Kuidas Alpha Centauri juurde pääseda – tehnilised üksikasjad. Kui kaua kulub reisimiseks lähima täheni? Kas Alpha Centaurisse on võimalik lennata?

Mingil hetkel oma elus esitas igaüks meist selle küsimuse: kui kaua kulub tähtede poole lendamiseks? Kas sellist lendu on võimalik teha ühe inimelu jooksul, kas sellistest lendudest võib saada igapäevaelu norm? Sellele keerulisele küsimusele on palju vastuseid, olenevalt sellest, kes seda küsib. Mõned on lihtsad, teised on keerulisemad. Täieliku vastuse leidmiseks tuleb liiga palju arvesse võtta.

Kahjuks puuduvad tõelised hinnangud, mis aitaksid sellist vastust leida, ning see valmistab futuristidele ja tähtedevahelise reisihuvilistele meelehärmi. Tahame või mitte, ruum on väga suur (ja keeruline) ja meie tehnoloogia on endiselt piiratud. Kuid kui otsustame kunagi oma "pesast" lahkuda, on meil mitu võimalust oma galaktika lähima tähesüsteemi jõudmiseks.

Meie Maale lähim täht on Päike, Hertzsprung-Russelli põhijärjestuse skeemi järgi üsna "keskmine" täht. See tähendab, et täht on väga stabiilne ja annab meie planeedil elu arenemiseks piisavalt päikesevalgust. Teame, et meie päikesesüsteemi lähedal on tähtede ümber tiirlemas ka teisi planeete ja paljud neist tähtedest on meie omadega sarnased.

Esimene osa: kaasaegsed meetodid

Kui inimkond soovib tulevikus Päikesesüsteemist lahkuda, on meil suur valik tähti, kuhu minna, ja paljudel neist võivad olla eluks soodsad tingimused. Aga kuhu me läheme ja kui kaua me sinna jõuame? Pidage meeles, et see kõik on vaid spekulatsioon ja praegu puuduvad tähtedevahelise reisimise juhised. Noh, nagu Gagarin ütles, lähme!

Sirutage tähte

Nagu märgitud, on meie päikesesüsteemile lähim täht Proxima Centauri ja seetõttu on seal tähtedevahelise missiooni planeerimine mõttekas. Kolmiktähesüsteemi Alpha Centauri kuuluv Proxima asub Maast 4,24 valgusaasta (1,3 parseki) kaugusel. Alpha Centauri on sisuliselt kõige heledam täht nendest kolmest süsteemis, osa lähedasest kaksiksüsteemist, mis asub Maast 4,37 valgusaasta kaugusel – samas kui Proxima Centauri (kõige nõrgem neist kolmest) on isoleeritud punane kääbus, mis asub duaalist 0,13 valgusaasta kaugusel. süsteem.

Ja kuigi rääkimine tähtedevahelisest reisimisest toob meelde kõikvõimalikud "valguse kiirusest kiiremad" (FSL) reisid, alates kõveruskiirustest ja ussiaukudest kuni alamruumi ajamiteni, on sellised teooriad kas väga väljamõeldud (nagu Alcubierre'i draiv) või eksisteerivad ainult Ulme . Iga missioon süvakosmosesse kestab põlvkondi.

Niisiis, kui kaua kulub Proxima Centauri jõudmiseks, alustades ühest aeglaseimast kosmosereisi vormist?

Kaasaegsed meetodid

Kosmoses reisimise kestuse hindamine on palju lihtsam, kui see hõlmab meie päikesesüsteemis olemasolevaid tehnoloogiaid ja kehasid. Näiteks New Horizonsi missioonil kasutatavat tehnoloogiat kasutades võiks 16 hüdrasiini monopropellentmootorit Kuule jõuda vaid 8 tunni ja 35 minutiga.

Seal on ka Euroopa Kosmoseagentuuri missioon SMART-1, mis liikus ioonjõu abil Kuu poole. Selle revolutsioonilise tehnoloogiaga, mille versiooni kasutas ka kosmosesond Dawn Vestasse jõudmiseks, kulus SMART-1 missioonil Kuule jõudmiseks aasta, kuu ja kaks nädalat.

Alates kiiretest rakett-kosmoselaevadest kuni kütusesäästliku ioonjõuallikani on meil kohalikus kosmoses liikumiseks paar võimalust – lisaks saate kasutada Jupiterit või Saturni tohutu gravitatsioonilise kada. Kui aga plaanime veidi kaugemale minna, peame suurendama tehnoloogia võimsust ja uurima uusi võimalusi.

Kui me räägime võimalikest meetoditest, siis räägime neist, mis hõlmavad olemasolevaid tehnoloogiaid või neid, mida veel ei eksisteeri, kuid mis on tehniliselt teostatavad. Mõned neist, nagu näete, on ajaproovitud ja kinnitatud, samas kui teised jäävad endiselt küsitavaks. Lühidalt, need esitavad võimaliku, kuid väga aeganõudva ja rahaliselt kuluka stsenaariumi reisimiseks isegi lähima täheni.

Iooniline liikumine

Praegu on kõige aeglasem ja ökonoomsem tõukejõu vorm ioontõukejõuga. Veel mõnikümmend aastat tagasi peeti ioontõukejõudu ulmekirjanduseks. Kuid viimastel aastatel on ioonmootorite tugitehnoloogiad liikunud teooriast praktikasse ja seda väga edukalt. Euroopa Kosmoseagentuuri missioon SMART-1 on näide edukast missioonist Kuule 13-kuulise spiraaliga Maast.

SMART-1 kasutas päikeseenergial töötavaid ioonmootoreid, milles elektrienergiat koguti päikesepaneelide abil ja kasutati Halli efektiga mootorite toiteks. SMART-1 Kuule toimetamiseks oli vaja vaid 82 kilogrammi ksenoonkütust. 1 kilogramm ksenoonkütust annab delta-V 45 m/s. See on äärmiselt tõhus liikumisvorm, kuid kaugeltki mitte kõige kiirem.

Üks esimesi ioonjõutehnoloogiat kasutavaid missioone oli Deep Space 1 missioon Borrelli komeedile 1998. aastal. DS1 kasutas samuti ksenoonioonmootorit ja kulutas 81,5 kg kütust. Pärast 20 kuud kestnud tõukejõudu saavutas DS1 komeedi möödalennu ajal kiiruseks 56 000 km/h.

Ioonmootorid on säästlikumad kui raketitehnoloogia, kuna nende tõukejõud raketikütuse massiühiku kohta (eriimpulss) on palju suurem. Kuid ioonmootoritel kulub palju aega, et kiirendada kosmoselaeva märkimisväärse kiiruseni ning maksimaalne kiirus sõltub kütuse toest ja toodetava elektri kogusest.

Seega, kui Proxima Centauri missioonil kasutataks ioonjõudu, peaksid mootorid omama võimsat jõuallikat (tuumaenergia) ja suuri kütusevarusid (kuigi vähem kui tavalistel rakettidel). Aga kui lähtuda eeldusest, et 81,5 kg ksenoonkütust annab 56 000 km/h (ja muid liikumisvorme ei tule), saab arvutusi teha.

Tippkiirusel 56 000 km/h kuluks Deep Space 1 81 000 aastat, et läbida 4,24 valgusaastat Maa ja Proxima Centauri vahel. Ajaliselt on see umbes 2700 põlvkonda inimesi. Võib kindlalt öelda, et planeetidevaheline ioonide tõukejõud on mehitatud tähtedevahelise missiooni jaoks liiga aeglane.

Kuid kui ioonmootorid on suuremad ja võimsamad (st ioonide väljavoolu kiirus on palju suurem), kui raketikütust jätkub kogu 4,24 valgusaastaks, väheneb reisiaeg oluliselt. Aga inimelu jääb alles oluliselt rohkem.

Gravitatsiooni manööver

Kiireim viis kosmoses reisimiseks on kasutada gravitatsiooniabi. See tehnika hõlmab kosmoseaparaati, kes kasutab oma tee ja kiiruse muutmiseks planeedi suhtelist liikumist (st orbiiti) ja gravitatsiooni. Gravitatsioonimanöövrid on ülimalt kasulik kosmoselennutehnika, eriti kui kasutatakse kiirendamiseks Maad või muud massiivset planeeti (näiteks gaasihiiglast).

Kosmoselaev Mariner 10 oli esimene, kes seda meetodit kasutas, kasutades Veenuse gravitatsioonijõudu, et end 1974. aasta veebruaris Merkuuri poole liigutada. 1980. aastatel kasutas sond Voyager 1 Saturni ja Jupiterit gravitatsioonimanöövriteks ja kiirendamiseks 60 000 km/h enne tähtedevahelisse ruumi sisenemist.

Helios 2 missioon, mis algas 1976. aastal ja mille eesmärk oli uurida planeetidevahelist keskkonda vahemikus 0,3 AU. e ja 1 a. nt Päikesest, omab gravitatsioonimanöövri abil saavutatud suurima kiiruse rekordit. Sel ajal kuulusid Päikesele lähima lähenemise rekord Helios 1 (käivitati 1974. aastal) ja Helios 2. Helios 2 lasti välja tavalise raketiga ja paigutati väga piklikule orbiidile.

Tänu 190-päevase päikeseorbiidi suurele ekstsentrilisusele (0,54) suutis Helios 2 periheelil saavutada maksimaalseks kiiruseks üle 240 000 km/h. See orbiidi kiirus kujunes välja ainuüksi Päikese gravitatsioonilise külgetõmbe tõttu. Tehniliselt ei olnud Helios 2 periheeli kiirus mitte gravitatsioonimanöövri, vaid selle maksimaalse orbiidi kiiruse tulemus, kuid see hoiab siiski kiireima tehisobjekti rekordit.

Kui Voyager 1 liiguks punase kääbustähe Proxima Centauri poole püsiva kiirusega 60 000 km/h, kuluks selle vahemaa läbimiseks 76 000 aastat (ehk üle 2500 põlvkonna). Kui aga sond saavutaks Helios 2 rekordkiiruse – püsikiiruseks 240 000 km/h – kuluks 4243 valgusaasta läbimiseks 19 000 aastat (ehk üle 600 põlvkonna). Oluliselt parem, kuigi mitte peaaegu praktiline.

Elektromagnetilise mootori EM ajam

Teine tähtedevahelise reisimise meetod on RF Resonant Cavity Engine, tuntud ka kui EM Drive. 2001. aastal pakkus välja Briti teadlane Roger Scheuer, kes lõi projekti elluviimiseks ettevõtte Satellite Propulsion Research Ltd (SPR). Mootor põhineb ideel, et elektromagnetilised mikrolaineõõnsused võivad elektrit otse tõukejõuks muuta.

Kui traditsioonilised elektromagnetilised mootorid on ette nähtud kindla massi (nt ioniseeritud osakeste) edasi lükkamiseks, siis see konkreetne tõukejõusüsteem ei sõltu massireaktsioonist ega kiirga suunatud kiirgust. Üldiselt suhtuti sellesse mootorisse üsna skeptiliselt, peamiselt seetõttu, et see rikub impulsi jäävuse seadust, mille kohaselt süsteemi impulss jääb konstantseks ja seda ei saa luua ega hävitada, vaid seda saab muuta ainult jõu mõjul. .

Kuid hiljutised katsed selle tehnoloogiaga on ilmselt viinud positiivsete tulemusteni. 2014. aasta juulis 50. AIAA/ASME/SAE/ASEE ühissõidukite konverentsil Clevelandis Ohios teatasid NASA arenenud tõukejõuteadlased, et nad on edukalt katsetanud uut elektromagnetilise tõukejõu konstruktsiooni.

2015. aasta aprillis teatasid NASA Eagleworksi teadlased (osa Johnsoni kosmosekeskusest), et katsetasid edukalt mootorit vaakumis, mis võib viidata võimalikele kosmoserakendustele. Sama aasta juulis töötas rühm Dresdeni Tehnikaülikooli kosmosesüsteemide osakonna teadlasi välja oma mootori versiooni ja täheldas märgatavat tõukejõudu.

2010. aastal hakkas Hiinas Xi'anis asuva Northwesterni polütehnilise ülikooli professor Zhuang Yang avaldama artikleid oma EM Drive tehnoloogia uurimise kohta. 2012. aastal teatas ta suurest sisendvõimsusest (2,5 kW) ja registreeritud tõukejõust 720 mN. Samuti viidi 2014. aastal läbi ulatuslikud katsetused, sealhulgas sisetemperatuuri mõõtmised sisseehitatud termopaaridega, mis näitasid, et süsteem töötab.

NASA prototüübil põhinevate arvutuste põhjal (mille hinnanguline võimsus oli 0,4 N/kW) võiks elektromagnetilise jõul töötav kosmoselaev Pluutole sõita vähem kui 18 kuuga. Seda on kuus korda vähem, kui nõudis New Horizonsi sond, mis liikus kiirusega 58 000 km/h.

Kõlab muljetavaldavalt. Kuid isegi sel juhul lendab elektromagnetiliste mootoritega laev Proxima Centaurisse 13 000 aastaks. Lähedane, kuid siiski mitte piisavalt. Lisaks on seni, kuni kõik i-d selles tehnoloogias täpilised pole, selle kasutamisest veel vara rääkida.

Tuumatermiline ja tuumaelektriline liikumine

Teine tähtedevahelise lennu võimalus on kasutada tuumamootoritega varustatud kosmoselaeva. NASA on selliseid võimalusi uurinud aastakümneid. Termojõurakett võib kasutada uraani- või deuteeriumireaktoreid vesiniku soojendamiseks reaktoris, muutes selle ioniseeritud gaasiks (vesinikplasmaks), mis seejärel suunataks raketi düüsi, tekitades tõukejõu.

Tuumaelektri jõul töötav rakett kasutab sama reaktorit soojuse ja energia muundamiseks elektriks, mis seejärel toidab elektrimootorit. Mõlemal juhul tugineks rakett tõukejõu tekitamiseks tuumasünteesile või lõhustumisele, mitte keemilisele kütusele, mida kõik kaasaegsed kosmoseagentuurid kasutavad.

Võrreldes keemiamootoritega on tuumamootoritel vaieldamatud eelised. Esiteks on sellel raketikütusega võrreldes praktiliselt piiramatu energiatihedus. Lisaks annab tuumamootor kasutatava kütuse koguse suhtes ka võimsa tõukejõu. See vähendab vajaliku kütuse mahtu ja samal ajal konkreetse seadme kaalu ja maksumust.

Kuigi termotuumamootoreid pole veel kosmosesse lastud, on prototüüpe loodud ja katsetatud ning pakutud veelgi rohkem.

Vaatamata kütusesäästu ja eriimpulsi eelistele on parimal väljapakutud tuumasoojusmootori kontseptsioonil maksimaalne eriimpulss 5000 sekundit (50 kN s/kg). Kasutades lõhustumise või termotuumasünteesi jõul töötavaid tuumamootoreid, suudaksid NASA teadlased kosmoselaeva Marsile toimetada vaid 90 päevaga, kui Punane planeet asub Maast 55 000 000 kilomeetri kaugusel.

Kui aga rääkida Proxima Centaurisse reisimisest, kuluks sajandeid, enne kui tuumarakett saavutaks olulise osa valguse kiirusest. Siis kulub mitu aastakümmet reisi, millele järgneb veel palju sajandeid aeglustumine teel eesmärgi poole. Oleme oma sihtkohast ikka veel 1000 aasta kaugusel. Mis sobib planeetidevahelisteks missioonideks, pole tähtedevahelisteks missioonideks nii hea.

Teine osa: teoreetilised meetodid

Olemasolevat tehnoloogiat kasutades läheks teadlaste ja astronautide tähtedevahelisele missioonile saatmine väga-väga kaua aega. Teekond saab olema valusalt pikk (isegi kosmiliste standardite järgi). Kui tahame sellise teekonna läbida vähemalt ühe elu või isegi põlvkonna jooksul, vajame radikaalsemaid (loe: puhteoreetilisi) meetmeid. Ja kuigi ussiaugud ja alamruumi mootorid on praegu täiesti fantastilised, on palju aastaid olnud muid ideid, mille elluviimist usume.

Tuuma tõukejõud

Tuumatõukejõud on teoreetiliselt võimalik "mootor" kiireks kosmosereisiks. Selle kontseptsiooni pakkus algselt välja 1946. aastal Manhattani projektis osalenud poola-ameerika matemaatik Stanislaw Ulam ning esialgsed arvutused tegid F. Reines ja Ulam 1947. aastal. Projekt Orion käivitati 1958. aastal ja kestis 1963. aastani.

Orion, mida juhivad Ted Taylori üldaatomitest ja füüsik Freeman Dyson Princetoni täiustatud uuringute instituudist, kasutaks impulss-tuumaplahvatuste jõudu, et anda tohutu tõukejõud väga suure eriimpulsiga.

Lühidalt öeldes hõlmab Project Orion suurt kosmoselaeva, mis suurendab kiirust, toetades termotuumalõhkepäid, visates välja tagant pomme ja kiirendades lööklaine, mis läheb taha paigaldatud "tõukurisse", tõukejõupaneeli. Pärast iga tõuget neelab see paneel plahvatuse jõu ja muundatakse edasiliikumiseks.

Kuigi see disain on tänapäevaste standardite järgi vaevalt elegantne, on kontseptsiooni eeliseks see, et see tagab suure eritõukejõu – see tähendab, et see ammutab kütuseallikast (antud juhul tuumapommidest) maksimaalse energiakoguse minimaalsete kuludega. Lisaks võib selle kontseptsiooniga teoreetiliselt saavutada väga suuri kiirusi, mõne hinnangul kuni 5% valguse kiirusest (5,4 x 107 km/h).

Loomulikult on sellel projektil paratamatuid puudusi. Ühest küljest läheb sellise suurusega laeva ehitamine ülimalt kulukaks. Dyson hindas 1968. aastal, et vesinikupommidega töötav kosmoseaparaat Orion oleks kaalunud 400 000–4 000 000 tonni. Ja vähemalt kolmveerand sellest massist tuleks tuumapommidest, millest igaüks kaalub umbes ühe tonni.

Dysoni konservatiivsed arvutused näitasid, et Orioni ehitamise kogumaksumus oleks 367 miljardit dollarit. Inflatsiooniga korrigeerituna on see summa 2,5 triljonit dollarit, mis on üsna palju. Isegi kõige konservatiivsemate hinnangute korral on seadme tootmine äärmiselt kallis.

Väike probleem on ka kiirgusega, mida see kiirgab, tuumajäätmetest rääkimata. Arvatakse, et just seetõttu jäeti projekt 1963. aasta osalise katsekeelu lepingu osana välja, kui maailma valitsused püüdsid piirata tuumakatsetusi ja peatada radioaktiivsete sademete ülemäärane sattumine planeedi atmosfääri.

Termotuumaraketid

Teine võimalus tuumaenergia kasutamiseks on termotuumareaktsioonid tõukejõu tekitamiseks. Selle kontseptsiooni puhul tekiks energia deuteeriumi ja heelium-3 segu graanulite süütamisel reaktsioonikambris inertsiaalse sulgemise teel elektronkiirte abil (sarnaselt Californias riiklikus süütejaamas tehtule). Selline termotuumasünteesireaktor plahvataks 250 graanulit sekundis, luues suure energiaga plasma, mis seejärel suunataks düüsi, tekitades tõukejõu.

Nagu tuumareaktorile tugineval raketil, on sellel kontseptsioonil eelised kütusesäästlikkuse ja spetsiifilise impulsi osas. Kiirus ulatub hinnanguliselt 10 600 km/h, ületades tunduvalt tavaliste rakettide kiiruspiiranguid. Lisaks on seda tehnoloogiat viimastel aastakümnetel põhjalikult uuritud ja tehtud on palju ettepanekuid.

Näiteks aastatel 1973–1978 viis Briti planeetidevaheline selts läbi uuringu projekti Daedalus teostatavuse kohta. Kaasaegsetele teadmistele ja termotuumasünteesitehnoloogiale tuginedes on teadlased kutsunud üles ehitama kaheetapilise mehitamata teadussondi, mis jõuaks Barnardi täheni (Maast 5,9 valgusaasta kaugusel) inimese eluea jooksul.

Esimene etapp, neist kahest suurim, töötaks 2,05 aastat ja kiirendaks laeva 7,1% valguse kiirusest. Seejärel visatakse see etapp kõrvale, teine ​​süüdatakse ja seade kiirendab 1,8 aastaga 12% valguse kiirusest. Seejärel lülitatakse teise etapi mootor välja ja laev lendab 46 aastat.

Projekti Daedalus hinnangul oleks Barnardi täheni jõudmiseks kulunud 50 aastat. Kui Proxima Centaurisse, siis sama laev jõuab sinna 36 aasta pärast. Kuid loomulikult sisaldab projekt palju lahendamata probleeme, eriti neid, mida ei saa kaasaegsete tehnoloogiate abil lahendada - ja enamik neist pole veel lahendatud.

Näiteks heelium-3 Maal praktiliselt pole, mis tähendab, et seda tuleb kaevandada mujal (suure tõenäosusega Kuul). Teiseks nõuab aparaati käivitav reaktsioon, et eralduv energia ületaks oluliselt reaktsiooni käivitamiseks kulutatud energiat. Ja kuigi katsed Maal on juba ületanud "tasuvuspunkti", oleme ikkagi kaugel tähtedevahelise kosmoseaparaadi energiamahust.

Kolmandaks jääb küsimus sellise laeva maksumuse kohta. Isegi projekti Daedalus mehitamata sõiduki tagasihoidlike standardite kohaselt kaaluks täisvarustuses sõiduk 60 000 tonni. Aimu andmiseks on NASA SLS-i brutomass veidi üle 30 tonni ja ainuüksi start läheb maksma 5 miljardit dollarit (2013. aasta hinnangud).

Lühidalt öeldes ei oleks termotuumasünteesi raketi ehitamine liiga kallis, vaid see nõuaks ka termotuumasünteesi reaktori taset, mis ületaks meie võimeid. Rahvusvaheline kodaniketeadlaste organisatsioon Icarus Interstellar (kellest mõned töötasid NASA või ESA heaks) üritab projekti Icarus abil kontseptsiooni taaselustada. 2009. aastal moodustatud grupp loodab teha termotuumasünteesi liikumise (ja rohkemgi) lähitulevikus võimalikuks.

Fusion ramjet

Tuntud ka kui Bussard ramjet, pakkus mootorit esmakordselt füüsik Robert Bussard 1960. aastal. Oma tuumaks on see standardse termotuumasünteesi raketi täiustus, mis kasutab magnetvälju vesinikkütuse kokkusurumiseks termotuumasünteesipunkti. Kuid ramjeti puhul imeb hiiglaslik elektromagnetlehter tähtedevahelisest keskkonnast vesinikku ja viskab selle kütusena reaktorisse.

Kui sõiduk kiirendab, siseneb reaktiivne mass piiravasse magnetvälja, mis surub seda kokku kuni termotuumasünteesi alguseni. Seejärel suunab magnetväli energia raketi otsikusse, kiirendades veesõidukit. Kuna ükski kütusepaak seda ei aeglusta, võib termotuumasünteesi reaktiiv jõuda kiiruseni umbes 4% valguse kiirusest ja liikuda kõikjal galaktikas.

Sellel missioonil on aga palju võimalikke varjukülgi. Näiteks hõõrdumise probleem. Kosmoselaev toetub suurele kütusekogumiskiirusele, kuid puutub kokku ka suurtes kogustes tähtedevahelist vesinikku ja kaotab kiiruse – eriti galaktika tihedates piirkondades. Teiseks on kosmoses vähe deuteeriumi ja triitiumi (mida kasutatakse Maa reaktorites) ning tavalise vesiniku süntees, mida kosmoses leidub ohtralt, ei ole veel meie kontrolli all.

Ulme aga armus sellesse kontseptsiooni. Kõige kuulsam näide on võib-olla Star Treki frantsiis, mis kasutab Bussardi kollektsionääri. Tegelikkuses pole meie arusaam termotuumasünteesi reaktoritest kaugeltki nii hea, kui tahaksime.

Laserpuri

Päikesepurjesid on pikka aega peetud tõhusaks päikesesüsteemi vallutamise viisiks. Lisaks sellele, et neid on suhteliselt lihtne ja odav valmistada, on neil suur eelis: nad ei vaja kütust. Selle asemel, et kasutada kütust vajavaid rakette, kasutab puri tähtede kiirgusrõhku üliõhukeste peeglite suure kiiruse saavutamiseks.

Tähtedevahelise rännaku korral tuleks aga sellist purjet liikuma panna fokuseeritud energiakiirtega (laser või mikrolained), et see kiirendada peaaegu valguse kiiruseni. Selle kontseptsiooni pakkus esmakordselt välja 1984. aastal Hughesi lennukilabori füüsik Robert Forward.

Tema idee säilitab päikesepurje eelised selles osas, et see ei nõua pardal kütust ja ka see, et laserenergia ei haju kaugele samamoodi nagu päikesekiirgus. Seega, kuigi laserpurje kiirenemine peaaegu valguse kiiruseni võtab veidi aega, piirab seda hiljem ainult valguse kiirus.

NASA Jet Propulsion Laboratory täiustatud tõukejõu kontseptsioonide uurimise direktori Robert Frisby 2000. aasta uuringu kohaselt kiirendaks laserpuri vähem kui kümne aastaga poole valguse kiirusest. Samuti arvutas ta välja, et 320kilomeetrise läbimõõduga puri võib Proxima Centaurini jõuda 12 aastaga. Vahepeal jõuab 965-kilomeetrise läbimõõduga puri kohale vaid 9 aasta pärast.

Kuid selline puri tuleb sulamise vältimiseks ehitada täiustatud komposiitmaterjalidest. Mis saab olema eriti raske, arvestades purje suurust. Kulud on veelgi hullemad. Frisby sõnul vajaksid laserid ühtlaselt 17 000 teravatti energiavoogu, mis on ligikaudu see, mida kogu maailm ühe päeva jooksul tarbib.

Antiaine mootor

Ulmefännid teavad hästi, mis on antiaine. Kui aga unustasite, on antiaine aine, mis koosneb osakestest, millel on sama mass kui tavalistel osakestel, kuid millel on vastupidine laeng. Antiaine mootor on hüpoteetiline mootor, mis energia või tõukejõu genereerimiseks tugineb aine ja antiaine vahelisele vastasmõjule.

Lühidalt öeldes kasutab antiaine mootor vesiniku ja antivesiniku osakesi, mis põrkuvad üksteisega kokku. Annihilatsiooniprotsessi käigus eralduv energia on mahult võrreldav termotuumapommi plahvatuse energiaga, millega kaasneb subatomaarsete osakeste – pionide ja müüonide – voog. Need osakesed, mis liiguvad ühe kolmandiku valguse kiirusega, suunatakse ümber magnetdüüsi ja tekitavad tõukejõu.

Selle raketiklassi eeliseks on see, et suurema osa aine/antiaine segu massist saab muundada energiaks, mille tulemuseks on kõrge energiatihedus ja eriimpulss, mis on parem kui mis tahes muu rakett. Veelgi enam, annihilatsioonireaktsioon võib kiirendada raketi poole valguse kiirusest.

See rakettide klass on võimalikult kiire ja energiatõhusam (või võimatu, kuid välja pakutud). Kui tavalised keemiaraketid nõuavad kosmoselaeva sihtpunkti viimiseks tonni kütust, siis antiainemootor teeb sama töö ära vaid mõne milligrammi kütusega. Poole kilogrammi vesiniku ja antivesiniku osakeste vastastikune hävitamine vabastab rohkem energiat kui 10 megatonnine vesinikupomm.

Just sel põhjusel uurib NASA Advanced Concepts Institute seda tehnoloogiat kui võimalust tulevaste Marsi-missioonide jaoks. Kahjuks, kui kaaluda lähetusi lähedalasuvatesse tähesüsteemidesse, suureneb kütusekulu plahvatuslikult ja kulud muutuvad astronoomilisteks (pole mõeldud).

39. AIAA/ASME/SAE/ASEE ühissõidukite konverentsi ja näituse jaoks koostatud aruande kohaselt vajaks kaheastmeline antiainerakett Proxima Centauri jõudmiseks 40 aasta jooksul rohkem kui 815 000 tonni raketikütust. See on suhteliselt kiire. Aga hind...

Kuigi üks gramm antiainet toodab uskumatult palju energiat, vajaks vaid ühe grammi tootmine 25 miljonit miljardit kilovatt-tundi energiat ja see läheks maksma triljonit dollarit. Praegu on inimeste loodud antiaine koguhulk alla 20 nanogrammi.

Ja isegi kui saaksime antiainet odavalt toota, vajaksime massiivset laeva, mis mahutaks vajaliku koguse kütust. Arizona Embry-Riddle'i lennundusülikooli doktor Darrell Smithi ja Jonathan Webby raporti kohaselt võib antiaine jõul töötav tähtedevaheline kosmoselaev saavutada valguse kiiruse 0,5-kordse kiiruse ja jõuda Proxima Centaurisse veidi enam kui 8 aastaga. Laev ise kaaluks aga 400 tonni ja vajaks 170 tonni antiainekütust.

Võimalik viis sellest mööda hiilida oleks luua anum, mis tekitaks antiainet ja kasutaks seda seejärel kütusena. Selle kontseptsiooni, mida tuntakse vaakum-antiaine raketi tähtedevahelise uurija süsteemina (VARIES), pakkus välja Richard Aubauzi Icarus Interstellarist. Tuginedes kohapealse ringlussevõtu ideele, kasutaks VARIESi sõiduk suuri lasereid (toiteallikaks on tohutud päikesepaneelid), et tühja ruumi tulistades tekitada antiaine osakesi.

Sarnaselt tuumasünteesi ramjet-kontseptsiooniga lahendab käesolev ettepanek kütuse transportimise probleemi, ammutades selle otse kosmosest. Kuid jällegi on sellise laeva maksumus äärmiselt kõrge, kui ehitame selle oma kaasaegseid meetodeid kasutades. Me lihtsalt ei saa luua tohutul hulgal antiainet. Samuti tuleb lahendada kiirgusprobleem, kuna aine ja antiaine hävitamine tekitab suure energiaga gammakiirguse purskeid.

Need ei ohusta mitte ainult meeskonda, vaid ka mootorit, nii et nad ei lagune kogu selle kiirguse mõjul subatomaarseteks osakesteks. Lühidalt, antiaine mootor on meie praegust tehnoloogiat arvestades täiesti ebapraktiline.

Alcubierre Warp Drive

Ulmefännid tunnevad kahtlemata warp drive (või Alcubierre drive) kontseptsiooni. Mehhiko füüsiku Miguel Alcubierre'i 1994. aastal pakutud idee oli katse kujutada ette hetkelist liikumist ruumis ilma Einsteini erirelatiivsusteooriat rikkumata. Lühidalt öeldes hõlmab see kontseptsioon aegruumi kanga venitamist laineks, mis teoreetiliselt põhjustaks objekti ees oleva ruumi kokkutõmbumise ja selle taga oleva ruumi laienemise.

Selle laine sees olev objekt (meie laev) suudab selle lainega sõita, olles "lõimemullis" relativistlikust palju suurema kiirusega. Kuna laev ise mullis ei liigu, vaid seda kannab, siis relatiivsusteooria ja aegruumi seadusi ei rikuta. Põhimõtteliselt ei hõlma see meetod kohalikus mõttes valguse kiirusest kiiremat liikumist.

See on "kiirem kui valgus" ainult selles mõttes, et laev jõuab sihtkohta kiiremini kui lõimemullist väljapoole liikuv valguskiir. Eeldades, et kosmoselaev on varustatud Alcubierre'i süsteemiga, jõuab see Proxima Centaurisse vähem kui 4 aasta pärast. Seega, kui rääkida teoreetilisest tähtedevahelisest kosmosereisist, on see kiiruse osas kõige lootustandvam tehnoloogia.

Muidugi on kogu see kontseptsioon äärmiselt vastuoluline. Vastuargumentide hulgas on näiteks see, et see ei võta arvesse kvantmehaanikat ja selle saab ümber lükata kõige teooriaga (nagu ahela kvantgravitatsioon). Vajaliku energiahulga arvutused näitasid ka, et lõimeajam oleks ülemäära ablas. Muud ebakindlused hõlmavad sellise süsteemi ohutust, aegruumi mõju sihtkohas ja põhjuslikkuse rikkumisi.

2012. aastal teatas NASA teadlane Harold White aga, et hakkas koos kolleegidega uurima Alcubierre’i mootori loomise võimalust. White väitis, et nad on ehitanud interferomeetri, mis jäädvustaks ruumilised moonutused, mis on põhjustatud aegruumi laienemisest ja kokkutõmbumisest Alcubierre'i meetrikas.

2013. aastal avaldas Jet Propulsion Laboratory vaakumtingimustes läbiviidud lõimeväljakatsete tulemused. Kahjuks peeti tulemusi ebaselgeks. Pikemas perspektiivis võime avastada, et Alcubierre'i mõõdik rikub üht või mitut põhilist loodusseadust. Ja isegi kui selle füüsika osutub õigeks, pole mingit garantiid, et Alcubierre'i süsteemi saab lennuks kasutada.

Üldiselt on kõik nagu tavaliselt: olete sündinud liiga vara, et reisida lähima tähe juurde. Kui aga inimkond tunneb vajadust ehitada “tähtedevaheline ark”, mis mahutaks isemajandav inimühiskond, on võimalik Proxima Centaurini jõuda umbes saja aasta pärast. Kui me muidugi tahame sellisesse üritusse investeerida.

Ajaliselt tundub, et kõik saadaolevad meetodid on äärmiselt piiratud. Ja kuigi sadade tuhandete aastate kulutamine lähima tähe juurde reisimisele ei pruugi meile suurt huvi pakkuda, kui kaalul on meie enda ellujäämine, kuid kosmosetehnoloogia arenedes jäävad meetodid äärmiselt ebapraktiliseks. Selleks ajaks, kui meie laev lähima täheni jõuab, vananeb selle tehnoloogia ja inimkonda ennast ei pruugi enam eksisteerida.

Seega, kui me termotuumasünteesi, antiaine või lasertehnoloogia vallas suurt läbimurret ei tee, jääme rahule oma päikesesüsteemi uurimisega.

LOENG:

"Seitsme miljoni aasta pärast"

Lektor Moiseev I.M.

SSO "Energia" MVTU nime saanud. Bauman

küla Ust-Abakan

Kallid seltsimehed! Tahan teid kohe hoiatada, et räägime vastuolulistest ja üsna abstraktsetest teemadest. Suur osa sellest, mida ma teile öelda tahan, ei ole tänapäeva pakiline probleem. Probleemi mõistmine, millest ma räägin, ja selle lahendamise võimalikkus on aga tõsise maailmavaatelise iseloomuga.

Peame tegutsema meie standardite kohaselt väga suurte numbritega. Ma tahan, et te neist hästi aru saaksite, tuletan teile meelde: miljon on tuhat tuhat, miljard on tuhat miljonit. Lihtsalt tuhandeni lugemine võtab 3 tundi. Kuni miljon - 125 päeva. Miljardile - 350 aastat. Tutvustatakse? No siis. Siis saame alustada.

20 miljardit aastat tagasi sai alguse universum.

Kuskil 5-6 miljardit aastat tagasi puhkes meie Päike leekidesse.

4 miljardit aastat tagasi jahtus sulapall, mida tänapäeval nimetatakse planeediks Maa. Umbes miljon aastat tagasi ilmus inimene.

Riigid on eksisteerinud vaid paar tuhat aastat.

Umbes sada aastat tagasi leiutati raadio ja lõpuks, 27 aastat tagasi, algas kosmoseajastu.

Seekord. Nüüd räägime ruumilistest skaaladest.

Nagu teate, läbib valguskiir 300 tuhat km sekundis. Kauguste mõõtmiseks kasutame valguse kiirust. Et valguskiir läbiks ekvaatori pikkusega võrdse vahemaa, kulub 1/7 sekundit. Kuule jõudmiseks - veidi rohkem kui 1 sekund. Valgus läbib kauguse Maast Päikeseni 8 minutiga. Selleks, et valguskiir jõuaks päikesesüsteemi piirini, kulub rohkem kui 5 tundi. Kuid lähima tähe - Proxima Centauri -ni jõudmiseks kulub rohkem kui 4 aastat. Valgusvihu jõudmiseks meie galaktika keskpunkti kulub 75 tuhat aastat. Meie universumi läbimiseks kulub valguskiirel 40 miljardit aastat.

Me elame planeedil Maa. Meie planeet on väga väike osa Päikesesüsteemist, kuhu kuulub esimene täht – Päike, 9 suurt planeeti, kümneid planeetide satelliite, miljoneid komeete ja asteroide ning palju muid väiksemaid materiaalseid kehasid. Meie päikesesüsteem asub galaktika perifeeria ääres, tohutu tähesüsteemis, mis hõlmab 10 miljardit tähte nagu Päike. Universumis on tuhandeid selliseid galaktikaid

miljardit See on maailm, milles me elame. Nüüd, kui oleme seda kõike tutvustanud, on aeg seada esimene ülesanne.

Niisiis. Peame jõudma lähimasse tähesüsteemi - Alpha Centauri süsteemi. See süsteem sisaldab 3 tähte: Alpha Centauri A – meie päikesega sarnane täht, Alfa Centauri B ja Proxima Centauri – väikesed punased tähed. Suure tõenäosusega hõlmab see süsteem ka planeete. Kaugus selleni on 4,3 valgusaastat. Kui saaksime liikuda valguse kiirusel, kuluks meil sinna ja tagasi reisimiseks peaaegu 9 aastat. Kuid me ei saa liikuda valguse kiirusel. Praegu on meie käsutuses vaid keemiaraketid, mille maksimaalne saavutatav kiirus on 20 km/sek. Sellise kiirusega kuluks Alpha Centauri jõudmiseks rohkem kui 70 tuhat aastat. Meie käsutuses on elektrilised rakett- ja tuumasoojusmootorid. Esimesed aga ei suuda väikese tõukejõu tõttu oma raskust korralike kiirusteni kiirendada ja teised on jämedalt öeldes vaid kaks korda paremad kui keemilised. Ulmekirjanikud armastavad saata oma kangelasi tähtede juurde footonite või õigemini – hävitamisrakettidega. Hävitusmootorid võivad teoreetiliselt kiirendada raketi valguse kiirusele väga lähedase kiiruseni vaid ühe aastaga. Kuid annihilatsiooni tõukejõusüsteemide valmistamiseks on vaja suurt hulka antiainet ja kuidas seda saada, on täiesti teadmata. Lisaks on sellise mootori konstruktsioon täiesti ebaselge. Kuid me vajame tõelist mootorit. Et me teaksime, kuidas seda teha ja saaksime kohe selle loomisega tegelema hakata. Vastasel juhul, kui me ootame, kuni nad leiavad põhimõtted, mida praegu ei teata, ei pruugi me midagi ilma jääda. Õnneks on selline mootor olemas. Tõsi, seni ainult paberil, aga kui sina ja mina tahame, saame selle luua metallist. See on impulsstermotuuma rakettmootor. Saame temaga lähemalt tuttavaks. Selles mootoris põlevad väikesed osad termotuumakütust suure sagedusega. Sel juhul vabaneb väga suur energia, reaktsiooniproduktid – elementaarosakesed – hajuvad suurel kiirusel ja lükkavad raketi edasi. Vaatleme sellise mootori loomisega seotud peamisi probleeme ja nende lahendamise viise.

Probleem number üks on süütamise probleem. Väikeses, mitte rohkem kui 10 milligrammi kaaluvas termotuumakütuse tabletis on vaja süüdata, st käivitada termotuumareaktsioon. Sellist tahvelarvutit nimetatakse tavaliselt sihtmärgiks. Et reaktsioon kulgeks piisavalt intensiivselt, peab sihtmärgi temperatuur ulatuma sadade miljonite kraadideni. Veelgi enam, selleks, et suurem osa sihtmärgist reageeriks, tuleb see kuumutamine läbi viia väga lühikese aja jooksul. /Kui soojendame seda aeglaselt, on sihtmärgil aega aurustuda, ilma et see läbi põleks./ Arvutused ja katsed näitavad, et sihtmärki tuleb investeerida miljon džauli energiat ühe miljardisekundi ajaga. Sellise impulsi võimsus võrdub 200 tuhande Krasnojarski hüdroelektrijaama võimsusega. Kuid energiatarve pole nii suur - 100 tuhat kilovatti, kui plahvatame 100 sihtmärki sekundis. Esimese lahenduse süütamise probleemile leidis kuulus Nõukogude füüsik Basov. Ta pakkus välja laserkiirega sihtmärkide süütamise, millesse saaks tegelikult koondada vajaliku võimsuse. Selles vallas käib intensiivne töö ja lähiajal käivitatakse esimesed sel põhimõttel töötavad termotuumajaamad. Selle probleemi lahendamiseks on ka teisi võimalusi, kuid neid pole veel palju uuritud.

Probleem number kaks on põlemiskambri probleem. Kui meie sihtmärgid põlevad, tekib suur hulk kõrge energiaga ja võimsat elektromagnetkiirgust kandvaid elementaarosakesi ning see kõik hajub igas suunas. Ja me peame suunama võimalikult palju reaktsiooniprodukte ühes suunas - meie raketi liikumise vastu - ainult sel juhul suudab rakett kiirust suurendada. Selle probleemi saame lahendada ainult magnetvälja abil. Teatud tugevusega magnetväli võib muuta reaktsiooniproduktide trajektoore ja suunata neid soovitud suunas. Me saame luua sellise välja.

Probleem number kolm on radiaatorite probleem. Elektromagnetkiirgust ei saa kontrollida magnetväljaga. See kiirgus neeldub mootori konstruktsioonielementides ja muundatakse soojuseks, mis tuleb kosmosesse vabastada. Liigse soojuse eemaldamiseks kasutatakse tavaliselt radiaatoreid – suuri õhukesi soojustorudest koosnevaid plaate – lihtsaid seadmeid, mis võimaldavad soojust pikkade vahemaade taha üle kanda. Meie tingimuste jaoks osutub sellise süsteemi mass aga üle jõu käivaks.

Ka siin leiti lahendus. Soojuse vabastamiseks on tehtud ettepanek kasutada kõrge temperatuurini kuumutatud väikeste tahkete osakeste või vedelate tilkade voogusid. Sellised seadmed on uued, kuid üsna teostatavad.

Meie mootorit projekteerides tekib palju rohkem probleeme, kuid need kõik on lahendatavad, ja mis peamine, teaduse ja tehnika praegusel arengutasemel lahendatavad.

Kujutagem ette mootorit tervikuna. Selle aluseks on põlemiskamber - kärbitud koonus, mille suurus on mitukümmend meetrit. Selle koonuse teljel toimuvad termotuumaplahvatused 100 korda sekundis, millest igaühe jõud on mitu tonni TNT-d. Jugavool voolab koonuse laialt aluselt. Selle koonuse moodustavad kaks solenoidi rõngast. Seinu pole. Koonuse sees on tugev magnetväli. Ülemine solenoid sisaldab lasersüütesüsteemi, süsteemi sihtmärkide põlemiskambrisse tarnimiseks ja süsteemi laserpaigaldise toiteks vajaliku elektrienergia valimiseks. /Selleks võetakse osa plahvatuste energiast ära./ Mööda koonuse külggeneraatoreid voolavad vedelikujoad - see on radiaator. Vajaliku tõukejõu tagamiseks peame oma raketile paigaldama umbes 200 sellist mootorit.

Tegime tõukejõusüsteemi. Räägime nüüd kasulikust koormusest. Meie seade on mehitatud. Seetõttu on põhiosa elamiskõlblik sektsioon. Seda saab teha hantli kujul. "Hantel" mõõdab kaks kuni kolmsada meetrit. Kunstliku gravitatsiooni tekitamiseks pöörleb see ümber oma põiktelje. Seda ümbritseb igast küljest termotuumakütus, mis kaitseb meeskonda kosmilise kiirguse eest. Lisaks elamiskõlblikule sektsioonile sisaldab kasulik koormus toitesüsteemi, sidesüsteemi ja abisüsteeme.

Nagu näete, pole tähtedevahelise kosmoselaeva ehitamises midagi võimatut, vaid palju keerukust. Kõik probleemid on ületatavad. Nüüd tutvustan teile eelprojekti tulemusena saadud laeva omadusi.

Kaal alguses		miljonit tonni
Mootori kaal		tuhat tonni
Kasuliku koorma kaal		tuhat tonni
Maksimaalne kiirus		valguse kiirus
Lennuaeg		aastat
Meeskond	1000	Inimene

Selline laev võimaldab meil lennata Alpha Centauri süsteemi.

Palun pange tähele – lihtsalt lenda. Ta ei saa tagasi tulla. Lihtne on välja arvutada, et sama konstruktsiooni säilitades peab meie laev stardis kaaluma 8 miljardit tonni, et tagasi sõita. See ületab selgelt meie võimalused. Ja miks tagasi tulla? Me saame kogu uut – ja tuleb märkida, et väga tohutut – teavet edastada raadio teel. Ja me peame jääma Alpha Centauri süsteemi, maanduma planeetidele ja hakkama neid uurima.

Kuidas me seda teeme? Kas selline võimalus on olemas? Jah mul on. Me käivitame näiteks sada päikesesüsteemi laeva. Sada tuhat vabatahtlikku. 60 aasta pärast jõuavad nemad, nende lapsed ja lapselapsed Alpha Centauri süsteemi ja lähevad orbiidile uurimiseks kõige mugavama planeedi ümber. Pärast luuret hakkavad inimesed kogu planeeti ümber tegema, sest tõenäoliselt ei saa see meie Maa koopiaks. Kui see on liiga kuum, saate selle tolmuekraaniga tähe eest sulgeda. Kui on liiga külm, saame sinna suunata lisaenergiat suurte ja väga kergete peeglite abil, neid saame teha. Me saame ka atmosfääri muuta. Näiteks nagu tegi ettepaneku teha Carl Sagan, seesama, kes saatis hiljuti K.U.Tšernenkole kirja, milles väljendas muret avakosmose militariseerimise plaanide pärast. Tšernenko vastus avaldati siis kõigis ajalehtedes./ - ta tegi ettepaneku visata teise planeedi atmosfääri spetsiaalselt valitud mikroorganismid, mis neelaksid süsinikdioksiidi ja eraldaksid hapnikku. Põhimõtteliselt saame luua ka kunstlikke mehhanisme, mis on võimelised reprodutseerima / paljunema / ja suudavad kiiresti ümber teha mis tahes planeedi atmosfääri ja pinnakihi. Ükski neist pole lihtne, kuid võimalik. Kui oleme uue süsteemiga enam-vähem ära harjunud, saame astuda järgmise sammu – käivitada uus laevade eskadrill uude tähesüsteemi, samade eesmärkidega.

Ja nii edasi. Ja nüüd - kõige tähtsam. Kulminatsioon. Sel viisil tegutsedes suudame kogu oma galaktika SEITSEMILJONI AASTAga hallata. Seitse miljonit aastat Universumi mastaabis on tähtsusetu periood. Ja seitsme miljoni aasta pärast, mitte enam, saab kogu meie Galaktikast, sellest miljardite planeedisüsteemidega tohutust süsteemist inimkonna suur kodu. See on eesmärk, mille nimel tasub tööd teha. Muidugi on siin loomulikult rohkem erinevaid probleeme kui lahendusi. Kuid kordan, et neid kõiki saab lahendada. Ja ma ei kahtle, et neid lubatakse.

Ainus, mis võib inimkonna selle täheteel peatada, on tuumasõda. Samad vahendid, mis võimaldavad inimkonnal tähtedeni jõuda, võivad selle hävitada juba teekonna alguses. Muidugi ei pea ma teid rahu taga agiteerima. Kuid ma luban endale meelde tuletada, et praegu on aktiivne võitlus inimkonna rahumeelse tuleviku eest ainus, mis võib päästa mitte ainult meie elusid, vaid ka meie inimkonna tohutut tulevikku.

Kas tähe juurde on võimalik lennata? Noh, vähemalt lähim?

Teaduse ja tehnoloogia areng meenutab lainet. Mitte päris. Jälle jah ja jälle ei. Aga lõpuks ikkagi Jah!

Kas on võimalik lennata tähtede poole?

Vähemalt lähimasse?

EI OLE VÕIMATU. Mitte kunagi! Kütust on vaja miljardeid ja miljardeid tonne. Ja lihtsalt kujuteldamatu kogus kütust selle kõige orbiidile toimetamiseks. Võimatu.

JAH VÕIMALIK. Antiainet on vaja ainult 17 grammi.

EI OLE VÕIMATU. 17 grammi antiainet on väärt 170 triljonit dollarit!

JAH VÕIMALIK. Antiaine hind langeb kogu aeg. 2006. aastal on NASA andmetel 1 gramm väärt juba 25 miljardit dollarit.

EI OLE VÕIMATU. Isegi kui toodad 100 grammi antiainet ja õpid seda säilitama aastaid, mitte 1000 sekundit nagu praegu. Vahet pole. 17 grammi antiainet on umbes 22 aatomipommi, mis Hiroshimale heideti. Keegi ei luba teil käivitamisel selliseid riske võtta. Lõppude lõpuks on see antiaine lõks, ükskõik kui usaldusväärne see ka poleks, kui see hävitatakse, interakteerub antiaine ainega. Ja tragöödiat ei saa vältida.

JAH ON VÕIMALIK. NASA, ehkki kõige hullumeelsemas instituudis, tellis antiaine koguja http://www.membrana.ru/particle/2946. Lõppude lõpuks on antiaine Päikese universumis olemas. Ja arvutatud mootorid on võimelised saavutama kiirust 70% valguse kiirusest http://ria.ru/science/20120515/649749893.html. Nii et lend tähtede poole läheb aeglaselt fundamentaalteaduse käest rakendusteaduse kätte.

Tahan esile tuua ühe tähelepanuta jäänud punkti. Paljud inimesed ütlevad, kuidas sinna jõuda? Millist kütust on vaja, et teatud aja jooksul tähele lennata? (näiteks α - Centauri kaugus on ligikaudu 4365 valgusaastat).

Püüan neile küsimustele vastata oma vaatenurgast. Kuidas sinna saada? Võin öelda, et kõige sobivam tähelaev on hetkel meie planeet Maa. Maal on olemas kõik, mida inimene ja ümbritsev maailm vajavad täheekspeditsioonil ellujäämiseks. Millist kütust on vaja, et teatud aja jooksul tähele lennata?

Minu vastus oleks selline. Tähelaeva kütuseks saab päikeseenergia ja soojus. Päike on antud ajahetkel kõige võimsam ja vastupidavam energiaallikas. Sel ajal, kui Päike põleb ja annab meie Maale sooja kiiri, jätkab meie tähelaev Päikese juhtimisel läbi kosmose kündmist.

Tegin ligikaudsed arvutused meie kosmoseekspeditsiooni kohta. Kui kaua me oma tähelaeval lendame, enne kui päikesekütus otsa saab? Päikesel on põlemiseks jäänud umbes 4,57 miljardit aastat. Selle aja jooksul lendame Maa peal umbes 18 tiiru ümber meie Linnutee galaktika keskpunkti. Galaktikate keskpunkti ümber läbitud vahemaa, võttes arvesse Päikese eluiga ja Päikese pöörlemiskiirust ümber galaktika keskpunkti, on ligikaudu 220 km/s. Meie tähtede ekspeditsiooni tee on 3,17·10^19 km = 3,3514·10^6 valgusaastat. Meie kosmoseekspeditsiooni ajal oleks tähelaev (planeet Maa) jõudnud meile lähedal asuvasse galaktikasse M31 (Andromeeda udukogu). Meie ja meie Maa lendame iga päev 19 008 000 km. Kogu oma elu oleme reisinud läbi avakosmose oma laeval nimega Maa...

Aitäh!!!

Ei tööta. Tähtedevahelised kaugused, nagu nad olid, jäävad, hoolimata asjaolust, et oleme juba Andromeeda galaktikas. Lõppude lõpuks ei muutu need Galaktika selles komponendis, milles me praegu elame, vähe. Kuid kõige olulisem on siin see, et 4,5 miljardi aasta pärast lendame me loodetavasti nädalavahetustel kvasareid imetlema. Ja põhimõtteliselt pole meil seda enam vaja

Nikolai! Teie vastus langeb sisuliselt kokku Folko ettepanekuga. Istume Maa peal ja reisime sellega ümber galaktika. Minu meelest on see variant siiski mõnevõrra hoolimatu. Esiteks, liikudes koos Päikesega üle galaktika, ei ole meil palju võimalusi teistele tähtedele lähedale jõuda. See tähendab, et me ei saa neid lähedalt uurida. Kui selline võimalus tekib, siis on meil väga raske aeg. Parem on hoida oma kodu teistest staaridest eemal.

Sellega seoses saab selgeks, et nii-öelda kodus püsimine, et meie päikesesüsteemis "paremat jalgealust saada", ei ole parim strateegia. Meie Maaga võib juhtuda vähe. Seega on parem igaks juhuks uue elukoha leidmise pärast muretseda. Muidugi mõistan astronoome, et parem on istuda teleskoobi kõrval ja ehitada mudeleid väga kaudsete andmete põhjal. See tee pole aga pehmelt öeldes kuigi informatiivne. Parem on saada teavet teiste päikesesüsteemi väliste objektide kohta otse kohapeal. Olen kindel, et suudate näha piisavalt "imesid", mida te Maalt kunagi ei näe. Just selles osas on Ameerika ekspeditsioonid Kuule eelkõige kahtlased. Nad ei avastanud praktiliselt midagi uut. See paneb mind kahtlema.

Viktor Mihhailovitš, tegelikult mõtlesin ma midagi veidi teistsugust. Usun, et kõigepealt peate end päikesesüsteemis mugavalt tundma. Paralleelselt sellega arvan, et inimkond jõuab füüsiliste ja seejärel tehniliste ideedeni, mis aitavad meil mõistliku aja jooksul realiseerida tähtedevaheliste kauguste ristumispunkti. Need. Usun, et kõigel on oma aeg.

Ja mis puutub eluks varualuse plaani, siis seal on Marss ja Veenus ning hiidplaneetide satelliidid, sobib ka Merkuur.

Seryozha! Mis puutub kõigesse, siis igal asjal on oma aeg – asi pole selles. Kuni me pole leiutanud viisi, kuidas liikuda kosmoses või mõnel muul viisil valguse kiirusele lähedase või sellest suurema kiirusega, asustame Päikesesüsteemi nii hästi kui suudame. Kuid niipea, kui ilmub võimalus lennata tähtede, vähemalt lähimate tähtede poole, on kohe ka entusiaste seda tegema. Niisiis: "Ootame esimest tähte..." Nikolai teeb ettepaneku lennata inertsi teel Maa enda peale. Siin oleme ühel meelel. Nii et me ei lenda kuhugi ja kui me lendame, oleks parem, kui me ei lendaks.

Mis puudutab Marsi, Veenust või Merkuuri, siis ma ei saa aru. Me ei saa seal elada, isegi Marsil. Marsi peab siiski saama muuta elamiskõlbulikuks planeediks. Ja Veenuse ja Merkuuri kohta - siin on tõesti halb. Kui me õpime planeete terroformeerima, siis arvan, et suudame lennata teiste tähtede juurde. Need ülesanded näivad nüüd olevat võrreldava keerukusega.

Mõne tähe juurde lendamiseks kulub 5 aastat, maa peal aga 50-100 aastat. Ajad, mil inimesed, nagu Bõkov Strugatski eeposest, olid valmis sellist asja tegema, on möödas (ilmselt). Aga lennata nii, et jõuaks õigeks ajaks kohale, aga siis naasta tuttavasse maailma on lihtsam. Pealegi tuleb lennata sinna, kus on planeete, soovitavalt rohelises tsoonis ja soovitavalt kivist, hapnikuatmosfääriga oleks tore. Ja pole tõsi, et selliseid inimesi on 30 tk raadiuses. Lendamisel pole lihtsalt mingit mõtet lihtsalt kohale jõudmise pärast. Sellega saavutate vähe teaduslikke tulemusi, kõik, mis sealne missioon tähe kohta teada saab pärast seda aega, mil missioon sinna lendab ja sealt signaal tuleb, need andmed vananevad.

Mis Mercurysse puutub, siis seal saab elada polaaraladel, seal on päris palju piirkondi, kus on vesi ja suhteliselt madal temperatuur. Veenus on õhupallid või midagi sarnast. Marss – kuppellinnade ehitamine polaarvöönditesse, miks mitte? Usun, et suurte siseelamute rajamise tehnoloogia saavutab järgmise 50-100 aasta jooksul taseme, kus seda on võimalik endale lubada.

Seryozha! Saan aru, et vaidled täna tuntud füüsika raames. Kui loodate SRT-le, on see nii, nagu te ütlete. Lendamine 5 aastat teie enda aja järgi on Maa süsteemis kümneid ja sadu aastaid, olenevalt teie lähedusest valguse kiirusele. Kuid SRT pole tõenäoliselt üldine teooria. Kui on lisamõõtmeid, on valguse kiirus hüdrodünaamikas helikiiruse tüübi staatuses. Seetõttu arvan, et peame vaatama probleemi laiemalt, eriti kuna tõendid täiendavate mõõtmete olemasolu kohta, kuigi neid pole veel otseselt saadud, on muutumas kõigi füüsikaalaste uuringute üha olulisemaks aspektiks. Peame selles suunas töötama.

Kui valguskiiruse lävi õnnestub ületada, võib järgmine piirkiirus olla sellest kaugel. See tähendab, et lähimate tähtedeni on võimalik jõuda tundide ja minutitega. Ja see on teistsugune olukord. Seniks oleme muidugi piiratud lähimate tähtedeni lennumudelite ehitamisega.

Mis puutub Merkuuri, siis inimkond tervikuna seal elama ei hakka. Ja vett on vähe ja ruumi on väga vähe ning lisaks temperatuurile on ka hiiglaslik kiirgus. Elada saab ka Veenuse väävlipilvedes, kui vaid kõik vajalik kuskilt hankida. Aga kui Maad pole, siis pole seda ka kuskilt võtta. Sama on ka Marsiga. Kolm probleemi kõikjal peale Maa (praegu!) – hapnik, vesi, kiirgus.

Veelgi huvitavam on ehitada antiaine mootoriga laev. Kuna arvutatud karakteristikud ei sega luua mootorit kiirusega 70% valguse kiirusest ja sellisel kiirusel on võimalik praktikas uurida aja ja ruumi paradokse. Kuid kas 70% on piisav füüsika sügavate seaduste avaldamiseks?

Veelgi huvitavam on ehitada antiaine mootoriga laev.

Sellist mootorit pole isegi projektis. Aga isegi kui oleks, kuidas seda katsetada, kui kütust pole. Ja mõnede füüsikute spekulatsioonid, et antiainet on võimalik saada grammides, on vaid spekulatsioon. Selle loomise, hooldamise ja kasutamise osas pole tegelikult tehniliselt lahendatud ühtegi probleemi.

Lubage mul teile meelde tuletada, et palju lihtsam tuumaenergia loomise probleem nõuab endiselt tohutuid kulusid. Tuumarakettmootor on loodud, kuid statiivi kujul ja pole kunagi lennanud. Raskem kui tuumarajatised, kuid siiski palju lihtsam, ei ole lahendatud tavapärase kõrgtemperatuurse plasma kui antiaine piiramise probleemi. Sellele lisandub terve hunnik lahendamata probleeme, mis on seotud erinevate osakeste ja tolmuga täidetud ruumis valguse kiirusele lähedase kiirusega liikumisega. Nii et sellise laeva ehitamine on lootusetu projekt. Probleemi tuleb lahendada kardinaalselt teistmoodi.

Leidsin teavet, et Skolkovo võttis vastu taotluse "igavese liikuri" saamiseks. Noh, okei, nad nimetaksid seda "vaakumenergiat vastuvõtvaks paigalduseks". Aga ei - "igiliikur". http://lenta.ru/news/2012/10/22/inf/ Seega ei ole tõepoolest kõik, mida üksikud füüsikud ütlevad, teaduslikult põhjendatud teave.

Nanolaevade idee ise on huvitav. Kuid mootoritega on üks ületamatu probleem. Näiteks Maa orbiidilt Marsile keemilist kütust kasutav rakett, isegi ilma kasuliku koormata, ei saa olla väike. Ja muud mootorid ka ei sobi. Suuruse järgi. Kogu tähendus on kadunud. Antiaine on sel juhul ainus kandidaat.

Kui ehitada antiainekoguja - selle hoidla - nanokosmoselaevade kett, siis läheks Lähikosmose uurimine edasi teistsuguses tempos. Kuid ilmselt on see lihtsalt huvitav idee.

Neid paradokse saab uurida maapealsetel kiirenditel, sealhulgas LHC-l, kiirusel 0,999999 valguse kiirust. See teema räägib sellest kosmoselendude teostatavus sellisel kiirusel. Nagu Folko juba ütles, saab olema oluline teema saadud uurimisteabe edastamine Maale. Nanoantenni ja nanoenergiaga nanolaeva puhul ei ole raadioedastus tõenäoliselt tõhus. Teine võimalus on saata Maale infoga kapsel kiirusega 0,7 korda valguse kiirusest, kuid see võtab veelgi kauem aega.

Sol kirjutab:

uurige... kiirustel 0,999999 valguse kiirust.

Teine seisukoht tundub mõistlik ja optimistlik:

zhvictorm kirjutab:

Hüvasti Meie pole välja mõeldud kosmoses reisimise viis või kuidagi teisiti kiirustel... suurem kui valguse kiirus. Aga niipea, kui on võimalus lennata tähtede poole...

Ivan kirjutab:

Kui maisele tsivilisatsioonile on kättesaadavad vaid sellised kiirused või veelgi enam 70% valguse kiirusest, siis saab tõesti rääkida ainult kosmoselendude teostatavus.

Jah. Täpsemalt, sellises olukorras nad üldiselt sobimatu(pikad vahemaad). Vaja leida uusi füüsilisi ideid, mis selgitab aegruumi struktuuri sügavamal tasandil ja seega ka võimalust mööda hiilida valguse kiirusega seotud piirangust.

Üldiselt idee kosmose nanolaevad- huvitav!

Lähima tähe ümbruse ruumi uurimiseks ja võimalusel asustamiseks ei tee halba nii 70% valguse kiirusest kui ka loodusressursi kasutamine kütusena.

Sekkumine ei tee haiget, aga kust ma neid saan? Me mitte ainult ei tea veel, kuidas saavutada 70% valguse kiirusest, vaid me ei tea ka, kuidas Päikesesüsteemis aktiivselt navigeerida kiirusega 10-20 km/s.

See on täpselt see, mis puudutab kütust. Antiaine on endiselt puhas fantaasia, eriti selle aine hind dollarites. Mida nad praegu teha saavad, on võib-olla paarsada antiheeliumi aatomit ja see on kõik. Pealegi eksisteerivad need väga väikeste sekundi murdosa jooksul. Nii et kõik on endiselt fantaasia. Arvan, et tähtede juurde tuleb jõuda hoopis teistmoodi, millest me veel midagi ei tea.

Muidugi projektid siiani on need rohkem nagu isegi mitte K.E. Tsiolkovski ja N.I. Kibalchich. Kuid ma ei näe selles valdkonnas edasisel tööl põhimõttelisi ja põhimõttelisi takistusi. Pealegi, ma ütlen seda alates FUNDAMENTAL teadusele läheb antiaine sujuvalt üle RAKENDATUD. Ja võttes arvesse kaasaegse eksperimentaalfüüsika maksumust, seda enam PRAKTILINE rakendustes on kosmoseuuringute jaoks antiainet veelgi parem. Arv 70% valguse kiirusest on loomulikult välja arvutatud. Kuid arvutused ise põhinevad teadmiste praegusel tasemel.

Mis puudutab Prokofjevi E.P. siis tema ettepanekud nanotehnoloogiate ja antiainetehnoloogiate kombineerimiseks tunduvad eriti huvitavad ja paljulubavad. Antiaine mootoritega nanolaevade loomine. Siis lendab praegune antiaine hulk üsna kiiresti Uraani. Arvestades, et ta on nanoühiskonna liige, teab ta ilmselt, millest räägib.

Folko kirjutab:

Miks me peame lendama tähtede poole? Mulle tundub, et palju olulisem on siin Päikese “vangistuses” jalad alla saada.

See on küsimus inimesele, kes on elutark, mõistlik ja ratsionaalne. Kas arvate, et Moskva Riikliku Ülikooli asutaja on lootusetult vananenud?

“Tähti täis kuristik on avanenud! Tähtedel pole numbrit, kuristiku põhi! M.V. Lomonossov.

Muidugi pakub Moskva tõsiseid väljavaateid, kuid seal on selline provintsiküla Veshkaima V Uljanovski piirkond. Selles imelises kohas elas unistav poiss, kes valmistas isetehtud teleskoobi ja jälgis hingelise aukartusega kaugeid tähti. Õpetajad ja vanemad püüdsid öiseid astronoomilisi vaatlusi keelata, klassikaaslased ei saanud aru, kuid kõik tundsid selle poisi erakordset sihikindlust ja... olid uhked, öeldes, et nende kõrval elab selline “ekstsentrik”.

Püüdlik muusik tuli kuulsa helilooja juurde sõnadega: "Ma tahan õppida mängima nagu sina." Maestro on üllatunud: "Just nagu mina? Teie vanuses unistasin luua jumalikku muusikat ja mängida nagu jumal... ja saavutasin nii vähe. Mis saab sinust, kui seate endale nii maise eesmärgi?"

> > Kui kaua kulub reisimiseks lähima täheni?

Uuri välja, kui kaua lennata lähima täheni: Maale lähim täht pärast Päikest, kaugus Proxima Centaurist, kaatrite kirjeldus, uued tehnoloogiad.

Kaasaegne inimkond teeb jõupingutusi oma loodusliku päikesesüsteemi uurimiseks. Aga kas saame minna luurele naabertähe juurde? Ja kui palju Kui kaua kulub reisimiseks lähima täheni?? Sellele saab vastata väga lihtsalt või minna sügavamale ulme valdkonda.

Tänapäeva tehnoloogia vaatenurgast rääkides peletavad reaalsed numbrid entusiaste ja unistajaid eemale. Ärgem unustagem, et kaugused kosmoses on uskumatult suured ja meie ressursid on endiselt piiratud.

Planeet Maale lähim täht on . See on põhijada keskmine esindaja. Kuid meie ümber on koondunud palju naabreid, nii et nüüd on võimalik koostada terve marsruutide kaart. Aga kui kaua võtab aega, et sinna jõuda?

Milline täht on kõige lähemal

Maale lähim täht on Proxima Centauri, seega peaksite praegu arvutustes lähtuma selle omadustest. See on osa kolmiksüsteemist Alpha Centauri ja asub meist 4,24 valgusaasta kaugusel. See on isoleeritud punane kääbus, mis asub kaksiktähest 0,13 valgusaasta kaugusel.

Niipea kui tähtedevahelise reisimise teema päevakorda kerkib, mõtlevad kõik kohe lõimekiirusele ja ussiaukudesse hüppamisele. Kuid kõik need on kas kättesaamatud või täiesti võimatud. Kahjuks kulub igale pikamaamissioonile rohkem kui üks põlvkond. Alustame analüüsi kõige aeglasemate meetoditega.

Kui kaua võtab täna reisimine lähima täheni?

Olemasolevate seadmete ja meie süsteemi piiride põhjal on arvutusi lihtne teha. Näiteks New Horizonsi missioonil kasutati 16 mootorit, mis töötasid hüdrasiini monopropellendil. Sinna jõudmiseks kulus 8 tundi 35 minutit. Kuid SMART-1 missioon põhines ioonmootoritel ning Maa satelliidile jõudmiseks kulus 13 kuud ja kaks nädalat.

See tähendab, et meil on mitu sõidukivalikut. Lisaks saab seda kasutada hiiglasliku gravitatsioonilise kada. Kui aga plaanime nii kaugele reisida, peame üle vaatama kõik võimalikud variandid.

Nüüd ei räägi me mitte ainult olemasolevatest tehnoloogiatest, vaid ka neist, mida teoreetiliselt saab luua. Mõned neist on juba missioonidel testitud, teised aga ainult jooniste kujul.

Iooniline tugevus

See meetod on kõige aeglasem, kuid ökonoomne. Veel mõnikümmend aastat tagasi peeti ioonmootorit fantastiliseks. Kuid nüüd kasutatakse seda paljudes seadmetes. Näiteks SMART-1 missioon jõudis selle abil Kuule. Sel juhul kasutati võimalust päikesepaneelidega. Seega kulutas ta vaid 82 kg ksenoonkütust. Siin võidame efektiivsuses, aga kindlasti mitte kiiruses.

Esimest korda kasutati ioonmootorit Deep Space 1 jaoks, mis lendas (1998). Seade kasutas sama tüüpi mootorit nagu SMART-1, kasutades ainult 81,5 kg raketikütust. 20-kuulise reisi jooksul suutis ta kiirendada 56 000 km/h-ni.

Ioonitüüpi peetakse palju ökonoomsemaks kui raketitehnoloogiat, kuna tõukejõud lõhkeaine massiühiku kohta on palju suurem. Kuid kiirendamiseks kulub palju aega. Kui neid plaanitaks kasutada Maalt Proxima Centaurisse reisimiseks, oleks vaja palju raketikütust. Kuigi võite võtta aluseks varasemad näitajad. Seega, kui seade liigub kiirusega 56 000 km/h, läbib see 2700 inimpõlvega 4,24 valgusaastat. Seega on ebatõenäoline, et seda mehitatud lennumissiooniks kasutatakse.

Muidugi, kui täidate selle tohutu koguse kütusega, saate kiirust suurendada. Kuid saabumise aeg võtab ikkagi tavalise inimelu.

Abi gravitatsioonist

See on populaarne meetod, kuna see võimaldab teil marsruudi ja kiiruse muutmiseks kasutada orbiidi ja planeedi gravitatsiooni. Seda kasutatakse sageli kiiruse suurendamiseks gaasihiiglaste juurde reisimiseks. Mariner 10 proovis seda esimest korda. Ta tugines jõudmiseks Veenuse gravitatsioonile (veebruar 1974). 1980. aastatel kasutas Voyager 1 Saturni ja Jupiteri kuud, et kiirendada kiiruseni 60 000 km/h ja siseneda tähtedevahelisse ruumi.

Kuid gravitatsiooni abil saavutatud kiiruse rekordiomanik oli Helios-2 missioon, mis asus 1976. aastal planeetidevahelist keskkonda uurima.

Tänu 190-päevase orbiidi suurele ekstsentrilisusele suutis seade kiirendada kuni 240 000 km/h. Sel eesmärgil kasutati eranditult päikese gravitatsiooni.

Noh, kui saadame Voyager 1 kiirusel 60 000 km/h, siis peame ootama 76 000 aastat. Helios 2 puhul oleks selleks kulunud 19 000 aastat. See on kiirem, kuid mitte piisavalt kiire.

Elektromagnetiline ajam

On veel üks viis - raadiosageduslik resonantsmootor (EmDrive), mille pakkus välja Roger Shavir 2001. aastal. See põhineb asjaolul, et elektromagnetilised mikrolaineresonaatorid suudavad elektrienergiat tõukejõuks muuta.

Kui tavalised elektromagnetilised mootorid on ette nähtud teatud tüüpi massi liigutamiseks, siis see ei kasuta reaktsioonimassi ega tekita suunatud kiirgust. Seda tüüpi on suhtutud tohutult skeptiliselt, sest see rikub impulsi jäävuse seadust: impulsi süsteem süsteemi sees jääb konstantseks ja muutub ainult jõu mõjul.

Kuid hiljutised katsed võidavad aeglaselt toetajaid. 2015. aasta aprillis teatasid teadlased, et katsetasid ketast edukalt vaakumis (mis tähendab, et see võib kosmoses toimida). Juulis olid nad juba ehitanud oma mootori versiooni ja avastasid märgatava tõukejõu.

2010. aastal alustas Huang Yang artiklite sarja. Lõpliku töö lõpetas ta 2012. aastal, kus ta teatas suuremast sisendvõimsusest (2,5 kW) ja katsetas tõukejõu tingimusi (720 mN). 2014. aastal lisas ta ka mõned üksikasjad sisemiste temperatuurimuutuste kasutamise kohta, mis kinnitasid süsteemi funktsionaalsust.

Arvutuste kohaselt suudab sellise mootoriga seade Pluutole lennata 18 kuuga. Need on olulised tulemused, sest need moodustavad 1/6 New Horizonsi kulutatud ajast. Kõlab hästi, kuid isegi nii kuluks Proxima Centaurisse reisimiseks 13 000 aastat. Pealegi pole meil endiselt 100% kindlustunnet selle efektiivsuses, mistõttu pole mõtet arendust alustada.

Tuumasoojus- ja elektriseadmed

NASA on tuumajõuseadmeid uurinud juba aastakümneid. Reaktorid kasutavad vedela vesiniku soojendamiseks uraani või deuteeriumi, muutes selle ioniseeritud vesinikgaasiks (plasmaks). Seejärel saadetakse see läbi raketi düüsi tõukejõu tekitamiseks.

Tuumaraketielektrijaamas asub sama algne reaktor, mis muundab soojuse ja energia elektrienergiaks. Mõlemal juhul tugineb rakett tõukejõu tekitamiseks tuuma lõhustumisele või termotuumasünteesile.

Võrreldes keemiamootoritega on meil mitmeid eeliseid. Alustame piiramatu energiatihedusega. Lisaks on tagatud suurem veojõud. See vähendaks kütusekulu, mis vähendaks stardimassi ja missioonikulusid.

Siiani pole käivitatud ühtegi tuumasoojusmootorit. Kuid kontseptsioone on palju. Need ulatuvad traditsioonilistest tahketest konstruktsioonidest kuni vedel- või gaasisüdamikul põhinevateni. Vaatamata kõigile neile eelistele saavutab kõige keerulisem kontseptsioon maksimaalse eriimpulsi 5000 sekundit. Kui kasutate sellist mootorit reisimiseks, kui planeet on 55 000 000 km kaugusel ("opositsiooni" positsioon), kulub selleks 90 päeva.

Kui aga saadame selle Proxima Centaurile, kulub valguse kiiruse saavutamiseks kiirendamiseks sajandeid. Pärast seda kuluks reisimiseks mitu aastakümmet ja kiiruse vähendamiseks veel sajandeid. Üldiselt vähendatakse perioodi tuhande aastani. Suurepärane planeetidevaheliseks reisimiseks, kuid siiski mitte hea tähtedevaheliseks reisimiseks.

Teoorias

Tõenäoliselt olete juba aru saanud, et kaasaegne tehnoloogia on nii pikkade vahemaade läbimiseks üsna aeglane. Kui tahame seda ühe põlvkonna jooksul saavutada, peame leidma midagi murrangulist. Ja kui ulmeraamatute lehtedel koguvad endiselt tolmu ussiaugud, siis on meil mitu reaalset ideed.

Tuumaimpulsi liikumine

Stanislav Ulam oli selle ideega seotud juba 1946. aastal. Projekt sai alguse 1958. aastal ja jätkus 1963. aastani Orioni nime all.

Orion kavatses kasutada impulsiivsete tuumaplahvatuste jõudu, et tekitada tugeva eriimpulsiga tugev löök. See tähendab, et meil on suur kosmoselaev, millel on tohutul hulgal termotuumalõhkepeasid. Kukkumise ajal kasutame tagumisel platvormil ("tõukur") detonatsioonilainet. Pärast iga plahvatust neelab tõukurpadi jõu ja muudab tõukejõu impulsiks.

Loomulikult puudub tänapäeva maailmas meetodil arm, kuid see tagab vajaliku impulsi. Esialgsetel hinnangutel on sel juhul võimalik saavutada 5% valguse kiirusest (5,4 x 10 7 km/h). Kuid disainil on puudusi. Alustame sellest, et selline laev oleks väga kallis ja see kaaluks 400 000-4000 000 tonni. Veelgi enam, ¾ massist moodustavad tuumapommid (igaüks neist ulatub 1 tonnini).

Stardi kogumaksumus oleks sel ajal tõusnud 367 miljardi dollarini (täna - 2,5 triljonit dollarit). Samuti on probleem tekkiva kiirguse ja tuumajäätmetega. Arvatakse, et just seetõttu peatati projekt 1963. aastal.

Tuumasüntees

Siin kasutatakse termotuumareaktsioone, mille tõttu tekib tõukejõud. Energia tekib siis, kui deuteeriumi/heelium-3 graanulid süüdatakse reaktsioonikambris läbi inertsiaalse sulgemise elektronkiirte abil. Selline reaktor plahvataks 250 graanulit sekundis, luues suure energiaga plasma.

See arendus säästab kütust ja annab erilise tõuke. Saavutatav kiirus on 10 600 km (palju kiirem kui tavalistel rakettidel). Viimasel ajal on üha rohkem inimesi selle tehnoloogia vastu huvitatud.

Aastatel 1973-1978. Briti planeetidevaheline selts koostas teostatavusuuringu Project Daedalus. See põhines praegustel teadmistel termotuumasünteesitehnoloogiast ja kaheastmelise mehitamata sondi olemasolul, mis võiks jõuda Barnardi täheni (5,9 valgusaastat) ühe eluea jooksul.

Esimene etapp töötab 2,05 aastat ja kiirendab laeva 7,1 protsendini valguse kiirusest. Siis see lähtestatakse ja mootor käivitub, suurendades 1,8 aastaga kiirust 12%-ni. Pärast seda seiskub teise etapi mootor ja laev sõidab 46 aastat.

Üldiselt jõuab laev täheni 50 aasta pärast. Kui saadate selle Proxima Centaurile, väheneb aeg 36 aastani. Kuid see tehnoloogia seisis silmitsi ka takistustega. Alustame sellest, et heelium-3 tuleb Kuul kaevandada. Ja reaktsioon, mis kosmoselaeva toidab, nõuab, et vabanev energia ületaks selle käivitamiseks kulunud energia. Ja kuigi testimine läks hästi, pole meil ikkagi vajalikku energiatüüpi, mis võiks tähtedevahelise kosmoseaparaadi toita.

Noh, ärgem unustagem raha. Üks 30-megatonnise raketi start maksab NASA-le 5 miljardit dollarit. Seega kaaluks Daedaluse projekt 60 000 megatonni. Lisaks läheb vaja uut tüüpi termotuumareaktorit, mis samuti eelarvesse ei mahu.

Ramjet mootor

Selle idee pakkus välja Robert Bussard 1960. aastal. Seda võib pidada tuumasünteesi täiustatud vormiks. See kasutab vesinikkütuse kokkusurumiseks magnetvälju, kuni termotuumasünteesi aktiveeritakse. Kuid siin tekib tohutu elektromagnetiline lehter, mis “rebib” tähtedevahelisest keskkonnast vesiniku välja ja viskab selle kütusena reaktorisse.

Laev suurendab kiirust ja sunnib kokkusurutud magnetvälja saavutama termotuumasünteesi protsessi. Seejärel suunab see energia heitgaaside kujul läbi mootori pihusti ja kiirendab liikumist. Ilma muud kütust kasutamata võite saavutada 4% valguse kiirusest ja reisida kõikjale galaktikas.

Kuid sellel skeemil on palju puudusi. Kohe tekib vastupanu probleem. Laev peab kütuse kogumiseks kiirust suurendama. Kuid see kohtab tohutul hulgal vesinikku, nii et see võib aeglustada, eriti kui see tabab tihedaid piirkondi. Lisaks on deuteeriumi ja triitiumi kosmosest väga raske leida. Kuid seda mõistet kasutatakse ulmes sageli. Kõige populaarsem näide on Star Trek.

Laserpuri

Raha säästmiseks on päikesepurjesid kasutatud väga pikka aega sõidukite liigutamiseks päikesesüsteemis. Need on kerged ja odavad ning ei vaja kütust. Puri kasutab tähtede kiirgusrõhku.

Kuid selleks, et sellist kujundust tähtedevaheliseks reisimiseks kasutada, tuleb seda juhtida fokuseeritud energiakiirtega (laserid ja mikrolained). See on ainus viis kiirendada seda valguse kiirusele lähedase punktini. Selle kontseptsiooni töötas välja Robert Ford 1984. aastal.

Põhimõte on see, et kõik päikesepurje eelised jäävad alles. Ja kuigi laseri kiirendamiseks kulub aega, on piir vaid valguse kiirus. 2000. aastal tehtud uuring näitas, et laserpuri võib kiirendada poole valguse kiirusest vähem kui 10 aastaga. Kui purje suurus on 320 km, siis sihtkohta jõuab see 12 aasta pärast. Ja kui tõsta see 954 km-ni, siis 9 aasta pärast.

Kuid selle tootmine nõuab sulamise vältimiseks täiustatud komposiitide kasutamist. Ärge unustage, et see peab jõudma tohutute suurusteni, nii et hind on kõrge. Lisaks peate kulutama raha võimsa laseri loomisele, mis suudaks nii suurel kiirusel juhtida. Laser tarbib konstantset voolu 17 000 teravatti. Nii et saate aru, see on energiahulk, mida kogu planeet ühe päeva jooksul tarbib.

Antiaine

See on materjal, mida esindavad antiosakesed, mis saavutavad tavaliste osakestega sama massi, kuid millel on vastupidine laeng. Selline mehhanism kasutaks energia ja tõukejõu tekitamiseks aine ja antiaine vahelist koostoimet.

Üldiselt kasutab selline mootor vesiniku ja antivesiniku osakesi. Veelgi enam, sellises reaktsioonis vabaneb sama palju energiat kui termotuumapommis, aga ka subatomaarsete osakeste laine, mis liigub 1/3 valguse kiirusega.

Selle tehnoloogia eeliseks on see, et suurem osa massist muudetakse energiaks, mis loob suurema energiatiheduse ja eriimpulsi. Selle tulemusena saame kõige kiirema ja ökonoomsema kosmoseaparaadi. Kui tavaline rakett kasutab tonni keemilist kütust, siis antiainega mootor kulutab samade toimingute jaoks vaid paar milligrammi. See tehnoloogia sobiks suurepäraselt Marsi-reisile, kuid seda ei saa rakendada mõnele teisele tähele, sest kütuse hulk suureneb plahvatuslikult (koos kuludega).

Kaheastmeline antiainerakett vajaks 40-aastaseks lennuks 900 000 tonni kütust. Raskus seisneb selles, et 1 grammi antiaine eraldamine nõuab 25 miljonit miljardit kilovatt-tundi energiat ja rohkem kui triljonit dollarit. Praegu on meil ainult 20 nanogrammi. Kuid selline laev on võimeline kiirendama poole valguse kiirusest ja lendama 8 aastaga Proxima Centauri täheni Centauruse tähtkujus. Kuid see kaalub 400 Mt ja tarbib 170 tonni antiainet.

Probleemi lahendamiseks pakkusid nad välja "Vacuum Antimaterial Rocket Interstellar Research System". See võiks kasutada suuri lasereid, mis tekitavad tühja ruumi tulistamisel antiaine osakesi.

Idee aluseks on ka kosmosest pärit kütuse kasutamine. Kuid jälle kerkib kõrgete kulude hetk. Lisaks ei suuda inimkond lihtsalt luua sellist kogust antiainet. Samuti on kiirgusoht, kuna aine-antiaine annihilatsioon võib tekitada suure energiaga gammakiirguse purskeid. Meeskonda pole vaja mitte ainult kaitsta spetsiaalsete ekraanidega, vaid ka varustada mootorid. Seetõttu on toode praktilisuse poolest halvem.

Alcubierre mull

1994. aastal pakkus selle välja Mehhiko füüsik Miguel Alcubierre. Ta tahtis luua tööriista, mis ei rikuks erirelatiivsusteooriat. See soovitab aegruumi kangast laines venitada. Teoreetiliselt põhjustab see kauguse objekti ees vähenemise ja selle taga asuva kauguse suurenemise.

Laine sisse püütud laev suudab liikuda üle relativistliku kiiruse. Laev ise “lõimemullis” ei liigu, seega aegruumi reeglid ei kehti.

Kui rääkida kiirusest, siis see on "kiirem kui valgus", aga selles mõttes, et laev jõuab sihtkohta kiiremini kui mullist väljuv valguskiir. Arvutused näitavad, et sihtkohta jõuab ta 4 aasta pärast. Kui me mõtleme sellele teoreetiliselt, on see kiireim meetod.

Kuid see skeem ei võta arvesse kvantmehaanikat ja on tehniliselt tühistatud kõige teooriaga. Vajaliku energiahulga arvutused näitasid ka, et vaja läheb ülimalt tohutut võimsust. Ja me pole veel turvalisust puudutanud.

2012. aastal aga räägiti, et seda meetodit katsetatakse. Teadlased väitsid, et on ehitanud interferomeetri, mis suudab tuvastada ruumimoonutusi. 2013. aastal viis Jet Propulsion Laboratory läbi katse vaakumtingimustes. Kokkuvõttes tundusid tulemused ebaselged. Kui vaatate sügavamale, saate aru, et see skeem rikub üht või mitut põhilist loodusseadust.

Mis sellest järeldub? Kui lootsite teha staari juurde edasi-tagasi reisi, on tõenäosus uskumatult madal. Aga kui inimkond otsustas ehitada kosmoselaeva ja saata inimesed sajandipikkusele teekonnale, siis on kõik võimalik. Muidugi on see praegu vaid jutt. Kuid teadlased oleksid selliste tehnoloogiatega aktiivsemad, kui meie planeet või süsteem oleks reaalses ohus. Siis oleks reis teise staari juurde ellujäämise küsimus.

Praegu saame vaid surfata ja uurida oma natiivse süsteemi avarusi, lootes, et tulevikus ilmub uus meetod, mis võimaldab teostada tähtedevahelisi transiite.