ننسى أن المسافات في الفضاء شاسعة بشكل لا يصدق وأن مواردنا لا تزال محدودة.

أقرب نجم إلى كوكب الأرض هو . هذا هو الممثل الأوسط للتسلسل الرئيسي. ولكن هناك العديد من الجيران المتمركزين حولنا، لذا أصبح من الممكن الآن إنشاء خريطة كاملة للطرق. ولكن كم من الوقت يستغرق للوصول إلى هناك؟

أي نجم هو الأقرب؟

أقرب نجم إلى الأرض هو بروكسيما سنتوري، لذا عليك الآن أن تبني حساباتك على خصائصه. وهو جزء من النظام الثلاثي ألفا سنتوري ويبعد عنا مسافة 4.24 سنة ضوئية. وهو قزم أحمر معزول يقع على بعد 0.13 سنة ضوئية من النجم الثنائي.

بمجرد ظهور موضوع السفر بين النجوم، يفكر الجميع على الفور في سرعة الالتواء والقفز في الثقوب الدودية. لكن كل هذه الأمور إما بعيدة المنال أو مستحيلة تمامًا. ولسوء الحظ، فإن أي مهمة لمسافات طويلة سوف تستغرق أكثر من جيل واحد. لنبدأ التحليل بأبطأ الطرق.

كم من الوقت سيستغرق السفر إلى أقرب نجم اليوم؟

من السهل إجراء الحسابات بناءً على المعدات الموجودة وحدود نظامنا. على سبيل المثال، استخدمت مهمة نيو هورايزنز 16 محركًا يعمل بالوقود الأحادي الهيدرازين. استغرق الأمر 8 ساعات و 35 دقيقة للوصول. لكن مهمة SMART-1 اعتمدت على المحركات الأيونية واستغرقت 13 شهرًا وأسبوعين للوصول إلى القمر الصناعي للأرض.

هذا يعني أن لدينا العديد من خيارات المركبات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامه كمقلاع جاذبية عملاق. ولكن إذا كنا نخطط للسفر إلى هذا الحد، فنحن بحاجة إلى التحقق من جميع الخيارات الممكنة.

الآن نحن لا نتحدث فقط عن التقنيات الموجودة، ولكن أيضًا عن تلك التي يمكن إنشاؤها من الناحية النظرية. وقد تم بالفعل اختبار بعضها في مهمات، والبعض الآخر في شكل رسومات فقط.

القوة الأيونية

هذه هي الطريقة الأبطأ، ولكنها اقتصادية. قبل بضعة عقود فقط، كان المحرك الأيوني يعتبر رائعًا. ولكن الآن يتم استخدامه في العديد من الأجهزة. على سبيل المثال، وصلت مهمة SMART-1 إلى القمر بمساعدتها. في هذه الحالة، تم استخدام خيار الألواح الشمسية. وهكذا، أنفق 82 كجم فقط من وقود الزينون. هنا نفوز بالكفاءة، ولكن بالتأكيد ليس بالسرعة.

ولأول مرة، تم استخدام المحرك الأيوني في رحلة Deep Space 1 إلى (1998). استخدم الجهاز نفس نوع المحرك الذي يستخدمه SMART-1، حيث استخدم 81.5 كجم فقط من الوقود الدافع. وعلى مدار 20 شهرًا من السفر، تمكن من التسارع إلى 56000 كم/ساعة.

يعتبر النوع الأيوني أكثر اقتصادا بكثير من تكنولوجيا الصواريخ لأن الدفع لكل وحدة كتلة من المتفجرات أعلى بكثير. لكن الأمر يستغرق الكثير من الوقت لتسريعه. إذا تم التخطيط لاستخدامها في السفر من الأرض إلى بروكسيما سنتوري، فستكون هناك حاجة إلى الكثير من وقود الصواريخ. على الرغم من أنه يمكنك اتخاذ المؤشرات السابقة كأساس. فإذا تحرك الجهاز بسرعة 56000 كم/ساعة، فإنه سيقطع مسافة 4.24 سنة ضوئية خلال 2700 جيل بشري. لذلك من غير المرجح أن يتم استخدامها في مهمة طيران مأهولة.

بالطبع، إذا قمت بملئها بكمية كبيرة من الوقود، فيمكنك زيادة السرعة. لكن وقت الوصول سيظل يتطلب حياة بشرية قياسية.

مساعدة من الجاذبية

هذه طريقة شائعة لأنها تتيح لك استخدام جاذبية المدار والكوكب لتغيير المسار والسرعة. غالبًا ما يستخدم للسفر إلى عمالقة الغاز لزيادة السرعة. لقد جرب مارينر 10 هذا لأول مرة. واعتمد على جاذبية كوكب الزهرة للوصول (فبراير 1974). في الثمانينيات، استخدمت فوييجر 1 أقمار زحل والمشتري لتتسارع إلى 60 ألف كيلومتر في الساعة وتدخل الفضاء بين النجوم.

لكن صاحب الرقم القياسي للسرعة التي تم تحقيقها باستخدام الجاذبية كانت مهمة هيليوس-2، التي انطلقت لدراسة الوسط بين الكواكب في عام 1976.

نظرًا للانحراف العالي للمدار الذي يبلغ 190 يومًا، تمكن الجهاز من التسارع إلى 240.000 كم/ساعة. لهذا الغرض، تم استخدام الجاذبية الشمسية حصرا.

حسنًا، إذا أرسلنا فوييجر 1 بسرعة 60 ألف كيلومتر في الساعة، فسيتعين علينا الانتظار 76 ألف عام. بالنسبة لهيليوس 2، كان هذا سيستغرق 19000 سنة. إنه أسرع، ولكن ليس بالسرعة الكافية.

محرك كهرومغناطيسي

هناك طريقة أخرى - محرك الرنين بتردد الراديو (EmDrive)، الذي اقترحه روجر شافير في عام 2001. يعتمد ذلك على حقيقة أن مرنانات الموجات الكهرومغناطيسية يمكنها تحويل الطاقة الكهربائية إلى قوة دفع.

في حين أن المحركات الكهرومغناطيسية التقليدية مصممة لتحريك نوع معين من الكتلة، فإن هذا المحرك لا يستخدم كتلة التفاعل ولا ينتج إشعاعًا موجهًا. وقد قوبل هذا النوع بقدر كبير من الشك لأنه ينتهك قانون الحفاظ على الزخم: نظام الزخم داخل النظام يظل ثابتًا ولا يتغير إلا تحت تأثير القوة.

لكن التجارب الأخيرة بدأت تكتسب تأييد المؤيدين ببطء. في أبريل 2015، أعلن الباحثون أنهم نجحوا في اختبار القرص في الفراغ (مما يعني أنه يمكن أن يعمل في الفضاء). وفي شهر يوليو، قاموا بالفعل ببناء نسختهم من المحرك واكتشفوا قوة دفع ملحوظة.

في عام 2010، بدأ هوانغ يانغ سلسلة من المقالات. أكملت العمل النهائي في عام 2012، حيث أبلغت عن طاقة مدخلات أعلى (2.5 كيلو واط) واختبار ظروف الدفع (720 مليون نيوتن). وفي عام 2014، أضافت أيضًا بعض التفاصيل حول استخدام التغيرات في درجات الحرارة الداخلية التي أكدت وظائف النظام.

وفقا للحسابات، يمكن للجهاز الذي يحتوي على مثل هذا المحرك أن يطير إلى بلوتو في 18 شهرا. وهذه نتائج مهمة، لأنها تمثل 1/6 من الوقت الذي قضته نيوهورايزنز. قد يبدو الأمر جيدًا، ولكن على الرغم من ذلك، فإن السفر إلى بروكسيما سنتوري سيستغرق 13000 عام. علاوة على ذلك، ما زلنا لا نثق بنسبة 100٪ في فعاليته، لذلك ليس من المنطقي البدء في التطوير.

المعدات الحرارية والكهربائية النووية

تجري وكالة ناسا أبحاثًا حول الدفع النووي منذ عقود. تستخدم المفاعلات اليورانيوم أو الديوتيريوم لتسخين الهيدروجين السائل، وتحويله إلى غاز الهيدروجين المتأين (البلازما). ثم يتم إرسالها عبر فوهة الصاروخ لتوليد قوة الدفع.

تحتوي محطة الطاقة الصاروخية النووية على نفس المفاعل الأصلي، الذي يحول الحرارة والطاقة إلى طاقة كهربائية. وفي كلتا الحالتين، يعتمد الصاروخ على الانشطار النووي أو الاندماج النووي لتوليد الدفع.

بالمقارنة مع المحركات الكيميائية، نحصل على عدد من المزايا. لنبدأ بكثافة طاقة غير محدودة. بالإضافة إلى ذلك، يتم ضمان الجر العالي. وهذا من شأنه أن يقلل من استهلاك الوقود، الأمر الذي من شأنه أن يقلل من كتلة الإطلاق وتكاليف المهمة.

حتى الآن لم يتم إطلاق محرك حراري نووي واحد. ولكن هناك العديد من المفاهيم. وهي تتراوح من التصاميم الصلبة التقليدية إلى تلك التي تعتمد على قلب سائل أو غازي. على الرغم من كل هذه المزايا، فإن المفهوم الأكثر تعقيدًا يحقق دفعة محددة بحد أقصى تبلغ 5000 ثانية. إذا استخدمت مثل هذا المحرك للسفر إلى مكان يبعد فيه الكوكب عنا 55.000.000 كيلومتر (موقع "المعارضة")، فسوف يستغرق الأمر 90 يومًا.

لكن إذا أرسلناها إلى بروكسيما سنتوري، فسوف يستغرق الأمر قرونًا لتتسارع للوصول إلى سرعة الضوء. بعد ذلك، سيستغرق الأمر عدة عقود للسفر وقرونًا أخرى للتباطؤ. وبشكل عام يتم تقليل المدة إلى ألف سنة. رائعة للسفر بين الكواكب، ولكنها ليست جيدة للسفر بين النجوم.

نظريا

ربما تكون قد أدركت بالفعل أن التكنولوجيا الحديثة بطيئة جدًا في تغطية مثل هذه المسافات الطويلة. إذا أردنا تحقيق ذلك في جيل واحد، فعلينا أن نتوصل إلى شيء خارق. وإذا كانت الثقوب الدودية لا تزال تتراكم على صفحات كتب الخيال العلمي، فلدينا العديد من الأفكار الحقيقية.

حركة النبضات النووية

شارك ستانيسلاف أولام في هذه الفكرة في عام 1946. بدأ المشروع عام 1958 واستمر حتى عام 1963 تحت اسم أوريون.

خطط أوريون لاستخدام قوة الانفجارات النووية المندفعة لإحداث صدمة قوية ذات دافع محدد عالي. أي أن لدينا سفينة فضاء كبيرة بها مخزون ضخم من الرؤوس الحربية النووية الحرارية. أثناء الهبوط، نستخدم موجة تفجير على المنصة الخلفية ("دافع"). بعد كل انفجار، تمتص الوسادة الدافعة القوة وتحول الدفع إلى دفعة.

وبطبيعة الحال، في العالم الحديث، تفتقر الطريقة إلى النعمة، ولكنها تضمن الدافع اللازم. ووفقا للتقديرات الأولية، فمن الممكن في هذه الحالة تحقيق 5٪ من سرعة الضوء (5.4 × 10 7 كم / ساعة). لكن التصميم يعاني من أوجه القصور. لنبدأ بحقيقة أن مثل هذه السفينة ستكون مكلفة للغاية، وسوف تزن 400000-4000000 طن. علاوة على ذلك فإن ¾ الوزن تمثله القنابل النووية (يصل وزن كل واحدة منها إلى طن متري واحد).

كانت التكلفة الإجمالية للإطلاق سترتفع في ذلك الوقت إلى 367 مليار دولار (اليوم - 2.5 تريليون دولار). وهناك أيضا مشكلة الإشعاع والنفايات النووية المتولدة. ويعتقد أنه بسبب هذا توقف المشروع في عام 1963.

الاندماج النووي

هنا يتم استخدام التفاعلات النووية الحرارية، والتي يتم من خلالها إنشاء قوة الدفع. يتم إنتاج الطاقة عندما يتم إشعال كريات الديوتيريوم/الهيليوم-3 في حجرة التفاعل من خلال الحبس بالقصور الذاتي باستخدام حزم الإلكترون. يمكن لمثل هذا المفاعل أن يفجر 250 كرية في الثانية، مما ينتج عنه بلازما عالية الطاقة.

هذا التطور يوفر الوقود ويخلق دفعة خاصة. السرعة التي يمكن تحقيقها هي 10600 كيلومتر (أسرع بكثير من الصواريخ القياسية). في الآونة الأخيرة، أصبح المزيد والمزيد من الناس مهتمين بهذه التكنولوجيا.

في 1973-1978. أنشأت جمعية الكواكب البريطانية دراسة جدوى، مشروع ديدالوس. لقد كان يعتمد على المعرفة الحالية بتكنولوجيا الاندماج وتوافر مسبار غير مأهول على مرحلتين يمكنه الوصول إلى نجم بارنارد (5.9 سنة ضوئية) في عمر واحد.

وستعمل المرحلة الأولى لمدة 2.05 سنة وستعمل على تسريع السفينة إلى 7.1% من سرعة الضوء. ثم سيتم إعادة ضبطه وسيعمل المحرك، مما يزيد السرعة إلى 12٪ خلال 1.8 سنة. وبعد ذلك سيتوقف محرك المرحلة الثانية وتسافر السفينة لمدة 46 عاما.

بشكل عام، ستصل السفينة إلى النجم خلال 50 عامًا. إذا أرسلته إلى بروكسيما سنتوري، فسيتم تقليل الوقت إلى 36 عامًا. لكن هذه التكنولوجيا واجهت أيضًا عقبات. لنبدأ بحقيقة أنه يجب استخراج الهيليوم 3 على القمر. ويتطلب التفاعل الذي يغذي المركبة الفضائية أن تتجاوز الطاقة المنطلقة الطاقة المستخدمة لإطلاقها. وعلى الرغم من أن الاختبار سار بشكل جيد، إلا أننا لا نزال لا نملك النوع الضروري من الطاقة التي يمكنها تشغيل مركبة فضائية بين النجوم.

حسنًا، دعونا لا ننسى المال. إن إطلاق صاروخ واحد بقوة 30 ميغا طن يكلف ناسا 5 مليارات دولار. لذا فإن مشروع ديدالوس سيزن 60 ألف ميجا طن. بالإضافة إلى ذلك، ستكون هناك حاجة إلى نوع جديد من المفاعلات النووية الحرارية، والذي لا يتناسب أيضًا مع الميزانية.

محرك رامجيت

تم اقتراح هذه الفكرة من قبل روبرت بوسارد في عام 1960. ويمكن اعتبار هذا شكلاً محسنًا من الاندماج النووي. ويستخدم المجالات المغناطيسية لضغط وقود الهيدروجين حتى يتم تنشيط الاندماج. ولكن هنا يتم إنشاء قمع كهرومغناطيسي ضخم، والذي "ينتزع" الهيدروجين من الوسط البينجمي ويلقيه في المفاعل كوقود.

سوف تكتسب السفينة السرعة، وسوف تجبر المجال المغناطيسي المضغوط على تحقيق عملية الاندماج النووي الحراري. ثم يقوم بعد ذلك بإعادة توجيه الطاقة على شكل غازات عادم من خلال حاقن المحرك وتسريع الحركة. وبدون استخدام وقود آخر، يمكنك الوصول إلى 4% من سرعة الضوء والسفر إلى أي مكان في المجرة.

لكن هذا المخطط به عدد كبير من العيوب. تنشأ مشكلة المقاومة على الفور. تحتاج السفينة إلى زيادة السرعة لتجميع الوقود. لكنها تواجه كميات هائلة من الهيدروجين، لذلك يمكن أن تتباطأ، خاصة عندما تصطدم بمناطق كثيفة. بالإضافة إلى ذلك، من الصعب جدًا العثور على الديوتيريوم والتريتيوم في الفضاء. ولكن هذا المفهوم غالبا ما يستخدم في الخيال العلمي. المثال الأكثر شعبية هو ستار تريك.

شراع ليزر

ومن أجل توفير المال، تم استخدام الأشرعة الشمسية لفترة طويلة جدًا لتحريك المركبات حول النظام الشمسي. فهي خفيفة ورخيصة الثمن، ولا تحتاج إلى وقود. يستخدم الشراع الضغط الإشعاعي الصادر عن النجوم.

ولكن لاستخدام مثل هذا التصميم للسفر بين النجوم، يجب التحكم فيه بواسطة أشعة الطاقة المركزة (الليزر والميكروويف). وهذه هي الطريقة الوحيدة لتسريعها إلى نقطة قريبة من سرعة الضوء. تم تطوير هذا المفهوم بواسطة روبرت فورد في عام 1984.

خلاصة القول هي أن جميع فوائد الشراع الشمسي باقية. وعلى الرغم من أن الليزر سيستغرق وقتًا ليتسارع، إلا أن الحد الأقصى هو سرعة الضوء فقط. أظهرت دراسة أجريت عام 2000 أن شراع الليزر يمكن أن يتسارع إلى نصف سرعة الضوء في أقل من 10 سنوات. إذا كان حجم الشراع 320 كم، فسوف يصل إلى وجهته خلال 12 عامًا. وإذا قمت بزيادة ذلك إلى 954 كم، ففي 9 سنوات.

لكن إنتاجه يتطلب استخدام مواد مركبة متقدمة لتجنب الذوبان. ولا تنس أنه يجب أن يصل إلى أحجام ضخمة، وبالتالي سيكون السعر مرتفعًا. بالإضافة إلى ذلك، سيتعين عليك إنفاق الأموال على إنشاء ليزر قوي يمكنه توفير التحكم بهذه السرعات العالية. يستهلك الليزر تيارًا ثابتًا قدره 17000 تيراواط. إذن، كما تعلمون، هذه هي كمية الطاقة التي يستهلكها الكوكب بأكمله في يوم واحد.

المادة المضادة

وهي مادة ممثلة بالجسيمات المضادة التي تصل إلى نفس كتلة الجسيمات العادية، ولكن لها شحنة معاكسة. ستستخدم مثل هذه الآلية التفاعل بين المادة والمادة المضادة لتوليد الطاقة وإنشاء قوة الدفع.

بشكل عام، يستخدم مثل هذا المحرك جزيئات الهيدروجين والهيدروجين المضاد. علاوة على ذلك، في مثل هذا التفاعل، يتم إطلاق نفس كمية الطاقة كما هو الحال في القنبلة النووية الحرارية، بالإضافة إلى موجة من الجزيئات دون الذرية تتحرك بسرعة 1/3 سرعة الضوء.

وميزة هذه التكنولوجيا هي أن معظم الكتلة يتم تحويلها إلى طاقة، الأمر الذي سيخلق كثافة طاقة أعلى ونبضًا محددًا. ونتيجة لذلك، سوف نحصل على المركبة الفضائية الأسرع والأكثر اقتصادا. إذا كان الصاروخ التقليدي يستخدم أطنانًا من الوقود الكيميائي، فإن المحرك المزود بالمادة المضادة ينفق بضعة ملليجرامات فقط لنفس الإجراءات. ستكون هذه التكنولوجيا رائعة لرحلة إلى المريخ، لكن لا يمكن تطبيقها على نجم آخر لأن كمية الوقود تتزايد بشكل كبير (جنبًا إلى جنب مع التكاليف).

سيتطلب صاروخ المادة المضادة ذو المرحلتين 900 ألف طن من الوقود لرحلة مدتها 40 عامًا. وتكمن الصعوبة في أن استخراج جرام واحد من المادة المضادة سيتطلب 25 مليون مليار كيلووات/ساعة من الطاقة وأكثر من تريليون دولار. لدينا الآن 20 نانوجرامًا فقط. لكن مثل هذه السفينة قادرة على التسارع إلى نصف سرعة الضوء والطيران إلى النجم بروكسيما سنتوري في كوكبة القنطور في 8 سنوات. لكنه يزن 400 طن ويستهلك 170 طنًا من المادة المضادة.

وكحل لهذه المشكلة، اقترحوا تطوير "نظام أبحاث بين النجوم باستخدام الصواريخ الفراغية المضادة للمواد". يمكن أن يستخدم هذا أشعة ليزر كبيرة تنتج جزيئات المادة المضادة عند إطلاقها في الفضاء الفارغ.

وتعتمد الفكرة أيضًا على استخدام الوقود من الفضاء. ولكن مرة أخرى تأتي لحظة التكلفة العالية. بالإضافة إلى ذلك، لا تستطيع البشرية ببساطة إنشاء مثل هذه الكمية من المادة المضادة. هناك أيضًا خطر الإشعاع، حيث أن إبادة المادة والمادة المضادة يمكن أن يؤدي إلى انفجارات من أشعة جاما عالية الطاقة. سيكون من الضروري ليس فقط حماية الطاقم بشاشات خاصة، ولكن أيضًا تجهيز المحركات. ولذلك، فإن المنتج أقل شأنا من الناحية العملية.

فقاعة ألكوبيير

وفي عام 1994، اقترحها الفيزيائي المكسيكي ميغيل ألكوبيير. لقد أراد إنشاء أداة لا تنتهك النظرية النسبية الخاصة. إنه يقترح تمديد نسيج الزمكان في موجة. من الناحية النظرية، سيؤدي هذا إلى تقليل المسافة أمام الجسم وتوسيع المسافة خلفه.

ستتمكن السفينة المحاصرة داخل الموجة من التحرك إلى ما هو أبعد من السرعات النسبية. السفينة نفسها لن تتحرك في "فقاعة الالتواء"، وبالتالي لا تنطبق قواعد الزمكان.

إذا تحدثنا عن السرعة، فهذا «أسرع من الضوء»، ولكن بمعنى أن السفينة ستصل إلى وجهتها أسرع من شعاع الضوء الخارج من الفقاعة. تظهر الحسابات أنه سيصل إلى وجهته خلال 4 سنوات. إذا فكرنا في الأمر نظريًا، فهذه هي الطريقة الأسرع.

لكن هذا المخطط لا يأخذ في الاعتبار ميكانيكا الكم وتم إلغاؤه تقنيًا بواسطة نظرية كل شيء. وأظهرت حسابات كمية الطاقة المطلوبة أيضًا أن الأمر سيتطلب طاقة هائلة للغاية. ولم نتطرق إلى الأمن بعد.

ومع ذلك، في عام 2012 كان هناك حديث عن أن هذه الطريقة قيد الاختبار. ادعى العلماء أنهم قاموا ببناء مقياس تداخل يمكنه اكتشاف التشوهات في الفضاء. في عام 2013، أجرى مختبر الدفع النفاث تجربة في ظروف الفراغ. وفي الختام، بدت النتائج غير حاسمة. إذا نظرت بشكل أعمق، يمكنك أن تفهم أن هذا المخطط ينتهك واحدًا أو أكثر من قوانين الطبيعة الأساسية.

ماذا يتبع من هذا؟ إذا كنت تأمل في القيام برحلة ذهابًا وإيابًا إلى النجم، فإن الاحتمالات منخفضة بشكل لا يصدق. ولكن إذا قررت البشرية بناء سفينة فضائية وإرسال الناس في رحلة مدتها قرن من الزمان، فكل شيء ممكن. وبطبيعة الحال، هذا مجرد كلام في الوقت الراهن. لكن العلماء سيكونون أكثر نشاطا في مثل هذه التقنيات إذا كان كوكبنا أو نظامنا في خطر حقيقي. ثم ستكون الرحلة إلى نجم آخر مسألة بقاء.

في الوقت الحالي، لا يمكننا سوى تصفح واستكشاف مساحات نظامنا الأصلي، على أمل أن تظهر في المستقبل طريقة جديدة تجعل من الممكن تنفيذ عمليات العبور بين النجوم.