Kaip patekti į Alpha Centauri – techninės detalės. Kiek laiko užtruks kelionė iki artimiausios žvaigždės? Ar galima skristi į Alfa Kentaurį?

Kiekvienas iš mūsų tam tikru gyvenimo momentu uždavėme šį klausimą: kiek laiko užtrunka nuskristi į žvaigždes? Ar įmanoma padaryti tokį skrydį per vieno žmogaus gyvenimą, ar tokie skrydžiai gali tapti kasdienybės norma? Į šį sudėtingą klausimą yra daug atsakymų, priklausomai nuo to, kas klausia. Kai kurie yra paprasti, kiti yra sudėtingesni. Norint rasti išsamų atsakymą, reikia atsižvelgti į per daug.

Deja, realių skaičiavimų, kurie padėtų rasti tokį atsakymą, nėra, o tai žlugdo futuristus ir tarpžvaigždinių kelionių entuziastus. Norime to ar ne, erdvė yra labai didelė (ir sudėtinga), o mūsų technologijos vis dar ribotos. Bet jei kada nors nuspręsime palikti savo „lizdą“, turėsime kelis būdus, kaip patekti į artimiausią mūsų galaktikos žvaigždžių sistemą.

Arčiausiai mūsų Žemės esanti žvaigždė yra Saulė, gana „vidutinė“ žvaigždė pagal Hertzsprung-Russell „pagrindinės sekos“ schemą. Tai reiškia, kad žvaigždė yra labai stabili ir suteikia pakankamai saulės šviesos, kad mūsų planetoje vystytųsi gyvybė. Žinome, kad šalia mūsų Saulės sistemos yra ir kitų planetų, kurios skrieja aplink žvaigždes, ir daugelis šių žvaigždžių yra panašios į mūsų.

Pirma dalis: šiuolaikiniai metodai

Ateityje, jei žmonija norės palikti Saulės sistemą, turėsime didžiulį žvaigždžių pasirinkimą, ir daugelis iš jų gali turėti palankias sąlygas gyventi. Bet kur mes eisime ir kiek laiko užtruksime, kol mes ten nuvyksime? Atminkite, kad visa tai tik spėlionės ir šiuo metu nėra jokių tarpžvaigždinių kelionių gairių. Na, kaip sakė Gagarinas, eime!

Pasiekite žvaigždę

Kaip minėta, artimiausia mūsų Saulės sistemos žvaigždė yra Proxima Centauri, todėl labai prasminga pradėti ten planuoti tarpžvaigždinę misiją. Trijų žvaigždžių sistemos „Alpha Centauri“ dalis „Proxima“ yra 4,24 šviesmečio (1,3 parseko) atstumu nuo Žemės. Alfa Kentauras iš esmės yra ryškiausia iš trijų sistemoje esančių žvaigždžių, artimos dvejetainės sistemos dalis, esanti 4,37 šviesmečio nuo Žemės, o Proxima Centauri (blyškiausia iš trijų) yra izoliuota raudonoji nykštukė, esanti 0,13 šviesmečio atstumu nuo dvigubos žvaigždės. sistema.

Ir nors kalbant apie tarpžvaigždines keliones į galvą ateina visokios „greitesnės už šviesos greitį“ (FSL) keliones, pradedant deformaciniais greičiais ir kirmgraužomis ir baigiant erdvės judėjimais, tokios teorijos yra arba labai išgalvotos (kaip Alcubierre diskas), arba egzistuoja tik pasaulyje. mokslinė fantastika . Bet kokia misija į gilųjį kosmosą tęsis ištisas kartas.

Taigi, pradedant nuo vienos iš lėčiausių kosminių kelionių formų, kiek laiko užtruks patekti į Proxima Centauri?

Šiuolaikiniai metodai

Kelionės kosmose trukmės įvertinimo klausimas yra daug paprastesnis, jei jis susijęs su mūsų Saulės sistemoje esančiomis technologijomis ir kūnais. Pavyzdžiui, naudojant „New Horizons“ misijos naudojamą technologiją, 16 hidrazino monovaromųjų variklių į Mėnulį galėtų pasiekti vos per 8 valandas ir 35 minutes.

Taip pat yra Europos kosmoso agentūros misija SMART-1, kuri, naudodama jonų varomąją jėgą, pajudėjo Mėnulio link. Naudojant šią revoliucinę technologiją, kurios versiją naudojo ir kosminis zondas Dawn, kad pasiektų Vestą, SMART-1 misijai pasiekti Mėnulį prireikė metų, mėnesio ir dviejų savaičių.

Nuo greitų raketų erdvėlaivių iki degalus taupančio jonų varymo, turime keletą galimybių keliauti vietinėje erdvėje – taip pat galite naudoti Jupiterį arba Saturną kaip didžiulį gravitacinį svaidiklį. Tačiau jei planuojame žengti šiek tiek toliau, turėsime padidinti technologijų galią ir ieškoti naujų galimybių.

Kai kalbame apie galimus metodus, mes kalbame apie tuos, kurie apima esamas technologijas, arba tuos, kurių dar nėra, bet kurie yra techniškai įmanomi. Kai kurie iš jų, kaip pamatysite, yra laiko patikrinti ir patvirtinti, o kiti vis dar kelia abejonių. Trumpai tariant, jie pateikia galimą, tačiau labai daug laiko ir finansiškai brangų kelionės net iki artimiausios žvaigždės scenarijų.

Joninis judėjimas

Šiuo metu lėčiausia ir ekonomiškiausia varomoji jėga yra jonų varomoji jėga. Prieš kelis dešimtmečius jonų varymas buvo laikomas mokslinės fantastikos dalyku. Tačiau pastaraisiais metais joninių variklių palaikymo technologijos iš teorijos perėjo prie praktikos ir labai sėkmingai. Europos kosmoso agentūros misija SMART-1 yra sėkmingos misijos į Mėnulį pavyzdys 13 mėnesių spirale iš Žemės.

SMART-1 naudojo saulės energija varomus jonų variklius, kuriuose elektros energija buvo surinkta saulės baterijų plokštėmis ir naudojama Holo efekto varikliams maitinti. Norint pristatyti SMART-1 į Mėnulį, reikėjo tik 82 kilogramų ksenono kuro. 1 kilogramas ksenono kuro užtikrina 45 m/s delta-V. Tai itin efektyvi judėjimo forma, tačiau toli gražu ne pati greičiausia.

Viena iš pirmųjų misijų, naudojančių jonų varomąją technologiją, buvo „Deep Space 1“ misija į Borrelli kometą 1998 m. DS1 taip pat naudojo ksenono jonų variklį ir sunaudojo 81,5 kg degalų. Po 20 mėnesių trukusios traukos DS1 kometos praskridimo metu pasiekė 56 000 km/h greitį.

Joniniai varikliai yra ekonomiškesni už raketų technologiją, nes jų trauka, tenkanti raketinio kuro masės vienetui (specifinis impulsas), yra daug didesnė. Tačiau joniniai varikliai užtrunka ilgai, kol erdvėlaivis įsibėgėja iki reikšmingų greičių, o maksimalus greitis priklauso nuo kuro palaikymo ir pagaminamos elektros kiekio.

Todėl, jei jonų varomoji jėga būtų naudojama misijoje į Proxima Centauri, varikliai turėtų turėti galingą energijos šaltinį (branduolinę galią) ir dideles kuro atsargas (nors ir mažiau nei įprastose raketose). Bet jei pradėsime nuo prielaidos, kad 81,5 kg ksenono kuro paverčia 56 000 km/h (ir nebus kitų judėjimo formų), galima atlikti skaičiavimus.

Esant didžiausiam 56 000 km/h greičiui, Deep Space 1 prireiktų 81 000 metų, kad nukeliautų 4,24 šviesmečio tarp Žemės ir Proksimos Kentauro. Laikui bėgant tai yra apie 2700 žmonių kartų. Galima drąsiai teigti, kad tarpplanetinis jonų judėjimas bus per lėtas pilotuojamai tarpžvaigždinei misijai.

Bet jei jonų varikliai yra didesni ir galingesni (tai yra, jonų nutekėjimo greitis bus daug didesnis), jei raketų kuro užteks visiems 4,24 šviesmečiams, kelionės laikas gerokai sutrumpės. Tačiau dar liks žymiai daugiau žmogaus gyvybės.

Gravitacijos manevras

Greičiausias būdas keliauti kosmose yra naudoti gravitacijos pagalbą. Ši technika apima erdvėlaivį, naudojantį santykinį planetos judėjimą (t. y. orbitą) ir gravitaciją, kad pakeistų savo kelią ir greitį. Gravitacijos manevrai yra itin naudinga skrydžio į kosmosą technika, ypač kai pagreitinti naudojama Žemė ar kita masyvi planeta (pvz., dujų milžinas).

Erdvėlaivis „Mariner 10“ pirmasis panaudojo šį metodą, naudodamas Veneros gravitacinę trauką, kad 1974 m. vasario mėn. pasislinktų Merkurijaus link. Devintajame dešimtmetyje zondas „Voyager 1“ naudojo Saturną ir Jupiterį gravitacijos manevrams ir įsibėgėjimui iki 60 000 km/val. prieš patekdamas į tarpžvaigždinę erdvę.

Helios 2 misija, prasidėjusi 1976 m. ir skirta tyrinėti tarpplanetinę terpę tarp 0,3 AU. e ir 1 a. e. iš Saulės, priklauso didžiausio greičio, sukurto naudojant gravitacinį manevrą, rekordas. Tuo metu Helios 1 (paleistas 1974 m.) ir Helios 2 priklausė artimiausio priartėjimo prie Saulės rekordas. „Helios 2“ buvo paleista įprastine raketa ir pastatyta į labai pailgą orbitą.

Dėl didelio ekscentriškumo (0,54) 190 dienų Saulės orbitoje Helios 2 galėjo pasiekti maksimalų greitį virš 240 000 km/val. Šis orbitos greitis buvo sukurtas vien dėl gravitacinio Saulės traukos. Techniškai „Helios 2“ perihelio greitį lėmė ne gravitacinis manevras, o didžiausias orbitos greitis, tačiau jis vis dar priklauso greičiausio žmogaus sukurto objekto rekordui.

Jei Voyager 1 judėtų link raudonosios nykštukės žvaigždės Proxima Centauri pastoviu 60 000 km/h greičiu, šiam atstumui įveikti prireiktų 76 000 metų (arba daugiau nei 2500 kartų). Tačiau jei zondas pasiektų rekordinį Helios 2 greitį – pastovų 240 000 km/h greitį – prireiktų 19 000 metų (arba daugiau nei 600 kartų), kad nukeliautų 4 243 šviesmečius. Žymiai geriau, nors ir praktiškai ne.

Elektromagnetinis variklis EM pavara

Kitas siūlomas tarpžvaigždinių kelionių būdas yra RF rezonansinis ertmės variklis, dar žinomas kaip EM Drive. 2001 m. pasiūlytas britų mokslininko Rogerio Scheuerio, sukūrusio Satellite Propulsion Research Ltd (SPR), kad įgyvendintų projektą, variklis pagrįstas idėja, kad elektromagnetinės mikrobangų ertmės gali tiesiogiai paversti elektros energiją į trauką.

Nors tradiciniai elektromagnetiniai varikliai yra skirti tam tikrai masei (pvz., jonizuotoms dalelėms) varyti, ši konkreti varomoji sistema nepriklauso nuo masės reakcijos ir neskleidžia nukreiptos spinduliuotės. Apskritai šis variklis buvo sutiktas gana skeptiškai, daugiausia dėl to, kad jis pažeidžia impulso išsaugojimo dėsnį, pagal kurį sistemos impulsas išlieka pastovus ir negali būti sukurtas ar sunaikintas, o tik keičiamas veikiant jėgai. .

Tačiau pastarieji eksperimentai su šia technologija, matyt, davė teigiamų rezultatų. 2014 m. liepos mėn. 50-ojoje AIAA/ASME/SAE/ASEE jungtinės varomosios jėgos konferencijoje Klivlande, Ohajo valstijoje, NASA pažangūs varomosios jėgos mokslininkai paskelbė, kad sėkmingai išbandė naują elektromagnetinio varymo konstrukciją.

2015 m. balandį NASA Eagleworks mokslininkai (Džonsono kosmoso centro dalis) pareiškė sėkmingai išbandę variklį vakuume, o tai gali reikšti galimus pritaikymus kosmose. Tų pačių metų liepą grupė mokslininkų iš Drezdeno technologijos universiteto Kosmoso sistemų katedros sukūrė savo variklio versiją ir pastebėjo pastebimą trauką.

2010 m. profesorė Zhuang Yang iš Šiaurės vakarų politechnikos universiteto Siane, Kinijoje, pradėjo skelbti straipsnių seriją apie savo EM Drive technologijos tyrimus. 2012 m. ji pranešė apie didelę įvesties galią (2,5 kW) ir užregistruotą 720 mN trauką. 2014 m. ji taip pat atliko išsamius bandymus, įskaitant vidinės temperatūros matavimus su įmontuotomis termoporomis, kurie parodė, kad sistema veikia.

Remiantis NASA prototipu (kurio galia buvo 0,4 N/kW), elektromagnetiniu varikliu varomas erdvėlaivis galėtų nukeliauti iki Plutono greičiau nei per 18 mėnesių. Tai šešis kartus mažiau, nei reikalavo zondas „New Horizons“, kuris judėjo 58 000 km/h greičiu.

Skamba įspūdingai. Tačiau net ir šiuo atveju laivas su elektromagnetiniais varikliais skris į Proksima Kentaurį 13 000 metų. Uždaryti, bet vis tiek nepakanka. Be to, kol šioje technologijoje nėra punktyrinių i, dar per anksti kalbėti apie jos naudojimą.

Branduolinis terminis ir branduolinis elektrinis judėjimas

Kita tarpžvaigždinio skrydžio galimybė – panaudoti erdvėlaivį su branduoliniais varikliais. NASA tokias galimybes tyrinėjo dešimtmečius. Branduolinė šiluminė varomoji raketa galėtų naudoti urano arba deuterio reaktorius, kad šildytų vandenilį reaktoriuje ir paverstų jį jonizuotomis dujomis (vandenilio plazma), kurios vėliau būtų nukreiptos į raketos antgalį, sukuriant trauką.

Branduoline elektra varoma raketa naudoja tą patį reaktorių šilumą ir energiją paverčia elektra, kuri vėliau maitina elektros variklį. Abiem atvejais raketa remtųsi branduolių sinteze arba dalijimusi, kad sukurtų trauką, o ne cheminį kurą, kurį naudoja visos šiuolaikinės kosmoso agentūros.

Palyginti su cheminiais varikliais, branduoliniai varikliai turi neabejotinų pranašumų. Pirma, jis turi beveik neribotą energijos tankį, palyginti su raketų kuru. Be to, branduolinis variklis taip pat sukurs galingą trauką, palyginti su naudojamo kuro kiekiu. Tai sumažins reikiamo kuro kiekį, o kartu ir konkretaus įrenginio svorį bei kainą.

Nors šiluminiai branduoliniai varikliai dar nepaleisti į kosmosą, buvo sukurti ir išbandyti prototipai, pasiūlyta dar daugiau.

Tačiau, nepaisant degalų taupymo ir specifinio impulso pranašumų, geriausios siūlomos branduolinio šiluminio variklio koncepcijos maksimalus savitasis impulsas yra 5000 sekundžių (50 kN s/kg). Naudodami branduolinius variklius, varomus dalijimosi arba sintezės būdu, NASA mokslininkai galėtų nugabenti erdvėlaivį į Marsą vos per 90 dienų, jei Raudonoji planeta yra 55 000 000 kilometrų nuo Žemės.

Tačiau kalbant apie kelionę į Proxima Centauri, prireiktų šimtmečių, kol branduolinė raketa pasiektų reikšmingą šviesos greičio dalį. Tada prireiks kelių dešimtmečių kelionių, o paskui dar daug šimtmečių sulėtėjimo kelyje į tikslą. Mums vis dar 1000 metų nuo savo tikslo. Kas tinka tarpplanetinėms misijoms, nėra taip gerai tarpžvaigždinėms.

Antra dalis: teoriniai metodai

Naudojant esamas technologijas, mokslininkų ir astronautų siuntimas į tarpžvaigždinę misiją užtruktų labai, labai ilgai. Kelionė bus skausmingai ilga (net pagal kosminius standartus). Jei norime tokią kelionę nuveikti bent per vieną gyvenimą ar net per kartą, mums reikia radikalesnių (skaityk: grynai teorinių) priemonių. Ir nors kirmgraužos ir kosmoso varikliai šiuo metu yra be galo fantastiški, daugelį metų buvo ir kitų idėjų, kurias tikime įgyvendint.

Branduolinė varomoji jėga

Branduolinė varomoji jėga yra teoriškai galimas „variklis“ greitoms kelionėms į kosmosą. Iš pradžių šią koncepciją 1946 m. ​​pasiūlė lenkų kilmės amerikiečių matematikas Stanislovas Ulamas, dalyvavęs Manheteno projekte, o preliminarius skaičiavimus atliko F. Reinesas ir Ulamas 1947 m. Projektas Orion buvo pradėtas 1958 m. ir tęsėsi iki 1963 m.

Vadovaujamas Tedo Tayloro iš Bendrosios atomikos ir fiziko Freemano Dysono iš Prinstono Išplėstinių studijų instituto, Orionas panaudotų impulsinių branduolinių sprogimų galią, kad suteiktų didžiulę trauką ir labai didelį specifinį impulsą.

Trumpai tariant, „Orion“ projektas apima didelį erdvėlaivį, kuris įgauna greitį palaikydamas termobranduolines kovines galvutes, išstumdamas bombas iš užpakalio ir įsibėgėdamas nuo sprogimo bangos, kuri patenka į gale sumontuotą „stūmiklį“, varomąją plokštę. Po kiekvieno paspaudimo ši plokštė sugeria sprogimo jėgą ir paverčia judėjimu pirmyn.

Nors pagal šiuolaikinius standartus šis dizainas vargu ar yra elegantiškas, koncepcijos pranašumas yra tas, kad ji užtikrina didelę specifinę trauką – tai yra iš kuro šaltinio (šiuo atveju branduolinių bombų) išgauna maksimalų energijos kiekį minimaliomis sąnaudomis. Be to, ši koncepcija teoriškai gali pasiekti labai didelį greitį, kai kurie mano, kad iki 5% šviesos greičio (5,4 x 107 km/h).

Žinoma, šis projektas turi neišvengiamų trūkumų. Viena vertus, tokio dydžio laivą pastatyti bus itin brangu. Dysonas 1968 metais apskaičiavo, kad vandenilinėmis bombomis varomas erdvėlaivis Orion būtų svėręs nuo 400 000 iki 4 000 000 metrinių tonų. Ir mažiausiai trys ketvirtadaliai šio svorio būtų gaunami iš branduolinių bombų, kurių kiekviena sveria apie vieną toną.

Konservatyvūs „Dyson“ skaičiavimai parodė, kad bendra „Orion“ statybos kaina sieks 367 mlrd. Atsižvelgiant į infliaciją, ši suma yra 2,5 trilijono USD, o tai yra gana daug. Net ir turint konservatyviausius skaičiavimus, įrenginio gamyba bus itin brangi.

Taip pat yra nedidelė radiacijos problema, kurią ji skleis, jau nekalbant apie branduolines atliekas. Manoma, kad dėl šios priežasties projektas buvo atšauktas kaip dalis 1963 m. sutarties dėl dalinio bandymų uždraudimo, kai pasaulio vyriausybės siekė apriboti branduolinius bandymus ir sustabdyti pernelyg didelį radioaktyvių nuosėdų išmetimą į planetos atmosferą.

Sintezės raketos

Kita galimybė panaudoti branduolinę energiją yra termobranduolinės reakcijos, siekiant sukurti trauką. Pagal šią koncepciją energija būtų sukurta uždegant deuterio ir helio-3 mišinio granules reakcijos kameroje inerciniu būdu, naudojant elektronų pluoštus (panašiai, kaip daroma Nacionalinėje uždegimo įstaigoje Kalifornijoje). Toks branduolių sintezės reaktorius susprogdintų 250 granulių per sekundę, sukurdamas didelės energijos plazmą, kuri vėliau būtų nukreipta į purkštuką, sukuriant trauką.

Kaip ir raketa, kuri remiasi branduoliniu reaktoriumi, ši koncepcija turi pranašumų kuro efektyvumo ir specifinio impulso požiūriu. Skaičiuojama, kad greitis sieks 10 600 km/h, gerokai viršijantis įprastų raketų greičio ribas. Be to, per pastaruosius kelis dešimtmečius ši technologija buvo plačiai ištirta ir buvo pateikta daug pasiūlymų.

Pavyzdžiui, 1973–1978 m. Britanijos tarpplanetinė draugija atliko projekto „Daedalus“ įgyvendinamumo tyrimą. Remdamiesi šiuolaikinėmis žiniomis ir sintezės technologijomis, mokslininkai paragino sukurti dviejų pakopų nepilotuojamą mokslinį zondą, kuris per žmogaus gyvenimą pasiektų Barnardo žvaigždę (5,9 šviesmečio nuo Žemės).

Pirmasis etapas, didžiausias iš dviejų, veiktų 2,05 metų ir pagreitintų laivą iki 7,1% šviesos greičio. Tada ši pakopa išmetama, antrasis uždegamas ir prietaisas per 1,8 metų įsibėgėja iki 12% šviesos greičio. Tada išjungiamas antrosios pakopos variklis, ir laivas plaukioja 46 metus.

Projektas „Daedalus“ apskaičiavo, kad Barnardo žvaigždei pasiekti būtų prireikę 50 metų. Jei į Proxima Centauri, tas pats laivas ten atplauks per 36 metus. Tačiau, žinoma, projekte yra daug neišspręstų problemų, ypač tų, kurių negalima išspręsti naudojant šiuolaikines technologijas – ir dauguma jų dar nėra išspręstos.

Pavyzdžiui, helio-3 Žemėje praktiškai nėra, vadinasi, jį teks išgauti kitur (greičiausiai Mėnulyje). Antra, reakcija, kuri varo aparatą, reikalauja, kad išskiriama energija gerokai viršytų energiją, sunaudotą reakcijai pradėti. Ir nors eksperimentai Žemėje jau viršijo „lūžio tašką“, mes vis dar esame toli nuo energijos kiekių, galinčių maitinti tarpžvaigždinį erdvėlaivį.

Trečia, išlieka tokio laivo kainos klausimas. Net pagal kuklius nepilotuojamo projekto Daedalus standartus pilnai įrengta transporto priemonė svertų 60 000 tonų. Kad galėtumėte įsivaizduoti, NASA SLS bendrasis svoris yra šiek tiek daugiau nei 30 metrinių tonų, o vien paleidimas kainuos 5 milijardus dolerių (2013 m. skaičiavimais).

Trumpai tariant, branduolių sintezės raketą ne tik būtų per brangu sukurti, bet ir prireiktų sintezės reaktoriaus, kuris gerokai viršytų mūsų galimybes. Tarptautinė piliečių mokslininkų organizacija „Icarus Interstellar“ (kai kurie iš jų dirbo NASA arba ESA) bando atgaivinti šią koncepciją su projektu „Icarus“. 2009 m. susikūrusi grupė tikisi, kad sintezės judėjimas (ir dar daugiau) bus įmanomas artimiausioje ateityje.

Fusion ramjet

Taip pat žinomas kaip „Bussard ramjet“, variklį pirmą kartą pasiūlė fizikas Robertas Bussardas 1960 m. Iš esmės tai yra standartinės sintezės raketos patobulinimas, kuris naudoja magnetinius laukus vandenilio kurui suspausti iki sintezės taško. Tačiau skraidyklės atveju didžiulis elektromagnetinis piltuvas siurbia vandenilį iš tarpžvaigždinės terpės ir išmeta jį į reaktorių kaip kurą.

Transporto priemonei įsibėgėjus, reaktyvioji masė patenka į ribojantį magnetinį lauką, kuris jį suspaudžia, kol prasidės termobranduolinė sintezė. Tada magnetinis laukas nukreipia energiją į raketos antgalį, pagreitindamas laivą. Kadangi jokie degalų bakai jo nesustabdys, sintezės banginis lėktuvas gali pasiekti maždaug 4% šviesos greičio ir skristi bet kurioje galaktikos vietoje.

Tačiau ši misija turi daug galimų minusų. Pavyzdžiui, trinties problema. Erdvėlaivis priklauso nuo didelio kuro surinkimo greičio, tačiau taip pat susidurs su dideliu tarpžvaigždinio vandenilio kiekiu ir praras greitį – ypač tankiuose galaktikos regionuose. Antra, kosmose yra mažai deuterio ir tričio (kurie naudojami reaktoriuose Žemėje), o įprasto vandenilio, kurio kosmose apstu, sintezės dar negalime kontroliuoti.

Tačiau mokslinė fantastika įsimylėjo šią koncepciją. Garsiausias pavyzdys tikriausiai yra Star Trek franšizė, kuri naudoja Bussard kolekcionierius. Tiesą sakant, mūsų supratimas apie branduolių sintezės reaktorius nėra toks geras, kaip norėtume.

Lazerinė burė

Saulės burės ilgą laiką buvo laikomos veiksmingu būdu užkariauti Saulės sistemą. Be to, kad jie yra gana paprasti ir pigūs gaminti, jie turi didelį pranašumą: jiems nereikia degalų. Užuot naudojusias raketas, kurioms reikia kuro, burė naudoja žvaigždžių spinduliuotės slėgį, kad itin ploni veidrodžiai išstumtų į didelį greitį.

Tačiau tarpžvaigždinės kelionės atveju tokia burė turėtų būti varoma sufokusuotais energijos spinduliais (lazeriu arba mikrobangomis), kad ji paspartėtų iki beveik šviesos greičio. Pirmą kartą šią koncepciją 1984 m. pasiūlė Robertas Forvardas, Hugheso lėktuvų laboratorijos fizikas.

Jo idėja išlaiko saulės burės privalumus, nes jai laive nereikia degalų, o taip pat lazerio energija per atstumą neišsisklaido taip, kaip saulės spinduliuotė. Taigi, nors lazerinei burei prireiks šiek tiek laiko įsibėgėti iki beveik šviesos greičio, vėliau ją ribos tik pats šviesos greitis.

Remiantis 2000 m. NASA Reaktyvinio varymo laboratorijos pažangiųjų varomųjų jėgų tyrimų direktoriaus Roberto Frisby atliktu tyrimu, lazerinė burė greičiau nei per dešimtmetį įsibėgėtų iki pusės šviesos greičio. Jis taip pat suskaičiavo, kad 320 kilometrų skersmens burė gali pasiekti Proksima Kentaurį per 12 metų. Tuo tarpu 965 kilometrų skersmens burė atkeliaus vos po 9 metų.

Tačiau tokia burė turės būti pastatyta iš pažangių kompozitinių medžiagų, kad neištirptų. Tai bus ypač sunku, atsižvelgiant į burės dydį. Išlaidos dar blogesnės. Pasak Frisbee, lazeriams prireiktų pastovaus 17 000 teravatų energijos srauto, o tai apytiksliai tiek, kiek visas pasaulis sunaudoja per vieną dieną.

Antimaterijos variklis

Mokslinės fantastikos gerbėjai puikiai žino, kas yra antimedžiaga. Bet jei pamiršote, antimedžiaga yra medžiaga, sudaryta iš dalelių, kurių masė tokia pati kaip ir įprastų dalelių, bet priešingas krūvis. Antimedžiagos variklis yra hipotetinis variklis, kuris remiasi medžiagos ir antimedžiagos sąveika, kad generuotų energiją arba trauką.

Trumpai tariant, antimedžiagos variklis naudoja vandenilio ir antivandenilio daleles, kurios susiduria viena su kita. Anihiliacijos proceso metu išsiskirianti energija savo tūriu prilygsta termobranduolinės bombos sprogimo energijai, kurią lydi subatominių dalelių – pionų ir miuonų – srautas. Šios dalelės, skriejančios trečdaliu šviesos greičio, nukreipiamos į magnetinį antgalį ir sukuria trauką.

Šios klasės raketų pranašumas yra tas, kad didžioji medžiagos/antimedžiagos mišinio masės dalis gali būti paversta energija, todėl gaunamas didelis energijos tankis ir specifinis impulsas, pranašesnis už bet kurią kitą raketą. Be to, sunaikinimo reakcija gali pagreitinti raketą iki pusės šviesos greičio.

Šios klasės raketos bus greičiausios ir energetiškai efektyviausios (arba neįmanoma, bet siūloma). Nors įprastoms cheminėms raketoms reikia tonų degalų, kad erdvėlaivis būtų nukreiptas į paskirties vietą, antimedžiagos variklis atliks tą patį darbą su vos keliais miligramais degalų. Abipusis pusės kilogramo vandenilio ir antivandenilio dalelių sunaikinimas išskiria daugiau energijos nei 10 megatonų vandenilio bomba.

Būtent dėl ​​šios priežasties NASA Išplėstinių koncepcijų institutas tiria šią technologiją kaip galimybę ateities misijoms į Marsą. Deja, svarstant apie misijas į netoliese esančias žvaigždžių sistemas, reikalingo kuro kiekis auga eksponentiškai, o išlaidos tampa astronominės (neplanuota).

Remiantis ataskaita, parengta 39-ajai AIAA / ASME / SAE / ASEE jungtinei varymo konferencijai ir parodai, dviejų pakopų antimedžiagos raketai reikės daugiau nei 815 000 metrinių tonų raketinio kuro, kad per 40 metų pasiektų Proxima Centauri. Tai palyginti greita. Bet kaina...

Nors vienas gramas antimedžiagos gamina neįtikėtiną kiekį energijos, vienam gramui pagaminti reikėtų 25 milijonų milijardų kilovatvalandžių energijos ir kainuotų trilijoną dolerių. Šiuo metu bendras žmonių sukurtas antimedžiagos kiekis yra mažesnis nei 20 nanogramų.

Ir net jei galėtume pigiai pagaminti antimedžiagą, mums reikėtų masyvaus laivo, kuriame tilptų reikiamas kiekis kuro. Remiantis daktarų Darrelo Smitho ir Jonathano Webby iš Arizonos Embry-Riddle aeronautikos universiteto pranešimu, antimedžiaga varomas tarpžvaigždinis erdvėlaivis gali pasiekti 0,5 karto didesnį šviesos greitį ir pasiekti Proksimos Kentaurį per kiek daugiau nei 8 metus. Tačiau pats laivas svertų 400 tonų ir jam prireiktų 170 tonų antimedžiagos kuro.

Galimas būdas tai apeiti būtų sukurti indą, kuris sukurtų antimedžiagą ir panaudotų ją kaip kurą. Šią koncepciją, žinomą kaip Vacuum to Antimatter Rocket Interstellar Explorer System (VARIES), pasiūlė Richardas Aubauzi iš Icarus Interstellar. Remiantis in situ perdirbimo idėja, VARIES transporto priemonė naudotų didelius lazerius (varomus didžiuliais saulės kolektoriais), kad sukurtų antimedžiagos daleles, kai iššaunama į tuščią erdvę.

Panašiai kaip ir sintezės ramjeto koncepcija, šis pasiūlymas išsprendžia degalų transportavimo problemą išgaunant jį tiesiai iš kosmoso. Bet vėlgi, tokio laivo kaina bus itin didelė, jei statysime jį savo šiuolaikiniais metodais. Mes tiesiog negalime sukurti didžiulio masto antimedžiagos. Taip pat reikia išspręsti radiacijos problemą, nes sunaikinus materiją ir antimateriją susidaro didelės energijos gama spindulių pliūpsniai.

Jie kelia pavojų ne tik ekipažui, bet ir varikliui, kad, veikiami visos tos spinduliuotės, nesuirtų į subatomines daleles. Trumpai tariant, antimedžiagos variklis yra visiškai nepraktiškas, atsižvelgiant į mūsų dabartinę technologiją.

Alcubierre Warp Drive

Mokslinės fantastikos gerbėjai, be jokios abejonės, yra susipažinę su „Warp drive“ (arba „Alcubierre drive“) sąvoka. 1994 m. Meksikos fiziko Miguelio Alcubierre'o pasiūlyta idėja buvo bandymas įsivaizduoti momentinį judėjimą erdvėje nepažeidžiant Einšteino specialiosios reliatyvumo teorijos. Trumpai tariant, ši koncepcija apima erdvėlaikio audinio ištempimą į bangą, dėl kurios erdvė priešais objektą susitrauktų, o erdvė už jo išsiplėstų.

Šios bangos viduje esantis objektas (mūsų laivas) galės plaukti šia banga, būdamas „metmenų burbule“ daug didesniu greičiu nei reliatyvistinis. Kadangi laivas pačiame burbule nejuda, o yra jo nešamas, reliatyvumo ir erdvės laiko dėsniai nebus pažeisti. Iš esmės šis metodas neapima judėjimo greičiau nei šviesos greitis vietine prasme.

Jis yra „greitesnis už šviesą“ tik ta prasme, kad laivas gali pasiekti tikslą greičiau nei šviesos spindulys, keliaujantis už metmenų burbulo ribų. Darant prielaidą, kad erdvėlaivyje yra Alcubierre sistema, jis pasieks Proxima Centauri greičiau nei per 4 metus. Todėl, kalbant apie teorines tarpžvaigždines kosmines keliones, tai yra pati perspektyviausia technologija greičio atžvilgiu.

Žinoma, visa ši koncepcija yra itin prieštaringa. Pavyzdžiui, vienas iš argumentų prieš yra tai, kad joje neatsižvelgiama į kvantinę mechaniką ir ją galima paneigti visko teorija (pvz., kilpos kvantinės gravitacijos). Apskaičiavus reikiamą energijos kiekį, taip pat paaiškėjo, kad metmenų pavara būtų pernelyg nešvari. Kiti neaiškumai apima tokios sistemos saugumą, erdvės ir laiko poveikį paskirties vietoje ir priežastingumo pažeidimus.

Tačiau 2012 metais NASA mokslininkas Haroldas White'as paskelbė, kad jis su kolegomis pradėjo tyrinėti galimybę sukurti Alcubierre variklį. White'as teigė, kad jie sukūrė interferometrą, kuris užfiksuotų erdvinius iškraipymus, atsirandančius dėl erdvėlaikio plėtimosi ir susitraukimo Alcubierre metrikoje.

2013 metais „Jet Propulsion Laboratory“ paskelbė vakuumo sąlygomis atliktų metmenų lauko bandymų rezultatus. Deja, rezultatai buvo laikomi „neįtikinamais“. Ilgainiui galime pastebėti, kad Alcubierre metrika pažeidžia vieną ar kelis pagrindinius gamtos dėsnius. Ir net jei jos fizika pasitvirtintų, nėra jokios garantijos, kad Alcubierre sistema gali būti naudojama skrydžiui.

Apskritai viskas kaip įprasta: gimei per anksti, kad galėtum keliauti į artimiausią žvaigždę. Tačiau, jei žmonija pajus poreikį pastatyti „tarpžvaigždinę arką“, kurioje tilptų save išlaikanti žmonių visuomenė, Proksima Kentaurį bus galima pasiekti maždaug po šimto metų. Jei, žinoma, norime investuoti į tokį renginį.

Kalbant apie laiką, visi galimi metodai atrodo labai riboti. Ir nors šimtus tūkstančių metų praleisti keliaujant iki artimiausios žvaigždės gali būti mažai įdomu, kai kyla pavojus mūsų pačių išlikimui, kosmoso technologijoms tobulėjant, metodai išliks itin nepraktiški. Kol mūsų arka pasieks artimiausią žvaigždę, jos technologijos pasens, o pačios žmonijos gali nebelikti.

Taigi, jei nepadarysime didelio proveržio sintezės, antimedžiagos ar lazerių technologijose, pasitenkinsime tyrinėdami savo saulės sistemą.

PASKAITA:

"PER SEPTYNIUS MILIJONUS METŲ"

Lektorius Moisejevas I.M.

SSO „Energia“ MVTU pavadintas. Baumanas

kaimas Ust-Abakanas

Mieli bendražygiai! Iš karto noriu perspėti, kad kalbėsime apie prieštaringas ir gana abstrakčias problemas. Didžioji dalis to, ką noriu jums pasakyti, nėra aktuali šių dienų problema. Tačiau problemos, apie kurią kalbėsiu, supratimas ir jos sprendimo galimybė turi rimtą pasaulėžiūrinį pobūdį.

Turėsime operuoti labai dideliais, pagal mūsų standartus, skaičiais. Noriu, kad jūs juos gerai suprastumėte, primenu: milijonas yra tūkstantis tūkstantis, milijardas yra tūkstantis milijonų. Tiesiog suskaičiuoti iki tūkstančio užtruks 3 valandas. Iki milijono – 125 dienos. Iki milijardo – 350 metų. Pristatė? Gerai tada. Tada galime pradėti.

Prieš 20 milijardų metų atsirado Visata.

Kažkur prieš 5–6 milijardus metų mūsų Saulė užsiliepsnojo.

Prieš 4 milijardus metų atvėso išsilydęs rutulys, kuris dabar vadinamas Žemės planeta. Maždaug prieš milijoną metų atsirado žmogus.

Valstybės gyvuoja vos kelis tūkstančius metų.

Maždaug prieš šimtą metų buvo išrastas radijas ir galiausiai, prieš 27 metus, prasidėjo kosminis amžius.

Šį kartą. Dabar pakalbėkime apie erdvinius mastelius.

Kaip žinia, šviesos spindulys per sekundę nuskrieja 300 tūkst. Atstumams matuoti naudosime šviesos greitį. Kad šviesos spindulys nueitų atstumą, lygų pusiaujo ilgiui, prireiks 1/7 sekundės. Mėnulį pasiekti – šiek tiek daugiau nei 1 sekundė. Šviesa nukeliauja atstumą nuo Žemės iki Saulės per 8 minutes. Prireiks daugiau nei 5 valandų, kol šviesos spindulys pasieks Saulės sistemos ribą. Tačiau šviesos spinduliui nukeliauti iki artimiausios žvaigždės – Kentauro Proksimos – prireikia daugiau nei 4 metų. Prireiks 75 tūkstančių metų, kol šviesos spindulys pasieks mūsų Galaktikos centrą. Šviesos spinduliui peržengti mūsų Visatą prireiks 40 milijardų metų.

Mes gyvename planetoje žemėje. Mūsų planeta yra labai maža Saulės sistemos dalis, kurią sudaro pirmoji žvaigždė – Saulė, 9 didelės planetos, dešimtys planetinių palydovų, milijonai kometų ir asteroidų bei daug kitų mažesnių materialių kūnų. Mūsų saulės sistema yra Galaktikos, didžiulės žvaigždžių sistemos, apimančios 10 milijardų žvaigždžių, tokių kaip Saulė, periferijoje. Tokių galaktikų Visatoje yra tūkstančiai

milijardo Tai yra pasaulis, kuriame gyvename. Dabar, kai visa tai pristatėme, laikas nustatyti pirmąją užduotį.

Taigi. Turime patekti į artimiausią žvaigždžių sistemą – Alfa Kentauro sistemą. Šią sistemą sudaro 3 žvaigždutės: Alpha Centauri A – žvaigždė, panaši į mūsų Saulę, Alfa Centauri B ir Proxima Centauri – mažos raudonos žvaigždės. Labai tikėtina, kad ši sistema apima ir planetas. Atstumas iki jo yra 4,3 šviesmečio. Jei galėtume keliauti šviesos greičiu, nukeliauti ten ir atgal mums prireiktų beveik 9 metų. Bet mes negalime judėti šviesos greičiu. Šiuo metu disponuojame tik cheminėmis raketomis, kurių didžiausias pasiekiamas greitis – 20 km/sek. Tokiu greičiu pasiekti Alpha Centauri prireiktų daugiau nei 70 tūkstančių metų. Turime elektrinių raketų ir branduolinių šiluminių variklių. Tačiau pirmieji dėl mažos traukos negali paspartinti savo svorio iki padoraus greičio, o antrieji, grubiai tariant, yra tik dvigubai geresni už cheminius. Mokslinės fantastikos rašytojai mėgsta siųsti savo herojus į žvaigždes fotoninėmis, tiksliau – naikinimo raketomis. Naikinimo varikliai teoriškai gali pagreitinti raketą iki labai artimo šviesos greičio greičiui vos per vienerius metus. Tačiau norint sukurti anihiliacines varomąsias sistemas, reikia daug antimedžiagos, o kaip ją gauti, visiškai nežinoma. Be to, visiškai neaiški tokio variklio konstrukcija. Bet mums reikia tikro variklio. Kad žinotume, kaip tai padaryti, ir jau dabar galėtume pradėti jį kurti. Priešingu atveju, jei lauksime, kol jie suras principus, kurie šiuo metu nežinomi, galime likti be nieko. Laimei, toks variklis egzistuoja. Tiesa, kol kas tik popieriuje, bet jei norime, galime sukurti ir iš metalo. Tai impulsinis termobranduolinis raketinis variklis. Susipažinkime su juo išsamiau. Šiame variklyje mažos termobranduolinio kuro dalys dega dideliu dažniu. Tokiu atveju išsiskiria labai didelė energija, reakcijos produktai – elementarios dalelės – dideliu greičiu išsisklaido ir stumia raketą į priekį. Pakalbėkime apie pagrindines problemas, susijusias su tokio variklio sukūrimu, ir jų sprendimo būdus.

Pirma problema yra padegimo problema. Būtina padegti, tai yra inicijuoti termobranduolinę reakciją mažoje, ne daugiau kaip 10 miligramų svorio, termobranduolinio kuro tabletėje. Tokia tabletė dažniausiai vadinama taikiniu. Kad reakcija vyktų pakankamai intensyviai, taikinio temperatūra turi siekti šimtus milijonų laipsnių. Be to, kad dauguma taikinio sureaguotų, šis šildymas turi būti atliktas per labai trumpą laiką. /Jei kaitinsime lėtai, taikinys turės laiko išgaruoti nesudegęs./ Skaičiavimai ir eksperimentai rodo, kad per vieną milijardąją sekundės dalį į taikinį reikia investuoti milijono džaulių energiją. Tokio impulso galia prilygsta 200 tūkstančių Krasnojarsko hidroelektrinių galiai. Bet energijos suvartojimas nebus toks didelis – 100 tūkstančių kilovatų, jei per sekundę išsprogdinsime 100 taikinių. Pirmąjį padegimo problemos sprendimą rado garsus sovietų fizikas Basovas. Jis pasiūlė padegti taikinius lazerio spinduliu, kuriame iš tikrųjų būtų galima sutelkti reikiamą galią. Šioje srityje vyksta intensyvūs darbai ir artimiausiu metu pradės veikti pirmosios šiuo principu veikiančios termobranduolinės elektrinės. Yra ir kitų šios problemos sprendimo variantų, tačiau jie dar mažai tyrinėti.

Antra problema yra degimo kameros problema. Kai mūsų taikiniai degs, susidarys daug elementariųjų dalelių, nešančių didelę energiją ir galingą elektromagnetinę spinduliuotę, ir visa tai išsisklaidys į visas puses. Ir reikia kuo daugiau reakcijos produktų nukreipti viena kryptimi – prieš mūsų raketos judėjimą – tik tokiu atveju raketa galės įgyti greitį. Šią problemą galime išspręsti tik magnetinio lauko pagalba. Tam tikro stiprumo magnetinis laukas gali pakeisti reakcijos produktų trajektorijas ir nukreipti juos norima kryptimi. Galime sukurti tokį lauką.

Trečia problema yra radiatorių problema. Elektromagnetinės spinduliuotės negalima valdyti magnetiniu lauku. Šią spinduliuotę sugeria variklio konstrukciniai elementai ir paverčia šiluma, kuri turi būti išleista į erdvę. Šilumos perteklius dažniausiai pašalinamas naudojant radiatorius – dideles plonas plokštes, sudarytas iš šilumos vamzdžių – paprastus įrenginius, leidžiančius šilumą perduoti dideliais atstumais. Tačiau mūsų sąlygomis tokios sistemos masė pasirodo pernelyg didelė.

Čia taip pat buvo rastas sprendimas. Šilumai išleisti buvo pasiūlyta naudoti mažų kietųjų dalelių srautus arba iki aukštos temperatūros įkaitintus skysčio lašelius. Tokie įrenginiai yra nauji, bet gana įmanomi.

Kuriant mūsų variklį, iškils daug daugiau problemų, tačiau visos jos yra išsprendžiamos, o, kas svarbu, išsprendžiamos esant dabartiniam mokslo ir technologijų išsivystymo lygiui.

Įsivaizduokime variklį kaip visumą. Jis pagrįstas degimo kamera - nupjautu kūgiu, kelių dešimčių metrų dydžio. Šio kūgio ašyje termobranduoliniai sprogimai įvyksta 100 kartų per sekundę, kurių kiekvienas turi kelių tonų TNT jėgą. Reaktyvinis srautas teka iš plataus kūgio pagrindo. Šį kūgį sudaro du solenoidų žiedai. Sienų nėra. Kūgio viduje yra stiprus magnetinis laukas. Viršutiniame solenoide yra lazerinio uždegimo sistema, taikinių tiekimo į degimo kamerą sistema ir elektros energijos, reikalingos lazerio įrenginiui maitinti, parinkimo sistema. /Tam tikslui atimama dalis sprogimų energijos./ Skysčio srautai teka išilgai kūgio šoninių generatorių - tai radiatorius. Norint užtikrinti reikiamą trauką, savo raketoje turėsime sumontuoti apie 200 tokių variklių.

Sukūrėme varymo sistemą. Dabar pakalbėkime apie naudingą apkrovą. Mūsų prietaisas bus valdomas. Todėl pagrindinė dalis bus gyvenamasis skyrius. Jis gali būti pagamintas hantelio pavidalu. "Hantelis" bus nuo dviejų iki trijų šimtų metrų. Jis suksis aplink savo skersinę ašį, kad sukurtų dirbtinę gravitaciją. Jis iš visų pusių bus apjuostas termobranduoliniu kuru, kuris saugos įgulą nuo kosminės spinduliuotės. Be gyvenamojo skyriaus, naudingoji apkrova apims maitinimo sistemą, ryšių sistemą ir pagalbines sistemas.

Kaip matote, statant tarpžvaigždinį erdvėlaivį nėra nieko neįmanomo, tik labai sudėtinga. Visos problemos yra įveikiamos. Dabar supažindinsiu su laivo charakteristikomis, gautomis atlikus preliminarų projektą.

Svoris pradžioje		milijonų tonų
Variklio svoris		tūkstantis tonų
Naudingojo krovinio svoris		tūkstantis tonų
Maksimalus greitis		šviesos greitis
Skrydžio laikas		metų
Įgula	1000	Žmogus

Toks laivas leis mums nuskristi į Alpha Centauri sistemą.

Atkreipkite dėmesį – tiesiog skriskite. Jis negalės grįžti. Nesunku suskaičiuoti, kad išlaikant tą patį dizainą, kad galėtų grįžti, mūsų laivas starte turi sverti 8 milijardus tonų. Tai akivaizdžiai viršija mūsų galimybes. Ir kodėl grįžti? Visą naują – ir labai didžiulę, reikia pažymėti – informaciją galime perduoti radijo ryšiu. Ir mums reikės likti Alfa Kentauro sistemoje, nusileisti ant planetų ir pradėti jas tyrinėti.

Kaip mes tai padarysime? Ar yra tokia galimybė? Taip aš turiu. Paleidžiame, tarkime, šimtą laivų iš Saulės sistemos. Šimtas tūkstančių savanorių. Po 60 metų jie, jų vaikai ir anūkai atvyks į Alfa Kentauro sistemą ir skris į orbitą aplink patogiausią tyrinėti planetą. Po žvalgybos žmonės pradės perdaryti visą planetą, nes vargu ar tai pasirodys mūsų Žemės kopija. Jei jis per karštas, galite jį uždaryti nuo žvaigždės su dulkių ekranu. Jei per šalta, galime į jį nukreipti papildomos energijos naudodami didelius ir labai lengvus veidrodžius, tokius galime pagaminti. Mes taip pat galime pakeisti atmosferą. Pavyzdžiui, kaip pasiūlė Carlas Saganas, tas pats, kuris neseniai išsiuntė laišką K. U. Černenkai, kuriame išreiškė susirūpinimą dėl kosmoso militarizacijos planų. Černenkos atsakymas tada buvo paskelbtas visuose laikraščiuose./ - jis pasiūlė į kitos planetos atmosferą mesti specialiai atrinktus mikroorganizmus, kurie sugertų anglies dvideginį ir išskirs deguonį. Mes iš principo taip pat galime sukurti dirbtinius mechanizmus, galinčius atkurti / daugintis / ir greitai perdaryti bet kurios planetos atmosferą ir paviršiaus sluoksnį. Nė vienas iš šių dalykų nėra lengvas, bet įmanomas. Kai daugiau ar mažiau priprasime prie naujos sistemos, galime žengti kitą žingsnį – paleisti naują laivų eskadrilę į naują žvaigždžių sistemą, turėdami tuos pačius tikslus.

Ir taip toliau. O dabar – svarbiausia. Kulminacija. Taip elgdamiesi galime įvaldyti visą savo Galaktiką per SEPTYNIUS MILIJONUS METŲ. Septyni milijonai metų Visatos mastu yra nereikšmingas laikotarpis. Ir po septynių milijonų metų, ne daugiau, visa mūsų galaktika, ši didžiulė sistema su milijardais planetų sistemų, taps didžiaisiais žmonijos namais. Tai tikslas, dėl kurio verta dirbti. Žinoma, čia yra daugiau įvairių problemų nei sprendimų. Bet, kartoju, visas jas galima išspręsti. Ir neabejoju, kad jiems bus leista.

Vienintelis dalykas, galintis sustabdyti Žmoniją jos žvaigždžių kelyje, yra branduolinis karas. Tos pačios priemonės, leidžiančios Žmonijai pasiekti žvaigždes, gali ją sunaikinti pačioje kelionės pradžioje. Žinoma, man nereikia tavęs agituoti už taiką. Bet leisiu sau priminti, kad dabar aktyvi kova už taikią žmonijos ateitį yra vienintelis dalykas, galintis išgelbėti ne tik mūsų gyvybes, bet ir didžiulę mūsų Žmonijos ateitį.

Ar įmanoma skristi į žvaigždę? Na, bent jau artimiausią?

Mokslo ir technologijų raida primena bangą. Ne visai. Vėl taip, ir vėl ne. Bet galų gale vis tiek Taip!

Ar įmanoma skristi į žvaigždes?

Bent jau iki artimiausio?

NEĮMANOMA. Niekada! Reikia milijardų ir milijardų tonų kuro. Ir tik neįsivaizduojamas degalų kiekis visa tai išgabenti į orbitą. Neįmanomas.

TAIP GALIMA. Reikia tik 17 gramų antimedžiagos.

NEĮMANOMA. 17 gramų antimedžiagos kainuoja 170 trilijonų dolerių!

TAIP GALIMA. Antimedžiagos kaina nuolat krenta. 2006 m., NASA duomenimis, 1 gramas jau yra vertas 25 milijardų dolerių.

NEĮMANOMA. Net jei pagaminsite 100 gramų antimedžiagos ir išmoksite ją saugoti metus, o ne 1000 sekundžių, kaip dabar. Nesvarbu. 17 gramų antimedžiagos yra maždaug 22 atominės bombos, kurios buvo numestos ant Hirosimos. Niekas neleis jums taip rizikuoti paleidžiant. Juk antimedžiagos spąstai, kad ir koks patikimas jis būtų pats savaime, sunaikinus, antimedžiaga sąveikaus su medžiaga. Ir tragedijos negalima išvengti.

TAIP GALIMA. NASA, nors ir „beprotiškiausiame“ institute, užsakė antimedžiagų surinkėją http://www.membrana.ru/particle/2946. Juk antimedžiaga egzistuoja Saulės visatoje. O apskaičiuoti varikliai gali pasiekti 70% šviesos greičio http://ria.ru/science/20120515/649749893.html. Taigi skrydis į žvaigždes iš fundamentinio mokslo rankų pamažu pereina į taikomojo mokslo rankas.

Noriu pabrėžti vieną nepastebėtą dalyką. Daugelis žmonių sako, kaip ten patekti? Kokio kuro reikia norint nuskristi į žvaigždę per tam tikrą laiką? (pavyzdžiui, iki α – Kentauro atstumas yra maždaug 4365 šviesmečiai).

Pabandysiu atsakyti į šiuos klausimus savo požiūriu. Kaip ten patekti? Galiu pasakyti, kad šiuo metu tinkamiausias žvaigždėlaivis yra mūsų planeta Žemė. Žemėje yra viskas, ko reikia žmogui ir jį supančiam pasauliui, kad išgyventų žvaigždžių ekspedicijoje. Kokio kuro reikia norint nuskristi į žvaigždę per tam tikrą laiką?

Mano atsakymas būtų toks. Žvaigždžių laivo kuras bus saulės energija ir šiluma. Saulė yra galingiausias ir patvariausias energijos šaltinis tam tikru metu. Kol Saulė dega ir teikia šiltus spindulius mūsų Žemei, mūsų žvaigždėlaivis toliau plukdo kosmosą, vadovaujamas Saulės.

Atlikau apytikslius mūsų kosminės ekspedicijos skaičiavimus. Kiek laiko skrisime savo žvaigždėlaiviu, kol baigsis saulės kuras? Saulei sudeginti liko maždaug 4,57 milijardo metų. Per tą laiką Žemėje skrisime maždaug 18 orbitų aplink mūsų Paukščių Tako galaktikos centrą. Atstumas, nuvažiuotas aplink galaktikų centrą, atsižvelgiant į Saulės gyvavimo trukmę ir Saulės sukimosi aplink galaktikos centrą greitį, yra maždaug 220 km/s. Mūsų žvaigždžių ekspedicijos kelias bus 3,17·10^19 km = 3,3514·10^6 šviesmečiai. Mūsų kosminės ekspedicijos metu žvaigždėlaivis (planeta Žemė) būtų pasiekęs netoli mūsų esančią M31 galaktiką (Andromedos ūką). Mes ir mūsų Žemė kasdien nuskrenda 19 008 000 km. Visą gyvenimą keliavome per kosmosą savo laivu, vadinamu Žeme...

Ačiū!!!

Neveiks. Tarpžvaigždiniai atstumai, kokie buvo, bus, nepaisant to, kad jau būsime Andromedos galaktikoje. Juk jie mažai pasikeis tame Galaktikos komponente, kuriame dabar gyvename. Tačiau čia svarbiausia tai, kad po 4,5 milijardo metų, tikimės, savaitgaliais skrisime pasigrožėti kvazarais. Ir iš principo mums to nebereikės

Nikolajus! Jūsų atsakymas iš esmės sutampa su Folko pasiūlymu. Sėdime Žemėje ir su ja keliaujame aplink Galaktiką. Tačiau, mano nuomone, šis variantas yra šiek tiek neapgalvotas. Pirma, judėdami kartu su Saule per galaktiką, mes neturime daug galimybių priartėti prie kitų žvaigždžių. Tai reiškia, kad negalėsime jų tyrinėti iš arti. Jei pasitaikys tokia galimybė, tada mums bus labai sunku. Geriau saugokite savo namus nuo kitų žvaigždžių.

Šiuo atžvilgiu tampa aišku, kad likti namuose, taip sakant, „siekiant geriau įsitvirtinti“ mūsų saulės sistemoje, nėra pati geriausia strategija. Mažai kas gali nutikti mūsų Žemei. Taigi geriau susirūpinti naujos gyvenamosios vietos paieška iš anksto, bet kokiu atveju. Žinoma, aš suprantu astronomus, kad geriau sėdėti prie teleskopo ir kurti modelius pagal labai netiesioginius duomenis. Tačiau šis kelias, švelniai tariant, nėra labai informatyvus. Informaciją apie kitus objektus, esančius už Saulės sistemos ribų, geriau gauti tiesiai vietoje. Esu tikras, kad galėsite pamatyti pakankamai „stebuklų“, kurių niekada nepamatysi iš Žemės. Būtent šiuo atžvilgiu amerikiečių ekspedicijos į Mėnulį pirmiausia kelia įtarimų. Jie praktiškai nieko naujo neatrado. Tai verčia mane abejoti.

Viktoras Michailovičius, tiesą sakant, aš turėjau omenyje šiek tiek kitokį. Manau, kad pirmiausia turite jaustis patogiai saulės sistemoje. Lygiagrečiai su tuo, manau, žmonija pasieks fizines, o vėliau ir technines idėjas, kurios padės mums suvokti tarpžvaigždinių atstumų sankirtą per protingą laiką. Tie. Tikiu, kad viskam savas laikas.

O dėl atsarginio padėklo gyvybei plano yra Marsas ir Venera bei milžiniškų planetų palydovai, tinka ir Merkurijus.

Seryozha! Kalbant apie viską, viskam savas laikas – ne apie tai. Kol neišradome būdo keliauti erdvėje ar kokiu nors kitu būdu greičiu, artimu šviesos greičiui arba didesniam už jį, Saulės sistemoje gyvename kuo geriau. Tačiau kai tik atsiras būdas nuskristi į žvaigždes, bent jau artimiausias, tuoj atsiras entuziastų tai daryti. Taigi, „Laukiame, kol pasirodys pirmoji žvaigždė...“ Nikolajus siūlo pagal inerciją skristi pačioje Žemėje. Čia mes sutariame. Taigi mes į nieką neskrisime, o jei ir skrisime, būtų geriau, jei neskristume.

Dėl Marso, Veneros ar Merkurijaus aš nesuprantu. Mes negalėsime ten gyventi, net Marse. Marsas vis tiek turi būti paverstas gyventi tinkama planeta. O apie Venerą ir Merkurijų - čia tikrai blogai. Jei išmoksime teroformuoti planetas, manau, galėsime skristi į kitas žvaigždes. Dabar atrodo, kad šios užduotys yra panašiai sudėtingos.

Nuskristi iki kokios nors žvaigždės reikia 5 metų, o žemėje – 50-100 metų. Laikai, kai žmonės, kaip Bykovas iš Strugatskio epo, buvo pasirengę tai padaryti, praėjo (tikriausiai). Bet skristi taip, kad spėtum ten patekti, bet tada grįžti į pažįstamą pasaulį lengviau. Be to, reikia skristi ten, kur yra planetų, pageidautina žaliojoje zonoje, o geriausia – akmenines, būtų gerai su deguonies atmosfera. Ir tai ne faktas, kad tokių žmonių yra 30 vnt spinduliu. Tiesiog nėra prasmės skristi vien dėl to, kad ten patektum. Iš to pasieksite mažai mokslinių rezultatų, viskas, ką ten esanti misija sužino apie žvaigždę po to, kai misija ten nuskrenda ir iš ten ateina signalas, šie duomenys pasens.

Kalbant apie Merkurijų, ten galima gyventi poliariniuose regionuose, ten gana daug vietovių, kur yra vandens ir santykinai žema temperatūra. Venera yra balionai ar kažkas panašaus. Marsas – miestų su kupolu poliarinėse zonose statyba, kodėl gi ne? Manau, kad didelių uždarų gyvenamųjų patalpų statybos technologija per artimiausius 50–100 metų pasieks tokį lygį, kad tai bus įmanoma sau leisti.

Seryozha! Suprantu, kad ginčijatės šiandien žinomos fizikos rėmuose. Jei pasikliausite SRT, bus taip, kaip sakote. Skrydis 5 metus savo laiku bus dešimtys ir šimtai metų Žemės sistemoje, priklausomai nuo jūsų artumo šviesos greičiui. Tačiau SRT greičiausiai nėra bendra teorija. Jei yra papildomų matmenų, tada šviesos greitis hidrodinamikos požiūriu turės garso greičio tipo statusą. Todėl manau, kad reikia pažvelgti į problemą plačiau, juolab kad papildomų matmenų buvimo įrodymai, nors ir dar nėra tiesiogiai gauti, tampa vis svarbesniu visų fizikos tyrimų aspektu. Turime dirbti šia kryptimi.

Jei jums pavyks įveikti šviesos greičio slenkstį, kitas greičio apribojimas gali būti gerokai peržengtas. Tai reiškia, kad iki artimiausių žvaigždžių galima patekti per valandas ir minutes. Ir tai yra kitokia situacija. Tuo tarpu, žinoma, mes apsiribojame skrydžio modelių kūrimu netoliese esančioms žvaigždėms.

Kalbant apie Merkurijų, visa žmonija ten negyvens. Ir vandens mažai, ir vietos labai ribota, be temperatūros dar ir gigantiška radiacija. Galima gyventi ir sieros Veneros debesyse, jei tik iš kažkur gauni viską, ko reikia. Bet jei Žemės nėra, tai nebus iš kur jos gauti. Tas pats ir su Marsu. Trys problemos visur, išskyrus Žemę (kol kas!) – deguonis, vanduo, radiacija.

Dar įdomiau statyti laivą su antimedžiagos varikliu. Kadangi apskaičiuotos charakteristikos netrukdo sukurti variklį, kurio greitis yra 70% šviesos greičio, ir tokiu greičiu galima praktiškai ištirti laiko ir erdvės paradoksus. Bet ar 70% pakanka giliems fizikos dėsniams atskleisti?

Dar įdomiau statyti laivą su antimedžiagos varikliu.

Tokio variklio net projekte nėra. Bet net jei buvo, kaip tai išbandyti, jei nėra kuro. O kai kurių fizikų spėlionės, kad antimedžiagą galima gauti gramais, tėra spėlionės. Techniškai nebuvo išspręsta nė viena problema, susijusi su jos kūrimu, priežiūra ir naudojimu.

Priminsiu, kad daug paprastesnė branduolinės energijos kūrimo problema vis dar reikalauja milžiniškų išlaidų. Branduolinis raketinis variklis buvo sukurtas, bet stovo pavidalu ir niekada neskrido. Sunkesnė nei branduoliniai įrenginiai, bet vis tiek daug lengviau, įprastinės aukštos temperatūros plazmos izoliavimo problema nei antimedžiagos izoliavimo problema nebuvo išspręsta. Prie to pridedama visa krūva neišspręstų problemų, susijusių su judėjimu artimu šviesos greičiui erdvėje, užpildytoje įvairių dalelių ir dulkių. Taigi tokio laivo statyba – beviltiškas projektas. Problema turi būti sprendžiama radikaliai kitaip.

Radau informacijos, kad Skolkovo priėmė paraišką „amžinam varikliui“. Na, gerai, jie tai vadins „Vakuuminės energijos priėmimo įrenginiu“. Bet ne - „amžinas judesys“. http://lenta.ru/news/2012/10/22/inf/ Taigi iš tiesų ne viskas, ką sako atskiri fizikai, yra moksliškai pagrįsta informacija.

Pati nanolaivų idėja yra įdomi. Tačiau su varikliais yra neįveikiama problema. Pavyzdžiui, iš Žemės orbitos į Marsą naudojant cheminį kurą paleidžiama raketa, net ir be naudingo krovinio, negali būti maža. O kiti varikliai taip pat netinka. Pagal dydį. Prarandama visa prasmė. Antimedžiaga šiuo atveju yra vienintelė varžovė.

Jei pastatytume antimedžiagų surinkėjų – jos saugyklų – nanokosminių laivų grandinę, tai Artimosios erdvės tyrinėjimai vyktų kitu tempu. Bet, matyt, tai tik įdomi idėja.

Šiuos paradoksus galima tirti antžeminiuose greitintuvuose, įskaitant LHC, esant 0,999999 šviesos greičio greičiui. Ši tema yra apie kosminių skrydžių tokiu greičiu pagrįstumas. Kaip jau sakė Folko, bus svarbus klausimas gautos tyrimų informacijos perkėlimas į Žemę. Tikėtina, kad nanolaivui su nanoantena ir nanoenergija radijo perdavimas bus veiksmingas. Kitas būdas – kapsulę su informacija į Žemę siųsti 0,7 karto didesniu už šviesos greitį, tačiau tai užtruks dar ilgiau.

Sol rašo:

studijuoti... 0,999999 šviesos greičio greičiu.

Kitas požiūris atrodo pagrįstas ir optimistiškas:

zhvictorm rašo:

Ate Mes nesugalvota keliavimo erdvėje būdas arba kažkaip kitaip greičiu... didesniu už šviesos greitį. Bet kai tik yra būdas skristi į žvaigždes...

Ivanas rašo:

Jei žemiškajai civilizacijai yra prieinami tik tokie greičiai arba juo labiau 70% šviesos greičio, tai iš tikrųjų galima kalbėti tik apie kosminių skrydžių pagrįstumas.

Taip. Tiksliau, tokioje situacijoje jie apskritai nepraktiška(ilgi atstumai). Reikia surasti naujų fizinių idėjų, paaiškinantis erdvės-laiko struktūrą gilesniu lygmeniu, taigi ir galimybę apeiti apribojimą, susijusį su šviesos greičiu.

Apskritai idėja kosminiai nanolaivai- įdomus!

Norint ištirti ir galbūt apgyvendinti erdvę aplink artimiausią žvaigždę, nepakenks ir 70% šviesos greičio greitis, ir gamtos išteklių naudojimas kuro pavidalu.

Kištis nepakenks, bet kur jų gauti? Mes ne tik dar nežinome, kaip pasiekti 70% šviesos greičio, bet ir nežinome, kaip vykdyti aktyvią navigaciją Saulės sistemoje 10-20 km/s greičiu.

Būtent tai susiję su kuru. Antimedžiaga vis dar yra gryna fantazija, ypač šios medžiagos kaina, išreikšta doleriais. Ką jie gali padaryti dabar, tai gal keli šimtai antihelio atomų ir viskas. Be to, jie egzistuoja labai mažas sekundės dalis. Taigi viskas dar fantazija. Manau, kad iki žvaigždžių teks patekti visai kitais keliais, apie kuriuos dar nieko nežinome.

Žinoma, projektai kol kas jie panašesni į lygį net ne K.E. Ciolkovskis ir N.I. Kibalchichas. Tačiau nematau esminių, esminių kliūčių tolesniam darbui šioje srityje. Be to, aš tai sakau iš FUNDAMENTAL mokslo antimedžiaga sklandžiai pereina prie TAIKOMA. Ir, atsižvelgiant į šiuolaikinės eksperimentinės fizikos kainą, tuo daugiau PRAKTIŠKAS programos turės antimedžiagų, tuo geriau kosmoso tyrinėjimui. Žinoma, skaičiuojamas 70% šviesos greičio. Tačiau patys skaičiavimai pagrįsti dabartiniu žinių lygiu.

Kalbant apie Prokofjevo mintis E.P. tuomet jo pasiūlymai dėl nanotechnologijų ir antimedžiagų technologijų derinimo atrodo ypač įdomūs ir daug žadantys. Nanolaivų su antimedžiagų varikliais kūrimas. Tada dabartinis antimedžiagos kiekis gana greitai nuskris į Uraną. Atsižvelgiant į tai, kad jis yra nanovisuomenės narys, jis tikriausiai žino, apie ką kalba.

Folko rašo:

Kodėl mums reikia skristi į žvaigždes? Man atrodo, kur kas svarbiau čia įsitvirtinti Saulės „nelaisvėje“.

Tai klausimas žmogui, kuris yra išmintingas gyvenime, protingas ir racionalus. Ar manote, kad Maskvos valstybinio universiteto įkūrėjas yra beviltiškai pasenęs?

„Žvaigždžių pilna bedugnė atsivėrė! Žvaigždės neturi skaičiaus, bedugnės dugnas! M.V. Lomonosovas.

Žinoma, Maskva siūlo rimtų perspektyvų, bet yra toks provincijos kaimas Veškaima V Uljanovsko sritis. Šioje nuostabioje vietoje gyveno svajingas berniukas, pasigavęs savadarbį teleskopą ir su dvasine pagarba stebėjęs tolimas žvaigždes. Mokytojai ir tėvai bandė uždrausti naktinius astronominius stebėjimus, klasiokai nesuprato, bet visi jautė nepaprastą šio berniuko ryžtą ir... didžiavosi, sakydami, kad šalia jų gyvena toks „ekscentrikas“.

Trokštantis muzikantas atėjo pas garsųjį kompozitorių su žodžiais: „Noriu išmokti groti taip, kaip tu“. Maestro stebisi: „Kaip ir aš, būdamas tavo amžiaus, svajojau sukurti dievišką muziką ir groti kaip Dievas... Kas bus su tavimi, jei išsikelsi sau tokį žemišką tikslą?

> > Kiek laiko užtruks kelionė iki artimiausios žvaigždės?

Išsiaiškinti, kiek laiko skristi iki artimiausios žvaigždės: arčiausiai Žemės esanti žvaigždė po Saulės, atstumas iki Proxima Centauri, paleidimo aprašymas, naujos technologijos.

Šiuolaikinė žmonija skiria savo pastangas savo gimtosios saulės sistemos tyrinėjimui. Bet ar galime eiti į žvalgybą pas kaimyninę žvaigždę? Ir kiek Kiek laiko užtruks kelionė iki artimiausios žvaigždės?? Į tai galima atsakyti labai paprastai, arba galima pasigilinti į mokslinės fantastikos sritį.

Kalbant iš šių dienų technologijų perspektyvos, realūs skaičiai atbaidys entuziastus ir svajotojus. Nepamirškime, kad atstumai erdvėje yra neįtikėtinai dideli, o mūsų ištekliai vis dar riboti.

Arčiausiai Žemės planetai esanti žvaigždė yra. Tai yra vidurinis pagrindinės sekos atstovas. Bet aplink mus daug kaimynų, tad jau galima susikurti visą maršrutų žemėlapį. Bet kiek laiko užtrunka ten patekti?

Kuri žvaigždė artimiausia

Arčiausiai Žemės esanti žvaigždė yra Kentauro Proksima, todėl kol kas skaičiuodami turėtumėte remtis jos charakteristikomis. Tai yra trigubos Kentauro Alpha sistemos dalis ir yra nutolusi nuo mūsų 4,24 šviesmečio atstumu. Tai izoliuota raudonoji nykštukė, esanti 0,13 šviesmečio nuo dvinarės žvaigždės.

Kai tik iškyla tarpžvaigždinių kelionių tema, visi iškart susimąsto apie metmenų greitį ir šokinėjimą į kirmgraužas. Bet visi jie yra nepasiekiami arba visiškai neįmanomi. Deja, bet kuriai tolimajai misijai prireiks ne vienos kartos. Pradėkime analizę nuo lėčiausių metodų.

Kiek šiandien užtruks kelionė iki artimiausios žvaigždės?

Nesunku atlikti skaičiavimus pagal esamą įrangą ir mūsų sistemos ribas. Pavyzdžiui, „New Horizons“ misija naudojo 16 variklių, veikiančių naudojant hidrazino monosvaidį. Prireikė 8 valandų 35 minučių. Tačiau SMART-1 misija buvo pagrįsta jonų varikliais ir užtruko 13 mėnesių ir dviejų savaičių, kad pasiektų Žemės palydovą.

Tai reiškia, kad turime keletą transporto priemonių variantų. Be to, jis gali būti naudojamas kaip milžiniškas gravitacinis timpa. Bet jei planuojame keliauti taip toli, turime patikrinti visus įmanomus variantus.

Dabar kalbame ne tik apie esamas technologijas, bet ir apie tas, kurias teoriškai galima sukurti. Kai kurie iš jų jau buvo išbandyti misijose, o kiti yra tik piešinių pavidalu.

Jonų stiprumas

Tai lėčiausias būdas, bet ekonomiškas. Vos prieš kelis dešimtmečius jonų variklis buvo laikomas fantastišku. Tačiau dabar jis naudojamas daugelyje įrenginių. Pavyzdžiui, misija SMART-1 su jos pagalba pasiekė Mėnulį. Šiuo atveju buvo naudojamas variantas su saulės baterijomis. Taigi jis išleido tik 82 kg ksenono kuro. Čia laimime efektyvumu, bet tikrai ne greičiu.

Pirmą kartą jonų variklis buvo panaudotas Deep Space 1, skrendančiam į (1998). Įrenginyje buvo naudojamas to paties tipo variklis kaip SMART-1, naudojant tik 81,5 kg kuro. Per 20 kelionių mėnesių jam pavyko įsibėgėti iki 56 000 km/val.

Jonų tipas laikomas daug ekonomiškesniu nei raketų technologija, nes sprogmens masės vieneto trauka yra daug didesnė. Tačiau pagreitinti reikia daug laiko. Jei jais būtų planuojama keliauti iš Žemės į Kentauro Proksimą, reikėtų daug raketų kuro. Nors galite remtis ankstesniais rodikliais. Taigi, jei prietaisas judės 56 000 km/h greičiu, tai jis įveiks 4,24 šviesmečių atstumą per 2700 žmonių kartų. Taigi mažai tikėtina, kad jis bus naudojamas pilotuojamų skrydžių misijai.

Žinoma, jei užpildysite daug degalų, galite padidinti greitį. Tačiau atvykimo laikas vis tiek užtruks standartinį žmogaus gyvenimą.

Pagalba iš gravitacijos

Tai populiarus metodas, nes jis leidžia naudoti orbitą ir planetos gravitaciją, kad pakeistumėte maršrutą ir greitį. Jis dažnai naudojamas keliaujant į dujų milžinus, kad padidintų greitį. Mariner 10 tai išbandė pirmą kartą. Jis pasitikėjo Veneros gravitacija, kad pasiektų (1974 m. vasario mėn.). Devintajame dešimtmetyje „Voyager 1“ naudojo Saturno ir Jupiterio palydovus, kad įsibėgėtų iki 60 000 km/h ir patektų į tarpžvaigždinę erdvę.

Tačiau greičio, pasiekto naudojant gravitaciją, rekordininkė buvo Helios-2 misija, kuri 1976 metais pradėjo tirti tarpplanetinę terpę.

Dėl didelio 190 dienų orbitos ekscentriškumo prietaisas galėjo įsibėgėti iki 240 000 km/val. Šiuo tikslu buvo naudojama tik saulės gravitacija.

Na, o jei „Voyager 1“ išsiųsime 60 000 km/h greičiu, teks laukti 76 000 metų. „Helios 2“ tai būtų užtrukę 19 000 metų. Jis greitesnis, bet nepakankamai greitas.

Elektromagnetinė pavara

Yra ir kitas būdas – radijo dažnio rezonansinis variklis (EmDrive), kurį 2001 metais pasiūlė Rogeris Shaviras. Jis pagrįstas tuo, kad elektromagnetiniai mikrobangų rezonatoriai gali paversti elektros energiją į trauką.

Nors įprasti elektromagnetiniai varikliai yra skirti perkelti tam tikros rūšies masę, šis nenaudoja reakcijos masės ir nesukuria nukreiptos spinduliuotės. Šis tipas buvo sutiktas labai skeptiškai, nes jis pažeidžia impulso išsaugojimo dėsnį: judesio sistema sistemoje išlieka pastovi ir keičiasi tik veikiama jėgos.

Tačiau naujausi eksperimentai pamažu susilaukia rėmėjų. 2015 m. balandį mokslininkai paskelbė, kad sėkmingai išbandė diską vakuume (tai reiškia, kad jis gali veikti erdvėje). Liepos mėnesį jie jau buvo sukūrę savo variklio versiją ir pastebėjo pastebimą trauką.

2010 m. Huang Yang pradėjo straipsnių seriją. Baigiamąjį darbą ji baigė 2012 m., kur pranešė apie didesnę įėjimo galią (2,5 kW) ir išbandė traukos sąlygas (720 mN). 2014 m. ji taip pat pridėjo keletą detalių apie vidinių temperatūros pokyčių naudojimą, kurie patvirtino sistemos funkcionalumą.

Remiantis skaičiavimais, įrenginys su tokiu varikliu į Plutoną gali nuskristi per 18 mėnesių. Tai svarbūs rezultatai, nes jie sudaro 1/6 laiko, kurį praleido „New Horizons“. Skamba gerai, bet net ir tokiu atveju kelionė į Proxima Centauri užtruktų 13 000 metų. Be to, mes vis dar nepasitikime 100% jo efektyvumu, todėl nėra prasmės pradėti plėtrą.

Branduolinė šiluminė ir elektros įranga

NASA jau dešimtmečius tiria branduolinį variklį. Reaktoriai naudoja uraną arba deuterį skystam vandeniliui šildyti, paverčiant jį jonizuotomis vandenilio dujomis (plazma). Tada jis siunčiamas per raketos antgalį, kad būtų sukurta trauka.

Branduolinėje raketinėje elektrinėje yra tas pats originalus reaktorius, kuris šilumą ir energiją paverčia elektros energija. Abiem atvejais raketa remiasi branduolio dalijimusi arba sinteze, kad sukurtų varomąją jėgą.

Lyginant su cheminiais varikliais, gauname nemažai privalumų. Pradėkime nuo neriboto energijos tankio. Be to, garantuojama didesnė trauka. Tai sumažintų degalų sąnaudas, o tai sumažintų paleidimo masę ir misijos išlaidas.

Iki šiol nebuvo paleistas nė vienas branduolinis šiluminis variklis. Tačiau yra daug sąvokų. Jie svyruoja nuo tradicinių kietų konstrukcijų iki tų, kurių pagrindas yra skystas arba dujinis šerdis. Nepaisant visų šių pranašumų, sudėtingiausia koncepcija pasiekia maksimalų 5000 sekundžių specifinį impulsą. Jei naudosite tokį variklį keliauti, kai planeta yra už 55 000 000 km ("opozicijos" pozicija), tai užtruks 90 dienų.

Bet jei nusiųsime jį į Proxima Centauri, prireiks šimtmečių, kol įsibėgės, kad pasiektų šviesos greitį. Po to prireiktų kelių dešimtmečių keliauti ir dar šimtmečius sulėtinti. Apskritai laikotarpis sumažinamas iki tūkstančio metų. Puikiai tinka tarpplanetinėms kelionėms, bet vis tiek netinka tarpžvaigždinėms kelionėms.

Teoriškai

Turbūt jau supratote, kad šiuolaikinės technologijos gana vangiai įveikia tokius ilgus atstumus. Jei norime tai padaryti per vieną kartą, turime sugalvoti ką nors proveržio. Ir jei mokslinės fantastikos knygų puslapiuose kirmgraužos vis dar kaupia dulkes, turime keletą realių idėjų.

Branduolinio impulso judėjimas

Stanislavas Ulamas buvo įtrauktas į šią idėją dar 1946 m. Projektas prasidėjo 1958 m. ir tęsėsi iki 1963 m. pavadinimu Orion.

Orionas planavo panaudoti impulsinių branduolinių sprogimų galią, kad sukurtų stiprų smūgį su dideliu specifiniu impulsu. Tai yra, turime didelį erdvėlaivį su didžiuliu termobranduolinių galvučių atsargomis. Numetimo metu mes naudojame detonacijos bangą ant galinės platformos („stūmiklio“). Po kiekvieno sprogimo stūmimo pagalvė sugeria jėgą ir paverčia trauką impulsu.

Natūralu, kad šiuolaikiniame pasaulyje metodui trūksta malonės, tačiau jis garantuoja reikiamą impulsą. Preliminariais skaičiavimais, tokiu atveju galima pasiekti 5% šviesos greičio (5,4 x 10 7 km/h). Tačiau dizainas turi trūkumų. Pradėkime nuo to, kad toks laivas būtų labai brangus, o svertų 400 000-4000 000 tonų. Be to, ¾ svorio sudaro branduolinės bombos (kiekviena iš jų siekia 1 metrinę toną).

Bendra paleidimo kaina tuo metu būtų išaugusi iki 367 milijardų dolerių (šiandien – 2,5 trilijono dolerių). Taip pat kyla radiacijos ir branduolinių atliekų problema. Manoma, kad būtent dėl ​​to projektas buvo sustabdytas 1963 m.

Branduolinė sintezė

Čia naudojamos termobranduolinės reakcijos, dėl kurių susidaro trauka. Energija susidaro, kai deuterio / helio-3 granulės uždegamos reakcijos skyriuje per inercinį uždarymą naudojant elektronų pluoštus. Toks reaktorius detonuotų 250 granulių per sekundę ir sukurtų didelės energijos plazmą.

Ši plėtra taupo degalus ir sukuria ypatingą postūmį. Pasiekiamas greitis yra 10 600 km (daug greičiau nei standartinės raketos). Pastaruoju metu vis daugiau žmonių domisi šia technologija.

1973-1978 metais Britų tarpplanetinė draugija sukūrė galimybių studiją „Project Daedalus“. Jis buvo pagrįstas dabartinėmis žiniomis apie sintezės technologiją ir dviejų pakopų nepilotuojamo zondo, galinčio pasiekti Barnardo žvaigždę (5,9 šviesmečio) per vieną gyvenimą, prieinamumą.

Pirmasis etapas veiks 2,05 metų ir pagreitins laivą iki 7,1% šviesos greičio. Tada jis bus iš naujo nustatytas ir variklis užsives, padidindamas greitį iki 12% per 1,8 metų. Po to antros pakopos variklis sustos ir laivas keliaus 46 metus.

Apskritai laivas žvaigždę pasieks po 50 metų. Jei išsiųsite jį į Proxima Centauri, laikas sutrumpės iki 36 metų. Tačiau ši technologija taip pat susidūrė su kliūtimis. Pradėkime nuo to, kad helis-3 turės būti išgaunamas Mėnulyje. O reakcija, kuri maitina erdvėlaivį, reikalauja, kad išsiskirianti energija viršytų energiją, sunaudotą jį paleisti. Ir nors bandymai pavyko gerai, vis dar neturime reikiamos energijos rūšies, kuri galėtų maitinti tarpžvaigždinį erdvėlaivį.

Na, nepamirškime pinigų. Vienas 30 megatonų raketos paleidimas NASA kainuoja 5 mlrd. Taigi „Daedalus“ projektas svertų 60 000 megatonų. Be to, reikės naujo tipo termobranduolinio reaktoriaus, kuris taip pat netelpa į biudžetą.

Ramjet variklis

Šią idėją 1960 metais pasiūlė Robertas Bussardas. Tai gali būti laikoma patobulinta branduolių sintezės forma. Jis naudoja magnetinius laukus vandenilio kurui suspausti, kol suaktyvėja sintezė. Bet čia sukuriamas didžiulis elektromagnetinis piltuvas, kuris „išplėšia“ vandenilį iš tarpžvaigždinės terpės ir išmeta į reaktorių kaip kurą.

Laivas įgaus greitį ir privers suspaustą magnetinį lauką pasiekti termobranduolinės sintezės procesą. Tada jis nukreips energiją išmetamųjų dujų pavidalu per variklio purkštuką ir pagreitins judėjimą. Nenaudodami kito kuro galite pasiekti 4% šviesos greičio ir nukeliauti į bet kurią galaktikos vietą.

Tačiau ši schema turi daugybę trūkumų. Iš karto iškyla pasipriešinimo problema. Laivui reikia padidinti greitį, kad kauptų degalus. Tačiau jis susiduria su didžiuliu vandenilio kiekiu, todėl gali sulėtėti, ypač kai patenka į tankius regionus. Be to, kosmose labai sunku rasti deuterio ir tričio. Tačiau ši sąvoka dažnai naudojama mokslinėje fantastikoje. Populiariausias pavyzdys yra „Star Trek“.

Lazerinė burė

Siekiant sutaupyti pinigų, saulės burės labai ilgą laiką buvo naudojamos transporto priemonėms judėti aplink saulės sistemą. Jie yra lengvi ir pigūs, jiems nereikia kuro. Burėje naudojamas žvaigždžių spinduliuotės slėgis.

Tačiau norint naudoti tokį dizainą tarpžvaigždinėms kelionėms, jis turi būti valdomas sufokusuotomis energijos spinduliais (lazeriais ir mikrobangomis). Tai vienintelis būdas pagreitinti jį iki taško, artimo šviesos greičiui. Šią koncepciją 1984 metais sukūrė Robertas Fordas.

Esmė ta, kad visi saulės burės privalumai išlieka. Ir nors lazeriui įsibėgėti prireiks laiko, riba yra tik šviesos greitis. 2000 m. atliktas tyrimas parodė, kad lazerinė burė greičiau nei per 10 metų gali įsibėgėti iki pusės šviesos greičio. Jei burės dydis yra 320 km, tai savo tikslą ji pasieks per 12 metų. O jei padidinsite iki 954 km, tai per 9 metus.

Tačiau jo gamybai reikia naudoti pažangius kompozitus, kad būtų išvengta lydymosi. Nepamirškite, kad jis turi pasiekti didžiulius dydžius, todėl kaina bus didelė. Be to, turėsite išleisti pinigus kurdami galingą lazerį, kuris galėtų užtikrinti valdymą tokiu dideliu greičiu. Lazeris sunaudoja pastovią 17 000 teravatų srovę. Taigi jūs suprantate, tai yra energijos kiekis, kurį visa planeta sunaudoja per vieną dieną.

Antimedžiaga

Tai medžiaga, kurią reprezentuoja antidalelės, kurios pasiekia tokią pat masę kaip ir paprastos, tačiau turi priešingą krūvį. Toks mechanizmas panaudotų materijos ir antimedžiagos sąveiką energijai generuoti ir traukai sukurti.

Apskritai tokiame variklyje naudojamos vandenilio ir antivandenilio dalelės. Be to, tokioje reakcijoje išsiskiria toks pat energijos kiekis, kaip ir termobranduolinėje bomboje, taip pat subatominių dalelių banga, judanti 1/3 šviesos greičio.

Šios technologijos privalumas yra tas, kad didžioji masės dalis paverčiama energija, kuri sukurs didesnį energijos tankį ir specifinį impulsą. Dėl to gausime greičiausią ir ekonomiškiausią erdvėlaivį. Jei įprastinė raketa naudoja tonas cheminio kuro, tai variklis su antimedžiaga tiems patiems veiksmams išleidžia tik kelis miligramus. Ši technologija puikiai tiktų kelionei į Marsą, tačiau jos negalima pritaikyti kitai žvaigždei, nes kuro kiekis didėja eksponentiškai (kartu su išlaidomis).

Dviejų pakopų antimedžiagos raketai 40 metų skrydžiui prireiktų 900 000 tonų degalų. Sunkumas yra tas, kad norint išgauti 1 gramą antimedžiagos, reikės 25 milijonų milijardų kilovatvalandžių energijos ir daugiau nei trilijono dolerių. Šiuo metu turime tik 20 nanogramų. Tačiau toks laivas sugeba įsibėgėti iki pusės šviesos greičio ir per 8 metus nuskristi į žvaigždę Proxima Centauri Kentauro žvaigždyne. Bet jis sveria 400 Mt ir sunaudoja 170 tonų antimedžiagos.

Kaip problemos sprendimą, jie pasiūlė sukurti „Vakuuminės antimedžiagos raketų tarpžvaigždinių tyrimų sistemą“. Tam galėtų būti naudojami dideli lazeriai, kurie sukuria antimedžiagos daleles, kai šaudoma į tuščią erdvę.

Idėja taip pat pagrįsta kuro iš kosmoso naudojimu. Tačiau vėl atsiranda didelių išlaidų momentas. Be to, žmonija tiesiog negali sukurti tokio kiekio antimedžiagos. Taip pat yra radiacijos rizika, nes medžiagos ir antimedžiagos sunaikinimas gali sukelti didelės energijos gama spindulių pliūpsnius. Reikės ne tik specialiais ekranais apsaugoti ekipažą, bet ir aprūpinti variklius. Todėl produktas yra prastesnis praktiškumu.

Alcubierre burbulas

1994 m. jį pasiūlė meksikiečių fizikas Miguelis Alcubierre'as. Jis norėjo sukurti įrankį, kuris nepažeistų specialiosios reliatyvumo teorijos. Ji siūlo ištempti erdvėlaikio audinį banga. Teoriškai dėl to atstumas prieš objektą sumažės, o atstumas už jo padidės.

Laivas, patekęs į bangą, galės judėti daugiau nei reliatyvistinis greitis. Pats laivas „metmenų burbule“ nejudės, todėl erdvės-laiko taisyklės negalioja.

Jei mes kalbame apie greitį, tai yra „greitesnis už šviesą“, bet ta prasme, kad laivas pasieks tikslą greičiau nei šviesos spindulys, paliekantis burbulą. Skaičiavimai rodo, kad tikslą jis pasieks po 4 metų. Jei pagalvosime apie tai teoriškai, tai yra greičiausias būdas.

Tačiau ši schema neatsižvelgia į kvantinę mechaniką ir yra techniškai anuliuota visko teorijos. Reikalingos energijos kiekio skaičiavimai taip pat parodė, kad reikės itin milžiniškos galios. O saugumo dar nepalietėme.

Tačiau 2012 metais buvo kalbama, kad šis metodas bandomas. Mokslininkai teigė sukūrę interferometrą, galintį aptikti erdvės iškraipymus. 2013 metais Reaktyvinio judėjimo laboratorija atliko eksperimentą vakuuminėmis sąlygomis. Apibendrinant, rezultatai atrodė neįtikinami. Jei pažvelgsite giliau, galite suprasti, kad ši schema pažeidžia vieną ar kelis pagrindinius gamtos dėsnius.

Kas iš to seka? Jei tikėjotės keliauti pirmyn ir atgal į žvaigždę, tikimybė yra neįtikėtinai maža. Bet jei žmonija nusprendė pastatyti kosminę arką ir pasiųsti žmones į šimtmečio kelionę, tada viskas įmanoma. Žinoma, kol kas tai tik kalbos. Tačiau mokslininkai aktyviau naudotų tokias technologijas, jei mūsų planetai ar sistemai iškiltų realus pavojus. Tada kelionė pas kitą žvaigždę būtų išgyvenimo reikalas.

Kol kas galime tik naršyti ir tyrinėti savo gimtosios sistemos platybes, tikėdamiesi, kad ateityje atsiras naujas metodas, leisiantis įgyvendinti tarpžvaigždinius tranzitus.