Cum se ajunge la Alpha Centauri - detalii tehnice. Cât timp va dura până la cea mai apropiată stea? Este posibil să zbori la Alpha Centauri?

La un moment dat în viața noastră, fiecare dintre noi și-a pus această întrebare: cât timp durează să zbori spre stele? Este posibil să faci un astfel de zbor într-o singură viață umană, pot astfel de zboruri să devină norma vieții de zi cu zi? Există multe răspunsuri la această întrebare complexă, în funcție de cine întreabă. Unele sunt simple, altele sunt mai complexe. Sunt prea multe de luat în considerare pentru a găsi un răspuns complet.

Din păcate, nu există estimări reale care să ajute la găsirea unui astfel de răspuns, iar acest lucru îi frustrează pe futuriști și pasionații de călătorii interstelare. Fie că ne place sau nu, spațiul este foarte mare (și complex), iar tehnologia noastră este încă limitată. Dar dacă vom decide vreodată să părăsim „cuibul” nostru, vom avea mai multe modalități de a ajunge la cel mai apropiat sistem stelar din galaxia noastră.

Cea mai apropiată stea de Pământul nostru este Soarele, o stea destul de „medie”, conform schemei „secvenței principale” Hertzsprung-Russell. Aceasta înseamnă că steaua este foarte stabilă și oferă suficientă lumină solară pentru ca viața să se dezvolte pe planeta noastră. Știm că există și alte planete care orbitează în jurul stelelor în apropierea sistemului nostru solar și multe dintre aceste stele sunt similare cu ale noastre.

Prima parte: metode moderne

În viitor, dacă omenirea dorește să părăsească sistemul solar, vom avea o gamă largă de stele spre care să mergem, iar multe dintre ele ar putea avea condiții favorabile vieții. Dar unde vom merge și cât timp ne va dura să ajungem acolo? Rețineți că toate acestea sunt doar speculații și nu există linii directoare pentru călătoriile interstelare în acest moment. Ei bine, așa cum a spus Gagarin, să mergem!

Atinge o stea

După cum am menționat, cea mai apropiată stea de sistemul nostru solar este Proxima Centauri și, prin urmare, este foarte logic să începem să planificați o misiune interstelară acolo. Parte a sistemului de stele triple Alpha Centauri, Proxima se află la 4,24 ani lumină (1,3 parsecs) de Pământ. Alpha Centauri este, în esență, cea mai strălucitoare stea dintre cele trei din sistem, parte a unui sistem binar apropiat la 4,37 ani-lumină de Pământ - în timp ce Proxima Centauri (cea mai slabă dintre cele trei) este o pitică roșie izolată la 0,13 ani-lumină de dual. sistem.

Și în timp ce vorbirea despre călătoriile interstelare ne amintește de tot felul de călătorii „mai rapide decât viteza luminii” (FSL), de la viteze warp și găuri de vierme până la unități subspațiale, astfel de teorii sunt fie extrem de fictive (cum ar fi unitatea Alcubierre), fie există doar în operă științifico-fantastică . Orice misiune în spațiul adânc va dura generații.

Deci, începând cu una dintre cele mai lente forme de călătorie în spațiu, cât timp va dura să ajungi la Proxima Centauri?

Metode moderne

Problema estimării duratei călătoriei în spațiu este mult mai simplă dacă implică tehnologii și corpuri existente în Sistemul nostru Solar. De exemplu, folosind tehnologia folosită de misiunea New Horizons, 16 motoare monopropulsante de hidrazină ar putea ajunge pe Lună în doar 8 ore și 35 de minute.

Există și misiunea SMART-1 a Agenției Spațiale Europene, care s-a propulsat spre Lună folosind propulsia ionică. Cu această tehnologie revoluționară, a cărei versiune a fost folosită și de sonda spațială Dawn pentru a ajunge la Vesta, misiunea SMART-1 a durat un an, o lună și două săptămâni pentru a ajunge pe Lună.

De la nave spațiale cu rachetă rapidă la propulsie ionică eficientă din punct de vedere al combustibilului, avem câteva opțiuni pentru a vă deplasa în spațiul local - în plus, puteți folosi Jupiter sau Saturn ca praștie gravitațională uriașă. Totuși, dacă plănuim să mergem puțin mai departe, va trebui să creștem puterea tehnologiei și să explorăm noi posibilități.

Când vorbim despre metode posibile, vorbim despre cele care implică tehnologii existente, sau cele care încă nu există, dar sunt fezabile din punct de vedere tehnic. Unele dintre ele, după cum veți vedea, sunt testate în timp și confirmate, în timp ce altele rămân încă în discuție. Pe scurt, ele prezintă un scenariu posibil, dar foarte consumator de timp și costisitor financiar, pentru a călători chiar și la cea mai apropiată stea.

Mișcare ionică

În prezent, cea mai lentă și mai economică formă de propulsie este propulsia ionică. Cu câteva decenii în urmă, propulsia ionică era considerată obiectul science fiction-ului. Dar, în ultimii ani, tehnologiile de sprijinire a motoarelor ionice au trecut de la teorie la practică și cu foarte mult succes. Misiunea SMART-1 a Agenției Spațiale Europene este un exemplu de misiune de succes pe Lună într-o spirală de 13 luni de pe Pământ.

SMART-1 folosea motoare cu ioni alimentate cu energie solară, în care energia electrică era colectată de panouri solare și folosită pentru a alimenta motoarele cu efect Hall. Pentru a livra SMART-1 pe Lună, au fost necesare doar 82 de kilograme de combustibil xenon. 1 kilogram de combustibil xenon asigură un delta-V de 45 m/s. Aceasta este o formă de mișcare extrem de eficientă, dar este departe de a fi cea mai rapidă.

Una dintre primele misiuni care a folosit tehnologia de propulsie ionică a fost misiunea Deep Space 1 către cometa Borrelli în 1998. DS1 a folosit și un motor cu ioni xenon și a consumat 81,5 kg de combustibil. După 20 de luni de tracțiune, DS1 a atins viteze de 56.000 km/h în momentul survolării cometei.

Motoarele cu ioni sunt mai economice decât tehnologia rachetei, deoarece forța lor pe unitate de masă de propulsor (impuls specific) este mult mai mare. Dar motoarele cu ioni durează mult pentru a accelera o navă spațială la viteze semnificative, iar viteza maximă depinde de suportul de combustibil și de cantitatea de electricitate generată.

Prin urmare, dacă propulsia ionică ar fi folosită într-o misiune la Proxima Centauri, motoarele ar trebui să aibă o sursă de putere puternică (putere nucleară) și rezerve mari de combustibil (deși mai puține decât rachetele convenționale). Dar dacă plecăm de la presupunerea că 81,5 kg de combustibil xenon se traduc în 56.000 km/h (și nu vor exista alte forme de mișcare), se pot face calcule.

La o viteză maximă de 56.000 km/h, ar fi nevoie de Deep Space 181.000 de ani pentru a parcurge cei 4,24 ani lumină dintre Pământ și Proxima Centauri. În timp, este vorba despre aproximativ 2.700 de generații de oameni. Este sigur să spunem că propulsia ionică interplanetară va fi prea lentă pentru o misiune interstelară cu echipaj.

Dar dacă motoarele ionice sunt mai mari și mai puternice (adică rata de ieșire a ionilor va fi mult mai mare), dacă există suficient combustibil pentru rachete pentru a rezista toți cei 4,24 ani lumină, timpul de călătorie va fi redus semnificativ. Dar va rămâne în continuare mult mai multă viață umană.

Manevra gravitațională

Cea mai rapidă modalitate de a călători în spațiu este utilizarea asistenței gravitaționale. Această tehnică implică nava spațială folosind mișcarea relativă (adică, orbita) și gravitația planetei pentru a-și schimba calea și viteza. Manevrele gravitaționale sunt o tehnică de zbor spațial extrem de utilă, mai ales atunci când se folosește Pământul sau o altă planetă masivă (cum ar fi un gigant gazos) pentru accelerare.

Nava Mariner 10 a fost prima care a folosit această metodă, folosind atracția gravitațională a lui Venus pentru a se propulsa spre Mercur în februarie 1974. În anii 1980, sonda Voyager 1 a folosit Saturn și Jupiter pentru manevre gravitaționale și accelerație până la 60.000 km/h înainte de a intra în spațiul interstelar.

Misiunea Helios 2, care a început în 1976 și avea scopul de a explora mediul interplanetar între 0,3 UA. e. și 1 a. e. de la Soare, deține recordul pentru cea mai mare viteză dezvoltată folosind o manevră gravitațională. La acea vreme, Helios 1 (lansat în 1974) și Helios 2 dețineau recordul pentru cea mai apropiată apropiere de Soare. Helios 2 a fost lansat de o rachetă convențională și plasat pe o orbită foarte alungită.

Datorită excentricității mari (0,54) a orbitei solare de 190 de zile, la periheliu Helios 2 a reușit să atingă o viteză maximă de peste 240.000 km/h. Această viteză orbitală a fost dezvoltată numai datorită atracției gravitaționale a Soarelui. Din punct de vedere tehnic, viteza periheliului Helios 2 nu a fost rezultatul unei manevre gravitaționale, ci viteza sa orbitală maximă, dar încă deține recordul pentru cel mai rapid obiect creat de om.

Dacă Voyager 1 s-ar îndrepta către steaua pitică roșie Proxima Centauri cu o viteză constantă de 60.000 km/h, ar fi nevoie de 76.000 de ani (sau mai mult de 2.500 de generații) pentru a parcurge această distanță. Dar dacă sonda ar atinge viteza record a Helios 2 - o viteză susținută de 240.000 km/h - ar fi nevoie de 19.000 de ani (sau mai mult de 600 de generații) pentru a călători 4.243 de ani lumină. Semnificativ mai bun, deși nu este aproape practic.

Motor electromagnetic EM Drive

O altă metodă propusă pentru călătoria interstelară este RF Resonant Cavity Engine, cunoscut și sub numele de EM Drive. Propus în 2001 de Roger Scheuer, un om de știință britanic care a creat Satellite Propulsion Research Ltd (SPR) pentru a implementa proiectul, motorul se bazează pe ideea că cavitățile electromagnetice cu microunde pot converti direct electricitatea în forță.

În timp ce motoarele electromagnetice tradiționale sunt proiectate pentru a propulsa o anumită masă (cum ar fi particulele ionizate), acest sistem de propulsie particular este independent de răspunsul la masă și nu emite radiații direcționate. În general, acest motor a fost întâmpinat cu o cantitate destul de mare de scepticism, în mare parte pentru că încalcă legea conservării impulsului, conform căreia impulsul sistemului rămâne constant și nu poate fi creat sau distrus, ci doar modificat sub influența forței. .

Cu toate acestea, experimentele recente cu această tehnologie au condus aparent la rezultate pozitive. În iulie 2014, la cea de-a 50-a conferință comună de propulsie AIAA/ASME/SAE/ASEE din Cleveland, Ohio, oamenii de știință avansați în propulsie de la NASA au anunțat că au testat cu succes un nou design de propulsie electromagnetică.

În aprilie 2015, oamenii de știință de la NASA Eagleworks (parte a Centrului Spațial Johnson) au declarat că au testat cu succes motorul în vid, ceea ce ar putea indica posibile aplicații spațiale. În iulie același an, un grup de oameni de știință de la Departamentul de Sisteme Spațiale al Universității de Tehnologie din Dresda a dezvoltat propria versiune a motorului și a observat o forță vizibilă.

În 2010, profesorul Zhuang Yang de la Universitatea Politehnică Northwestern din Xi'an, China, a început să publice o serie de articole despre cercetarea ei în tehnologia EM Drive. În 2012, ea a raportat o putere mare de intrare (2,5 kW) și o tracțiune înregistrată de 720 mN. De asemenea, a efectuat teste ample în 2014, inclusiv măsurători de temperatură internă cu termocupluri încorporate, care au arătat că sistemul funcționează.

Pe baza calculelor bazate pe prototipul NASA (care a fost estimat a avea o putere nominală de 0,4 N/kW), o navă spațială alimentată cu energie electromagnetică ar putea călători la Pluto în mai puțin de 18 luni. Aceasta este de șase ori mai puțin decât a cerut sonda New Horizons, care se deplasa cu o viteză de 58.000 km/h.

Sună impresionant. Dar chiar și în acest caz, nava cu motoare electromagnetice va zbura la Proxima Centauri timp de 13.000 de ani. Aproape, dar încă nu suficient. În plus, până când toate i-urile sunt punctate în această tehnologie, este prea devreme să vorbim despre utilizarea ei.

Mișcarea nucleară termică și nucleară electrică

O altă posibilitate de zbor interstelar este utilizarea unei nave spațiale echipate cu motoare nucleare. NASA a studiat astfel de opțiuni de zeci de ani. O rachetă cu propulsie termică nucleară ar putea folosi reactoare cu uraniu sau deuteriu pentru a încălzi hidrogenul în reactor, transformându-l în gaz ionizat (plasmă de hidrogen), care ar fi apoi direcționat în duza rachetei, generând forță.

O rachetă cu propulsie nucleară folosește același reactor pentru a converti căldura și energia în electricitate, care apoi alimentează un motor electric. În ambele cazuri, racheta s-ar baza pe fuziunea nucleară sau fisiunea pentru a genera tracțiune, mai degrabă decât pe combustibilul chimic pe care îl funcționează toate agențiile spațiale moderne.

În comparație cu motoarele chimice, motoarele nucleare au avantaje incontestabile. În primul rând, are o densitate de energie practic nelimitată în comparație cu combustibilul pentru rachete. În plus, un motor nuclear va produce, de asemenea, o tracțiune puternică în raport cu cantitatea de combustibil utilizată. Acest lucru va reduce volumul de combustibil necesar și, în același timp, greutatea și costul unui anumit dispozitiv.

Deși motoarele nucleare termice nu au fost încă lansate în spațiu, au fost create și testate prototipuri și au fost propuse chiar mai multe.

Cu toate acestea, în ciuda avantajelor în ceea ce privește economia de combustibil și impulsul specific, cel mai bun concept de motor nuclear termic propus are un impuls specific maxim de 5000 de secunde (50 kN s/kg). Folosind motoare nucleare alimentate prin fisiune sau fuziune, oamenii de știință de la NASA ar putea livra o navă spațială pe Marte în doar 90 de zile dacă Planeta Roșie se află la 55.000.000 de kilometri de Pământ.

Dar când vine vorba de călătoria către Proxima Centauri, ar fi nevoie de secole pentru ca o rachetă nucleară să atingă o fracțiune semnificativă din viteza luminii. Apoi va fi nevoie de câteva decenii de călătorie, urmate de multe alte secole de încetinire pe drumul către obiectiv. Suntem încă la 1000 de ani de la destinație. Ceea ce este bun pentru misiunile interplanetare nu este atât de bun pentru cele interstelare.

Partea a doua: metode teoretice

Folosind tehnologia existentă, ar dura foarte, foarte mult timp pentru a trimite oameni de știință și astronauți într-o misiune interstelară. Călătoria va fi dureros de lungă (chiar și după standardele cosmice). Dacă vrem să realizăm o astfel de călătorie în cel puțin o viață, sau chiar o generație, avem nevoie de măsuri mai radicale (a se citi: pur teoretic). Și în timp ce găurile de vierme și motoarele subspațiale sunt absolut fantastice în acest moment, există și alte idei de mulți ani în care credem că se realizează.

Propulsie nucleară

Propulsia nucleară este un „motor” posibil teoretic pentru călătoriile rapide în spațiu. Conceptul a fost propus inițial de Stanislaw Ulam în 1946, un matematician polonez-american care a luat parte la Proiectul Manhattan, iar calculele preliminare au fost făcute de F. Reines și Ulam în 1947. Proiectul Orion a fost lansat în 1958 și a durat până în 1963.

Condus de Ted Taylor de la General Atomics și de fizicianul Freeman Dyson de la Institutul pentru Studii Avansate din Princeton, Orion va valorifica puterea exploziilor nucleare pulsate pentru a oferi o forță enormă cu un impuls specific foarte mare.

Pe scurt, Proiectul Orion implică o navă spațială mare care câștigă viteză susținând focoase termonucleare, ejectând bombe din spate și accelerând dintr-o undă de explozie care intră într-un „împingător” montat în spate, un panou de propulsie. După fiecare împingere, forța exploziei este absorbită de acest panou și transformată în mișcare înainte.

Deși acest design nu este deloc elegant după standardele moderne, avantajul conceptului este că oferă o forță specifică mare - adică extrage cantitatea maximă de energie din sursa de combustibil (în acest caz, bombe nucleare) la un cost minim. În plus, acest concept poate atinge, teoretic, viteze foarte mari, unii estimează până la 5% din viteza luminii (5,4 x 107 km/h).

Desigur, acest proiect are dezavantaje inevitabile. Pe de o parte, o navă de această dimensiune va fi extrem de costisitoare de construit. Dyson a estimat în 1968 că nava spațială Orion, alimentată de bombe cu hidrogen, ar fi cântărit între 400.000 și 4.000.000 de tone metrice. Și cel puțin trei sferturi din această greutate ar proveni de la bombe nucleare, fiecare cântărind aproximativ o tonă.

Calculele conservatoare ale lui Dyson au arătat că costul total al construirii lui Orion ar fi de 367 de miliarde de dolari. Ajustată pentru inflație, această sumă iese la 2,5 trilioane de dolari, ceea ce este destul de mult. Chiar și cu cele mai conservatoare estimări, dispozitivul va fi extrem de scump de produs.

Mai este și mica problemă a radiațiilor pe care le va emite, ca să nu mai vorbim de deșeurile nucleare. Se crede că acesta este motivul pentru care proiectul a fost abandonat ca parte a tratatului de interzicere parțială a testelor din 1963, când guvernele lumii au încercat să limiteze testele nucleare și să oprească eliberarea excesivă de precipitații radioactive în atmosfera planetei.

Rachete de fuziune

O altă posibilitate de utilizare a energiei nucleare este prin reacții termonucleare pentru a produce forță. În acest concept, energia ar fi creată prin aprinderea granulelor dintr-un amestec de deuteriu și heliu-3 într-o cameră de reacție prin confinare inerțială folosind fascicule de electroni (similar cu ceea ce se face la National Ignition Facility din California). Un astfel de reactor de fuziune ar exploda cu 250 de pelete pe secundă, creând o plasmă de înaltă energie care ar fi apoi redirecționată într-o duză, creând tracțiune.

Asemenea unei rachete care se bazează pe un reactor nuclear, acest concept are avantaje în ceea ce privește eficiența combustibilului și impulsul specific. Viteza este estimată a atinge 10.600 km/h, depășind cu mult limitele de viteză ale rachetelor convenționale. Mai mult, această tehnologie a fost studiată pe larg în ultimele decenii și au fost făcute multe propuneri.

De exemplu, între 1973 și 1978, British Interplanetary Society a efectuat un studiu privind fezabilitatea Proiectului Daedalus. Bazându-se pe cunoștințele moderne și pe tehnologia de fuziune, oamenii de știință au cerut construirea unei sonde științifice fără pilot în două etape care ar putea ajunge la Steaua lui Barnard (la 5,9 ani lumină de Pământ) într-o viață umană.

Prima etapă, cea mai mare dintre cele două, ar funcționa timp de 2,05 ani și ar accelera ambarcațiunea la 7,1% din viteza luminii. Apoi, această etapă este aruncată, a doua este aprinsă, iar dispozitivul accelerează până la 12% din viteza luminii în 1,8 ani. Apoi motorul din a doua etapă este oprit, iar nava zboară timp de 46 de ani.

Proiectul Daedalus estimează că misiunea ar fi durat 50 de ani pentru a ajunge la Barnard's Star. Dacă la Proxima Centauri, aceeași navă va ajunge acolo în 36 de ani. Dar, desigur, proiectul include o mulțime de probleme nerezolvate, în special cele care nu pot fi rezolvate cu ajutorul tehnologiilor moderne - și cele mai multe dintre ele nu au fost încă rezolvate.

De exemplu, practic nu există heliu-3 pe Pământ, ceea ce înseamnă că va trebui să fie extras în altă parte (cel mai probabil pe Lună). În al doilea rând, reacția care conduce aparatul necesită ca energia emisă să depășească semnificativ energia cheltuită pentru a începe reacția. Și deși experimentele de pe Pământ au depășit deja „punctul de prag de rentabilitate”, suntem încă departe de volumele de energie care pot alimenta o navă spațială interstelară.

În al treilea rând, rămâne problema costului unei astfel de nave. Chiar și după standardele modeste ale vehiculului fără pilot al Proiectului Daedalus, un vehicul complet echipat ar cântări 60.000 de tone. Ca să vă faceți o idee, greutatea brută a SLS NASA este de puțin peste 30 de tone metrice, iar lansarea va costa 5 miliarde de dolari (estimări 2013).

Pe scurt, nu numai că o rachetă de fuziune ar fi prea scumpă de construit, dar ar necesita și un nivel de reactor de fuziune mult peste capacitățile noastre. Icarus Interstellar, o organizație internațională de oameni de știință cetățeni (dintre care unii au lucrat pentru NASA sau ESA), încearcă să reînvie conceptul cu Proiectul Icarus. Format în 2009, grupul speră să facă posibilă mișcarea de fuziune (și multe altele) în viitorul apropiat.

Fusion ramjet

Cunoscut și sub numele de ramjet Bussard, motorul a fost propus pentru prima dată de fizicianul Robert Bussard în 1960. În esență, este o îmbunătățire față de racheta de fuziune standard, care utilizează câmpuri magnetice pentru a comprima hidrogenul combustibilului până la punctul de fuziune. Dar, în cazul unui ramjet, o pâlnie electromagnetică uriașă aspiră hidrogenul din mediul interstelar și îl aruncă în reactor ca combustibil.

Pe măsură ce vehiculul câștigă viteză, masa reactivă intră într-un câmp magnetic limitat, care o comprimă până când începe fuziunea termonucleară. Câmpul magnetic direcționează apoi energia în duza rachetei, accelerând ambarcațiunea. Deoarece niciun rezervor de combustibil nu o va încetini, un jet de fuziune poate atinge viteze de ordinul a 4% din viteza luminii și poate călători oriunde în galaxie.

Cu toate acestea, există multe dezavantaje potențiale ale acestei misiuni. De exemplu, problema frecării. Nava spațială se bazează pe o rată mare de colectare a combustibilului, dar va întâlni și cantități mari de hidrogen interstelar și își va pierde din viteză – mai ales în regiunile dense ale galaxiei. În al doilea rând, există puțin deuteriu și tritiu (care sunt folosite în reactoarele de pe Pământ) în spațiu, iar sinteza hidrogenului obișnuit, care este abundent în spațiu, nu este încă în controlul nostru.

Cu toate acestea, science fiction s-a îndrăgostit de acest concept. Cel mai faimos exemplu este poate franciza Star Trek, care folosește colecționari Bussard. În realitate, înțelegerea noastră despre reactoarele de fuziune nu este atât de bună pe cât ne-am dori.

Vela laser

Pânzele solare au fost mult timp considerate o modalitate eficientă de a cuceri sistemul solar. Pe langa faptul ca sunt relativ simple si ieftine de fabricat, au un mare avantaj: nu necesita combustibil. În loc să folosească rachete care au nevoie de combustibil, vela folosește presiunea radiației de la stele pentru a propulsa oglinzile ultra-subțiri la viteze mari.

Cu toate acestea, în cazul călătoriilor interstelare, o astfel de velă ar trebui să fie propulsată de fascicule focalizate de energie (laser sau microunde) pentru a o accelera până aproape de viteza luminii. Conceptul a fost propus pentru prima dată de Robert Forward în 1984, un fizician la Hughes Aircraft Laboratory.

Ideea sa păstrează avantajele unei vele solare prin faptul că nu necesită combustibil la bord și, de asemenea, că energia laser nu se disipează pe o distanță în același mod ca radiația solară. Astfel, deși vela laser va dura ceva timp pentru a accelera până aproape de viteza luminii, ulterior va fi limitată doar de viteza luminii în sine.

Potrivit unui studiu din 2000 al lui Robert Frisby, director de cercetare a conceptelor avansate de propulsie la Jet Propulsion Laboratory al NASA, o velă laser ar accelera până la jumătate din viteza luminii în mai puțin de un deceniu. El a mai calculat că o velă cu diametrul de 320 de kilometri ar putea ajunge la Proxima Centauri în 12 ani. Între timp, vela, cu diametrul de 965 de kilometri, va ajunge în doar 9 ani.

Cu toate acestea, o astfel de velă va trebui să fie construită din materiale compozite avansate pentru a evita topirea. Ceea ce va fi deosebit de dificil, având în vedere dimensiunea pânzei. Costurile sunt și mai rele. Potrivit lui Frisby, laserele ar necesita un flux constant de 17.000 de terawati de energie, care este aproximativ ceea ce întreaga lume consumă într-o singură zi.

Motor cu antimaterie

Fanii science fiction sunt foarte conștienți de ce este antimateria. Dar, în cazul în care ați uitat, antimateria este o substanță formată din particule care au aceeași masă ca și particulele obișnuite, dar cu sarcina opusă. Un motor de antimaterie este un motor ipotetic care se bazează pe interacțiunile dintre materie și antimaterie pentru a genera energie sau forță.

Pe scurt, un motor cu antimaterie folosește particule de hidrogen și antihidrogen care se ciocnesc unele de altele. Energia emisă în timpul procesului de anihilare este comparabilă ca volum cu energia exploziei unei bombe termonucleare însoțită de un flux de particule subatomice - pioni și muoni. Aceste particule, care călătoresc cu o treime din viteza luminii, sunt redirecționate într-o duză magnetică și generează tracțiune.

Avantajul acestei clase de rachete este că cea mai mare parte a masei amestecului materie/antimaterie poate fi convertită în energie, rezultând o densitate mare de energie și un impuls specific superior oricărei alte rachete. Mai mult, reacția de anihilare poate accelera racheta la jumătate din viteza luminii.

Această clasă de rachete va fi cea mai rapidă și mai eficientă energetic posibil (sau imposibilă, dar propusă). În timp ce rachetele chimice convenționale necesită tone de combustibil pentru a propulsa o navă spațială spre destinație, un motor cu antimaterie va face aceeași treabă cu doar câteva miligrame de combustibil. Distrugerea reciprocă a unei jumătate de kilogram de particule de hidrogen și antihidrogen eliberează mai multă energie decât o bombă cu hidrogen de 10 megatone.

Din acest motiv, Institutul de Concepte Avansate al NASA cercetează această tehnologie ca o posibilitate pentru viitoare misiuni pe Marte. Din păcate, atunci când se iau în considerare misiunile către sisteme stelare din apropiere, cantitatea de combustibil necesară crește exponențial, iar costurile devin astronomice (fără joc de cuvinte).

Potrivit unui raport pregătit pentru cea de-a 39-a conferință și expoziție comună de propulsie AIAA/ASME/SAE/ASEE, o rachetă cu antimaterie în două etape ar necesita mai mult de 815.000 de tone metrice de propulsor pentru a ajunge la Proxima Centauri în 40 de ani. Este relativ rapid. Dar pretul...

Deși un gram de antimaterie produce o cantitate incredibilă de energie, producerea unui singur gram ar necesita 25 de milioane de miliarde de kilowați-oră de energie și ar costa un trilion de dolari. În prezent, cantitatea totală de antimaterie care a fost creată de oameni este mai mică de 20 de nanograme.

Și chiar dacă am putea produce antimaterie ieftin, am avea nevoie de o navă masivă care să poată păstra cantitatea necesară de combustibil. Potrivit unui raport al Dr. Darrell Smith și Jonathan Webby de la Universitatea Aeronautică Embry-Riddle din Arizona, o navă spațială interstelară alimentată cu antimaterie ar putea atinge viteza de 0,5 ori viteza luminii și ar putea ajunge la Proxima Centauri în puțin peste 8 ani. Cu toate acestea, nava în sine ar cântări 400 de tone și ar avea nevoie de 170 de tone de combustibil antimaterie.

O posibilă modalitate de a evita acest lucru ar fi crearea unui vas care să creeze antimaterie și apoi să o folosească drept combustibil. Acest concept, cunoscut sub numele de Vacuum to Antimatter Rocket Interstellar Explorer System (VARIES), a fost propus de Richard Aubauzi de la Icarus Interstellar. Bazat pe ideea reciclării in situ, vehiculul VARIES ar folosi lasere mari (alimentate de panouri solare uriașe) pentru a crea particule de antimaterie atunci când este tras în spațiul gol.

Asemănător conceptului ramjet de fuziune, această propunere rezolvă problema transportului combustibilului prin extragerea acestuia direct din spațiu. Dar din nou, costul unei astfel de nave va fi extrem de mare dacă o construim folosind metodele noastre moderne. Pur și simplu nu putem crea antimaterie la scară mare. Există, de asemenea, o problemă de radiație de rezolvat, deoarece anihilarea materiei și antimateriei produce explozii de raze gamma de înaltă energie.

Ele nu reprezintă doar un pericol pentru echipaj, ci și pentru motor, astfel încât să nu se destrame în particule subatomice sub influența tuturor acestor radiații. Pe scurt, un motor de antimaterie este complet nepractic având în vedere tehnologia noastră actuală.

Alcubierre Warp Drive

Fanii science fiction sunt, fără îndoială, familiarizați cu conceptul de warp drive (sau Alcubierre drive). Propusă de fizicianul mexican Miguel Alcubierre în 1994, ideea a fost o încercare de a imagina mișcarea instantanee prin spațiu fără a încălca teoria relativității speciale a lui Einstein. Pe scurt, acest concept implică întinderea țesăturii spațiu-timpului într-un val, ceea ce teoretic ar provoca contractarea spațiului din fața unui obiect și extinderea spațiului din spatele acestuia.

Un obiect din interiorul acestui val (nava noastră) va fi capabil să călătorească pe acest val, aflându-se într-o „bulă warp”, la o viteză mult mai mare decât cea relativistă. Deoarece nava nu se mișcă în bula însăși, ci este purtată de ea, legile relativității și spațiu-timp nu vor fi încălcate. În esență, această metodă nu implică deplasarea mai rapidă decât viteza luminii în sens local.

Este „mai rapid decât lumina” doar în sensul că nava poate ajunge la destinație mai repede decât un fascicul de lumină care călătorește în afara bulei warp. Presupunând că nava spațială este echipată cu sistemul Alcubierre, va ajunge la Proxima Centauri în mai puțin de 4 ani. Prin urmare, când vine vorba de călătoriile teoretice în spațiu interstelar, aceasta este de departe cea mai promițătoare tehnologie în ceea ce privește viteza.

Desigur, întreg acest concept este extrem de controversat. Printre argumentele împotriva, de exemplu, este că nu ia în considerare mecanica cuantică și poate fi infirmat de o teorie a tuturor (cum ar fi gravitația cuantică în buclă). Calculele cantității necesare de energie au arătat, de asemenea, că propulsia warp ar fi prohibitiv de vorace. Alte incertitudini includ siguranța unui astfel de sistem, efectele spațiu-timp la destinație și încălcările cauzalității.

Cu toate acestea, în 2012, omul de știință de la NASA Harold White a anunțat că el și colegii săi au început să exploreze posibilitatea creării unui motor Alcubierre. White a declarat că au construit un interferometru care să surprindă distorsiunile spațiale produse de expansiunea și contracția spațiu-timpului în metrica Alcubierre.

În 2013, Jet Propulsion Laboratory a publicat rezultatele testelor de câmp warp efectuate în condiții de vid. Din păcate, rezultatele au fost considerate „neconcludente”. Pe termen lung, putem constata că metrica Alcubierre încalcă una sau mai multe legi fundamentale ale naturii. Și chiar dacă fizica sa se dovedește corectă, nu există nicio garanție că sistemul Alcubierre poate fi folosit pentru zbor.

În general, totul este ca de obicei: te-ai născut prea devreme pentru a călători la cea mai apropiată stea. Cu toate acestea, dacă omenirea simte nevoia să construiască o „arca interstelară” care să găzduiască o societate umană autosusținută, va fi posibil să ajungeți la Proxima Centauri în aproximativ o sută de ani. Dacă, desigur, vrem să investim într-un astfel de eveniment.

Din punct de vedere al timpului, toate metodele disponibile par a fi extrem de limitate. Și în timp ce petrecerea sute de mii de ani călătorind la cea mai apropiată stea poate fi de puțin interes pentru noi atunci când propria noastră supraviețuire este în joc, pe măsură ce tehnologia spațială avansează, metodele vor rămâne extrem de impracticabile. Până când arca noastră va ajunge la cea mai apropiată stea, tehnologia sa va deveni învechită, iar umanitatea însăși ar putea să nu mai existe.

Deci, dacă nu facem o descoperire majoră în tehnologia fuziunii, antimateriei sau laserului, ne vom mulțumi să explorăm propriul nostru sistem solar.

LECTURA:

„ÎN ȘAPTE MILIOANE DE ANI”

Lector Moiseev I.M.

SSO „Energia” MVTU numit după. Bauman

sat Ust-Abakan

Dragi tovarăși! Vreau să vă avertizez imediat că vom vorbi despre probleme controversate și mai degrabă abstracte. Mare parte din ceea ce vreau să vă spun nu este problema presantă a zilei de astăzi. Cu toate acestea, înțelegerea problemei despre care voi vorbi și a posibilității de a o rezolva are un caracter serios de viziune asupra lumii.

Va trebui să operam cu numere foarte mari, după standardele noastre. Vreau să le înțelegeți bine, vă reamintesc: un milion este o mie de mii, un miliard este o mie de milioane. Numărarea până la o mie va dura 3 ore. Până la un milion - 125 de zile. Până la un miliard - 350 de ani. Introdus? In regula, atunci. Atunci putem începe.

Acum 20 de miliarde de ani a început Universul.

Undeva acum 5-6 miliarde de ani Soarele nostru a izbucnit în flăcări.

Acum 4 miliarde de ani, o bilă topită s-a răcit, care se numește acum planeta Pământ. Acum aproximativ un milion de ani a apărut Omul.

Statele există doar de câteva mii de ani.

În urmă cu aproximativ o sută de ani, radioul a fost inventat și în cele din urmă, acum 27 de ani, a început epoca spațială.

De data asta. Acum să vorbim despre scarile spațiale.

După cum știți, o rază de lumină parcurge 300 de mii de km pe secundă. Vom folosi viteza luminii pentru a măsura distanțe. Pentru ca o rază de lumină să parcurgă o distanță egală cu lungimea ecuatorului, va dura 1/7 de secundă. Pentru a ajunge pe Lună - puțin mai mult de 1 secundă. Lumina parcurge distanța de la Pământ la Soare în 8 minute. Va dura mai mult de 5 ore pentru ca o rază de lumină să ajungă la granița sistemului solar. Dar durează mai mult de 4 ani pentru ca o rază de lumină să călătorească spre cea mai apropiată stea - Proxima Centauri. Va dura 75 de mii de ani pentru ca un fascicul de lumină să ajungă în centrul galaxiei noastre. O rază de lumină va dura 40 de miliarde de ani pentru a traversa Universul nostru.

Trăim pe planeta pământ. Planeta noastră este o parte foarte mică a sistemului solar, care include prima stea - Soarele, 9 planete mari, zeci de sateliți planetari, milioane de comete și asteroizi și multe alte corpuri materiale mai mici. Sistemul nostru solar este situat la periferia Galaxiei, un sistem stelar imens care include 10 miliarde de stele precum Soarele. Există mii de astfel de galaxii în Univers

miliard Aceasta este lumea în care trăim. Acum că am introdus toate acestea, este timpul să stabilim prima sarcină.

Asa de. Trebuie să ajungem la cel mai apropiat sistem stelar - sistemul Alpha Centauri. Acest sistem include 3 stele: Alpha Centauri A - o stea similară cu Soarele nostru, Alpha Centauri B și Proxima Centauri - mici stele roșii. Este foarte probabil ca acest sistem să includă și planete. Distanța până la acesta este de 4,3 ani lumină. Dacă am putea călători cu viteza luminii, ne-ar dura aproape 9 ani să călătorim acolo și înapoi. Dar nu ne putem deplasa cu viteza luminii. În prezent, avem la dispoziție doar rachete chimice, viteza maximă a acestora este de 20 km/sec. Cu această viteză, ar dura mai mult de 70 de mii de ani pentru a ajunge la Alpha Centauri. Avem la dispoziție rachete electrice și motoare termice nucleare. Cu toate acestea, primii, din cauza tracțiunii scăzute, nu își pot accelera propria greutate la viteze decente, iar cei din urmă, aproximativ vorbind, sunt doar de două ori mai bune decât cele chimice. Scriitorilor de science fiction le place să-și trimită eroii în stele pe fotoni sau, mai corect, pe rachete anihilatoare. Motoarele de anihilare pot accelera teoretic o rachetă la viteze foarte apropiate de viteza luminii în doar un an. Dar pentru a realiza sisteme de propulsie de anihilare este nevoie de o cantitate mare de antimaterie, iar modul de obținere a acesteia este complet necunoscut. În plus, designul unui astfel de motor este complet neclar. Dar avem nevoie de un motor adevărat. Pentru ca noi să știm cum să o facem și să începem să lucrăm la crearea lui chiar acum. Altfel, dacă așteptăm până când vor găsi principii necunoscute în prezent, s-ar putea să rămânem fără nimic. Din fericire, un astfel de motor există. Adevărat, până acum doar pe hârtie, dar dacă vrem tu și cu mine, îl putem crea în metal. Acesta este un motor de rachetă termonuclear cu impulsuri. Să-l cunoaștem mai detaliat. În acest motor, porțiuni mici de combustibil termonuclear ard la frecvență înaltă. În acest caz, se eliberează energie foarte mare, produșii de reacție - particulele elementare - se împrăștie la viteză mare și împing racheta înainte. Să ne oprim asupra principalelor probleme asociate cu crearea unui astfel de motor și modalităților de a le rezolva.

Problema numărul unu este problema incendiului. Este necesar să dai foc, adică să inițiezi o reacție termonucleară într-o tabletă de combustibil termonuclear mică, cu greutatea nu mai mare de 10 miligrame. O astfel de tabletă este de obicei numită țintă. Pentru ca reacția să decurgă suficient de intens, temperatura țintei trebuie să atingă sute de milioane de grade. Mai mult, pentru ca cea mai mare parte a țintei să reacționeze, această încălzire trebuie efectuată într-un timp foarte scurt. /Dacă o încălzim încet, ținta va avea timp să se evapore fără a se arde./ Calculele și experimentele arată că energia de un milion de jouli trebuie investită în țintă într-un timp de o miliardime de secundă. Puterea unui astfel de impuls este egală cu puterea a 200 de mii de hidrocentrale din Krasnoyarsk. Dar consumul de energie nu va fi atât de mare - 100 de mii de kilowați, dacă vom exploda 100 de ținte pe secundă. Prima soluție la problema incendiului a fost găsită de celebrul fizician sovietic Basov. El a propus să dea foc țintelor cu un fascicul laser, în care puterea necesară ar putea fi efectiv concentrată. În această zonă se lucrează intens și în viitorul apropiat vor fi lansate primele centrale termonucleare care funcționează pe acest principiu. Există și alte opțiuni pentru rezolvarea acestei probleme, dar încă nu au fost explorate prea mult.

Problema numărul doi este problema camerei de ardere. Când țintele noastre ard, se vor forma un număr mare de particule elementare care transportă energie mare și radiații electromagnetice puternice și toate acestea se vor împrăștia în toate direcțiile. Și trebuie să direcționăm cât mai mulți produse de reacție posibil într-o direcție - împotriva mișcării rachetei noastre - numai în acest caz racheta va putea câștiga viteză. Putem rezolva această problemă doar cu ajutorul unui câmp magnetic. Un câmp magnetic de o anumită intensitate poate modifica traiectoriile produșilor de reacție și îi poate direcționa în direcția dorită. Putem crea un astfel de domeniu.

Problema numărul trei este problema caloriferelor. Radiația electromagnetică nu poate fi controlată de un câmp magnetic. Această radiație este absorbită de elementele structurale ale motorului și transformată în căldură, care trebuie eliberată în spațiu. Îndepărtarea excesului de căldură se realizează de obicei cu ajutorul radiatoarelor - plăci mari subțiri formate din conducte de căldură - dispozitive simple care permit transferul căldurii pe distanțe lungi. Cu toate acestea, pentru condițiile noastre, masa unui astfel de sistem se dovedește a fi prohibitiv de mare.

S-a găsit și aici o soluție. S-a propus să se utilizeze fluxuri de particule solide mici sau picături lichide încălzite la o temperatură ridicată pentru a elibera căldură. Astfel de dispozitive sunt noi, dar destul de fezabile.

La proiectarea motorului nostru, vor apărea multe alte probleme, dar toate sunt rezolvabile și, ceea ce este important, rezolvabile la nivelul actual de dezvoltare a științei și tehnologiei.

Să ne imaginăm motorul ca întreg. Se bazează pe o cameră de ardere - un trunchi de con, de câteva zeci de metri în dimensiune. Pe axa acestui con au loc explozii termonucleare de 100 de ori pe secundă, fiecare cu o forță de câteva tone de TNT. Curentul cu jet curge de la baza largă a conului. Acest con este format din două inele de solenoizi. Nu există ziduri. Există un câmp magnetic puternic în interiorul conului. Solenoidul superior conține un sistem de aprindere cu laser, un sistem pentru alimentarea țintelor camerei de ardere și un sistem de selectare a energiei electrice necesare pentru alimentarea instalației laser. /Pentru aceasta, o parte din energia exploziilor este luată./ Curenții de lichid curg de-a lungul generatoarelor laterale ale conului - acesta este un radiator. Pentru a oferi forța necesară, va trebui să instalăm aproximativ 200 de astfel de motoare pe racheta noastră.

Am realizat sistemul de propulsie. Acum să vorbim despre sarcina utilă. Dispozitivul nostru va fi echipat. Prin urmare, partea principală va fi compartimentul locuibil. Se poate face sub forma unei gantere. „Gantera” va măsura două până la trei sute de metri. Se va roti în jurul axei sale transversale pentru a crea gravitație artificială. Acesta va fi înconjurat din toate părțile de combustibil termonuclear, care va proteja echipajul de radiațiile cosmice. În plus față de compartimentul locuibil, sarcina utilă va include un sistem de alimentare cu energie, un sistem de comunicații și sisteme auxiliare.

După cum puteți vedea, nu este nimic imposibil în construirea unei nave spațiale interstelare, doar multă complexitate. Toate problemele sunt depășite. Acum vă voi prezenta caracteristicile navei obținute ca urmare a proiectării preliminare.

Greutate la început		milioane de tone
Greutatea motorului		mii de tone
Greutatea sarcinii utile		mii de tone
Viteza maxima		viteza luminii
Timp de zbor		ani
Echipajul	1000	Uman

O astfel de navă ne va permite să zburăm către sistemul Alpha Centauri.

Vă rugăm să fiți atenți - doar zboară. Nu se va putea întoarce. Este ușor de calculat că, păstrând același design, pentru a se putea întoarce, nava noastră la început trebuie să cântărească 8 miliarde de tone. Acest lucru depășește în mod clar capacitățile noastre. Și de ce să te întorci? Putem transmite prin radio toate informațiile noi - și foarte uriașe, de notat. Și va trebui să rămânem în sistemul Alpha Centauri, să aterizăm pe planete și să începem să le explorăm.

Cum vom face asta? Există o astfel de posibilitate? Da, am. Lansăm, să zicem, o sută de nave din sistemul solar. O sută de mii de voluntari. În 60 de ani, ei, copiii și nepoții lor vor ajunge în sistemul Alpha Centauri și vor intra pe orbita în jurul celei mai convenabile planete pentru explorare. După recunoaștere, oamenii vor începe să refacă întreaga planetă, deoarece este puțin probabil să se dovedească a fi o copie a Pământului nostru. Dacă este prea cald, îl poți închide de la stea cu un ecran de praf. Dacă este prea rece, putem direcționa energie suplimentară către el folosind oglinzi mari și foarte luminoase, le putem face. Putem schimba și atmosfera. De exemplu, așa cum și-a propus Carl Sagan, același care a trimis recent o scrisoare lui K.U. Chernenko, în care își exprima îngrijorarea cu privire la planurile de militarizare a spațiului cosmic. Răspunsul lui Chernenko a fost publicat atunci în toate ziarele./ - el a propus aruncarea microorganismelor special selectate în atmosfera unei alte planete care să absoarbă dioxid de carbon și să elibereze oxigen. Noi, în principiu, putem crea și mecanisme artificiale care sunt capabile să se reproducă / să se înmulțească / și care pot reface rapid atmosfera și stratul de suprafață al oricărei planete. Nimic din toate acestea nu este ușor, dar este posibil. Când ne obișnuim mai mult sau mai puțin cu noul sistem, putem face următorul pas - lansăm o nouă escadrilă de nave către un nou sistem stelar, cu aceleași obiective.

Și așa mai departe. Și acum - cel mai important lucru. Punctul culminant. Acționând în acest fel, ne putem stăpâni întreaga Galaxie în șapte milioane de ani. Șapte milioane de ani la scara Universului este o perioadă nesemnificativă. Și în șapte milioane de ani, nu mai mult, întreaga noastră Galaxie, acest sistem uriaș cu miliarde de sisteme planetare, va deveni marea casă a Umanității. Acesta este un obiectiv pentru care merită să lucrezi. Desigur, aici sunt, desigur, mai multe probleme de diferite feluri decât soluții. Dar, repet, toate pot fi rezolvate. Și nu am nicio îndoială că vor fi permise.

Singurul lucru care poate opri Umanitatea pe calea sa stelară este războiul nuclear. Aceleași mijloace care permit Omenirii să ajungă la stele o pot distruge chiar la începutul călătoriei sale. Desigur, nu trebuie să te agit pentru pace. Dar îmi voi permite să vă reamintesc că acum o luptă activă pentru viitorul pașnic al Umanității este singurul lucru care poate salva nu numai viețile noastre, ci și viitorul vast al Umanității noastre.

Este posibil să zbori către o stea? Ei bine, cel puțin cel mai apropiat?

Dezvoltarea științei și tehnologiei seamănă cu un val. Nu chiar. Din nou da, iar din nou nu. Dar până la urmă încă Da!

Este posibil să zbori spre stele?

Cel puțin la cel mai apropiat?

NU ESTE IMPOSIBIL. Nu! Sunt necesare miliarde și miliarde de tone de combustibil. Și doar o cantitate inimaginabilă de combustibil pentru a livra toate acestea pe orbită. Imposibil.

DA POSIBIL. Sunt necesare doar 17 grame de antimaterie.

NU ESTE IMPOSIBIL. 17 grame de antimaterie valorează 170 de trilioane de dolari!

DA POSIBIL. Prețul antimateriei scade tot timpul. În 2006, conform NASA, 1 gram valorează deja 25 de miliarde de dolari.

NU ESTE IMPOSIBIL. Chiar dacă produci 100 de grame de antimaterie și înveți să o depozitezi ani de zile și nu 1000 de secunde ca acum. Nu contează. 17 grame de antimaterie sunt aproximativ cele 22 de bombe atomice care au fost aruncate pe Hiroshima. Nimeni nu vă va permite să vă asumați astfel de riscuri la lansare. La urma urmei, o capcană pentru antimaterie, oricât de fiabilă ar fi ea în sine, atunci când este distrusă, antimateria va interacționa cu materia. Iar tragedia nu poate fi evitată.

DA, ESTE POSIBIL. NASA, deși la cel mai „nebun” institut, a comandat un colector de antimaterie http://www.membrana.ru/particle/2946. La urma urmei, antimateria există în Universul Solar. Iar motoarele calculate sunt capabile să atingă viteze de 70% din viteza luminii http://ria.ru/science/20120515/649749893.html. Deci zborul către stele trece încet din mâinile științei fundamentale în mâinile științei aplicate.

Vreau să subliniez un punct trecut cu vederea. Mulți oameni spun cum să ajungi acolo? Ce fel de combustibil este necesar pentru a zbura către o stea într-un anumit timp? (de exemplu, până la α - Centauri, distanța este de aproximativ 4.365 de ani lumină).

Voi încerca să răspund la aceste întrebări din punctul meu de vedere. Cum să ajungem acolo? Pot spune că cea mai potrivită navă în acest moment este planeta noastră Pământ. Pe Pământ există tot ce are nevoie o persoană și lumea înconjurătoare pentru a supraviețui într-o expediție stelară. Ce fel de combustibil este necesar pentru a zbura către o stea într-un anumit timp?

Răspunsul meu ar fi așa. Combustibilul pentru nava va fi energia solară și căldură. Soarele este cea mai puternică și durabilă sursă de energie la un moment dat. În timp ce Soarele arde și furnizează raze calde Pământului nostru, nava noastră continuă să traverseze spațiu, condusă de Soare.

Am făcut calcule aproximative ale expediției noastre spațiale. Cât timp vom zbura pe nava noastră înainte de a se epuiza combustibilul solar? Soarelui mai are de ars aproximativ 4,57 miliarde de ani. În acest timp, vom zbura pe Pământ aproximativ 18 orbite în jurul centrului galaxiei noastre Calea Lactee. Distanța parcursă în jurul centrului galaxiilor, ținând cont de durata de viață a Soarelui și de viteza de rotație a Soarelui în jurul centrului galaxiei, este de aproximativ 220 km/s. Calea noastră de expediție stelară va fi de 3,17·10^19 km = 3,3514·10^6 ani lumină. În timpul expediției noastre spațiale, nava (planeta Pământ) ar fi ajuns în galaxia M31 din apropierea noastră (nebuloasa Andromeda). Noi și Pământul nostru zburăm 19.008.000 km în fiecare zi. Toată viața noastră am călătorit prin spațiul cosmic pe nava noastră numită Pământ...

Mulțumesc!!!

Nu va funcționa. Distanțele interstelare, așa cum erau, vor fi, în ciuda faptului că ne vom afla deja în galaxia Andromeda. La urma urmei, se vor schimba puțin în acea componentă a Galaxiei în care trăim acum. Dar cel mai important lucru aici este că în 4,5 miliarde de ani, sperăm că vom zbura în weekend pentru a admira quasarii. Și, în principiu, nu vom mai avea nevoie de asta

Nikolai! Răspunsul tău coincide în esență cu propunerea lui Folko. Ne așezăm pe Pământ și călătorim în jurul Galaxiei cu el. Cu toate acestea, în opinia mea, această opțiune este oarecum nesăbuită. În primul rând, deplasându-ne împreună cu Soarele peste Galaxie, nu avem prea multe șanse să ne apropiem de alte stele. Asta înseamnă că nu le vom putea studia de aproape. Dacă apare o astfel de șansă, atunci vom avea o perioadă foarte dificilă. Este mai bine să-ți ții casa departe de alte stele.

În acest sens, devine clar că a rămâne acasă, ca să spunem așa, „pentru a obține un loc mai bun” în sistemul nostru solar, nu este cea mai bună strategie. Pământului nostru se poate întâmpla puțin. Așa că este mai bine să vă faceți griji cu privire la găsirea unui loc nou unde să locuiți în avans, pentru orice eventualitate. Desigur, înțeleg astronomii că este mai bine să stai lângă un telescop și să construiești modele bazate pe date foarte indirecte. Cu toate acestea, această cale, ca să spunem ușor, nu este foarte informativă. Este mai bine să primiți informații despre alte obiecte din afara sistemului solar direct la fața locului. Sunt sigur că veți putea vedea suficiente „miracole” pe care nu le veți vedea niciodată de pe Pământ. În acest sens, expedițiile americane pe Lună sunt în primul rând suspecte. Nu au descoperit practic nimic nou. Asta mă face să mă îndoiesc.

Viktor Mihailovici, de fapt, mă refeream la ceva ușor diferit. Cred că mai întâi trebuie să te simți confortabil în sistemul solar. În paralel cu aceasta, cred că umanitatea va ajunge la idei fizice și apoi tehnice care ne vor ajuta să realizăm intersecția distanțelor interstelare într-un interval de timp rezonabil. Acestea. Cred că totul are timpul lui.

Și în ceea ce privește planul pentru un palet de rezervă pentru viață, există Marte și Venus și sateliții planetelor gigantice, Mercur este de asemenea potrivit.

Serioja! În ceea ce privește orice, există un timp pentru toate - nu despre asta este vorba. Până când nu vom inventa o modalitate de a călători în spațiu sau într-un alt mod la viteze apropiate sau mai mari decât viteza luminii, locuim în Sistemul Solar cât putem de bine. Dar de îndată ce va apărea o modalitate de a zbura către stele, cel puțin cele mai apropiate, vor fi imediat entuziaști care să o facă. Deci, „Așteptăm până la prima stea...” Nikolai își propune să zboare prin inerție pe Pământul însuși. Aici suntem de acord. Deci nu vom zbura către nimic și, dacă zburăm, ar fi mai bine dacă nu am zbura.

Cât despre Marte, Venus sau Mercur, nu înțeleg. Nu vom putea locui acolo, nici măcar pe Marte. Marte trebuie să poată fi în continuare transformată într-o planetă locuibilă. Și despre Venus și Mercur - este foarte rău aici. Dacă învățăm să teroformăm planete, atunci cred că vom putea zbura către alte stele. Aceste sarcini par acum a fi de o complexitate comparabilă.

Este nevoie de 5 ani pentru a zbura către o stea, în timp ce pe pământ va dura 50-100 de ani. Vremurile în care oamenii, precum Bykov din epopeea Strugatsky, erau gata să facă așa ceva, au dispărut (probabil). Dar să zbori în așa fel încât să ajungi acolo la timp, dar apoi să te întorci în lumea familiară este mai ușor. Mai mult, trebuie să zburați acolo unde sunt planete, de preferință în zona verde și preferabil cele de piatră, ar fi bine cu o atmosferă de oxigen. Și nu este un fapt că există astfel de oameni pe o rază de 30 de buc. Pur și simplu nu are rost să zbori doar de dragul de a ajunge acolo. Veți obține puține rezultate științifice din asta, tot ce învață misiunea de acolo despre stea după timpul în care misiunea zboară acolo și semnalul vine de acolo, aceste date vor deveni depășite.

Cât despre Mercur, poți locui acolo în regiunile polare, sunt destul de multe zone în care este apă și temperaturi relativ scăzute. Venus este baloane sau ceva asemănător. Marte - construcția de orașe cu cupole în zonele polare, de ce nu? Cred că tehnologia de construire a unor spații rezidențiale interioare mari va atinge un nivel în următorii 50-100 de ani în care va fi posibil să-și permită acest lucru.

Serioja! Înțeleg că vă certați în cadrul fizicii cunoscute astăzi. Dacă te bazezi pe SRT, atunci va fi așa cum spui. Zborul timp de 5 ani în timpul tău va dura zeci și sute de ani în sistemul Pământului, în funcție de apropierea ta de viteza luminii. Cu toate acestea, SRT nu este cel mai probabil o teorie generală. Dacă există dimensiuni suplimentare, atunci viteza luminii va avea statutul unui tip de viteză a sunetului în hidrodinamică. Prin urmare, cred că trebuie să privim problema mai larg, mai ales că dovezile prezenței unor dimensiuni suplimentare, deși nu sunt încă obținute direct, devin un aspect din ce în ce mai important al tuturor cercetărilor în fizică. Trebuie să lucrăm în această direcție.

Dacă reușiți să depășiți pragul de viteză al luminii, atunci următoarea limită de viteză poate fi mult peste aceasta. Aceasta înseamnă că este posibil să ajungi la cele mai apropiate stele în ore și minute. Și aceasta este o situație diferită. Între timp, desigur, suntem limitati în construirea modelelor de zbor către cele mai apropiate stele.

Cât despre Mercur, umanitatea în ansamblu nu va trăi acolo. Și este puțină apă, iar spațiul este foarte limitat și, pe lângă temperatură, există și radiații gigantice. Poți trăi și în norii de sulf ai lui Venus, doar dacă obții tot ce ai nevoie de undeva. Dar dacă nu există Pământ, atunci nu va fi de unde să-l iei. La fel este și cu Marte. Trei probleme peste tot, cu excepția Pământului (deocamdată!) - oxigen, apă, radiații.

Este și mai interesant să construiești o navă cu un motor cu antimaterie. Deoarece caracteristicile calculate nu interferează cu crearea unui motor cu o viteză de 70% din viteza luminii, iar la această viteză este posibil să se studieze paradoxurile timpului și spațiului în practică. Dar este suficient 70% pentru a manifesta legile profunde ale fizicii?

Este și mai interesant să construiești o navă cu un motor cu antimaterie.

Nici măcar în proiect nu există un astfel de motor. Dar chiar dacă a existat, cum să-l testăm dacă nu există combustibil. Iar speculația unor fizicieni că antimateria poate fi obținută în grame este doar speculație. Nici o problemă nu a fost de fapt rezolvată din punct de vedere tehnic în ceea ce privește crearea, întreținerea și utilizarea sa.

Permiteți-mi să vă reamintesc că problema mult mai simplă a creării energiei nucleare necesită încă costuri enorme. A fost creat un motor de rachetă nucleară, dar sub formă de suport și nu a zburat niciodată. Mai dificilă decât instalațiile nucleare, dar totuși mult mai ușoară, problema confinării plasmei convenționale de înaltă temperatură decât problema confinării antimateriei nu a fost rezolvată. La acestea se adaugă o grămadă de probleme nerezolvate asociate cu deplasarea cu o viteză apropiată de viteza luminii într-un spațiu plin cu diverse particule și praf. Deci construcția unei astfel de nave este un proiect fără speranță. Problema trebuie rezolvată într-un mod radical diferit.

Am găsit informații că Skolkovo a acceptat o cerere pentru o „mașină cu mișcare perpetuă”. Ei bine, ei ar numi-o „Instalația de recepție a energiei în vid”. Dar nu - „mașină cu mișcare perpetuă”. http://lenta.ru/news/2012/10/22/inf/ Deci, într-adevăr, nu tot ceea ce spun fizicienii este informație bazată pe științific.

Ideea de nanoships în sine este interesantă. Dar există o problemă de netrecut cu motoarele. De exemplu, o rachetă care se lansează de pe orbita Pământului către Marte folosind combustibil chimic, chiar și fără sarcină utilă, nu poate fi mică. Și alte motoare, de asemenea, nu sunt potrivite. După mărime. Se pierde orice sens. Antimateria este singurul candidat în acest caz.

Dacă am construi un lanț de colectoare de antimaterie - depozitarea acestuia - nave nanospațiale, atunci explorarea Spațiului Apropiat ar continua într-un ritm diferit. Dar se pare că aceasta este doar o idee interesantă.

Aceste paradoxuri pot fi studiate pe acceleratoare de la sol, inclusiv LHC, la viteze de 0,999999 viteza luminii. Acest subiect este despre fezabilitatea zborurilor spațiale la astfel de viteze. După cum a spus deja Folko, o problemă importantă va fi transferul informațiilor de cercetare primite pe Pământ. Pentru o nanonavă cu nanoantena și nanoenergiile sale, transmisia radio este puțin probabil să fie eficientă. O altă modalitate este de a trimite o capsulă cu informații pe Pământ cu o viteză de 0,7 ori mai mare decât viteza luminii, dar acest lucru va dura și mai mult.

Sol scrie:

studiază... la viteze 0,999999 viteza luminii.

Un alt punct de vedere pare rezonabil și optimist:

scrie zhvictorm:

Pa Noi nu inventat mod de a călători în spațiu sau altfel la viteze... mai mari decât viteza luminii. Dar de îndată ce există o cale zboară spre stele...

Ivan scrie:

Dacă doar astfel de viteze sunt disponibile pentru civilizația pământească, sau chiar mai mult 70% din viteza luminii, atunci se poate vorbi cu adevărat doar despre fezabilitatea zborurilor spațiale.

Da. Mai exact, într-o astfel de situație ei in general inadecvat(distante lungi). Trebuie să găsești noi idei fizice, explicând structura spațiului-timp la un nivel mai profund și, prin urmare, posibilitatea de a ocoli limitarea asociată cu viteza luminii.

În general, ideea nanonave spațiale- interesant!

Pentru a studia și, eventual, a popula spațiul din jurul celei mai apropiate stele, atât o viteză de 70% din viteza luminii, cât și utilizarea unei resurse naturale sub formă de combustibil nu va strica.

Nu va strica să interferezi, dar de unde le pot obține? Nu numai că nu știm încă cum să atingem 70% din viteza luminii, dar nici nu știm cum să efectuăm navigație activă în sistemul solar la viteze de 10-20 km/s.

Este exact ceea ce se referă la combustibil. Antimateria este încă fantezie pură, mai ales costul acestei substanțe exprimat în dolari. Ceea ce pot face acum este poate câteva sute de atomi de antiheliu și atât. Mai mult, ele există pentru fracțiuni foarte mici de secundă. Deci totul este încă fantezie. Cred că va trebui să ajungem la stele în moduri complet diferite, despre care încă nu știm nimic.

Desigur, proiecte pana acum se aseamana mai mult cu nivelul nici macar K.E. Ciolkovski și N.I. Kibalcici. Cu toate acestea, nu văd niciun obstacol fundamental, fundamental în calea lucrărilor ulterioare în acest domeniu. Mai mult, spun asta de la FUNDAMENTAL antimateria științifică trece fără probleme la APLICAT.Și, ținând cont de costul fizicii experimentale moderne, cu atât mai mult PRACTIC aplicațiile vor avea antimaterie cu atât mai bine pentru explorarea spațiului. Cifra de 70% din viteza luminii este, desigur, calculată. Dar calculele în sine se bazează pe nivelul actual de cunoștințe.

Cât despre gândurile lui Prokofiev E.P. atunci propunerile sale de combinare a nanotehnologiilor și a tehnologiilor antimaterie par deosebit de interesante și promițătoare. Crearea de nanonave cu motoare cu antimaterie. Apoi, cantitatea actuală de antimaterie va zbura către Uranus destul de repede. Având în vedere că este membru al Nanosocietății, probabil că știe despre ce vorbește.

Folko scrie:

De ce trebuie să zburăm spre stele? Mi se pare că este mult mai important să obținem un punct de sprijin aici în „captivitatea” Soarelui.

Aceasta este o întrebare pentru o persoană care este înțeleaptă în viață, sensibilă și rațională. Crezi că fondatorul Universității de Stat din Moscova este iremediabil depășit?

„S-a deschis abisul plin de stele! Stelele nu au număr, fundul prăpastiei!” M.V. Lomonosov.

Desigur, Moscova oferă perspective serioase, dar există un astfel de sat de provincie Veshkaima V Regiunea Ulyanovsk. În acest loc minunat locuia un băiat visător care făcea un telescop de casă și privea stelele îndepărtate cu uimire spirituală. Profesorii și părinții au încercat să interzică observațiile astronomice pe timp de noapte; colegii de clasă nu au înțeles, dar toată lumea a simțit determinarea extraordinară a acestui băiat și... au fost mândri, spunând că un astfel de „excentric” locuiește lângă ei.

Un muzician aspirant a venit la celebrul compozitor cu cuvintele: „Vreau să învăț să cânt ca tine”. Maestrul este surprins: "La fel ca mine? La vârsta ta, visam să creez o muzică divină și să cânt ca Dumnezeu... și am reușit atât de puțin. Ce se va întâmpla cu tine dacă ți-ai stabili un obiectiv atât de lumesc?"

> > Cât timp va dura să călătorești la cea mai apropiată stea?

Descoperi, cât timp să zbori până la cea mai apropiată stea: cea mai apropiată stea de Pământ după Soare, distanța până la Proxima Centauri, descrierea lansărilor, tehnologii noi.

Omenirea modernă depune eforturi pentru a explora sistemul său solar nativ. Dar putem merge la recunoaștere la o stea vecină? Și câți Cât timp va dura până la cea mai apropiată stea?? La asta se poate răspunde foarte simplu sau poți intra mai adânc în domeniul science fiction-ului.

Vorbind din perspectiva tehnologiei actuale, numerele reale vor speria entuziaștii și visătorii. Să nu uităm că distanțele în spațiu sunt incredibil de mari și resursele noastre sunt încă limitate.

Cea mai apropiată stea de planeta Pământ este . Acesta este reprezentantul de mijloc al secvenței principale. Dar sunt mulți vecini concentrați în jurul nostru, așa că acum este posibil să creăm o hartă întreagă a rutelor. Dar cât durează să ajungi acolo?

Care stea este cea mai apropiată

Cea mai apropiată stea de Pământ este Proxima Centauri, așa că deocamdată ar trebui să vă bazați calculele pe caracteristicile ei. Face parte din sistemul triplu Alpha Centauri și este departe de noi la o distanță de 4,24 ani lumină. Este o pitică roșie izolată situată la 0,13 ani lumină de steaua binară.

De îndată ce apare subiectul călătoriilor interstelare, toată lumea se gândește imediat la viteza warp și la săritul în găuri de vierme. Dar toate sunt fie de neatins, fie absolut imposibile. Din păcate, orice misiune pe distanțe lungi va dura mai mult de o generație. Să începem analiza cu cele mai lente metode.

Cât timp va dura să călătorești astăzi la cea mai apropiată stea?

Este ușor să faceți calcule pe baza echipamentelor existente și a limitelor sistemului nostru. De exemplu, misiunea New Horizons a folosit 16 motoare care funcționează cu monopropulsant hidrazină. A fost nevoie de 8 ore și 35 de minute pentru a ajunge. Dar misiunea SMART-1 s-a bazat pe motoare ionice și a durat 13 luni și două săptămâni pentru a ajunge la satelitul Pământului.

Aceasta înseamnă că avem mai multe opțiuni de vehicule. În plus, poate fi folosit ca praștie gravitațională uriașă. Dar dacă intenționăm să călătorim atât de departe, trebuie să verificăm toate opțiunile posibile.

Acum vorbim nu numai despre tehnologiile existente, ci și despre cele care teoretic pot fi create. Unele dintre ele au fost deja testate în misiuni, în timp ce altele sunt doar sub formă de desene.

Puterea ionică

Aceasta este cea mai lentă metodă, dar economică. Cu doar câteva decenii în urmă, motorul ionic era considerat fantastic. Dar acum este folosit în multe dispozitive. De exemplu, misiunea SMART-1 a ajuns pe Lună cu ajutorul ei. În acest caz s-a folosit varianta cu panouri solare. Astfel, a cheltuit doar 82 kg de combustibil xenon. Aici câștigăm la eficiență, dar cu siguranță nu la viteză.

Pentru prima dată, motorul ionic a fost folosit pentru Deep Space 1, zburând în (1998). Dispozitivul folosea același tip de motor ca și SMART-1, folosind doar 81,5 kg de propulsor. Pe parcursul a 20 de luni de călătorie, a reușit să accelereze până la 56.000 km/h.

Tipul de ioni este considerat mult mai economic decât tehnologia rachetei, deoarece forța pe unitatea de masă a explozivului este mult mai mare. Dar este nevoie de mult timp pentru a accelera. Dacă ar fi planificat să fie folosite pentru a călători de pe Pământ la Proxima Centauri, ar fi nevoie de mult combustibil pentru rachete. Deși puteți lua ca bază indicatorii anteriori. Deci, dacă dispozitivul se mișcă cu o viteză de 56.000 km/h, atunci va acoperi o distanță de 4,24 ani lumină în 2.700 de generații umane. Deci, este puțin probabil să fie folosit pentru o misiune de zbor cu echipaj.

Desigur, dacă îl umpleți cu o cantitate mare de combustibil, puteți crește viteza. Dar timpul de sosire va lua totuși o viață umană standard.

Ajutor de la gravitație

Aceasta este o metodă populară, deoarece vă permite să utilizați orbita și gravitația planetară pentru a schimba ruta și viteza. Este adesea folosit pentru a călători la giganții gazoși pentru a crește viteza. Mariner 10 a încercat asta pentru prima dată. S-a bazat pe gravitația lui Venus pentru a ajunge (februarie 1974). În anii 1980, Voyager 1 a folosit lunile lui Saturn și Jupiter pentru a accelera până la 60.000 km/h și a pătrunde în spațiul interstelar.

Dar deținătorul recordului pentru viteza atinsă folosind gravitația a fost misiunea Helios-2, care a pornit să studieze mediul interplanetar în 1976.

Datorită excentricității mari a orbitei de 190 de zile, dispozitivul a reușit să accelereze până la 240.000 km/h. În acest scop s-a folosit exclusiv gravitația solară.

Ei bine, dacă trimitem Voyager 1 cu 60.000 km/h, va trebui să așteptăm 76.000 de ani. Pentru Helios 2, acest lucru ar fi durat 19.000 de ani. Este mai rapid, dar nu suficient.

Acționare electromagnetică

Există o altă modalitate - motor rezonant cu frecvență radio (EmDrive), propus de Roger Shavir în 2001. Se bazează pe faptul că rezonatoarele electromagnetice cu microunde pot transforma energia electrică în forță.

În timp ce motoarele electromagnetice convenționale sunt proiectate pentru a mișca un anumit tip de masă, acesta nu utilizează masa de reacție și nu produce radiații direcționate. Acest tip a fost întâmpinat cu o cantitate uriașă de scepticism, deoarece încalcă legea conservării impulsului: un sistem de impuls în interiorul unui sistem rămâne constant și se schimbă numai sub influența forței.

Dar experimentele recente câștigă încet susținători. În aprilie 2015, cercetătorii au anunțat că au testat cu succes discul în vid (ceea ce înseamnă că poate funcționa în spațiu). În iulie și-au construit deja versiunea motorului și au descoperit o forță vizibilă.

În 2010, Huang Yang a început o serie de articole. Ea a finalizat lucrarea finală în 2012, unde a raportat o putere de intrare mai mare (2,5 kW) și a testat condițiile de tracțiune (720 mN). În 2014, ea a adăugat și câteva detalii despre utilizarea modificărilor interne de temperatură care au confirmat funcționalitatea sistemului.

Conform calculelor, un dispozitiv cu un astfel de motor poate zbura spre Pluto în 18 luni. Acestea sunt rezultate importante, deoarece reprezintă 1/6 din timpul petrecut de New Horizons. Sună bine, dar chiar și așa, călătoria la Proxima Centauri ar dura 13.000 de ani. Mai mult, încă nu avem încredere 100% în eficacitatea sa, așa că nu are rost să începem dezvoltarea.

Echipamente nucleare termice și electrice

NASA cercetează propulsia nucleară de zeci de ani. Reactoarele folosesc uraniu sau deuteriu pentru a încălzi hidrogenul lichid, transformându-l în hidrogen gazos ionizat (plasmă). Apoi este trimis prin duza rachetei pentru a genera forță.

O centrală nucleară cu rachete găzduiește același reactor original, care transformă căldura și energia în energie electrică. În ambele cazuri, racheta se bazează pe fisiunea sau fuziunea nucleară pentru a genera propulsie.

În comparație cu motoarele chimice, obținem o serie de avantaje. Să începem cu o densitate de energie nelimitată. În plus, este garantată o tracțiune mai mare. Acest lucru ar reduce consumul de combustibil, ceea ce ar reduce masa de lansare și costurile misiunii.

Până acum nu a fost lansat un singur motor nuclear termic. Dar sunt multe concepte. Acestea variază de la modele solide tradiționale la cele bazate pe un miez lichid sau gazos. În ciuda tuturor acestor avantaje, cel mai complex concept realizează un impuls specific maxim de 5000 de secunde. Dacă folosiți un astfel de motor pentru a călători când planeta este la 55.000.000 km distanță (poziția „opoziție”), va dura 90 de zile.

Dar dacă îl trimitem la Proxima Centauri, va dura secole să accelereze pentru a atinge viteza luminii. După aceea, ar dura câteva decenii pentru a călători și alte secole pentru a încetini. În general, perioada este redusă la o mie de ani. Excelent pentru călătoriile interplanetare, dar încă nu este bun pentru călătoriile interstelare.

Teoretic

Probabil ați realizat deja că tehnologia modernă este destul de lentă pentru a acoperi distanțe atât de mari. Dacă vrem să realizăm acest lucru într-o generație, atunci trebuie să venim cu ceva revoluționar. Și dacă găurile de vierme încă adună praf pe paginile cărților științifico-fantastice, atunci avem câteva idei reale.

Mișcarea impulsului nuclear

Stanislav Ulam a fost implicat în această idee încă din 1946. Proiectul a început în 1958 și a continuat până în 1963 sub numele Orion.

Orion a plănuit să folosească puterea exploziilor nucleare impulsive pentru a crea un șoc puternic cu un impuls specific ridicat. Adică avem o navă spațială mare, cu o rezervă uriașă de focoase termonucleare. În timpul căderii, folosim o undă de detonare pe platforma din spate ("împingător"). După fiecare explozie, suportul de împingere absoarbe forța și transformă forța în impuls.

Desigur, în lumea modernă metoda îi lipsește grația, dar garantează impulsul necesar. Conform estimărilor preliminare, în acest caz este posibil să se realizeze 5% din viteza luminii (5,4 x 10 7 km/h). Dar designul suferă de deficiențe. Să începem cu faptul că o astfel de navă ar fi foarte scumpă, și ar cântări 400.000-4000.000 de tone. Mai mult, ¾ din greutate este reprezentată de bombe nucleare (fiecare dintre ele atinge 1 tonă metrică).

Costul total al lansării ar fi crescut la acea vreme la 367 de miliarde de dolari (azi - 2,5 trilioane de dolari). Există și problema radiațiilor și a deșeurilor nucleare generate. Se crede că din această cauză proiectul a fost oprit în 1963.

Fuziune nucleară

Aici se folosesc reacții termonucleare, datorită cărora se creează forța. Energia este produsă atunci când granulele de deuteriu/heliu-3 sunt aprinse în compartimentul de reacție prin confinare inerțială folosind fascicule de electroni. Un astfel de reactor ar detona 250 de pelete pe secundă, creând o plasmă de înaltă energie.

Această dezvoltare economisește combustibil și creează un impuls special. Viteza realizabilă este de 10.600 km (mult mai rapidă decât rachetele standard). Recent, tot mai mulți oameni sunt interesați de această tehnologie.

În 1973-1978. Societatea Interplanetară Britanică a creat un studiu de fezabilitate, Proiectul Daedalus. S-a bazat pe cunoștințele actuale despre tehnologia de fuziune și pe disponibilitatea unei sonde fără pilot în două etape care ar putea ajunge la steaua lui Barnard (5,9 ani lumină) într-o singură viață.

Prima etapă va funcționa timp de 2,05 ani și va accelera nava la 7,1% din viteza luminii. Apoi va fi resetat și motorul va porni, crescând viteza la 12% în 1,8 ani. După aceasta, motorul din a doua etapă se va opri și nava va călători timp de 46 de ani.

În general, nava va ajunge la stea în 50 de ani. Dacă îl trimiteți la Proxima Centauri, timpul se va reduce la 36 de ani. Dar această tehnologie s-a confruntat și cu obstacole. Să începem cu faptul că heliul-3 va trebui să fie extras pe Lună. Iar reacția care alimentează nava spațială necesită ca energia eliberată să depășească energia folosită pentru a o lansa. Și, deși testarea a decurs bine, încă nu avem tipul necesar de energie care ar putea alimenta o navă spațială interstelară.

Ei bine, să nu uităm de bani. O singură lansare a unei rachete de 30 de megatone costă NASA 5 miliarde de dolari. Deci proiectul Daedalus ar cântări 60.000 de megatone. În plus, va fi nevoie de un nou tip de reactor termonuclear, care nici nu se încadrează în buget.

motor ramjet

Această idee a fost propusă de Robert Bussard în 1960. Aceasta poate fi considerată o formă îmbunătățită de fuziune nucleară. Utilizează câmpuri magnetice pentru a comprima combustibilul cu hidrogen până când fuziunea este activată. Dar aici este creată o pâlnie electromagnetică uriașă, care „smulge” hidrogenul din mediul interstelar și îl aruncă în reactor ca combustibil.

Nava va câștiga viteză și va forța câmpul magnetic comprimat să realizeze procesul de fuziune termonucleară. Apoi va redirecționa energia sub formă de gaze de eșapament prin injectorul motorului și va accelera mișcarea. Fără a folosi alt combustibil, puteți atinge 4% din viteza luminii și puteți călători oriunde în galaxie.

Dar această schemă are un număr mare de deficiențe. Problema rezistenței apare imediat. Nava trebuie să mărească viteza pentru a acumula combustibil. Dar întâlnește cantități uriașe de hidrogen, așa că poate încetini, mai ales când lovește regiuni dense. În plus, este foarte dificil să găsești deuteriu și tritiu în spațiu. Dar acest concept este adesea folosit în science fiction. Cel mai popular exemplu este Star Trek.

Vela laser

Pentru a economisi bani, pânzele solare au fost folosite de foarte mult timp pentru a muta vehiculele în jurul sistemului solar. Sunt ușoare și ieftine și nu necesită combustibil. Vela folosește presiunea radiației de la stele.

Dar pentru a utiliza un astfel de design pentru călătoriile interstelare, acesta trebuie controlat de fascicule de energie focalizate (lasere și microunde). Acesta este singurul mod de a o accelera până la un punct apropiat de viteza luminii. Acest concept a fost dezvoltat de Robert Ford în 1984.

Concluzia este că toate beneficiile unei vele solare rămân. Și deși laserul va dura să accelereze, limita este doar viteza luminii. Un studiu din 2000 a arătat că o velă laser ar putea accelera până la jumătate din viteza luminii în mai puțin de 10 ani. Dacă dimensiunea pânzei este de 320 km, atunci va ajunge la destinație în 12 ani. Și dacă îl mărești la 954 km, atunci în 9 ani.

Dar producția sa necesită utilizarea de compozite avansate pentru a evita topirea. Nu uita ca trebuie sa ajunga la dimensiuni uriase, asa ca pretul va fi mare. În plus, va trebui să cheltuiți bani pentru crearea unui laser puternic care ar putea oferi control la viteze atât de mari. Laserul consumă un curent constant de 17.000 terawați. Deci, înțelegeți, aceasta este cantitatea de energie pe care întreaga planetă o consumă într-o singură zi.

Antimaterie

Acesta este un material reprezentat de antiparticule care ating aceeași masă ca și cele obișnuite, dar au sarcina opusă. Un astfel de mecanism ar folosi interacțiunea dintre materie și antimaterie pentru a genera energie și a crea impuls.

În general, un astfel de motor folosește particule de hidrogen și antihidrogen. Mai mult, într-o astfel de reacție este eliberată aceeași cantitate de energie ca într-o bombă termonucleară, precum și un val de particule subatomice care se mișcă cu 1/3 din viteza luminii.

Avantajul acestei tehnologii este că cea mai mare parte a masei este convertită în energie, ceea ce va crea o densitate energetică mai mare și un impuls specific. Drept urmare, vom obține cea mai rapidă și mai economică navă spațială. Dacă o rachetă convențională folosește tone de combustibil chimic, atunci un motor cu antimaterie cheltuiește doar câteva miligrame pentru aceleași acțiuni. Această tehnologie ar fi grozavă pentru o călătorie pe Marte, dar nu poate fi aplicată unei alte stele deoarece cantitatea de combustibil crește exponențial (o dată cu costurile).

O rachetă cu antimaterie în două etape ar necesita 900.000 de tone de combustibil pentru un zbor de 40 de ani. Dificultatea este că pentru a extrage 1 gram de antimaterie va fi nevoie de 25 de milioane de miliarde de kilowați-oră de energie și mai mult de un trilion de dolari. Momentan avem doar 20 de nanograme. Dar o astfel de navă este capabilă să accelereze până la jumătate din viteza luminii și să zboare către steaua Proxima Centauri din constelația Centaurus în 8 ani. Dar cântărește 400 Mt și consumă 170 de tone de antimaterie.

Ca o soluție la problemă, ei au propus dezvoltarea unui „sistem de cercetare interstelară cu rachete antimateriale în vid”. Acest lucru ar putea folosi lasere mari care creează particule de antimaterie atunci când sunt trase în spațiul gol.

Ideea se bazează și pe utilizarea combustibilului din spațiu. Dar din nou apare momentul costului ridicat. În plus, umanitatea pur și simplu nu poate crea o asemenea cantitate de antimaterie. Există, de asemenea, un risc de radiații, deoarece anihilarea materie-antimaterie poate crea explozii de raze gamma de înaltă energie. Va fi necesar nu numai protejarea echipajului cu ecrane speciale, ci și echiparea motoarelor. Prin urmare, produsul este inferior ca practic.

Alcubierre Bubble

În 1994, a fost propus de fizicianul mexican Miguel Alcubierre. El a vrut să creeze un instrument care să nu încalce teoria specială a relativității. Sugerează întinderea țesăturii spațiu-timpului într-un val. Teoretic, acest lucru va face ca distanța din fața obiectului să scadă și distanța din spatele acestuia să se extindă.

O navă prinsă în interiorul unui val se va putea deplasa dincolo de viteze relativiste. Nava în sine nu se va mișca în „bula warp”, așa că regulile spațiu-timp nu se aplică.

Dacă vorbim despre viteză, atunci aceasta este „mai rapid decât lumina”, dar în sensul că nava va ajunge la destinație mai repede decât un fascicul de lumină care părăsește bula. Calculele arată că va ajunge la destinație în 4 ani. Dacă ne gândim la asta în teorie, aceasta este cea mai rapidă metodă.

Dar această schemă nu ține cont de mecanica cuantică și este anulată tehnic de Teoria Totului. Calculele cantității de energie necesare au arătat, de asemenea, că ar fi necesară o putere extrem de enormă. Și nu ne-am atins încă de securitate.

Cu toate acestea, în 2012 s-a vorbit că această metodă a fost testată. Oamenii de știință au susținut că au construit un interferometru care ar putea detecta distorsiunile în spațiu. În 2013, Jet Propulsion Laboratory a efectuat un experiment în condiții de vid. În concluzie, rezultatele au părut neconcludente. Dacă te uiți mai profund, poți înțelege că această schemă încalcă una sau mai multe legi fundamentale ale naturii.

Ce rezultă din asta? Dacă sperai să faci o călătorie dus-întors la vedetă, șansele sunt incredibil de mici. Dar dacă omenirea a decis să construiască o arcă spațială și să trimită oamenii într-o călătorie de un secol, atunci orice este posibil. Desigur, asta este doar o vorbă deocamdată. Dar oamenii de știință ar fi mai activi în astfel de tehnologii dacă planeta sau sistemul nostru ar fi în pericol real. Atunci o călătorie la o altă stea ar fi o chestiune de supraviețuire.

Deocamdată, nu putem decât să navigam și să explorăm întinderile sistemului nostru nativ, sperând că în viitor va apărea o nouă metodă care va face posibilă implementarea tranzitelor interstelare.